本文主要介紹的是關(guān)于ldc1000的輸出量問(wèn)題，以及l(fā)dc1000的采集值和應(yīng)用分析，希望通過(guò)本文能讓你對(duì)ldc1000有更全面的認(rèn)識(shí)。

ldc1000

LDC1000 是世界首款電感到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。提供低功耗，小封裝，低成本的解決方案。 它的 SPI?接口可以很方便連接?MCU。LDC1000 只需要外接一個(gè) PCB 線(xiàn)圈或者自制線(xiàn)圈就可 以實(shí)現(xiàn)非接觸式電感檢測(cè)。LDC1000 的電感檢測(cè)并不是指像 Q 表那樣測(cè)試線(xiàn)圈的電感量， 而是可以測(cè)試外部金屬物體和 LDC1000 相連的測(cè)試線(xiàn)圈的空間位置關(guān)系。

ldc1000引腳圖

ldc1000輸出量是模擬的嗎

在模擬半導(dǎo)體行業(yè)擁有近 20 年經(jīng)驗(yàn)的德州儀器 (TI)傳感器信號(hào)路徑產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Jon Baldwin向記者展示了LDC1000的優(yōu)越性能，無(wú)論低成本 PCB 線(xiàn)跡或金屬，亦或是人體傳感，LDC1000都能 迅速傳感并顯示精確的結(jié)果。現(xiàn)有的傳感器，如低成本的OHMIC開(kāi)關(guān)傳感器在灰塵等惡劣環(huán)境下不可靠，F(xiàn)SR壓力傳感器分辨率有限、不適合遙感、成本稍 高，高端一些的超成波傳感器不適合短距離傳感，電容式傳感器靈敏度高可針對(duì)被選擇物的選擇性不高，HALL傳感器存在精度問(wèn)題、需要磁體和校準(zhǔn)，光學(xué)傳感 器在惡劣環(huán)境下不可靠，這些傳感器都或多或少存在這樣和那樣的缺點(diǎn)，而TI此次推出的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器顛覆了現(xiàn)有傳感器的現(xiàn)狀，在分辨率、精度、靈敏度、靈 活性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的傳感器類(lèi)型，能給設(shè)計(jì)師帶來(lái)更多的設(shè)計(jì)靈感。同時(shí)，Jon表示，由于LDC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，非常適合工廠(chǎng)流水線(xiàn)上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳感 檢測(cè)，在工業(yè)機(jī)器人及智能工廠(chǎng)等工業(yè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮良好作用。

LDC1000采集值的調(diào)用程序分析及應(yīng)用

LDC1000采集值的調(diào)用程序

//將有序數(shù)組a［］和b［］合并到c［］中

void MemeryArray（int a［］， int n， int b［］， int m， int c［］）

{

int i， j， k;

i = j = k = 0;

while （i 《 n && j 《 m）

{

if （a［i］ 《 b［j］）

c［k++］ = a［i++］;

else

c［k++］ = b［j++］;

}

while （i 《 n）

c［k++］ = a［i++］;

while （j 《 m）

c［k++］ = b［j++］;

}

ldc1000應(yīng)用

LDC1000是通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)器的幅度同時(shí)檢測(cè)LC的諧振損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗和諧振頻率的測(cè)量。通過(guò)檢測(cè)注入LC諧振單元的能量計(jì)算出Rp(等效并聯(lián)電阻)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其數(shù)值和Rp的值成反比。
LDC1000支持寬范圍的LC組合5 kHz到5 MHz諧振頻率，Rp的范圍支持798 Ω到3.93 MΩ，此范圍即為器件內(nèi)部ADC的信號(hào)范圍，確定其分辨率。等效并聯(lián)電阻Rp與ADC碼值成反比，當(dāng)金屬物體離線(xiàn)圈最近的時(shí)候渦流最大，損耗也最大。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

早期金屬探測(cè)系統(tǒng)以8位51系列單片機(jī)作為控制核心，其硬件電路大體分為2部分，一部分為線(xiàn)圈振蕩電路，一般包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測(cè)線(xiàn)圈;另一部分為控制電路，包括：霍爾元件、可編程放大電路、峰值檢波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、LED顯示電路、聲音報(bào)警電路及電源電路等。由于系統(tǒng)復(fù)雜，精確度經(jīng)常達(dá)不到，而LDC1000評(píng)估板中集成了振蕩電路、檢測(cè)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、寄存器等，使用起來(lái)就方便很多，減少了很多不可控的調(diào)試環(huán)節(jié)，系統(tǒng)構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，測(cè)試精度提高。如圖1所示。

2 總體設(shè)計(jì)方案

利用LDC1000可將測(cè)量量變換為距離的特點(diǎn)，可將其放置在一個(gè)能夠自主移動(dòng)的設(shè)備上，就可以完成一定范圍內(nèi)金屬物體的探測(cè)。自主設(shè)備需完成自動(dòng)定位功能，即將LDC1 000所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理后輸出，控制自主設(shè)備的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而最終停止在金屬物的附近或上方。本設(shè)計(jì)整體方案采用TI公司的MSP430微處理器作為控制器與之通過(guò)SPI口連接，通過(guò)讀取LDC1000的固定寄存器獲得相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后驅(qū)動(dòng)電機(jī)在50 cm*50 cm平面內(nèi)移動(dòng)尋跡，如圖2所示。

3 硬件構(gòu)成

3.1 控制器

德州儀器的MSP430系列是一種超低功耗微控制器系列，采用16位的體系結(jié)構(gòu)，16位的CPU集成寄存器和常數(shù)發(fā)生器，典型應(yīng)用為傳感器系統(tǒng)。MSP430-14系列內(nèi)置16位定時(shí)器，12位A/D轉(zhuǎn)換器，UART、SPI等。本設(shè)計(jì)中采用MSP430F149，通過(guò)SPI口與LDC1000連接。

3.2 與LDC1000的連接

LDC1000與MSP430f149的連接采用四線(xiàn)制SPI連接方式，通過(guò)SPI串行總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)LDC1000的控制，完成時(shí)序定義和數(shù)據(jù)讀取，在此通信過(guò)程中，LDC1000為從機(jī)(Slave)。MSP4 30f149其中引腳p3.0接LDC1000的CSB;P3.1接SDO;P3.2接SDI;P3.3接SCLK。

3.3 移動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

處理器輸出信號(hào)通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路，完成電機(jī)1(X軸)和電機(jī)2(Y軸)的控制。根據(jù)電機(jī)負(fù)載，選擇不同的驅(qū)動(dòng)晶體管，本設(shè)計(jì)中使用8 050和8 550對(duì)管實(shí)現(xiàn)，采用+12 V直流電驅(qū)動(dòng)。測(cè)試中電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，控制較為靈敏。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求分析，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的查詢(xún)，選擇減速直流電機(jī)(80 r/min)。

為保證整個(gè)探測(cè)區(qū)域，采用X—Y軸系統(tǒng)完成，電機(jī)1驅(qū)動(dòng)滑塊完成X軸運(yùn)動(dòng)(如圖2所示)，電機(jī)2固定在電機(jī)1的滑塊上，完成Y軸的運(yùn)動(dòng)，再將主控制器固定在滑塊2上，LDC-1000傳感器則盡量與玻璃平面靠近，采集相應(yīng)數(shù)據(jù)。顯示部分采用LCD12864，可以將相應(yīng)寄存器數(shù)據(jù)顯示以便觀察。當(dāng)找到金屬物體時(shí)系統(tǒng)通過(guò)指示燈和蜂鳴器報(bào)警提示。

4 軟件實(shí)現(xiàn)

4.1 思路與流程

啟動(dòng)后，先對(duì)LDC1000中特殊寄存器賦值，即設(shè)定上限和下限，并留出冗余，然后啟動(dòng)滑塊移動(dòng)傳感器，在所經(jīng)過(guò)的地方對(duì)對(duì)Rp相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)讀出并進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較，去發(fā)現(xiàn)數(shù)值的變化情況，以此方式來(lái)逐次逼近金屬物，從而最終停止在金屬物附近或上方。程序執(zhí)行過(guò)程如圖3所示。

4.2 程序?qū)崿F(xiàn)

LDC1000中的寄存器地址已在其頭文件LDC1000_cmd.h中定義，編程時(shí)將其包含即可。在數(shù)據(jù)處理中，用戶(hù)關(guān)心的Rp和Frequency值，Rp可推算出金屬的距離，利用Rp值的變化完成金屬物的定位。Rp占用2個(gè)寄存器，可通過(guò)保持片選信號(hào)有效，進(jìn)行連續(xù)讀寫(xiě)，此時(shí)寄存器地址自動(dòng)增加。

初始化程序：

對(duì)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用時(shí)，函數(shù)參數(shù)值的選定應(yīng)根據(jù)LDC1000的SPI通信協(xié)議。在主機(jī)與從機(jī)通訊時(shí)遵循以下步驟：片選信號(hào)置零;MSP430通過(guò)SDI線(xiàn)向LDC1000寫(xiě)入訪(fǎng)問(wèn)寄存器地

址，其中最高位0表示寫(xiě)入，1表示讀出，剩余7位為寄存器的地址。

4.3 傳感器數(shù)據(jù)讀取

不同的測(cè)試對(duì)象和距離會(huì)產(chǎn)生不同的損耗，其Rp的范圍設(shè)置也不同，應(yīng)用中需要配置寄存器Rp_Min和Rp_Max，如果超出范圍會(huì)被鉗位，但也不能設(shè)置為極限值，范圍過(guò)大，造成內(nèi)部ADC精度無(wú)用。

4.4 實(shí)現(xiàn)結(jié)果

在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)傳感器距金屬物體的距離較近時(shí)，顯示值才會(huì)有明顯的變化，而多數(shù)情況下都屬于超出范圍而被鉗位。而此需要更新程序的算法，還有就是更換自制電感線(xiàn)圈。

LDC1000對(duì)濾波電容的要求苛刻，穩(wěn)定性好、壓電噪聲低，最優(yōu)值在20 pF～100 nF之間，由LC的諧振時(shí)常數(shù)決定。電感可選用帶磁芯或空心電感，可借助示波器找到最佳電容值。

結(jié)語(yǔ)

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