如何感测弹簧压缩

　　大多数电感式感测应用只能将印刷电路板(PCB)线圈或绕线电感器用作传感器，而电感数字转换器(LDC)却几乎可把任何电感器用作传感器 —— 即使是一根弹簧。
　　弹簧作为传感器时非常有用，因为弹簧的电感可随长度的变化或其它物理变化而直接发生变化。图1展示了如何将一根弹簧连接到一个LDC。
　　


　　图1：被LDC用作传感器的弹簧
　　为评估将弹簧用作传感器的举措，笔者在一定长度范围内拉伸弹簧时用LDC1612EVM评估模块来测量弹簧的电感。为了做到这一点，笔者首先从EVM中拆掉板载传感器并用一根弹簧取代了它。该弹簧由0.7mm厚的钢制成，有46个圈，直径为7.3mm。图2展示了笔者连接到EVM的弹簧。
　　


　　图2：弹簧设置
　　笔者的弹簧电感太小，不能独立地用作LDC1612的传感器，因此笔者添加了一个串联的2.2μH固定绕线表面贴装器件(SMD)电感器。还使用了一个1nF的传感器电容器，振荡频率为2.5MHz。图3展示了笔者所用的传感器组件。
　　


　　图3：传感器组件
　　笔者把该弹簧从50mm拉长到100mm(5mm的增量)，并在每个节距处测量LDC1612输出数据。根据这些数据，笔者用方程式1计算出了传感器电感：
　　

　　其中
　　fref= 参考时钟(在LDC1612 EVM上为40MHz)。
　　图4展示了这些数据以及减去2.2μH串联电感器电感之后的弹簧电感。
　　


　　图4：LDC1612数据以及弹簧电感与弹簧长度
　　当把弹簧从50mm拉伸至100mm(5mm的节距)时，笔者收集的数据样本是无变化的，可用来精确地确定弹簧的长度。在这个弹簧压缩范围内，电感从1.92μH(LDC输出16,644,000)减小到1.01μH(LDC输出18,840,000)。因此，在该范围内将弹簧拉长1μm可使LDC1612数据输出平均产生44个代码的增量。
　　这些数据表明，您可用电感式感测技术来直接测量因压缩弹簧导致的电感变化，并且弹簧可替代PCB线圈和绕线电感器用作传感器。