Texas Instruments Induktivität-Digital-Umsetzer revolutioniert die Sensorik

Münzen-Analyse mit LDC.
Münzen-Analyse mit LDC.

TI stellt mit dem ersten Induktivität-Digital-Umsetzer (LDC) eine neue Datenwandler-Kategorie vor, die Spulen und Federn als induktive Sensoren nutzt und damit bei niedrigeren Systemkosten mehr Auflösung, Zuverlässigkeit und Flexibilität erzielt als existierende Lösungen.

Die induktive Erfassung ist eine kontaktlos arbeitende Sensortechnik, die sich nicht nur eignet, um die Position, Bewegung oder Zusammensetzung eines Metalls oder eines leitenden Objekts zu messen, sondern auch das Zusammendrücken, Dehnen oder Verdrehen einer Feder detektieren kann. Die Anwendungsmöglichkeiten der induktiven Erfassung reichen von einfachen Tastern, Drehknöpfen und Ein/Ausschaltern bis hin zu hochauflösenden Herzfrequenzmessgeräten, Turbinen, Durchflussmessern und schnellen Motor- und Getriebesteuerungen. Dank ihrer Vielseitigkeit können LDCs in zahlreichen verschiedenen Märkten eingesetzt werden, vom Automotive-Sektor über weiße Ware, Consumer-Elektronik, Mobilgeräte und Computer bis zu industriellen und medizinischen Applikationen.

Die LDC-Technik ermöglicht es, ohnehin verfügbare Leiterbahnen oder Metallfedern zum Realisieren von Sensoren zu verwenden. LDCs ermöglichen eine hochauflösende Erfassung beliebiger Metalle oder Leiter einschließlich des menschlichen Körpers.

Heutztage sind unzählige Hall-Sensoren z.B. in Automobilen verbaut (z.B. im Gurtschloss, als Raddrehzahlsensoren, im Türschließsystem, bei der Pedalzustandserkennung, in der Getriebeschaltung oder zur Erkennung des Zündzeitpunkts), da diese unempfindlich gegen (unmagnetischen) Schmutz und Wasser sind. Die dafür benötigten Magneten weisen zwei entscheidene Nachteile auf: Erstens kosten sie Geld und zweitens muss der Designer erstmal einen Platz finden, um sie anzubringen - mit dem zugehörigen Hall-Sensor. Mit dem LDC kann der Chips bis zu 1 Meter entfernt von der Spule platziert werden, das Design wird damit deutlich einfacher (und billiger).

Bilder: 9

Das alles kann ein Induktivität-Digital-Umsetzer

In der Bilderstrecke sind 9 exemplarische Anwendungen des LDC dargestellt - von der Abstandsmessung bis zur Münz-Analyse.

Wichtige Vorteile der LDC-Technik sind:

  • Höhere Auflösung: In Positionserfassungs-Anwendungen sind Auflösungen unter einem µm mit 16-Bit Resonanzimpedanz- und 24-Bit Induktivitätswerten möglich.
  • Verbesserte Zuverlässigkeit: Die kontaktlose Erfassung ist immun gegen nichtleitende Verunreinigungen beispielsweise durch Öl, Schmutz oder Staub, die die Equipment-Lebensdauer beeinträchtigen können.
  • Mehr Flexibilität: Der Sensor kann abgesetzt von der Elektronik an Orten platziert werden, an denen sich keine Leiterplatten unterbringen lassen.
  • Niedrigere Systemkosten: Es können kotengünstige Sensoren und Objekte verwendet werden. Magnete sind nicht erforderlich.
  • Unbegrenzte Möglichkeiten: Als zu messende Objekte eignen sich alle metallisierten Strukturen wie zum Beispiel Folien oder auch mit leitfähiger Tinte aufgedruckte Elemente.
  • Reduzierte System-Leistungsaufnahme: Die Leistungsaufnahme im regulären Betrieb beträgt weniger als 8,5 mW, im Standby-Modus weniger als 1,25 mW.

Das mit einem Mikrocontroller des Typs MSP430F5528 bestückte Evaluation-Modul LDC1000EVM, das zum Evaluieren des Bausteins dient, ist zum Preis von 29,- US-Dollar umgehend lieferbar. Der LDC1000 ist in einem 4 x 5 mm großen SON-Gehäuse mit 16 Pins bereits lieferbar und kostet 2,95 US-Dollar (ab 1.000 Stück). Im ersten Halbjahr 2014 wird zusätzlich eine Automotive-qualifizierte Version kommen.