Texas Instruments Mehrkanaliger Inductance-to-Digital-Wandler

Die neuen Bauelemente von Texas Instruments ermöglichen eine präzise Positions- und Bewegungserfassung in nahezu allen Umgebungen

Die mehrkanaligen Inductance-to-Digital-Wandler (LDCs) von Texas Instruments enthalten zwei oder vier angepasste Kanäle und bieten eine Auflösung bis zu 28 Bit. Im Unterschied zu anderen Techniken stützt sich die induktive Abtastung mit LDCs auf kostengünstige und hochzuverlässige Induktivitäten, die sich als Sensorelemente entfernt vom IC positionieren lassen. Durch die Integration von bis zu vier Kanälen in einem einzigen IC gibt die LDC1614-Familie dem Designer die Möglichkeit, die Sensoren auf das gesamte System zu verteilen, während die Elektronik auf wenige Leiterplatten konzentriert wird. Hiervon kann die Erfassung linearer und drehender Bewegungen ebenso profitieren wie die Metalldetektierung. Zu den Anwendungsgebieten gehören Hausgeräte, Drucker, Kameras und Infotainment-Konsolen in Automobilen.

Wichtige Vorteile der LDC1614-Familie:

  • Mehrere, gut angepasste Kanäle: Die Eignung für differenzielle und ratiometrische Messung gibt Designern die Möglichkeit zur unkomplizierten Kompensation umgebungs- und alterungsbedingter Einflüsse (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit oder mechanische Drifteffekte).
  • Für präzise Messungen geeignet: Mit ihrer Auflösung von bis zu 28 Bit können die Bausteine Entfernungsänderungen von weniger als 1 µm detektieren.
  • Großer Sensorfrequenzbereich: Dank der Unterstützung für Frequenzen von 1 kHz bis 10 MHz können Designer eine große Vielzahl verschiedener Induktivitäten als Sensoren nutzen. Der große Frequenzbereich erlaubt ebenfalls die Verwendung kleiner gedruckter Spulen, wodurch sich die Kosten und Abmessungen der gesamten Lösung verringern lassen.
  • Geringe System-Leistungsaufnahme: Die mit 3,3 V betriebene LDC1614-Familie nimmt im regulären Betrieb nur rund 6,9 mW auf, im Shutdown-Modus sogar nur 0,12 mW.
  • Hohe Zuverlässigkeit: Die kontaktlose Erfassung ist immun gegen nichtleitende Verunreinigungen beispielsweise durch Öl, Schmutz oder Staub, die sonst die Lebensdauer von Geräten beeinträchtigen können.

Entwicklern steht das mit dem stromsparend arbeitenden Mikrocontroller MSP430F5528 bestückte LDC1614EVM zur Evaluierung des LDC1614 zur Verfügung. Systemdesigner haben mit dem WEBENCH Inductive Sensing Designer von TI außerdem die Möglichkeit, Sensoren in Minutenschnelle zu bauen. Das Online-Tool vereinfacht das Design von Sensoren entsprechend den jeweiligen Anwendungs- und System-Anforderungen. Das optimierte Design lässt sich anschließend problemlos an eine Vielzahl von CAD-Programmen exportieren, um die Sensorspule schnell in das gesamte System-Layout einzubinden.

Das Keypad-Referenzdesign TIDA-00509 für 16 Tasten nutzt den LDC1314 in einem gemultiplexten induktiven Tastenfeld-System, das sich auf einfache Weise auf bis zu 64 Tasten skalieren lässt. In dem Referenzdesign kommen auf Schnappscheiben basierende Tasten aus rostfreiem Stahl als kostengünstige Lösung zum Einsatz. Die kontaktlose Technik unterstützt das Drücken mehrerer Tasten gleichzeitig und zeichnet sich gegenüber mechanischen Tastenfeld-Lösungen durch größere Robustheit und Zuverlässigkeit aus. Weitere Referenzdesign im Bereich der induktiven Erfassung enthält die Referenzdesign-Bibliothek TI Designs.