在惡劣的電氣和機(jī)械環(huán)境中，對(duì)附近物體的線性或旋轉(zhuǎn)位置的非接觸式傳感是一個(gè)常見的系統(tǒng)要求。 有很多方法可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，包括基于霍爾效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)和磁耦合的傳感器。
一種廣泛使用的方法是電感式接近感應(yīng)，它有效、準(zhǔn)確且耐用。 現(xiàn)代電子產(chǎn)品大大簡化了它的實(shí)現(xiàn)，使其在性能、實(shí)用性和成本方面更具吸引力。 此常見問題解答將重點(diǎn)介紹可以提供此功能的電感式位置傳感器和電路。
什么是感應(yīng)式感應(yīng)？
A：這種感應(yīng)實(shí)際上分為三種：一種是間接利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，一種是利用磁鐵的磁力型，一種是利用電容變化的電容型。 這里我們只關(guān)注第一個(gè)。
為什么說間接？
A：電感式傳感器本身不測量電感； 說他們這樣做是對(duì)不當(dāng)術(shù)語的輕微誤解。 相反，它們使用金屬目標(biāo)中磁場的電磁感應(yīng)和空心變壓器的眾所周知的特性（法拉第定律）。 這允許傳感器通過導(dǎo)電目標(biāo)定位磁場干擾。 請(qǐng)注意，金屬靶材不一定具有磁性（黑色金屬）； 鋁等有色金屬也適用。
這些傳感器在哪里使用？
A：它們用于許多行業(yè)和其他具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。 最常見的應(yīng)用之一是通過檢測齒輪齒的存在來測量電機(jī)軸（轉(zhuǎn)子）的位置和旋轉(zhuǎn)。 這些傳感器廣泛用于汽車應(yīng)用，例如引擎蓋或發(fā)動(dòng)機(jī)附近。
這個(gè)傳感器是什么樣子的？
A：它看起來像一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)螺栓，它們有不同的直徑、不同的范圍和靈敏度（圖 1）。 這種傳感器的實(shí)用優(yōu)點(diǎn)之一是易于安裝，因?yàn)樗梢詳Q入標(biāo)準(zhǔn)螺紋孔中，然后使用匹配的螺母將其牢固地連接到支架或外殼上。
這個(gè)傳感器是如何工作的？
A：有一個(gè)初級(jí)線圈，由一個(gè)頻率（通常在 1 到 5 MHz 之間）激發(fā)產(chǎn)生磁場，兩個(gè)次級(jí)線圈用于檢測磁場（圖 2）。 反過來，這些線圈將磁場轉(zhuǎn)換為電壓想想拉第定律和變壓器。 （請(qǐng)注意電感式位置傳感器與LVDT的相似之處（請(qǐng)參考文末相關(guān)EE世界內(nèi)容）。放置在磁場中的金屬目標(biāo)會(huì)在其內(nèi)感應(yīng)出與磁場相反的渦流，從而增加 感應(yīng)電流和改變感應(yīng)關(guān)系。
這種變化具有衰減振蕩的效果。 傳感器通過振幅檢測電路檢測振蕩狀態(tài)的這種變化和阻尼。 兩個(gè)接收線圈檢測不同的電壓，可以通過兩個(gè)接收線圈的電壓比值來確定目標(biāo)的位置。 當(dāng)比率超過某個(gè)預(yù)設(shè)限制時(shí)，閾值電路產(chǎn)生輸出信號(hào)。
傳感器還有哪些其他屬性？
A：這些是最重要的：
1、堅(jiān)固可靠：全封閉，無外露部件。 此外，與 LVDT 類似，傳感器本身（不包括電子元件）是一組線環(huán)或線圈，這意味著較寬的工作溫度范圍、抗沖擊性和對(duì)環(huán)境應(yīng)力的相對(duì)耐受性。
2. 性能一致且可重復(fù)：基本設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用，通過適當(dāng)?shù)碾娐罚@取的信號(hào)在信號(hào)強(qiáng)度和閾值方面將保持一致。
3. 體積小巧，安裝方便：傳感器頭可以封裝在更大的螺栓甚至小螺釘中，便于放置。 傳感器頭在一端，電線在另一端，便于布局和布線。 該傳感器的長度可以在 5 毫米到 600 毫米之間。
4. 靈敏度：根據(jù)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，傳感器可以輕松感知近至一毫米或更小或幾厘米的目標(biāo)。 分辨率的一致性也非常高，可以縮小到亞毫米甚至微米范圍。
5.讀數(shù)不受灰塵和雜物的影響：同樣，簡單的機(jī)械外殼將東西擋在外面，讀數(shù)不受非金屬環(huán)境的影響。
6. 對(duì)電磁干擾的高抗擾度：這些傳感器的許多應(yīng)用涉及電機(jī)和大電流，例如在 HEV 和 EV（數(shù)百安培的牽引電機(jī)）中，兩者都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的雜散磁場。 傳感器的雙線圈設(shè)計(jì)意味著它可以執(zhí)行差分傳感，大多數(shù)雜散干擾磁場將在傳感器接收器處自行消除。
