在上篇博客文章《电感式传感:线性方位传感(第 1 部分)》中,我介绍了怎么运用三角方针和螺旋线圈施行线性方位传感器。虽然运用这种办法可完成杰出的分辨率,但需求丈量一个比移动间隔长的方针。在合适这种办法的方针尺度被制止的状况下,您可运用不规则线圈和较小方针替代。
关于方针有必要是小尺度的状况,我规划了一个右侧线圈环路间隔大于左边线圈环路间隔的矩形线圈(如图 1 所示)。该线圈能发生不均匀磁场,其可通过获奖的 LDC1000 等电感至数字转换器 (LDC),用于完成线性方位传感。

图 1:可发生不均匀磁场的 PCB 线圈 —来自 PCB 布局东西的图片可清楚显现
线圈是 2 层 PCB,迹线宽度和间隔为 5 密尔(0.127 毫米)。它每层有 23 匝,尺度为 100×12.5 毫米。在左边,每个环路的间隔是 5 密尔(0.127 毫米)。在右侧,我添加了一个环路,步进为 4 毫米。
成果怎样?传感器线圈发生的磁场在中心环路邻近最强,并沿线圈右侧方向衰减。
我的方针是 24 毫米宽的铝片。虽然与较窄的方针比较,较宽的方针占用更多空间并会约束整体可用移动规模,但它们可发生较大的电感改变,并提供超卓的分辨率。
关于评价,我将方针放在从线圈到 PCB 线圈 4 毫米远的方位。使方针接近线圈,能从线圈中心到右侧边际发生较大的电感改变。与三角形方针试验相似,我将方针从方位 0(线圈左边)以 0.5 毫米的步进移动到方位 100(线圈右侧)。图 2 是丈量数据。

图 2:线性滑块方位与所丈量的电感
该数据显现,不应将前 5 毫米用于肯定方位传感运用,由于它们代表线圈中心左边的区域,在该区域磁场线密度低于中心部位。在移动规模的最终 10 毫米处,磁场强度十分低,因而传感精度下降。
我沿移动规模剩下 85 毫米搜集的数据样本是单调的,可用来精确确认金属方针的方位。在该移动规模内,电感从 73.1μH 增加到 84.9μH。
有两种线性化输出的办法。一种办法是以非线性办法将线圈环路与线圈中心右侧分隔,这样它们可在所需方针间隔方位,选用所选方针发生线性输出。但是,在软件中对数据输出进行线性化通常是比较快捷的办法。
电感式传感是一项完成精确非触摸式线性方位传感的强壮技能。在这两篇博客中,我别离介绍了运用成形方针和不对称线圈规划此类体系的办法。