Industrins första induktiva dataomvandlare

En ny typ av omvandlare – baserad på induktiv avkänning – är vad Texas Instrument utvecklat. Med en spole och ett litet chip går det att trådlöst känna av position och rörelse hos ett ledande material.  Tekniken är okänslig mot smuts, olja eller fukt och kan användas för att exempelvis ersätta dagens känsliga mekaniska tryckknappar liksom sensorer baserade på kapacitiv teknik, ultraljud, opto och Hallelement.

– Jag har jobbat i halvledarindustrin över 15 år, och nu är första gången jag kan berätta om en produktkategori som inte tidigare funnits. Det är oerhört spännande. Med denna dataomvandlare kan man både förenkla många av dagens tillämpningar och skapa lösningar som vi inte ens känner till idag, säger Jon Baldwin, produktansvarig på Texas Instruments.

Det han talar om är industrins första induktiva-till-digitala-omvandlare (LD-omvandlare), där LDC1000 är först ut. I kombination med en extern spole, exempelvis på ett kretskort, kan chipet trådlöst känna av en mängd egenskaper hos ledande material i fast eller flytande form.

Tekniken kan exempelvis användas för att mäta positionen, rörelsen eller materialsammansättningen hos ett föremål. Likaså kan den användas för att mäta kompressionen, förlängningen eller vridningen av en fjäder.

Exakt vad som finns under skalet på LDC1000 vill TI inte avslöja, då patenten inte är på plats än.
Men en oscillator med förstärkera, en nivådetektor för att hitta resonanspunkten, en frekvensstegräknare och ett SPI-gränssnitt är delar som ingår. Kresen är tillverkad i 0,18 µm CMOS.

LDC1000 kan skapa en oscillationsfrekvens på mellan 5 kHz och 5 MHz. Den externa avkänningsspolen och tillämpningen avgör valet av frekvens. Spolen som används kan ha en diameter på någon millimeter upp till en meter, och som mest kan avståndet mellan chipet och spolen vara en meter.

När en växelström flyter genom avkänningsspolen som närmar sig ett ledande material induceras en ström i föremålet. LD-omvandlare detekterar både en energiförlust och en induktans med mycket hög noggrannhet.

Tumregeln är att avståndet mellan föremålet och spolen kan vara en fjärdedels spoldiameter för att mätnoggranheten ska vara riktigt god. I ett exempel visar TI att om föremålet är av rostfritt stål, avkänningsspolen har en diameter på 14 mm, så är noggrannheten i avståndsmätningen 0,25 µm då spolen befinner sig 0,8 mm från föremålet.

En LD-omvandlare i kombination med en spole kan mäta avstånd. En lösning där två spolar används ger vinklar.

– En lösning med tre spolar ger absolut position. En sådan kombination kan ersätta mängder av lösningar som idag använder mekanik, som både slits och är känsliga för smuts och annat, säger Jon Baldwin.

Nykomlingen LDC1000 kan enbart kopplas samman med en spole. På sikt planerar TI att släppa kretsar som både kan hantera två och tre spolar.

LDC1000 matas med 5 V, drar 8,5 mW i arbete och 1,25 mW i standby. Omvandlaren finns att köpa och kommer kapslad i en SON med 16 anslutningar. Likaså finns ett utvecklingskit, LDC1000EVM, att köpa för 29 dollar.

Här kan datablad laddas ned.