[实用新型]用于对接LC传感器的系统和控制器

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于对接LC传感器的技术。

背景技术

LC传感器在本技术领域是公知的。例如，LC传感器可被用作能够探测导电目标的存在的电子邻近度传感器。电感式传感器的一些通常应用包括例如金属探测器和派生应用，例如旋转传感器。

图1示出了LC传感器10的基本性能。特别地，在所考虑的例子中，LC传感器10包括电感器L和电容器C，电感器L和电容器C形成也被称为储能电路的谐振电路。该布置进一步包括诸如电压源之类的电源102以及开关104。

当开关104位于第一位置(如图1所示)时，电容器C被充电到电源电压。当电容器C被完全充电时，开关104改变位置，将电容器C置为与电感器L并联，并且电容器C开始通过电感器L放电。这开始了在LC谐振电路10之间的振荡。

从实践的角度来看，LC传感器10还包括电阻分量R，该电阻分量R始终对能量进行消散。相应地，发生将会减损振荡的损失，即，振荡被衰减。

这种LC传感器10可以用来例如探测金属对象。这是由于相较于没有金属对象的振荡(参见例如图2a)而言，存在金属对象的振荡(参见例如图2b)将会衰减得更快。通常来说，LC传感器10的感测组件可以是电感器L、电容器C以及/或者电阻器R。例如，电阻器R主要影响衰减因子，而L和C组件主要影响振荡频率。

此外，这种LC传感器10还可以通过简单地将电容器C连接到电感式传感器L、或将电感器L连接到电容式传感器C来创建。然而，电感器L(带着其消散的损耗)通常提供感测元件。

图3a示出了通过例如微控制器的控制单元20来执行传感器10的LC感测的可能的实施例，例如在文档申请标注AN0029的“LowEnergySensorInterface–InductiveSensing”,Rev.1.05,2013年05月09日,Energymicro,或ApplicationReportSLAA222A,和“RotationDetectionwiththeMSP430ScanInterface”,2011年4月,TexasInstruments中所描述的。在所考虑的例子中，控制单元20具有两个引脚或焊盘202和204，并且LC传感器10连接在这些引脚202和204之间。

控制单元20包括与引脚202相连接的可控制电压源206，以将固定电压V_MID施加在这个引脚202处。例如，通常出于此目的使用数字到模拟转换器(DAC)。

在充电阶段期间，引脚204连接到接地GND。相应地，在该阶段期间，传感器10连接在电压V_MID和接地GND之间，并且传感器10的电容器C被充电到电压V_MID。

接着，控制单元20使第二引脚204断开，即该引脚204为浮置的。相应地，由于传感器10的电容器C在之前的阶段期间进行了充电，LC谐振电路10开始如上所述地振荡。

由此，通过对电压例如在引脚204处的电压V₂₀₄进行分析，可以对振荡进行特征化。事实上，如图3b所示，在引脚204处的电压V₂₀₄对应于具有与由电压源206所施加的电压V_MID对应的DC偏移的衰减的振荡，即，电压V_MID限定了振荡的中点。相应地，电压V_MID通常设置为控制单元20的电源电压的一半，即VDD/2，从而具有最大的范围。

通常，所述电路还包括连接在引脚202和接地GND之间的附加的电容器C1，以使得电压信号V_MID稳定并且提供对传感器进行充电所需的电流的提升。为了对引脚204处的信号进行分析(参见例如图3a)，控制单元20可以包括连接到引脚204的模拟数字转换器(ADC)208从而对振荡的电压进行采样。这样，基于ADC206的分辨率和采样频率，整个振荡可以被特征化。

图4示出了可替代的方案。更确切地，在所描述的例子中，控制单元20包括比较器210，其对引脚204处的电压和例如参考电压V_Ref的参考信号进行比较。例如，该参考电压V_Ref可以被固定到例如VDD/2处，或者通过数字模拟转换器212进行设置。例如，图5a和图5b各自示出了在传感器10的附近存在和不存在金属对象时随着可能的参考电压V_Ref和比较器210的输出CMP的振荡。通常，在图3a和图4中所示出的两个方案，即ADC208和比较器210，也可以被合并在同一控制单元20中。