Передовые решения для считывания информации от TI

Получение данных о положении/движении используется для определения места расположения, а также горизонтального/линейного и вращательного движения или осевого движения любого объекта в системе. Знакомство с решениями TI позволит вам выбрать то, которое обеспечивает высокую производительность, точность и минимум расхода энергии именно для вашего проекта. Начиная от обнаружения объектов в вашем автомобиле и до определения температуры печатной платы — для всех этих областей TI предлагает самые передовые решения для считывания информации.

Типы датчиков

Ёмкостные преобразователи

Ёмкостное считывание с заземлёнными конденсаторами является недорогим бесконтактным методом считывания с высоким разрешением, который можно применять в различных приложениях. В системе ёмкостного считывания любой «конденсатор» (например, ёмкость между деталями механизма) может являться датчиком, что обеспечивает низкую стоимость и высокую гибкость проектирования системы.

Семейства продукции:

  • Преобразователи ёмкости в цифровой код.
  • FDC1004 — это 4-канальный преобразователь ёмкости в цифровой код, разработанный для ёмкостных датчиков. Преобразователь имеет эффективное помехоустойчивое разрешение более чем в 16 бит и обеспечивает компенсацию смещённой ёмкости до 100 пФ — для согласования при использовании удаленных датчиков. FDC1004 также включает в себя два мощных драйвера экранов датчиков, что позволяет сконцентрировать направление считывания и уменьшить электромагнитные помехи. При измерении ёмкостным методом любой металл может являться частью датчика, что обеспечивает низкую стоимость и высокую гибкость при проектировании. Ёмкостный датчик отличается от ёмкостного сенсорного экрана тем, что обеспечивает более высокое разрешение и большее расстояние считывания, а также более высокую производительность при считывании, включая измерение расстояния, жестикуляции, уровня жидкости и/или свойств материала.

  • Ёмкостные сенсорные микроконтроллеры (таблица 1).

Таблица 1.

 

Цифровые преобразователи ёмкости

Ёмкостные сенсорные микроконтроллеры
Семейство FDC1xx, FDC2xxMSP430FR25xx/FR26xx
Количество каналов От 2 до 4 16 (собственные), 64 (матрица)
Интегрированный микроконтроллер нет да
Мощность (средний ток), мкА ~26 < 5
Температурный диапазон, °С –40…125-40...85
Применение Автомобильное Электронные замки
Распознавание приближения (объекта) E-Meter
Регистраторы-передатчики
Бытовая техника, терморегуляторы
Безопасное считывание информации

Продукты для считывания тока

Контроллеры сигнала токового шунта, или усилители-считыватели тока, разработаны для контроля тока в нагрузке путём измерения падения напряжения на резисторе. Контроллеры предлагают уникальную конфигурацию входного каскада, которая позволяет синфазному напряжению превышать напряжение питания. Встроенные резисторы, задающие коэффициент усиления, позволяют выполнять высокоточные измерения. Усилители токового шунта обеспечивают менее дорогой способ измерения тока, чем непрямые методы считывания. Обширный набор усилителей токового шунта от TI открывает широкий диапазон применений, включая мониторинг электропитания, контроль клапанов инжекторного двигателя и управление аккумуляторами. Усилители рекомендуются для тока менее 100 А и напряжения менее 100 В.

Семейства продукции:

  • Контроллеры сигнала токового шунта с цифровым выходом.
  • Контроллеры сигнала токового шунта с аналоговым выходом напряжения.
  • Контроллеры сигнала токового шунта с аналоговым выходом тока (DLP4500NIR, INA226, INA300).

INA300 — первый в отрасли компаратор для считывания тока, который идеально подходит для выявления перегрузки по току в приложениях как с высоким, так и с низким напряжением (рисунок 1).

 Блок-схема компаратора INA300

Рисунок 1. Блок-схема компаратора INA300

Химические датчики и датчики газа

К двум самым распространённым технологиям обнаружения газа относятся использование электрохимических ячеек и недисперсионных инфракрасных датчиков:

  • Электрохимические датчики создают потенциал и измеряют создаваемый ток в ячейке, которая откликается на конкретный тип газа.
  • Недисперсионные инфракрасные датчики используют инфракрасное излучение для определения количества конкретного газа в контейнере.

Считывание водородных показателей (РН) используется для контроля за качеством воды путём измерения концентрации ионов водорода в растворе. Измерение параметров газа является важным фактором контроля качества воздуха в окружающей среде (для зданий и автомобилей), концентрации газов в системах и определения присутствия токсических газов.

Семейства продукции:

  • Сенсорные аналоговые интерфейсы. Настраиваемые аналоговые интерфейсы, которые взаимодействуют с несколькими классами датчиков (LMP91000, LMP91050).
  • DLP® NIRscan™. Датчики по технологии микрозеркал позволяют осуществлять программно-управляемую спектральную фильтрацию для измерения уникальных следов прохождения/поглощения химических веществ и материалов (DLP4500NIR).

Датчики с эффектом Холла

Эффект Холла — это технология, которая выявляет наличие и силу магнитного поля. Датчики с эффектом Холла могут измерять силу магнитного поля в качестве подтверждения расстояния и расположения без физического контакта. Датчики с эффектом Холла широко используются для выявления расположения, скорости или ускорения объекта путём считывания магнитного поля, излучаемого объектом.

Семейства продукции:

  • Семейство DRV5000 (DRV5013).
  • Недорогое решение с низким энергопотреблением для распознавания магнитного поля, которое генерируется магнитом на целевом объекте.

DRV5013 — датчик, работоспособный в широком диапазоне питающих напряжений и полностью защищённый, с цифровым триггером-защёлкой на выходе для различных применений (рисунок 2).

 Блок-схема датчика-компаратора DRV5013

Рисунок 2. Блок-схема датчика-компаратора DRV5013

Датчики влажности

Датчики влажности определяют количество водяных паров/влаги в воздухе. Поскольку относительная влажность является характеристикой температуры, датчики влажности обычно оснащены также интегрированными датчиками температуры. Эта технология используется во многих приложениях, включая экологический контроль автомобилей и зданий, HVAC, мониторинг окружающей среды, промышленный контроль, отслеживание тумана/конденсации, а также в дистанционных погодных станциях.

Семейства продукции:

  • Датчики влажности (HDC1000).

Устройства индуктивного считывания

Индуктивное считывание — это технология бесконтактного безмагнитного считывания, которая позволяет измерять положение, движение или состав металла или иного токопроводящего вещества, а также определять сжатие, растяжение или скручивание пружины. Устойчивость к воздействию факторов окружающей среды, таких как нефть, вода или грязь, позволяет выполнять считывание даже в очень агрессивной среде. Индуктивно-цифровые преобразователи корпорации TI позволяют разработчикам использовать катушки собственного изготовления (или даже пружины) в качестве датчиков. Индуктивно-цифровые преобразователи можно использовать для выявления изменений параллельного резонансного сопротивления (Rp) и индуктивности (L) датчика; выбор используемого значения будет зависеть от применения и требований системы. Обеспечивается субмикронное разрешение при отсутствии чувствительности к окружающим помехам.

Семейства продукции

  • Индуктивные переключатели — для простого определения приближения объекта и подсчёта событий.
  • Индуктивно-цифровые преобразователи — для определения абсолютного положения или перемещения (LMP91300, LDC1000, LDC1041).

LDC1000 — первый в мире индуктивно-цифровой преобразователь предоставляет следующие преимущества индуктивного считывания:

  • высокое разрешение,
  • повышенная надёжность и универсальность по сравнению с существующими датчиками при более низкой стоимости системы.

LMP91300 — интегрированный температурно-стабильный индуктивный аналоговый датчик расстояния до объекта повышенной точности при малых размерах.

LDC1041 — совместимая по выводам недорогая версия индуктивно-цифрового преобразователя LDC1000 (рисунок 3) с пониженным разрешением.

 Блок-схема индуктивного датчика LDC1000

Рисунок 3. Блок-схема индуктивного датчика LDC1000

Оптические датчики

Оптическое считывание — это преобразование светового потока в электронные сигналы. Зачастую измеряется интенсивность светового потока или изменение интенсивности одного или более световых лучей. В своей простейшей форме определение интенсивности света используется в выключателях любых устройств, начиная с планшетов/телефонов до автоматизации зданий и уличного освещения. Оптические датчики используются в широком диапазоне применений и за счёт возможности контроля дополнительных характеристик (спектра, фазы, геометрии и временной привязки) их можно использовать в перспективных применениях, таких как химический анализ, трёхмерная картография, медицинское сканирование и пульсоксиметрия.

Семейства продукции:

  • Датчики внешнего освещения — используются для измерения интенсивности света с чувствительностью, специально настроенной таким образом, чтобы она совпадала с чувствительностью глаза человека (OPT3001). Спектральная характеристика датчика точно совпадает с фотопической реакцией человеческого глаза.
  • Времяпролётные 3D-датчики — используют активное инфракрасное освещение для измерения расстояния до объектов перед датчиком. Обеспечивают высокую чувствительность и возможности отслеживания движения для точного определения движений пальцев, рук и тела (OPT8320, OPT8241).
  • Улучшенное управление освещением, DLP-программируемое структурированное освещение обеспечивает проекцию собственных и адаптируемых шаблонов на целевые объекты для считывания физических характеристик, анализа расположения или изучения поверхности (DLP4500NIR)

Формирователи сигналов датчиков давления

Формирователи сигналов датчиков давления обеспечивают высокоточные программируемые решения для точного измерения давления. Точное измерение давления критически важно в ряде промышленных и коммерческих применений.

Семейства продукции:

  • Программируемые формирователи сигналов датчиков температуры и давления (PGA400-Q1, PGA308, PGA309).

Датчики температуры

Датчики температуры используют чётко прогнозируемые и линейные свойства кремниевого PN-перехода для измерения температуры. Датчики температуры могут гарантировать высокую точность, не требуя калибровки конечной системы. Датчики температуры предлагают широкий диапазон интегрированных решений и возможности многоканальных измерений при отслеживании внешних р-n-переходов, таких как диоды, транзисторы, встроенные датчики процессоров, специализированных ИС и FPGA. Датчики температуры часто используются в качестве замены терморезисторов для контроля, защиты, калибровки и управления. Датчики температуры обеспечивают большую линейность, меньшее потребление питания, гарантированную точность, широкие возможности программирования и встроенное определение опасного превышения температуры, а также предлагают широкий диапазон аналоговых и стандартных для отрасли интерфейсов.

Семейства продукции:

  • Аналоговые датчики температуры.
  • Цифровые датчики температуры.
  • Все датчики температуры (TMP75B, LMT87, TMP007).

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковое считывание — это измерение интервала между отправкой и получением ультразвукового сигнала. Интервал между двумя сигналами обычно называется временем пролёта (tof). Базовое уравнение (tof = расстояние/скорость), может быть использовано для измерения концентрации жидкости. Датчик TDC1000-K1 позволяет разработчикам реализовать ультразвуковые измерения в автомобильных и высокотемпературных промышленных приложениях. Применяется в автомобильной, промышленной, медицинской областях и иных потребительских рынках. TI предоставляет полный комплект схем питания, беспроводной коммуникации, включая исходные коды, для ультразвуковых датчиков при совместной работе датчика с контроллерами MSP430 или С2000.

Когда используется эта технология:

  • Измерение расстояния до целевого объекта в газе или жидкости.
  • Измерение уровня жидкости в баке.
  • Измерение скорости потока газа или жидкости.
  • Измерение температуры и концентрации жидкости или газа.

Семейства продукции:

  • TDC1000 — это полностью интегрированный аналоговый Front End для ультразвукового измерения уровня, концентрации, расхода жидкости.
  • PGA450-Q1 — ультразвуковой формирователь сигналов для автомобильных приложений.

Более подробную информацию о новых продуктах смотрите на сайте: www.ti.com.