電感式感應(yīng)：WEBENCH? Coil Designer 現(xiàn)在設(shè)計(jì)用于開關(guān)應(yīng)用的堆疊線圈

在我的上一篇文章中，我逐步展示了WEBENCH® Coil Designer如何為電感傳感應(yīng)用生成傳感器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 文件。此方法適用于 LDC1614 等單線圈電感式傳感器，但 LDC0851 電感式開關(guān)需要兩個(gè)傳感器，可以并排或堆疊。

隨著最新的 WEBENCH 更新，不再需要手動(dòng)繪制線圈；WEBENCH Coil Designer 可在五分鐘內(nèi)完成線圈設(shè)計(jì)。今天，我將向您展示如何在 WEBENCH 工具中設(shè)計(jì)堆疊線圈。

先了解一下，LDC0851 是一款近距離感應(yīng)開關(guān)， 是存在檢測(cè)、 事件計(jì)數(shù)和簡(jiǎn)易按鈕等應(yīng)用的理想選擇。
當(dāng)導(dǎo)電物體進(jìn)入感應(yīng)線圈的接近范圍內(nèi)時(shí)將觸發(fā)開關(guān)。該器件包含的滯后功能可保證一個(gè)可靠的開關(guān)閾值， 從而不受機(jī)械振動(dòng)的影響。 差分實(shí)現(xiàn)方案可防止因溫度變化或濕度影響等環(huán)境因素而導(dǎo)致誤觸發(fā)。
電感式傳感技術(shù)即使在有塵土、 油污或潮氣的環(huán)境中也可實(shí)現(xiàn)可靠而準(zhǔn)確的感應(yīng)， 因此非常適合嚴(yán)苛或臟污的環(huán)境。 固態(tài)開關(guān)消除了磁簧、 機(jī)械或接觸開關(guān)常會(huì)引發(fā)的失敗。 與同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品不同的是， LDC0851 無需使用磁體， 而且不受直流磁場(chǎng)的影響。

堆疊線圈和并排線圈有什么區(qū)別？

如圖 1 所示，并排布置可實(shí)現(xiàn)最大靈敏度，并且很容易用于兩層印刷電路板 (PCB)。從 WEBENCH 工具導(dǎo)出兩個(gè)相同的線圈并將它們連接到一個(gè) PCB 上是一種足夠的并排線圈實(shí)現(xiàn)。

另一種布置是堆疊線圈布置，其中線圈在四層 PCB 上相互堆疊。將感應(yīng)線圈置于頂部可確保目標(biāo)對(duì)感應(yīng)線圈電感的影響始終強(qiáng)于對(duì)參考線圈電感的影響。這種方法通常用于空間受限的接近感應(yīng)應(yīng)用，例如門開/關(guān)檢測(cè)。

圖 1：并排線圈布置（左）與堆疊線圈布置（右）

如何使用 WEBENCH Coil Designer 設(shè)計(jì)堆疊線圈？

要使用WEBENCH Coil Designer設(shè)計(jì)堆疊線圈，請(qǐng)遵循圖 2 中所示的五個(gè)步驟。

圖 2：在 WEBENCH Coil Designer 中設(shè)計(jì)堆疊線圈的五個(gè)步驟

您可以將線圈導(dǎo)出為以下任何 CAD 格式：

· Altium 設(shè)計(jì)師。

· 節(jié)奏快板 16.0-16.6。

· CadSoft EAGLE PCB（v6.4 或更新版本）。

· 設(shè)計(jì)火花印刷電路板。

· 導(dǎo)師圖形墊 PCB。

我使用了默認(rèn)設(shè)置，代表LDC0851 評(píng)估模塊上的線圈。這種配置特別適合感測(cè)較大的目標(biāo)。請(qǐng)注意，如果您正在感應(yīng)小目標(biāo)（例如螺絲頭）的存在，則應(yīng)增加更多匝數(shù)，以使線圈填充比 (d IN /d OUT ) 小于 0.3。

圖 3 顯示了 Altium Designer 中的布局。頂層和中間層 1 包含感應(yīng)線圈，而參考線圈從中間層 2 跨越到底層。

圖 3：Altium Designer 格式的成品線圈

切換點(diǎn)在哪里？

最大開關(guān)點(diǎn)與線圈直徑成比例。您可以使用 ADJ 引腳降低切換點(diǎn)以微調(diào)切換距離。對(duì)于堆疊線圈，將 LDC0851 置于閾值調(diào)整模式。圖 4 顯示了我設(shè)計(jì)的 20mm 堆疊線圈的開啟和關(guān)閉點(diǎn)。對(duì)于 1 的 ADJ 設(shè)置，最大切換距離約為 6.8 毫米，對(duì)于 15 的 ADJ 設(shè)置，最大切換距離可縮小至約 1.2 毫米。

圖 4：閾值設(shè)置和釋放點(diǎn)

為感應(yīng)開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)堆疊線圈不需要花費(fèi)太多時(shí)間。按照我在這篇文章中描述的方法，您可以在不到五分鐘的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)線圈并將其導(dǎo)出到您選擇的 PCB CAD 工具中。

您覺得我們用于感應(yīng)傳感的 WEBENCH 工具有用嗎？是否有其他 WEBENCH 工具功能可以讓您的 LDC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)更容易？