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[参考译文] LDC0851：传感器触发两次

admin
Guru**** 2455560 points
Other Parts Discussed in Thread: LDC0851EVM, LDC0851

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1485775/ldc0851-sensor-triggering-twice

部件号：LDC0851

工具/软件：

TI 工程师、大家好、

我们设计了4块使用 LDC0851传感器 IC 的电感式传感器板。 采用4层电路板设计。 前两层是 LSENSE、底部两层是 LREF。 该设计基于 LDC0851EVM。

全部4个具有不同的外径和电感值。 所有4个传感器均使用值为68pF 的相同传感器电容器。 连接到"调整"引脚的电阻器设置为在最远距离触发。 这些值基于数据表。  

下面是所有4个器件的原理图、因为它们仅随布局中的线圈引线而变化

下表列出了 PCB 版本、线圈直径和电感。 这些都是使用线圈设计器的 TI 网络工作台进行设计的

 PCB 版本

不敏感

直径和转数

线圈引线和间距

 V5.

 9.075 μ H

16mm 15转

 0.178mm/0.178mm

V5b.  

14 μ H

20mm 17转

 0.203mm/0.203mm

 v6.

 28.263uH

25mm 21圈

0.203mm/0.203mm

V7.

31.04uH

30mm 20转

0.254mm/0.254mm

版本5完全由一个 SMT 房子组装。 对于5b 至 V7版本、我们订购了裸板并自行进行手工焊接。 我不知道我们看到的问题是手工焊接还是设计问题导致的。 我们之前确实遇到过传感器实际上无法正常工作的问题、但某些组件可以立即正常工作。

我们看到的问题是我们组装的所有版本5b 到 V7 PCBA 工作正常。 其正常运行意味着、当没有金属时、输出为3.3V、如果存在金属、输出会降至0V。 我们构建了一个类似于 EVM 的电路、其中 LED 点亮、然后传感器触发器。

我们看到、版本5B 至 V7触发两次、V7的双触发响应更差。

我们的测试设置是、我们的金属板明显大于我们最大直径的 PCB 设计。  

适用于版本5B 和6。 当我们使金属更靠近时、首先触发(LDC0851输出从3.3V 变为0V)、然后在我们使其更接近时取消触发(输出变为0V 回到3.3V)、然后一直触发直到金属板接触 PCB。 我没有精确的距离测量,但我表达从0到100( 0是当 PCB 和金属板接触时,100是它第一次触发),以下是范围

V5B

1. 100至 80 -触发器

2. 80至60 -取消触发

3. 60到0 -触发器

v6.

1.100至70 -触发器

2. 70至40 -取消触发

3. 40到0 -触发器

对于 V7、它有时会取消触发两次、然后在金属接触 PCB 时取消触发。

当金属盖住整个线圈时、它将不会触发、但当我移动金属时、使其仅覆盖一半线圈、则会触发传感器。

对于版本5、所有经过 SMT 机加工的10个 PCBA 只触发一次。  

这些双重触发问题是否与手工焊接有关？ 或者直径和电感值的增加是否会影响到这个问题？ 还是全部3种方法的组合？ (手工焊接、直径和电感值)。 如果您需要有关设计的更多详细信息、请告诉我。 在我们测试的组装 PCB 上测得的电感接近设计值2uH - 3uH。

是否有理想的线圈填充比？ PCB 边缘与线圈之间是否有建议距离、或者线圈与电路其余部分之间是否有建议距离？ 除了具有其他元件的线圈一侧外、线圈的其他一侧没有与 EVM 类似的元件。

 

谢谢、

Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Deniel,

    这可能与手工焊接或可能的元件组装错误有关、但想了解更多信息。   

    LSENSE 和 LREF 线圈是否匹配良好？  您提到了一个电感、但 LDC0851采用了比较器类型的方法、其中比较了 LSENSE 和 LREF 的差异。  您能否测量两个线圈相对于 LCOM 的电感？  如果已组装电路板、您还可以查看两者的谐振频率。   

    您的线圈是并排还是堆叠？   

    下面的应用手册提供了一些疑难解答技巧。  我建议检查波形并与图6进行比较。  另外、请检查第4部分、确保各层和方向正确。   

    https://www.ti.com/lit/an/snoa956/snoa956.pdf 

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    TI__Guru**** 2455560 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Eddie、

    下表列出了每个设置的电感和谐振频率。 还从 EVM 获得了数据

    序列号 桶形插头 LSENSE LREF LSENSE 频率 LREF 频率
    EVM 20毫米 6.8. 6.8. 9.628MHz 9.628MHz
    SN1 16mm 10.31. 10.28
    SN2 16mm 10.26 10.28 ~ó n 7MHz ~ó n 7MHz
    SN8 20毫米 15.6. 15.7. ~ó n 5MHz ~ó n 5MHz
    SN3 25mm 30 30 ~ó n 15MHz ~ó n 15MHz
    SN10 25mm 30.3. 30
    SN4 30毫米 33.5 33.5 ~ó n 12MHz ~ó n 12MHz
    SN8 30毫米 33.27 33.27

    所有传感器在 LSENSE 和 LREF 中都具有相同的电感值。  

    谐振频率仍在 IC 的规格范围内

    只有直径为16mm 的 EVM 和传感器才会触发两次  

    我还有一些其他问题：

    1.使用 LREF 和 LSENSE 的波形：

    a. LSENSE 的方波应该位于正弦部分和平坦部分的右侧？

    b. LREF 的方波是否应该位于正弦波部分和平坦部分的左侧？

    我的补充意见

    EVM 和16mm 直径传感器的 LSENSE 和 LREF 波形与图6中的正常波形类似(上图)

    直径为20、25和30mm 的传感器具有 LSENSE 和 LREF 含义的翻转版本

    LSENSE 具有方波、后跟正弦波的平坦无信号区域

    LREF 具有正弦波、后跟平坦无信号、然后是方波

    除了这些信息外、30mm 的方波不是干净的方波。 它有一些看起来是正弦的器件。

    在查看布局设计后,我注意到我翻转了20、25和30mm 的整体螺旋方向

    16mm 的螺旋线遵循故障排除说明图9中建议的线圈方向和极性的 EVM

    1.逆时针输出第1层上的螺旋

    2.顺时针向外旋转第2层的螺旋

    3.顺时针在第3层上推出螺旋

    4.逆时针输出第4层的螺旋

    20mm、25mm 和30mm 设计遵循以下原则

    1.顺时针输出第1层的螺旋

    2.逆时针输出第2层的螺旋

    3.逆时针输出第3层上的螺旋

    4、顺时针输出第4层的螺旋

    您是否认为线圈的相反方向会导致此问题？ 我认为、只要顶层和底层线圈方向相同、内层线圈方向相同、就已经足够好了。

    谢谢、

    Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    Deniel,

    感谢您提供更多信息。  正确的是、线圈的方向只需使内层和顶层/底层的方向相同即可。  关于信号测量、您应该看到具有方波的活动通道和具有正弦波的非活动通道。  您能否发布在每个线圈上看到的信号的示波器屏幕截图？   

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    您好、Eddie、

    我将获得不同传感器每个线圈的信号屏幕截图。 获取数据后、我会更新该线程。

    在我执行此操作时、活动和非活动信道是什么意思？ 这是 LSENSE 和 LREF 吗？

    谢谢、

    Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    正确。   一次只有一个通道主动驱动每个线圈。

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    您好、Eddie、

    我为所有3种不同的传感器直径制作了一个新版本的 PCB。 这次我根据 LDC0851数据表中的图7-11遵循线圈方向。

    线圈的所有3个版本现在都正常工作、当金属靠近传感器时、不会出现取消触发的问题。  

    我们的3个直径仍然是20mm、25mm 和30mm。 全部3个电感都相似、为10uH。 LREF 和 LSESNSE 具有相同的测量电感。  

    我现在看到的唯一问题是在25和30mm 范围内我能够感测的最大距离。

    下面是最大检测距离表、以及每个版本的线圈直径已组装多少个传感器

    传感器直径 数量 最大感应距离
    20毫米 2. 4毫米
    25mm 5. 4.5mm
    30毫米 6. 3.5mm

    我期望25mm 在5mm 处触发、30mm 在6mm 处触发。 我在所有3块电路板上对 ADJ 引脚使用相同的电阻器。 所有3个元件的原理图和元件相同。 唯一的区别是线圈直径。

    您认为、为什么我会使用直径更高的线圈感应较小的最大感应距离？  

    谢谢、

    Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    Deniel,

    很高兴听到新电路板正常工作。  所有线圈的 Q 系数是否也相似？  如果您尚未使用此工具、则可以使用以下工具来计算此值。

    https://www.ti.com/tool/LDC-DESIGN-TOOLS   

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    您好、Eddie、

    我们是否需要满足 Q 系数水平？

    谢谢、

    Deniel

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    Deniel,

     对于所需的器件、我们没有特定的 Q 范围。  通常、较高的 Q 更佳、因为 LC 振荡电路充当带通滤波器、并允许对更多外部频率进行滤波。  较高的 Q 值也有助于增加范围。  典型值范围为~20 - 80。  如果可以针对上限、这应该会有所帮助。  Q 受布线宽度和谐振电容的影响、因此您可以降低电容值以增加 Q、而无需设计新线圈。

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    您好、Eddie、

    感谢 Q 系数的澄清。 我通过将谐振电容器从68pF 降至39pF 来调整它。 30mm (从3.5mm 开始已经很低)的感应距离降至3mm (大约2.5mm)以下。  

    我上面提到的20mm 至30mm 线圈设计也使用相同的68pF 谐振电容器。  

    是否有其他方法来解决  线圈直径越大时的感测距离问题？

    谢谢、

    Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    Deniel,

    随着 Q 的增加、范围缩小了、这似乎有点奇怪 。您能否向电子表格提供您的参数？  我想具体了解每个电容器的 Q 是多少。

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    您好、Eddie、

    下面是我们如何使用 TI 的线圈设计器 webench 设计线圈的屏幕截图。 如果您需要我提供的更多信息、请告诉我。 这是25mm 线圈设计。 我有数量: 30个电感式传感器,直径为25mm ,并具有68pF。 所有这些都是由 PCB House 组装的。

    根据我之前的回答、我们有数量：5个与回流炉组装的25mm 直径传感器。 因此产生的感测距离为4.5mm。 这5个器件在 LCOM 上具有68pF 电容器。

    在我们使用实际 SMT 机器在外部制造的30台计算机上、所有30台 计算机最多只在3mm 时触发。 有些甚至在3mm 以下触发。 当 我们通过将 LCOM 电容器从68pF 更改为100pF 来修改了13/30、

    现在、全部13个触发器始终在4mm 处触发。  

    13次触发中有8次触发、 最大可达4.5mm

    8次 触发中有3次、最大触发5mm

    在3个触发器中、有2个触发器最多5.5mm

    谢谢、

    Deniel

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    TI__Guru**** 2455560 points
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    Deniel,

    这似乎是观测到的范围的很大分布。  您是否能够测量电路板的电感和 Rp？  这可以通过 LCR 表或网络分析器来完成。  您应从 Lcom 到 LREF 和 Lcom 到 Lsense 进行测量。  了解您看到的 PCB 之间存在何种差异将会很有趣。  如果 Lcom 和 Lsense 之间的差异较大、则与电感更一致的电路板相比、范围可能更小。