[参考译文] TDC1011：空气中距离测量的可行性

nA na78、

TDC1011主要用于液体传输介质应用(即流量计量、液体识别)。 相反、我建议客户考虑 PGA460、这是一款适用于空气耦合应用的集成超声波驱动器和接收器。

考虑到客户对1cm~100cm 的极短距离要求、使用 PGA460时有三种可能的解决方案：
1)双静态变压器驱动低频传感器对(30-80kHz)
2)单静态变压器驱动高频传感器对(180-480kHz)
3)双静态变压器驱动高频传感器对(180-480kHz)

最佳解决方案是方案3 (双静态变压器驱动高频传感器对)、因为接收唯一元件的衰减时间可能会最小化到低于1cm 的等效持续时间。 高频传感器针对短距离和高精度进行了优化。 要更好地理解所述的三个选项、请参阅 PGA460超声波模块硬件和软件优化应用手册(www.ti.com/.../slaa732)。

对于高频换能器的建议、我建议将 Massa 200639-501 (E-188/220型)与高频率变压器配合使用。 高频率变压器选项包括：
1) TDK-EPCOS B78416A2386A003变压器
2) Wurth Electronics 750316928
当联系这些公司中的任何一家获取样片时、请务必提及您正在使用 TI PGA460开发超声波感应解决方案。 有关空气耦合传感器和变压器的完整列表、请转至 ：e2e.ti.com/.../620399

您好、Akeem

感谢你的答复。


在您提供的1至3解决方案中、双静态变压器解决方案需要两个 PGA460器件？
您是否具有用于双静态配置的参考电路？

贝斯特雷加兹

nA na78、

在双静态模式下运行只需要一个 PGA460。 您可以在 www.ti.com/.../technicaldocuments 页的"设计文件"部分中找到双静态变压器驱动器的原理图/布局示例 、如下所示：
PGA460双静态传感器变压器驱动器小型设计文件(www.ti.com/.../slac759)

您好、Akeem

感谢你的答复。

我可以看到 slac759材料。

因为我没有 PGA 460 EVM、所以让我展示以下内容。

是否可以使用 PGA460 EVM 套件连接第二个换能器进行双静态配置？
(尽管似乎可以通过使用 J10接头来实现。)

请您回复。

BestRegare

您好、Akeem

感谢您的回复、我明白了。

贝斯特雷加兹

尊敬的 Akeem：   

我们正在研究类似的应用。 我们正在尝试感应瓶子中的液位、因此范围从大约1cm 到20cm、而精确到+- 1mm 将是很棒的。   
TDC1011 IC 似乎非常适合这种情况、但是、我们的传感器将位于瓶子的顶部、因此我们实际上会测量到水面的距离(我们应该在那里进行反射)。 您是否仍会推荐 PGA460而不是 TDC1011这样做？   

非常感谢、   

Pambo   

尊敬的 Pambo：

PGA460或 TDC1000在检测距离超过1.5m 时都是可行的选择。 此应用的限制是传感器振铃衰减时间、而不是 IC 选择。 PGA460超声波模块硬件和软件中讨论了衰减振铃时间
优化( www.ti.com/.../slaa732.pdf )。

由于您的应用专注于非常短的距离和高精度性能、我建议您考虑在双静态变压器驱动的高频换能器对(180-480kHz)中使用 PGA460。 这将确保您能够在+/-1mm 分辨率下实现1cm 的下行距离。

如果双静态传感器对太宽、则应仅使用单静态变压器驱动的高频传感器。 变压器线性传感器对于该模式非常重要、可实现单静态传感器的最佳短距离测距。 重新发布之前的建议：我建议使用 Massa 200639-501 (E-188/220型)与高频率变压器配合使用：
1) TDK-EPCOS B78416A2386A003变压器
2) Wurth Electronics 750316928

当传感器位于瓶子的顶端时、如果1cm 距离可检测目标太短、您是否可以选择进一步使传感器凹陷以抵消最小范围。 例如、如果最小可检测距离为3cm、您是否可以将换能器提升/定位2cm、以检测1cm 的真正瓶液位？

尊敬的 Akeem：  

非常感谢您的全面回复！

我们正在研究一种具有300kHz 传感器的双稳态解决方案。 我将遵循您的建议并进一步调查。  

我们的应用是手持设备、电源效率非常重要。 对于此范围(1-20cm)的300kHz 传感器驱动电压、您有什么建议或起点吗？  

非常感谢、  

Pambo  

尊敬的 Pambo：

鉴于最大距离仅为20cm、 您可以将驱动电压降至 PGA460的6V 工作要求、以确保还可以最大限度降低传感器的振铃衰减效应、从而帮助您进行最小距离测量。 您实际上可以为变压器的中心抽头提供低于 PGA460 6V 最低要求的电压。

PGA460 GUI 包含嵌入式功率预算计算器。 假设您以1Hz 的速率对系统执行 Ping 操作、我建议您使用负载开关在每次超声波测量之间完全断开电源。 对于单次突发和监听周期、PGA460的最小预设记录长度为4.096ms (或大约~70cm)。 在115kBaud 下使用 UART 接口时、需要为 PGA460加电~2ms 以发送命令并读取结果、并在初始加电时额外加电~3ms 以进行批量配置。 所有三个步骤(1.批量阈值写入、2. 突发/监听命令、3. Pull Results)得出的总通电时间为9~10ms。

以下是针对此应用推荐的高频配置的功率预算计算示例：

尊敬的 Akeem：   

这非常有用、感谢您提供样片功率预算！ 这为我们提供了现阶段非常宝贵的见解。   

基于此、我想知道我们是否可以改用 TDC1011、以便能够在更低的驱动电压下运行并进一步降低功耗和振铃衰减？ 或者、对于最大20cm 的范围、您是否不建议远低于6V 标记？   

再次非常感谢、   

Pambo   

尊敬的 Pambo：

对于20cm 的最大距离、PGA460或 TDC1011都是可行的备选器件、即使驱动电压较低也是如此。 如果您发现 TDC1011可实现更高效的节能、我认为没有理由不考虑该器件。 考虑到我在 PGA460方面的经验、我对 PGA460有偏见、而且我已经测试/证明了这一非常短距离的概念。

如果您对 TDC 器件有更多问题、我可以与我们的 TDC 专家联系。

尊敬的 Akeem：   

实际上、我倾向于继续使用 PGA460。 您的 TDC 专业同事可能需要询问有关驱动电压的信息、只是想了解可以节省哪些功耗、但从您之前发送的内容来看、消耗似乎已经可以接受了！   

祝你一切顺利、   

Pambo