[发明专利]对接LC传感器的方法及其系统

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及用于对接LC传感器的技术。

背景技术

LC传感器在本领域是广泛已知的。例如，LC传感器可以用作能够检测导电目标的存在的电子邻近传感器。电感性传感器的一些通常应用包括例如金属检测器以及派生出的应用，诸如旋转传感器。

图1示出了根据现有技术的LC传感器10的基本结构。在所考虑的示例中，LC传感器10包括电感器L和电容器C，其形成了也称作储能电路(tank circuit)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102处于第一位置(如图1中所示)时，电容器C充电至电源电压。当电容器C完全充满时，开关102改变位置，将电容器102与电感器L并联放置以使其开始通过电感器L放电。这开始了在LC谐振电路10之间的振荡。

从实际角度而言，LC传感器10也包括电阻性部件R，其将随时间变化而消耗能量。因此，发生了将衰减振荡的损耗，也即振荡阻尼减小。基本上，可以使用这种LC传感器10例如以检测金属物体，因为与不存在金属物体(例如参见图2a)的振荡相比，在存在金属物体(例如参见图2b)时，振荡将更快阻尼减小。

通常而言，LC传感器10的感测部件可以是电感器L、电容器C和/或电阻器R。例如，电阻值R主要影响阻尼因子，而L和C部件主要影响振荡频率。此外，也可以通过将电容器C简单地连接至电感性传感器L、或者将电感器L简单地连接至电容性传感器C来形成该LC传感器10。然而，(具有其消耗的损耗的)电感器L通常提供了感测元件。

图3a示出了用于执行传感器10的LC感测的可能实施例，其具有例如文档申请号AN0029“Low Energy Sensor Interface–Inductive Sensing”Rev.1.05,2013-05-09,Energy micro或者德州仪器于2011年4月的申请报告SLAA222A“Rotation Detection with the MSP430Scan Interface”中所述的控制器或控制单元20，诸如微控制器。在示例性实施例中，控制单元20包括两个管脚或焊盘202和204，并且LC传感器10连接在这些管脚202和204之间。

控制单元20包括连接至管脚202的可控电压源206以在该管脚202处施加固定电压V_MID。例如，数模转换器(DAC)通常用于该目的。

在充电阶段期间，管脚204连接至接地GND。因此，在该阶段期间，传感器10连接在电压V_MID与接地GND之间，并且传感器10的电容器C充电至电压V_MID。接着，控制单元20开放第二管脚204，也即管脚204浮置。相应地，由于在之前阶段期间传感器10的电容器C已经充电的事实，LC谐振电路10开始如上所述振荡。

因此，通过分析管脚204处电压(例如电压V₂₀₄)，可以特征化振荡。实际上，如图3b中所示，管脚204处电压对应于阻尼振荡，该阻尼振荡具有对应于由电压源206施加的电压V_MID的DC偏置，也即电压V_MID限定了振荡的中点。因此，电压V_MID通常设置为控制单元20的电源电压的一半，例如VDD/2，以具有最大范围。

通常，电路也包括连接在管脚202与接地GND之间的额外电容器C1以稳定化电压信号VMID，以及用于提供用于对传感器充电所需的电流提升。为了分析管脚204处信号(例如参见图3a)，控制单元20可以包括连接至管脚204的模数转换器(ADC)208以对振荡的电压取样。因此，基于ADC 206的分辨率和取样频率，可以表征整个振荡。

图4示出了根据现有技术的备选解决方案。具体的，在所考虑的示例中，控制单元20包括比较器210，其将管脚204处电压与诸如参考电压V_Ref之类的参考信号作比较。例如，该参考电压V_Ref可以固定例如为VDD/2，或者经由数模转换器212而设置。例如，图5a和图5b分别示出了在传感器10附近存在或者不存在金属物体的振荡，以及参考电压V_Ref和比较器210的输出CMP。通常而言，图3a和图4中所示的两种方案(也即ADC 208和比较器210)也可以组合在相同控制单元20中。