Beim Inductance-to-Digital Converter (LDC) handelt es sich um eine neue Datenwandler-Kategorie, die Spulen und Federn als induktive Sensoren nutzt.

Beim Inductance-to-Digital Converter (LDC) handelt es sich um eine neue Datenwandler-Kategorie, die Spulen und Federn als induktive Sensoren nutzt.Texas Instruments

Die induktive Erfassung ist eine kontaktlos arbeitende Sensortechnik, die sich nicht nur eignet, um Position, Bewegung oder Zusammensetzung eines Metalls oder eines leitenden Objekts zu messen, sondern auch das Zusammendrücken, Dehnen oder Verdrehen einer Feder detektieren kann.

Die Anwendungsmöglichkeiten der induktiven Erfassung reichen von einfachen Tastern, Drehknöpfen und Ein/Ausschaltern bis hin zu hochauflösenden Herzfrequenzmessgeräten, Turbinen, Durchflussmessern sowie schnellen Motor- und Getriebesteuerungen. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit können LCDs in zahlreichen unterschiedlichen Märkten eigesetzt werden, vom Automotive-Sektor über weiße Ware, Consumer-Elektronik, Mobilgeräte und Computer bis hin zu industriellen und medizinischen Applikationen.

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit können LDCs in zahlreichen unterschiedlichen Märkten eigesetzt werden.

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit können LDCs in zahlreichen unterschiedlichen Märkten eigesetzt werden.Texas Instruments

„Die LDC-Technologie gibt Ingenieuren die Möglichkeit, kostengünstige, ohnehin verfügbare Leiterbahnen oder Metallfedern zum Realisieren von Sensoren zu verwenden. LDCs ermöglichen eine hochauflösende Erfassung beliebiger Metalle oder Leiter einschließlich des menschlichen Körpers“, sagt Dave Heacock, Senior Vice President von TI Silicon Valley Analog. „Mit den LCDs erhalten Systemdesigner eine neue Plattform zur Entwicklung bahnbrechender Lösungen für schwierige Systemlösungen. Wir sind äußerst gespannt, was die Designer hervorbringen werden.“

Die wesentlichen Vorteile, die diese Technik bietet sind zum einen die höhere Auflösung. In Anwendungen zur Erfassung der Position sind Auflösungen von unter einem Mikrometer mit 16-Bit-Resonanzimpedanz- und 24-Bit-Induktivitätswerten möglich. Da die kontaktlose Erfassung immun ist gegen nichtleitende Verunreinigungen beispielsweise durch Öl, Schmutz und Staub, die die Lebensdauer der Geräte verkürzen kann, erhöht sich die Zuverlässigkeit. Der Sensor kann entfernt von der Elektronik platziert werden, an denen sich keine Leiterplatten unterbringen lassen, wodurch sich die Flexibilität erhöht. Zudem reduzieren sich die Systemkosten, da kostengünstige Sensoren und Objekte verwendet werden und Magnete nicht erforderlich sind. Als zu messende Objekte eignen sich alle metallisierten Strukturen, wie zum Beispiel Folien oder auch mit leitfähiger Tinte aufgedruckte Elemente. Ein weitere Vorteil ist die reduzierte System-Leistungsaufnahme. Im regulären Betrieb beträgt die Leistungsaufnahme weniger als 8,5 mW, im Standby-Modus weniger als 1,25 mW.

Das mit einem Mikrocontroller des Typs MSP430F5528 bestückte Evaluation Module LDC1000EVM, das zum Evaluieren des Bausteins dient, ist zum Preis von 29,- US-Dollar erhältlich.

Unterstützung gibt es im Inductive Sensing Forum der E2ECommunity von TI, in dem Ingenieure von TI-Fachleuten Antworten auf ihre Fragen bekommen.

Mit dem neuen Webbench Inductive Sensing Designer können Systemdesigner eine kundenspezifische Sensorspule entwerfen und die LCD in Sekundenschnelle konfigurieren. Das Online-Tool vereinfacht den Designprozess der Sensorspule und bietet Konfigurationseinstellungen, basierend auf den Charakteristika der Spule, den Anforderungen der jeweiligen Applikation und hinsichtlich der Systemleistung. Das optimierte Design kann einfach an eine Vielzahl bekannter CAD-Programme exportiert werden, um so die Sensorspule schnell in das übergeordnete System zu integrieren.

Der LDC1000 ist in einem 4 x 5 mm2 großen SON (Small Outline Non-Leaded)-Gehäuse mit 16 Pins erhältlich und kostet 2,95 US-Dollar (ab 1000 Stück). Im ersten Halbjahr 2014 wird zusätzlich eine Automotive-qualifizierte Version auf den Markt kommen.