對于各種應(yīng)用，廣泛需要使用低功耗的位置，運(yùn)動和接近感測。電容，電感和霍爾效應(yīng)傳感器是當(dāng)今低功耗嵌入式系統(tǒng)的解決方案之一。

電容感應(yīng)

在電容感測中，傳感器附近存在異物會導(dǎo)致傳感器電路電容的變化。電容的這種變化可用于測量距離，例如用于避免碰撞。它提供了一種高分辨率的非接觸式傳感方法，用于基于接近度的系統(tǒng)喚醒，異物檢測，非接觸式控制面板，測量容器中的液位等。

所述FDC1004是一個低功率的4通道電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它采用3.3V電源供電，并具有I2C接口。它采用小型16引腳WSON封裝。圖1顯示了FDC1004的典型應(yīng)用電路。

圖像來源：FDC1004用于電容傳感解決方案的4通道電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器

電容感測應(yīng)用的設(shè)計(jì)示例包括用于系統(tǒng)喚醒的基于電容的人體接近檢測和中斷參考設(shè)計(jì)。在該參考設(shè)計(jì)中，F(xiàn)DC1004用于接近檢測，以使低功耗微控制器喚醒并以活動模式工作。圖2是該系統(tǒng)的框圖，并顯示了如何在嵌入式系統(tǒng)中使用電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（FDC）。

所述電容為基礎(chǔ)的液位傳感傳感器參考設(shè)計(jì)提供了穩(wěn)健的和精確的基于電容的液位傳感溶液，將其設(shè)置為減輕來自系統(tǒng)環(huán)境的寄生電容的干擾。

圖片來源：用于系統(tǒng)喚醒和中斷的基于電容的人體接近檢測

感應(yīng)感應(yīng)

在感應(yīng)感測中，振蕩的LC電路會產(chǎn)生交變磁場。當(dāng)諸如金屬的導(dǎo)電材料靠近LC電路時，在導(dǎo)電材料中感應(yīng)出渦電流。電感式傳感器測量由于渦電流以及所產(chǎn)生電流的頻率而在LC電路中損失的能量。感應(yīng)感應(yīng)在需要非接觸式遙感的情況下也能很好地工作，即使在骯臟的環(huán)境中也是如此。應(yīng)用包括距離，運(yùn)動和方向感測。

所述LDC1000功耗低電感-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（LDC）的家庭能夠感應(yīng)感測通過采用低成本，高可靠性的電感器作為傳感器，它可以遠(yuǎn)離IC.This位于提供了更好的性能，更好的可靠性，并更大的靈活性–以更低的系統(tǒng)成本和功耗。新的LDC1614多通道LDC系列在單個集成電路（IC）中提供兩個或四個匹配通道，并且具有高達(dá)28位的分辨率。通過支持1 kHz至10 MHz的頻率范圍，設(shè)計(jì)人員可以靈活地使用多種類型的電感器作為傳感器。該頻率范圍還允許使用非常小的PCB線圈。TI提供了一種WEBENCH?工具，用于計(jì)算LDC的線圈參數(shù)。可從LDC1614訪問該工具頁。圖3顯示了LDC10xx的典型應(yīng)用原理圖。

圖像來源：LDC1000電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器

有關(guān)實(shí)施電感式感應(yīng)的更多實(shí)用建議，請參閱德州儀器（TI）的博客系列“如何使用感應(yīng)式感應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)”，其中包括一個分為三部分的系列，標(biāo)題為“感應(yīng)式感應(yīng)：線性位置感應(yīng)”。

感應(yīng)式感應(yīng)應(yīng)用的示例包括“帶集成觸覺反饋的金屬按鍵觸摸參考設(shè)計(jì)”。該參考設(shè)計(jì)使用LDC1614感測金屬表面上的按鈕按下，并且觸覺驅(qū)動器向用戶提供觸覺反饋。圖4顯示了參考設(shè)計(jì)的框圖，并顯示了如何在系統(tǒng)中使用LDC。

圖片來源：德州儀器

霍爾效應(yīng)感測

當(dāng)電流流過導(dǎo)體時，它會感應(yīng)出磁場，從而在垂直于電流流動方向的方向上感應(yīng)出導(dǎo)體兩端的電壓，如圖5所示。

圖像來源：重新發(fā)現(xiàn)霍爾傳感器

這種物理現(xiàn)象是檢測磁場的霍爾效應(yīng)傳感器的基礎(chǔ)。霍爾效應(yīng)傳感器的應(yīng)用包括電機(jī)控制，工業(yè)閥門，流量測量，游戲控制器和電流測量。霍爾效應(yīng)傳感器比電感傳感器需要更少的功率，并且不需要外部線圈。有關(guān)更多信息，請參見有關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器使用的博客文章。

“ DRV5033（DRV5033）”：http://ad.doubleclick.net/ddm/…是采用3針小型SOT-23封裝的霍爾效應(yīng)傳感器。它可以在2.5V至38V的寬電壓范圍內(nèi)工作，這意味著它可以使用單個鋰離子紐扣電池運(yùn)行。圖6和7顯示了DRV5033的功能框圖和典型應(yīng)用原理圖。

圖像源：DRV5033數(shù)字多極開關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器

圖像源：DRV5033數(shù)字多極開關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器

霍爾效應(yīng)感測應(yīng)用的設(shè)計(jì)示例包括3D打印機(jī)控制器參考（12V）設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是TI MSP430F5529 LaunchPad的子卡。該設(shè)計(jì)使用DRV5023霍爾效應(yīng)傳感器來測量打印頭的位置。圖8是與LaunchPad配對的子卡的圖片。

此處描述的另一個很酷的設(shè)計(jì)示例將DRV5023與超低功耗MSP430G2131和一些智能固件配對，以創(chuàng)建可以使用CR2032紐扣電池供電20年的磁傳感器。圖9是系統(tǒng)的簡單示意圖

圖片來源：德州儀器

結(jié)論

本文總結(jié)了電容，電感和霍爾效應(yīng)感測的工作原理。德州儀器（TI）提供了幾種低功耗解決方案和參考設(shè)計(jì)。

編輯：hfy