客戶(hù)經(jīng)常問(wèn)我：“將磁鐵放在電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器（LDC），如LDC1612等附近會(huì)產(chǎn)生什么樣的效果？”不受直流磁場(chǎng)的影響對(duì)于安全關(guān)鍵系統(tǒng)以及必須具有防干擾功能的系統(tǒng)（如家庭安全系統(tǒng)）而言尤為重要。

答案非常簡(jiǎn)單，就是窄帶LC傳感器不會(huì)受直流磁場(chǎng)的影響。但可以通過(guò)在傳感器附近移動(dòng)磁鐵來(lái)輕松觀察到傳感器電感的變化情況。

確切地說(shuō)，直流磁鐵會(huì)以?xún)煞N方式來(lái)改變LDC傳感器的讀數(shù)：

一般情況下，永久磁鐵也是導(dǎo)體，或涂有導(dǎo)電涂層；LDC實(shí)際感測(cè)的是導(dǎo)電組件，而非磁鐵的直流磁場(chǎng)。

如果將鐵等鐵磁材料作為目標(biāo)，即使在傳感器附近，直流磁鐵可能使材料的磁疇達(dá)到飽和，并使得傳感器交流磁場(chǎng)的目標(biāo)特征發(fā)生變化。

必須要注意的是，這些為二次效應(yīng)；并非直接由直流磁場(chǎng)引起。讓我們來(lái)詳細(xì)審視一下這個(gè)問(wèn)題。

為什么LDC不受直流磁場(chǎng)的影響？

LDC傳感器均為窄帶諧振器，僅受頻率與傳感器相同的交流磁場(chǎng)影響。傳感器的頻率Q越高，其帶就越窄，對(duì)帶外干擾的抗擾性就越強(qiáng)。

直流磁場(chǎng)（如永久性磁鐵所產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)）不會(huì)使得傳感器的振蕩頻率發(fā)生變化，因此不會(huì)改變LDC的測(cè)量結(jié)果。

為了調(diào)查對(duì)直流磁場(chǎng)的抗擾性，我使用了極強(qiáng)的銣磁鐵，這種磁鐵為市面上強(qiáng)度最高的一種永久性磁鐵（參見(jiàn)圖1）。這種磁鐵的尺寸為40mm*40mm*20mm，非常強(qiáng)韌：其拉力為80kg！

我采用高斯計(jì)對(duì)直流磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量，并在3mm的距離處獲得了335mT的讀數(shù)。

我為什么要屏蔽？

永久性磁場(chǎng)不會(huì)干擾測(cè)量。但是，制成磁鐵的導(dǎo)電材料本身就是一個(gè)目標(biāo)。

為了消除磁鐵導(dǎo)電性對(duì)LDC的影響，我在磁鐵和高斯計(jì)的探頭之間加裝了一個(gè)1.6mm厚的鋁擋板。

接下來(lái)，我在印制電路板（PCB）上安裝了一個(gè)帶有直徑為29mm的線圈的LDC1612。該線圈取自LDC參考線圈電路板，每層35匝，共兩層，導(dǎo)線寬度和間距均為0.15mm。傳感器帶有一個(gè)330pF的電容器，以1MHz的頻率震蕩。

加裝鋁板后，確保了LDC暴露在磁鐵的磁通上，而非暴露在制成磁鐵的導(dǎo)電材料上。當(dāng)選定的傳感器頻率為1MHz時(shí)，鋁板的表皮深度為82μm。因此，1.6mm厚的鋁板超過(guò)了19層表皮的深度。由于在前6個(gè)表皮深度內(nèi)已經(jīng)流入了》99.9999998%的電流，因此深達(dá)19層表皮的鋁板可以避免磁鐵的導(dǎo)電材料干擾傳感器所產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)。

結(jié)果

我在兩種試驗(yàn)條件下對(duì)傳感器PCB的響應(yīng)進(jìn)行了比較，如圖4所示。

測(cè)試1：無(wú)鋁板。將磁鐵從距傳感器50mm處移到距離3mm處。

測(cè)試2：按照與傳感器1mm的固定距離插入鋁板。將磁鐵從距傳感器50mm處移到距離3mm處。

我記錄了每一點(diǎn)處LDC所測(cè)的電感數(shù)據(jù)和直流磁場(chǎng)強(qiáng)度。

在無(wú)鋁板的情況下，當(dāng)我將磁鐵從距傳感器3mm處移至50mm處時(shí)，傳感器線圈電感增大了45%，如圖5所示。

但是，當(dāng)有鋁板時(shí)，未觀察到電感變化（3mm和50mm之間《0.01）。

在同一范圍內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度下降了93%，從335mT降至21mT。

圖5：線圈磁鐵距離與電感變化和磁場(chǎng)強(qiáng)度

測(cè)量顯示：LDC的窄帶結(jié)構(gòu)能夠檢測(cè)到制成磁鐵的導(dǎo)電材料，但不受來(lái)自其磁場(chǎng)的干擾。金屬薄片可以屏蔽不必要的金屬干擾，但對(duì)直流磁場(chǎng)的影響不作規(guī)定。

原文鏈接：

https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2016/03/14/inductive-sensing-are-narrow-band-lc-sensors-immune-to-dc-magnetic-fields

編輯：jq