Специалистам известно, что долгие годы в области точных приводов главенствовали ОПТИЧЕСКИЕ датчики абсолютного положения, которые строились (и строятся поныне) на основе многоразрядного кодового диска. Такое «монопольное» преимущество позволяло «диктовать» весьма высокие цены абсолютных оптических энкодеров: 1 500 … 2 000 $ и выше.

Примерно, лет 10-15 назад оптические абсолютные датчики стали вытесняться новой на тот момент технологией – абсолютными датчиками с магнитными элементами Холла. Такие МАГНИТНЫЕ энкодеры сильно потеснили оптические энкодеры, поскольку стоят
в 5 … 10 раз дешевле при тех же габаритах корпусов и почти тех же точностях. Основа существенного удешевления магнитного измерительного устройства – применение магниточувствительных специализированных микросхем, где на одном кристалле выполняются все измерительные задачи и там же создаётся выходной измерительный сигнал нужного потребителю стандарта.

Похоже, что начинается следующий этап перестроения рынка измерительных устройств в приводах самых разных назначений – появляются новые специализированные микросхемы, на которых строятся точные  ИНДУКТИВНЫЕ устройства для измерения как вращательных, так и линейных движений. Основа простого, надёжного и недорогого устройства, как обычно, одна специализированная микросхема. Пример такой технологии рассмотрен ниже.

Компания Melexis предложила семейство микросхем MLX90510, MLX90513, MLX90517, применяя которые потребитель самостоятельно может разработать высокоточные индуктивные датчики:
- вращательного перемещения до 360 °,
- секторального вращательного перемещения,
- линейного перемещения 5 … 300 mm.

                                 

Все эти датчики строятся по одному принципу: измеряется движение металлической мишени возле обмоток, нанесённых печатным образом на плату. Производитель сообщает, что применяет трёхфазную конструкцию печатных обмоток, что улучшает линейность за счёт фильтрации гармоник.

Очевидно, что существенным элементом измерительной системы будут сами обмотки. Для самостоятельного проектирования потребителем печатных обмоток компания Melexis предложила бесплатный облачный инструмент (сервис), который содержит:

-можно проектировать и моделировать различные формы обмоток (катушек),
-обеспечивается визуализация макета в реальном времени,
-настраиваемые параметры мгновенно отображаются на экране,
-процесс проектирования катушек из физического мира в переносится цифровую плоскость,
что позволяет сократить время и затраты на разработку, а также уменьшить количество отходов за счёт устранения необходимости многократного изготовления физических прототипов,
-в удобном графическом интерфейсе можно моделировать точные характеристики датчика с микросхемами из линейки индуктивных датчиков Melexis (MLX90510 , MLX90513  и MLX90517)
с возможностью добавления иных микросхем по мере их выпуска,
-после запуска моделирования пользователи получают оптимизированный файл стандартного формата, используемый для производства печатных плат (включая допуски механической сборки и ошибки, связанные с ресурсом),
-в моделировании также учитываются питающие провода, соединяющие набор катушек с микросхемой,
-инструмент поддерживает как двухслойные, так и четырёхслойные печатные платы и может создавать конструкции датчиков: «сквозной вал», «цельный вал» и «глухой конец вала»,
-обеспечиваются точные результаты всего за несколько минут, и сервис может использоваться инженерами с любым опытом. 

Так, компания AS ELECTRONIC сообщает об успешном применении вышеназванных микросхем.
Сообщается о параметрах у таких индуктивных датчиков положения:

-катушка возбуждения генерирует вихревой ток в частотной области MHz,
-вихревой ток в мишени, в свою очередь, вызывает сигналы в трёх катушках,
-эти сигналы оцениваются встроенным цифровым сигнальным процессором микросхемы датчика, линеаризуются по мере необходимости и преобразуются в абсолютную информацию о положении,
-положение может быть выведено классически в виде sin / cos  аналогового напряжения, а также, по выбору, в виде вычисленной угловой информации по аналоговому сигналу или по цифровому протоколу (SENT, SPC, PWM),
-встроенная защита микросхем от обратной полярности и перенапряжений (до ±24 V),
-рабочее напряжение 5 V DC (4,5...5,5 V),
-рабочие температуры от -40 … +160 °C,
-в отличие от датчиков положения, основанных на эффекте Холла, технология индуктивных датчиков по своей конструкции невосприимчива к рассеянным магнитным полям, а также нечувствительна к изменениям воздушного зазора и механическим допускам,
-нечувствительность к вибрации и механическим воздействиям,
-очень низкий тепловой дрейф,
-высокая точность < ± 0,1% FS,
-частота обновления 10 kHz, задержка < 20 µs,
-ориентир цены этих микросхем: 2 $.

Рекомендуемые области применения таких датчиков с микросхемами Melexis:
-на автотранспорте (положение электронных педалей, положение руля, положение прочих механизмов автомобиля),
-в медицинской технике,
-в автоматизации промышленности.

Компания AS ELECTRONIC разработала и продаёт за 130 €  демонстрационный набор изделий, («демо-бокс») построенных на основе микросхем компании Melexis :

                                                                    

                                                                    
 

Вот так надо осваивать новый рынок !


Источники : 
https://www.melexis.com/en/news/2024/17dec2024-melexis-streamlines-inductive-sensors-coil-design-with-a-cloud-tool

http://www.sensormagazin.de/

https://as-electronic.net/Melexis-Inductive-Sensing