В связи с ростом сфер применения, особенно в чрезвычайно неблагоприятных условиях с высокодинамичными перемещениями при измерении и высоким уровнем загрязнения, возникает необходимость в сенсорных и бесконтактных датчиках.

Основные требования к бесконтактному датчику / датчику угла поворота:

• Длительный срок службы даже на высоких скоростях и частотах. Например, из-за износа использование потенциометрического датчика хода клапана в двигателе было бы невозможно.
• Длительный срок службы в неблагоприятных условиях, таких как высокая степень загрязнения и механические нагрузки (например, датчики в мобильных сельскохозяйственных машинах)
• Стандартный электрический интерфейс.
• Низкое энергопотребление (типовое: <100 мА).
• стоимость, не намного превышающая стоимость потенциометрических датчиков.

В основе инновационного подхода к удовлетворению требований, предъявляемых к бесконтактным датчикам, лежит принцип индукционного измерения, разработанный компанией Sagentia LTD (Великобритания), не требующий магнитных материалов. Его преимущество заключается также в том, что обработка сигнала производится на основании измерений фазы, а не амплитуды, для которых обычно требуются сложные измерительные контуры (выпрямители, высококачественный, дорогой оперативный усилитель).

Как это работает:

На печатной плате имеется синусоидальный и косинусоидальный проводящий замкнутый контур (sin (x), cos (x) — передающая петля) по всей длине измерения x. На каждый из них подается сдвинутое по временной фазе (90°) переменное напряжение (u (sin (ωt), u ∙ cos (ωt)). Таким образом, магнитные поля возникают перпендикулярно печатной плате, причем напряженность H (ωt) также выражается в виде синуса или косинуса на измеряемой длине x. В результате генерируется сигнал, фазовый сдвиг которого, с учетом сигнала датчика, прямо пропорционален пути x.

В качестве элемента сложения двух передаваемых сигналов используется маркер положения, который выполнен в виде резонансного контура. Он «подвешен» над печатной платой. Его резонансная частота адаптирована к частоте двух входных сигналов. Он возбуждается ими (TX) и, в свою очередь, отправляет свое магнитное поле обратно на печатную плату (RX).

Прямоугольная приемная катушка, встроенная в печатную плату, принимает данный сигнал и отправляет его на передатчик. Затем полученный сигнал сравнивается с одним из двух сигналов передачи. Полученные фазовые данные преобразуются электронным оборудованием в линейный аналоговый сигнал напряжения как информации о пути по всей длине измерения.