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詳細(xì)說明
可以使用數(shù)百甚至數(shù)千次仿真。因此,存在一些模型簡化,這盡管基本上不影響仿真的準(zhǔn)確性,但可以提高速度。例如,如果每次仿真需要10秒鐘來完成,則使用100次迭代的優(yōu)化可能需要16分鐘。然而,如果每次仿真需要10分鐘完成,則同一優(yōu)化可能需要16個小時來完成。在一些實施例中使用的有效簡化是用一維導(dǎo)線模型來表示用于形成發(fā)射線圈和線圈的導(dǎo)電跡線。在與一維導(dǎo)線模型偏離嚴(yán)重的情況下,考慮一個具有35μm的高度和。該矩形跡線可以由例如銅的任何非磁性導(dǎo)電材料形成。其他金屬也可以用來形成跡線,但銅更為典型。對于厚度為趨膚深度的大約兩倍的跡線部分,矩形跡線中流動的電流的電流密度可以是非常均勻的。對于銅,在5mhz的頻率下的趨膚深度為30μm。因此,對于上述基準(zhǔn)矩形跡線,跡線內(nèi)的電流密度將是基本上均勻的。圖10b示出由承載電流的一維導(dǎo)線1020生成的場。如果在兩個結(jié)構(gòu)中流動的電流相同,則由導(dǎo)線1020或由一定直徑的直的圓柱體生成的場沒有差異,四川塑料傳感器線圈,四川塑料傳感器線圈。然而,圖10c示出在基準(zhǔn)跡線1022周圍生成的場,基準(zhǔn)跡線1022是上述由銅形成的并且具有35μm的高度和,四川塑料傳感器線圈。如圖10c所示,即使在小于1mm的短距離處,該場看起來也與圖10b中的由導(dǎo)線1020所生成的場相同。冰箱傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。四川塑料傳感器線圈
如下面更詳細(xì)地討論的,在一些實施例中,形成發(fā)射線圈、線圈和連接線的跡線用一維金屬導(dǎo)線表示。一些實施例可以使用更精細(xì)的仿真算法,例如塊體積元素(brickvolumetricelement)、部分元素等效電路(peec)或基于體積積分公式的方法,其可以提供對由實際三維電流承載結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場進行估計的進一步的提高。金屬目標(biāo)通??梢杂蓪?dǎo)電表面表示。如圖10a所示,算法704在步驟1002處開始。在步驟1002中,獲得描述tx線圈和rx線圈、目標(biāo)的幾何形狀、氣隙規(guī)范和掃描規(guī)范的pcb跡線設(shè)計。這些輸入?yún)?shù)例如可以由算法700提供,要么在算法700的輸入步驟702期間通過初始輸入,要么從來自算法700的線圈調(diào)整步驟712的經(jīng)調(diào)整的線圈設(shè)計來提供,如圖7a所示。算法704然后進行到步驟1003。在步驟1003中,算法704以在步驟1002中設(shè)置的頻率參數(shù)計算發(fā)射線圈(tx)的跡線的電阻r和電感l(wèi)。在不存在目標(biāo)的情況下執(zhí)行計算,以給出品質(zhì)因數(shù)的估計q=2πfl/r。在步驟1004中,設(shè)置參數(shù)以仿真特定線圈設(shè)計的性能和在步驟1002中接收的線圈設(shè)計的氣隙,其中金屬目標(biāo)如在掃描參數(shù)中定義的被設(shè)置在現(xiàn)行位置。如果這是次迭代,則將現(xiàn)行位置設(shè)置為在步驟1002中接收到的數(shù)據(jù)中所定義的掃描的起點。否則。比例傳感器線圈效果傳感器線圈資料,無錫東英電子有限公司。
位置定位器系統(tǒng)410的準(zhǔn)確度可以被定義為在金屬目標(biāo)408從初始位置掃描到結(jié)束位置期間的位置的測量與該掃描的預(yù)期理想曲線之間的差。該結(jié)果以相對于全標(biāo)度的百分比表示,如圖5所示。在圖5中,pos0是來自位置定位系統(tǒng)410的測量值,并且輸出擬合是理想曲線。pos0是從控制器402的寄存器測量的值,而fs是全標(biāo)度的值。例如,對于16比特寄存器,fs為2e16-1=65535。圖6示出通過上式確定的用fnl%fs表示的誤差。目標(biāo)是以盡可能佳的準(zhǔn)確性(例如,%fs或更小)產(chǎn)生位置感測。如果使用試錯法設(shè)計pcb上的線圈設(shè)計,則可獲得的佳準(zhǔn)確性為%fs-3%fs。在pcb上形成的傳感器中,有兩個線圈和一個發(fā)射器線圈。測量位置的準(zhǔn)確性與線圈設(shè)計極為相關(guān)。pcb上的試錯線圈設(shè)計已經(jīng)經(jīng)驗性地嘗試解決這些問題。然而,這種簡化但不準(zhǔn)確的方法只能考慮有限的問題。所有這些過程都無法得到成功的設(shè)計,這是因為整個系統(tǒng)(線圈-目標(biāo)-跡線)要比容易解決的更復(fù)雜,并且,如果所得到的線圈設(shè)計將滿足期望的準(zhǔn)確性規(guī)范,則佳解決方案必須考慮更大量的參數(shù)。圖7a示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于提供準(zhǔn)確的位置定位系統(tǒng)的印刷電路板上的線圈設(shè)計的算法700。
它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為XL=2πfL品質(zhì)因素品質(zhì)因素Q是表示線圈質(zhì)量的一個物理量,Q為感抗XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時,所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高,其損耗越小,效率越高。線圈的Q值與導(dǎo)線的直流電阻,骨架的介質(zhì)損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常為幾十到幾百。電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。分布電容任何電感線圈,其匝與匝之間、層與層之間,線圈與參考地之間,線圈與磁屏蔽罩間等都存在一定的電容,這些電容稱為電感線圈的分布電容。若將這些分布電容綜合在一起,就成為一個與電感線圈并聯(lián)的等效電容C。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩(wěn)定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。額定電流額定電流是指電感器有正常工作時反允許通過的大電流值。若工作電流超過額定電流,則電感器就會因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變,甚至還會因過流而燒毀。允許偏差允許偏差是指電感器上標(biāo)稱的電感量與實際電感的允許誤差值。一般用于振蕩或濾波等電路中的電感器要求精度較高。國產(chǎn)傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
緩沖器416和緩沖器418可以包括諸如濾波器和放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(用于向處理器412提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))之類的電路。處理器412可以如上所述地計算位置,以提供金屬目標(biāo)408相對于位置定位系統(tǒng)410上的接收線圈的位置數(shù)據(jù)。圖4b示出定位系統(tǒng)400的示例,定位器404被耦合到底座406,并且可以包括四個步進電機,這些步進電機提供目標(biāo)的4軸運動,即x、v、z以及繞z軸的旋轉(zhuǎn)。這樣,如圖4b所示的系統(tǒng)400能夠沿包括z方向在內(nèi)的所有可能方向掃描位置定位器系統(tǒng)410中的接收二器線圈上方的金屬目標(biāo)408,以產(chǎn)生不同的氣隙。如前所述,氣隙是金屬目標(biāo)408與放置位置定位系統(tǒng)410的發(fā)射線圈和接收線圈的pcb之間的距離。這樣的系統(tǒng)可以用于位置定位器系統(tǒng)410的校準(zhǔn)、線性化和分析。圖4c示出在具有發(fā)射線圈106和接收線圈104的旋轉(zhuǎn)位置定位器系統(tǒng)410上方的金屬目標(biāo)408的掃描。如圖4c所示,金屬目標(biāo)408在線圈104上方從0°掃描到θ°。圖4d示出當(dāng)如圖4c所示地掃描金屬目標(biāo)408時從線圈104測量的電壓vsin和電壓vcos與仿真的結(jié)果的比較的示例。在圖4d的特定示例中,金屬目標(biāo)408在50個位置被掃描。十字表示樣本電壓,實線表示由電磁場求解程序cdice-bim所仿真的值。塑封傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。比例傳感器線圈效果
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例如,目標(biāo)的角位置可以被計算為:角位置=arctan(vsin/vcos)。圖2e示出了這一點,并且示出vcos和vsin的正弦形式以及根據(jù)vcos和vsin的值得出的對金屬目標(biāo)124的位置的確定。在線性位置定位系統(tǒng)中,可以通過知道線圈104的跡線的正弦形式的波長(即,正弦定向線圈112的跡線和余弦定向線圈110的跡線的峰距區(qū)域之間的間隔),通過角位置來確定線性位置。在角位置定位系統(tǒng)中,正弦定向線圈112和余弦定向線圈110可以被布置為使得該角位置可以等于關(guān)于金屬目標(biāo)124的旋轉(zhuǎn)的金屬目標(biāo)124的實際角位置。重要的是要注意指示位置定位傳感器100的理想操作的以下條件。在那些條件中,發(fā)射器線圈106的形狀不重要,只要其覆蓋放置線圈104的區(qū)域即可。此外,線圈104的形狀等于完美的幾何重疊的正弦和余弦。另外,金屬目標(biāo)124的形狀對工作原理沒有影響,只要目標(biāo)的區(qū)域覆蓋線圈104的總區(qū)域的一部分即可。理想的一組線圈和理想的金屬目標(biāo)的這些條件從未被滿足。在實際系統(tǒng)中,情況大不相同。非理想性導(dǎo)致金屬目標(biāo)124的位置的確定的不準(zhǔn)確性。導(dǎo)致位置確定的不正確性的問題包括發(fā)射線圈106中生成的電磁場的不均勻。四川塑料傳感器線圈
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/2999044.html
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