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designideas
2005年5月号
センサーの応用を広げるデジタル波形発生器

Colm Slattery アイルランドAnalog Devices社
 LおよびCと、電圧検出用抵抗Rからなる基本的な交流駆動同調回路型近接センサーを図1に示す。静的な条件下では、LとCがある周波数で共振し、インピーダンスが最大になる。物体がセンサーに近づくと、LまたはCの値が変化して、回路の共振周波数を変える。センサーを一定周波数で駆動し、基準電圧V1に対する出力電圧V2の位相または振幅の変化を測定すると、物体の位置を検出することができる。しかし、この方法では、センサーのダイナミックレンジおよび分解能に限界がある。
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 これに代わるものとして、センサーの共振周波数に追随する周波数掃引式の交流信号源で駆動する方法を紹介しよう。図2は、その方法の1つで、DDS*素子IC1が正弦波の駆動電圧を発生する。低域通過フィルタIC2がクロックで発生した副次的な成分と高調波を除去し、増幅器IC3がセンサーを駆動する。増幅器IC4はセンサーの出力電圧V2を増幅して、デュアルチャンネル12ビットA-DコンバータIC5を駆動し、同時にIC5が基準電圧V1およびIC4の出力をサンプリングしてデジタル化する。IC5はDSP機能を備えたマイクロコントローラで、センサー出力の振幅と位相を解析し、IC1の2つの周波数制御抵抗を交互にプログラミングしてIC1の周波数を設定する。そして、IC6のシリアル・ポートの1つは位置データを外部のコントローラに出力する。
 このように、DDSとDSPを組み合わせることにより、適用範囲が広がって、さまざまなタイプのセンサーを用いることができるようになる。例えば、センサーによっては比較的狭いが高分解能の駆動周波数範囲を必要とするが、別の種類のセンサーでは広い範囲を掃引することによって高い性能を得ることができる。

用語解説 / 会社情報
【DDS】
direct-digital synthesis
直接デジタル合成
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