电感式接近开关芯片

1 概述

1.1 产品简述

M9003电感式接近开关芯片是一种非接触型接近开关，常用于探测金属物体的存在与否。由于整体无触点且全密封，因而寿命长、可靠性高、响应速度快，可取代机械式行程开关。芯片还具有过流、过压保护、温度补偿、短路保护等可靠性功能。

芯片的工作原理基于电涡流效应，通过电感和电容构成的振荡电路感应接近的金属物体。当没有金属物体接近电感时振荡状态平稳。当有金属物体接近时，振荡电路所产生的电磁场能量会被吸收，使得振荡回路的幅值下降或者停振。

1.2 产品特点

v 动作距离可调

v 回差可调

v 数字温度补偿 -40~ 125℃

v 支持电源通信

v 支持NPN和PNP输出模式

v 可选常开(NO)和常闭(NC)输出模式

v 过温保护

v 低压保护

1.3 产品应用

v 工业接近检测

v 工业生产线

v 工业自动化

图1.典型应用图

2 管脚定义

图 2. QFN16-4mm*4mm封装管脚图

 M9003引脚功能表

3 性能参数

3.1 电性能参数

3.2 动作距离参数（常温，HVDD=24V）

3.3 芯片的保护参数

3.4 芯片可编程项 

3.5 通讯方式参数

4.1寄存器的读写操作

可通过I2C或电源通讯方式进行寄存器的读写操作，访问寄存器的地址范围：00~FFH。

读写数据时要参考9章节寄存器的功能说明内容。

4.2 OTP的读写操作

可通过I2C，电源通讯方式进行OTP数据读写，地址为80~FFH。OTP地址及其对应功能在第9章中有相应的说明。

1 OTP的读写操作步骤如下

（a）先对寄存器地址 50H,写入数据 A6H, OTP写使能OTP_WR_EN打开，否则写入其它数时，OTP写使能关闭；无法访问OTP数据区。

（b）再对寄存器地址60H,写入数据0DH， OTP的通讯访问模式OTP_ACC_EN=1；即访问OTP模式。如写入除0DH数据时，关闭OTP访问模式（访问寄存器模式）。

（c）完成对OTP的地址的数据进行读写。

（d）退回OTP模式时，有两种方式。

1)、寄存器地址60H,写入除数据0DH 以外其它代码，即退回OTP模式。

2)、重新上电，也退出OTP模式。

备注： 当写入OTP的数据，不能再进行更改。OTP只能一次写入数据操作。

2 温度补偿的操作

温度补偿范围为-40℃~ 125℃，可通过I2C 或电源通讯对温度补偿的寄存器、OTP进行设置。

步骤说明：

1、上电后，通过电源通讯或I2C通讯写入OTP预设值，分别是OTP地址： 81H、82H、83H、84H、85H、86H、87H、88H。根据OTP说明写入对应值。

备注：LC电流默认为0，设定LC电流保证振幅不超过2V。

2、通过电源通讯或I2C通讯写入NTC对应AD值，分别是OTP地址：A0H~BCH。

3、在0X49寄存器地址，写入数据0X01后，触发温度补偿，LED以2Hz的频率闪烁，即为已经触发成功。

4、在放入温箱，进行-40℃~ 125℃温度补偿操作，补偿完后LED停止闪烁。

备注： 从最低温度开始，每上升10度，保持20分钟，继续下一个温度补偿。

5 应用说明

在使用传感器之前，根据使用需求先对寄存器进行设置，测试正确后再将寄存器数据写入与OTP对应的地址里。有关如何确定在每个寄存器中写入的值，请参考第9章节寄存器与OTP说明；对相应功能的寄存器设置说明如下:

5.1 LED设置

初始状态时，输出LED灯2S闪烁，如要取消闪烁状态，向OTP写入下面数据。

5.2 LC电流设置

LC电流寄存器地址是由82H的高4位、83H的低4位组成8bit数据，写入8bit数据参考表格“LC电流配置数据说明”；当设置的LC电流值逐步加大时，LC的振幅也逐步提高；反之，减小；LC振幅电压最大为2V；调节LC电流，使LC振幅电压的1~2V为最佳范围。

LC电流配置数据说明：

5.3 参考电压范围选择

参考电压两个选择范围： 0~2V 与 0~3.7V，是由地址88H的bit1来选择，当88H的bit1=0时，参考电压值是0~2V，当88H的bit1=1时，参考电压值是0~3.7V；

5.4 参考电压值的设置

     参考电压值地址是由9CH的8位、9DH的低4位组成12bit数据，如下表；参考电压值写入越大时，参考电压也越高。

5.5 参考电压的数字迟滞方向、模式、配置值的设置

单边迟滞与双边迟滞的区别，双边迟滞的参考电压值要减去数字迟滞配置值，而单边迟滞是设置参考电压；当有检测到金属物体，OUT端输出，此时参考电压值改变加上数字迟滞配置值，参考电压值提高。

参考电压的数字迟滞方向、模式、配置值设置操作参考值，如下表列出。

5.6  防抖周期选择

防抖周期选择位是由寄存器的地址84H的bit5~bit3组成的3bit数据。防抖周期数是参考电压与LC振幅最高电压比较的次数。LC振幅在限定时间内小于参考电压的次数超过防抖周期数，才能改变POUT或NOUT的输出状态。请参考如下表格。

5.7  LED灯输出设置

5.8 输出方式选择

Pout、Nout 的常开(NO)\常闭(NC)选择

5.9 输出模式选择

输出模式是对Pout ，Nout 选择

5.10 温度校准选择  

可选芯片内部温度传感器或外部温度NTC，来校准

6 测试结果

6.1 上电时HVDD、AVDD、LC波形图

图6. 分别测试HVDD, AVDD、 LC振荡波形

6.2 LC频率计算

应用公式: F(频率) = 1 / (2 * Pi * Sqrt(L*C))，输入参数:L(电感量),单位为uH; C(电容量),pF

比如：电感L1=200uH，电容C1=2.2nF，频率= 239.94kHz 

6.3测距方法

没有物体靠近电感时，波形的幅值保持不变；有金属靠近电感时，波形的幅值减小，从而感应有金属物体存在。

图7.LC振荡波形随金属物体距离的变化   

封装形式

采用 QFN-16  4mm*4mm 封装