Come funziona un calibro elettronico?


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Come funzionano queste pinze elettroniche ?:

Calibro

So che funzionano misurando la capacità della pista da corsa, in qualche modo. Ma come usano la capacità per misurare le distanze - è una relazione lineare tra capacità e distanza o c'è qualcos'altro? Questi sono davvero precisi: specifiche di ± 0,02 mm da 0 a 100 mm e la risoluzione è scesa a 0,01 mm. Sono anche sorpreso di come questi possano soddisfare le specifiche a un prezzo molto basso: ho raccolto il mio per £ 8 e l'ho provato contro alcuni oggetti comuni di cui conoscevo le dimensioni, e si verifica.


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utile post sul blog su questo argomento: smontaggio calibro digitale (solo accumulando materiale di riferimento)
Nick Alexeev

Risposte:


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Posizione da rapporto capacità a rapporto frequenza / conversione valore. La chiave sta usando conduttori a trama irregolare in prossimità di due condensatori. Il circuito ha una risposta lenta, ma funziona notevolmente come calibro.


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Qualcuno ha fatto a pezzi un set in modo da poter vedere gli schemi: adafruit.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne

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Bello. Posso immaginare come lo scoprirono i primi inventori. Stava sintonizzando la radio ruotando il congegno calibro / condensatore con una mano, avendo il righello logaritmico nell'altra mano, poi guardò gli orologi LCD al polso su un'altra mano e disse ... Eureka!

Ecco la pagina di Flickr con tutti loro se eri confuso come me andando 'WHERE DA PICS ??'
Nick T,

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Mi sono appena divertito a cercare di individuare i segnali, qualcosa di veramente strano sta succedendo lì.

"Ecco una buona pagina web" <- quella pagina? sbagliato! non è quello che sta succedendo lì, c'è solo un segnale di input, non sin e cos

"La chiave sta usando conduttori a trama irregolare in prossimità di due condensatori." <- di nuovo sbagliato

Se mai trovi una pagina web in cui qualcuno ha effettivamente creato una copia di uno di questi, allora crederò a quello che stanno dicendo.

Comunque questo è quello che ho misurato, non riesco a trovare nessuna di quelle informazioni da Google

Le strisce verticali che sono raggruppate per 8, sono collegate alle uscite digitali del chip su blob, sono guidate da segnali PWM - sinusoidale approssimativa. 8 fasi, periodo sinusoidale 1800us (YMMV), periodo di impulso ~ 5.6us. Ogni fase spostata di 1800us / 8 = 225us

La piastra di ricezione ottiene il riepilogo summa che passa attraverso lo statore mediante accoppiamento capacitivo. Ora il segnale di ricezione è principalmente un mucchio di immondizia, ma i picchi di segnale che corrispondono ai fronti di salita dell'impulso di uscita formano una sinusoide. La fase di quella sinusoide dipende dalla posizione dello statore. Immagino che le misurazioni di rx debbano essere temporizzate con impulsi di uscita, e quindi c'è qualche funky che procura il segnale per ottenere lo sfasamento, non sono sicuro al 100% su come fare il lato rx di questo.

Poiché il motivo dello statore e il motivo delle piastre tx si ripetono ogni 5 mm, ciò significa che il valore finale è la somma delle misurazioni grossolane e fini. La misurazione approssimativa è il conteggio delle ripetizioni di 5 mm, contate e ricordate proprio come i normali valori dell'encoder, è possibile rovinare questo conteggio se si sposta la testina di scansione sul calibro troppo velocemente, il calibro perde il suo punto 0. La misurazione fine è la misurazione dello spostamento di fase della sinusoide di uscita. Questi vengono sommati e visualizzati sul display LCD.

Ecco un'illustrazione: inserisci qui la descrizione dell'immagine

Perché questo è persino importante?

a) Se qualcuno è riuscito a copiarlo in un progetto fai da te, allora almeno non riesco a trovarlo su Google. Sono sicuro che qualcuno l'abbia fatto non sembra che abbiano pubblicato il loro progetto. Ciò significa che per un articolo così comune le informazioni pratiche non sono semplicemente disponibili.

b) La capacità di rendere sporchi gli encoder lineari fai-da-te economici conta molto, ad esempio sai quanto sono inclini a fallire tutte le stampanti 3D fai-da-te? Questo perché sono sistemi di controllo ad anello aperto, piccoli inceppamenti o scivolamenti e il sistema di controllo non sa più dove si trova il robot. Ora per un robot industriale acquisti un codificatore lineare, uno per ciascun asse. Heidenhein e altre 100 compagnie ne venderanno volentieri una per ~ 1k €. Purtroppo gli appassionati di scantinati non hanno questo tipo di budget. Ma acquisterebbero volentieri (o realizzeranno, la produzione è abbastanza semplice) codificatore lineare capacitivo come quelli usati nelle pinze digitali. Se il come informazioni fosse là fuori da qualche parte.


Alcuni dei sistemi industriali che ho visto usano codificatori di stringhe. Sono sicuro che questi possono avere problemi propri, ma potrebbero essere resi sia assoluti che relativi piuttosto facilmente.
supercat,

Dannazione, quell'ultimo commento mi è venuto in mente. Sarebbe fantastico creare un sistema di feedback a circuito chiuso per stampanti 3D fai-da-te / macchine CNC. Non mi è mai passato per la testa di guardare i calibri digitali, ero bloccato pensando a qualcosa di ottico.
dext0rb,

Hai letto l'articolo su capsense.com/capsense-wp.pdf. È qui che entra in gioco la pretesa di peccato e cos, usata da LS Starrett Co. per un calibro digitale. Tuttavia, sto ancora cercando di convincere questo progetto. Se un tale progetto potesse essere ampliato fino a ~ 1 metro con precisione .01m lungo la lunghezza totale ... questo potrebbe essere qualcosa a cui molte persone potrebbero essere interessate.
dext0rb

"capsense-wp.pdf. Ecco dove arrivano le affermazioni di peccato e cos" Sì, ho verificato, sono sicuro che ci sono molti modi per fare misurazioni capacitive del genere, solo che questa versione di sin cos non è usata in questi economici pinze. "Se un tale progetto potesse essere ampliato fino a ~ 1 metro con precisione .01m lungo la lunghezza totale ..." Fondamentalmente la limitazione è su quanto tempo è possibile realizzare la striscia di statore. Oppure, se avevi 2x testine di lettura, puoi usare due righe di strisce di lettura e sovrapporle. Le strisce di statore sono fondamentalmente PCB e sono realizzate in modo abbastanza accurato, per una maggiore precisione è sempre possibile calibrare.
r2k-in-the-vortex,

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la bassa risposta è un fattore di limitazione per usarlo come codificatore di stampante 3D

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La capacità forma un resolver che consente di leggere un valore sin e cos che rispetto al segnale master consente di determinare la posizione in modo molto preciso.

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