Làm thế nào để một caliper điện tử làm việc?


28

Làm thế nào để các calip điện tử hoạt động?:

Caliper

Tôi biết họ làm việc bằng cách đo điện dung của đường chạy, bằng cách nào đó. Nhưng làm thế nào để họ sử dụng điện dung để đo khoảng cách - đó có phải là mối quan hệ tuyến tính của điện dung với khoảng cách, hay có điều gì khác đang xảy ra? Đây là thực sự chính xác - đặc điểm kỹ thuật của ± 0,02mm từ 0-100mm, và độ phân giải giảm xuống 0,01mm. Tôi cũng ngạc nhiên về cách những thứ này có thể đáp ứng các thông số kỹ thuật ở mức giá rất thấp - tôi đã nhặt của tôi với giá 8 bảng và thử nó với một vài đối tượng phổ biến mà tôi biết về kích thước và nó kiểm tra.


1
bài đăng trên blog hữu ích về chủ đề này: dán caliper kỹ thuật số (chỉ cần chồng chất tài liệu tham khảo)
Nick Alexeev

Câu trả lời:


8

Vị trí của nó với tỷ lệ điện dung với tỷ lệ tần số để chuyển đổi giá trị. Điều quan trọng là sử dụng các dây dẫn có hoa văn không đồng đều ở gần hai tụ điện. Mạch có phản ứng chậm, nhưng hoạt động đáng chú ý như caliper.


7
Ai đó xé một bộ để bạn có thể thấy các mẫu: adafbean.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne

4
Tốt đẹp. Tôi có thể tưởng tượng làm thế nào nhà phát minh sớm phát hiện ra nó. Anh ta (cô) đang điều chỉnh đài phát thanh bằng cách xoay thiết bị đo / tụ điện bằng một tay, mặt khác có thước đo logarit, sau đó nhìn đồng hồ LCD trên một cổ tay trên một bàn tay khác và nói ... Eureka!

Đây là trang Flickr với tất cả chúng trên đó nếu bạn bối rối như tôi sẽ 'WHERE DA PICS ??'
Nick T

24

Chỉ cần có một số niềm vui khi cố gắng để phạm vi các tín hiệu, một cái gì đó thực sự thú vị đang diễn ra ở đó.

"Đây là một trang web tốt" <- trang đó? sai rồi! không phải những gì đang xảy ra ở đó, chỉ có một tín hiệu đầu vào, không phải tội lỗi và cos

"Chìa khóa đang sử dụng các dây dẫn có hoa văn không đồng đều ở gần hai tụ điện." <- lại sai

Nếu bạn từng tìm thấy một trang web nơi ai đó thực sự đã xây dựng một bản sao của một trong số đó thì tôi sẽ tin những gì họ đang nói.

Dù sao đây là những gì tôi đo được, không thể tìm thấy bất kỳ thông tin nào từ google

Các dải dọc được nhóm bởi 8, chúng được kết nối với đầu ra kỹ thuật số của chip trên blob, chúng được điều khiển bởi các tín hiệu PWM - xấp xỉ hình sin. 8 pha, chu kỳ sin 1800us (YMMV), chu kỳ xung ~ 5,6us. Mỗi pha dịch chuyển 1800us / 8 = 225us

Các tấm nhận được tóm tắt tóm tắt đi qua stato bằng cách ghép điện dung. Bây giờ, tín hiệu thu được chủ yếu là rác, nhưng các đỉnh tín hiệu tương ứng với các cạnh tăng xung đầu ra tạo thành một hình sin. Pha của hình sin đó phụ thuộc vào vị trí của stato. Tôi đoán các phép đo rx phải được định thời bằng các xung đầu ra, và sau đó có một số tín hiệu xử lý thú vị để có được sự dịch pha, tôi không chắc chắn 100% về cách thực hiện phía rx của điều này.

Vì mẫu stator và mẫu của các tấm tx lặp lại cứ sau 5 mm, điều đó có nghĩa là giá trị cuối cùng là triệu tập của các phép đo thô và mịn. Đo lường thô là số lần lặp lại 5 mm, được đếm và ghi nhớ giống như các giá trị bộ mã hóa thông thường, bạn có thể làm hỏng số đếm này là bạn di chuyển đầu quét trên caliper quá nhanh, caliper mất 0 điểm. Đo mịn là phép đo dịch pha của hình sin đầu ra. Chúng được tóm tắt và hiển thị trên màn hình LCD.

Đây là một minh họa: nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tại sao điều này thậm chí quan trọng?

a) Nếu bất cứ ai đã quản lý để sao chép nó vào một dự án tự làm, thì ít nhất tôi không thể tìm thấy nó trên google. Tôi chắc chắn rằng ai đó đã làm nó chỉ không giống như họ đã xuất bản dự án của họ. Có nghĩa là đối với một mặt hàng phổ biến như vậy, thông tin hướng dẫn đơn giản là không có ở đó.

b) Khả năng làm cho bộ mã hóa tuyến tính tự làm bẩn giá rẻ rất nhiều, ví dụ bạn có biết làm thế nào dễ bị hỏng tất cả các máy in 3D tự làm không? Đó là bởi vì chúng là các hệ thống điều khiển vòng hở, ít kẹt hoặc trượt và hệ thống điều khiển không biết robot ở đâu nữa. Bây giờ đối với một robot công nghiệp, bạn mua một bộ mã hóa tuyến tính, một cho mỗi trục. Heidenhein và 100 công ty khác sẽ sẵn sàng bán cho bạn một cái với giá ~ 1k €. Những người có sở thích tầng hầm không may không có loại ngân sách đó. Nhưng họ sẵn sàng mua (hoặc chế tạo, sản xuất đủ đơn giản) bộ mã hóa tuyến tính điện dung giống như bộ mã hóa được sử dụng trong calip kỹ thuật số. Nếu làm thế nào để thông tin đã được ở ngoài đó một nơi nào đó.


Một số hệ thống công nghiệp tôi từng thấy sử dụng bộ mã hóa chuỗi. Tôi chắc chắn những điều đó có thể có vấn đề của riêng họ, nhưng chúng có thể được thực hiện một cách tuyệt đối hoặc tương đối dễ dàng.
supercat

Chết tiệt, bình luận cuối cùng đã khiến tâm trí tôi chạy. Sẽ thật tuyệt vời khi tạo ra một hệ thống phản hồi vòng kín cho máy in 3D DIY / máy CNC. Không bao giờ nghĩ đến việc nhìn vào calip kỹ thuật số, tôi bị mắc kẹt khi nghĩ về một cái gì đó quang học.
dext0rb

Bạn đã đọc bài báo tại capsense.com/capsense-wp.pdf. Đó là nơi mà yêu sách của tội lỗi và cos xuất hiện, được sử dụng bởi LS Starrett Co. cho một caliper kỹ thuật số. Mặc dù vậy, vẫn cố gắng để mò mẫm thiết kế này. Nếu một thiết kế như vậy có thể được mở rộng lên tới ~ 1 mét với độ chính xác 0,01m dọc theo tổng chiều dài ... đó có thể là điều mà nhiều người có thể quan tâm.
dext0rb

"capsense-wp.pdf. Đó là nơi mà yêu cầu của tội lỗi và cos xuất hiện" Vâng, đã kiểm tra nó, tôi chắc chắn có nhiều cách để thực hiện các phép đo điện dung như vậy, chỉ là phiên bản sin cos này không được sử dụng trong những thứ rẻ tiền này calipers. "Nếu một thiết kế như vậy có thể được mở rộng lên tới ~ 1 mét với độ chính xác 0,01m dọc theo tổng chiều dài ..." Giới hạn cơ bản là về thời gian bạn có thể tạo dải stator. Hoặc nếu bạn có 2 đầu đọc, bạn có thể sử dụng hai dòng đọc và chồng chúng lên nhau. Các dải stator về cơ bản là PCB-s và chúng được chế tạo khá chính xác, để tăng độ chính xác, bạn luôn có thể hiệu chỉnh.
r2k-in-the-xoáy

1
phản hồi thấp là một yếu tố giới hạn để sử dụng nó làm bộ mã hóa máy in 3D

3

Điện dung tạo thành một bộ giải quyết cho phép bạn đọc giá trị sin và cos mà khi so sánh với tín hiệu chính cho phép bạn xác định vị trí rất chính xác.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.