¿Cómo funciona un calibrador electrónico?


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¿Cómo funcionan estos calibradores electrónicos ?:

Calibrar

Sé que funcionan midiendo la capacitancia de la pista de atletismo, de alguna manera. Pero, ¿cómo usan la capacitancia para medir distancias? ¿Es una relación lineal de capacitancia a distancia o hay algo más? Estos son realmente precisos: especificación de ± 0.02 mm de 0-100 mm, y la resolución se reduce a 0.01 mm. También estoy sorprendido de cómo estos pueden cumplir con las especificaciones en el punto de precio muy bajo: recogí el mío por £ 8 y lo probé con algunos objetos comunes de los que conocía las dimensiones, y se comprueba.


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publicación de blog útil sobre este tema: Desmontaje del calibrador digital (solo acumulando material de referencia)
Nick Alexeev

Respuestas:


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Su posición a relación de capacitancia a relación de frecuencia a conversión de valor. La clave es utilizar conductores con patrones desiguales cerca de dos condensadores. El circuito tiene una respuesta lenta, pero funciona notablemente como calibrador.


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Alguien desgarró un conjunto para que pueda ver los patrones: adafruit.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne

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Agradable. Me puedo imaginar cómo inventor temprano lo descubrió. Él (ella) estaba sintonizando la radio girando el dispositivo de calibre / condensador con una mano, con la regla logarítmica en la otra mano, luego miró los relojes LCD en una muñeca con otra mano y dijo ... ¡Eureka!

Aquí está la página de Flickr con todos ellos si estabas confundido como yo diciendo 'WHERE DA PICS ??'
Nick T

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Simplemente me divertí tratando de detectar las señales, algo realmente funky está sucediendo allí.

"Aquí hay una buena página web" <- esa página? ¡incorrecto! no es lo que está sucediendo allí, solo hay una señal de entrada, no pecado y cos

"La clave es utilizar conductores con patrones desiguales cerca de dos condensadores". <- mal otra vez

Si alguna vez encuentras una página web en la que alguien haya creado una copia de uno de estos, entonces creeré lo que están diciendo.

De todos modos, esto es lo que medí, no puedo encontrar ninguna de esa información de Google

Las tiras verticales que están agrupadas por 8, estas están conectadas a las salidas digitales del chip en blob, son impulsadas por señales PWM, que se aproximan a la onda sinusoidal. 8 fases, período de onda sinusoidal 1800us (YMMV), período de pulso ~ 5.6us. Cada fase cambió 1800us / 8 = 225us

La placa de recepción obtiene el resumen summa que llega a través del estator por acoplamiento capacitivo. Ahora la señal de recepción es un montón de basura en su mayoría, pero los picos de señal que se corresponden con los bordes ascendentes del pulso de salida forman una sinusoide. La fase de esa sinusoide depende de la posición del estator. Supongo que las mediciones de rx deben cronometrarse con pulsos de salida, y luego hay un proceso de señal funky para obtener el cambio de fase, no estoy 100% seguro de cómo hacer el lado de rx de esto.

Como el patrón del estator y el patrón de las placas tx se repiten cada 5 mm, eso significa que el valor final es la suma de mediciones gruesas y finas. La medición aproximada es el recuento de repeticiones de 5 mm, contadas y recordadas al igual que los valores normales del codificador, puede confundir este recuento si mueve el cabezal de escaneo en el calibrador demasiado rápido, el calibrador pierde su punto 0. La medición fina es la medición de desplazamiento de fase de la sinusoide de salida. Estos se resumen y se muestran en la pantalla LCD.

Aquí hay una ilustración: ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Por qué es esto tan importante?

a) Si alguien ha logrado copiarlo en un proyecto de bricolaje, al menos no puedo encontrarlo en Google. Estoy seguro de que alguien lo ha hecho, no parece que hayan publicado su proyecto. Lo que significa que para un elemento tan común, la información práctica simplemente no está disponible.

b) La capacidad de hacer que los codificadores lineales de bricolaje sean muy baratos, por ejemplo, ¿sabe cuán propensos a fallar todas las impresoras 3D de bricolaje? Eso es porque son sistemas de control de circuito abierto, poco atasco o deslizamiento y el sistema de control ya no sabe dónde está el robot. Ahora para un robot industrial compra un codificador lineal, uno para cada eje. Heidenhein y otras 100 compañías con gusto le venderán una por ~ 1k €. Los aficionados al sótano lamentablemente no tienen ese tipo de presupuestos. Pero con gusto comprarían (o fabricarían, la fabricación es lo suficientemente simple) un codificador lineal capacitivo como los utilizados en los calibradores digitales. Si el cómo a la información estaba por ahí en alguna parte.


Algunos de los sistemas industriales que he visto usan codificadores de cadena. Estoy seguro de que pueden tener problemas propios, pero podrían hacerse absolutos o relativos con bastante facilidad.
supercat

Maldición, ese último comentario me hizo pensar. Sería increíble crear un sistema de retroalimentación de circuito cerrado para impresoras 3D / máquinas CNC de bricolaje. Nunca se me pasó por la cabeza mirar las pinzas digitales, estaba atrapado pensando en algo óptico.
dext0rb

¿Leyó el periódico en capsense.com/capsense-wp.pdf? Ahí es donde entra en juego el reclamo de pecado y cos, utilizado por LS Starrett Co. para un calibrador digital. Sin embargo, todavía estoy tratando de asimilar este diseño. Si dicho diseño pudiera expandirse hasta ~ 1 metro con una precisión de .01m a lo largo de la longitud total ... eso podría ser algo en lo que mucha gente podría estar interesada.
dext0rb

"capsense-wp.pdf. Ahí es donde entra en juego la afirmación de pecado y cos" Sí, lo comprobé, estoy seguro de que hay muchas maneras de hacer mediciones capacitivas como esa, solo que esta versión sin cos no se usa en estos calibrador. "Si dicho diseño pudiera expandirse hasta ~ 1 metro con una precisión de .01m a lo largo de la longitud total ..." Básicamente, la limitación está en cuánto tiempo puede hacer la tira del estator. O si tenía dos cabezales de lectura, puede usar dos líneas de tiras de lectura y superponerlas. Las tiras del estator son básicamente PCB-s y están hechas con bastante precisión, para mayor precisión siempre puede calibrar.
r2k-in-the-vortex

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la baja respuesta es un factor de limitación para usarlo como codificador de impresora 3D

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La capacitancia forma un resolutor que le permite leer un valor de sen y cos que, en comparación con la señal maestra, le permite determinar la posición con mucha precisión.

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