Bagaimana cara kerja caliper elektronik?


28

Bagaimana cara kerja kaliper elektronik ini ?:

Caliper

Saya tahu mereka bekerja dengan mengukur kapasitansi lintasan lari, entah bagaimana. Tetapi bagaimana mereka menggunakan kapasitansi untuk mengukur jarak - apakah ini merupakan hubungan linear dari kapasitansi terhadap jarak, atau ada sesuatu yang terjadi? Ini sangat akurat - spesifikasi ± 0,02mm dari 0-100mm, dan resolusi turun ke 0,01mm. Saya juga terkejut bagaimana ini bisa memenuhi spesifikasi pada titik harga yang sangat rendah - saya mengambil milik saya seharga £ 8 dan mencobanya terhadap beberapa objek umum yang saya tahu dimensi, dan itu memeriksa.


1
posting blog yang berguna tentang hal ini: Teardown caliper digital (hanya menumpuk bahan referensi)
Nick Alexeev

Jawaban:


8

Posisinya terhadap rasio kapasitansi terhadap rasio frekuensi dengan konversi nilai. Kuncinya adalah menggunakan konduktor yang tidak rata dalam kedekatan dua kapasitor. Sirkuit ini memiliki respons yang lambat, tetapi bekerja sangat baik sebagai caliper.


7
Seseorang merobek satu set terpisah sehingga Anda dapat melihat polanya: adafruit.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne

4
Bagus. Saya bisa membayangkan bagaimana penemu awal menemukannya. Dia (dia) sedang menyetel radio dengan memutar alat ukur / kapasitor dengan satu tangan, memiliki penguasa logaritmik di tangan lain, kemudian melihat jam tangan LCD di pergelangan tangan di tangan lain dan berkata ... Eureka!

Inilah halaman Flickr dengan mereka semua jika Anda bingung seperti saya akan 'DI MANA PICS ??'
Nick T

24

Baru saja bersenang-senang mencoba untuk lingkup sinyal, sesuatu yang sangat funky terjadi di sana.

"Ini halaman web yang bagus" <- halaman itu? salah! tidak apa yang terjadi di sana sama sekali, hanya ada satu sinyal input, bukan dosa dan cos

"Kuncinya adalah menggunakan konduktor yang tidak rata dalam kedekatan dua kapasitor." <- salah lagi

Jika Anda pernah menemukan halaman web di mana seseorang telah benar-benar membuat salinan salah satu dari ini maka saya akan percaya apa yang mereka katakan.

Bagaimanapun ini adalah apa yang saya ukur, tidak dapat menemukan semua info itu dari google

Strip vertikal yang dikelompokkan oleh 8, ini terhubung ke output digital dari chip pada gumpalan, mereka didorong oleh sinyal PWM - mendekati sinewave. 8 fase, periode sinewave 1800us (YMMV), periode pulsa ~ 5.6us. Setiap fase bergeser dengan 1800us / 8 = 225us

Piring penerima menerima summa summarum yang datang melalui stator dengan kopling kapasitif. Sekarang sinyal penerimaan sebagian besar adalah sampah, tetapi puncak sinyal yang sesuai dengan ujung naik pulsa keluaran memang membentuk sinusoid. Fase sinusoid itu tergantung pada posisi stator. Saya menebak pengukuran rx harus waktunya dengan pulsa output, dan kemudian ada beberapa proses sinyal yang funky untuk mendapatkan pergeseran fasa, saya tidak 100% yakin tentang bagaimana melakukan sisi rx ini.

Karena pola stator dan pola pelat tx berulang setiap 5mm itu berarti nilai akhirnya adalah jumlah pengukuran kasar dan halus. Pengukuran kasar adalah hitungan pengulangan 5mm, dihitung dan diingat seperti nilai enkoder biasa, Anda dapat mengacaukan penghitungan ini adalah Anda memindahkan kepala pemindaian pada caliper terlalu cepat, caliper kehilangan 0 point-nya. Pengukuran halus adalah pengukuran pergeseran fasa sinusoid keluaran. Ini dijumlahkan dan ditampilkan pada LCD.

Berikut ini ilustrasi: masukkan deskripsi gambar di sini

Mengapa ini penting?

a) Jika ada yang berhasil menyalinnya ke proyek diy, maka setidaknya saya tidak dapat menemukannya di google. Saya yakin seseorang telah melakukannya sepertinya mereka tidak mempublikasikan proyek mereka. Berarti bahwa untuk item umum seperti itu, informasi caranya tidak ada di luar sana.

b) Kemampuan untuk membuat diy encoders linier yang murah menjadi hal yang penting, misalnya Anda tahu seberapa rentan kegagalan semua printer 3D diy? Itu karena mereka adalah sistem kontrol loop terbuka, selai kecil atau selip dan sistem kontrol tidak tahu di mana robot itu lagi. Sekarang untuk robot industri Anda membeli enkoder linear, satu untuk setiap sumbu. Heidenhein dan 100 perusahaan lain dengan senang hati akan menjual satu untuk Anda ~ 1rb. Sayangnya, penghobi ruang bawah tanah tidak menggunakan anggaran semacam itu. Tetapi mereka dengan senang hati akan membeli (atau membuat, pembuatannya cukup sederhana) encoder linear kapasitif seperti yang digunakan dalam kaliper digital. Jika cara informasi ada di suatu tempat.


Beberapa sistem industri yang pernah saya lihat menggunakan string encoders. Saya yakin mereka dapat memiliki masalah mereka sendiri, tetapi mereka dapat dibuat baik absolut atau relatif dengan mudah.
supercat

Sial, komentar terakhir itu membuat pikiranku berjalan. Akan luar biasa untuk membuat sistem umpan balik loop tertutup untuk printer 3D DIY / mesin CNC. Tidak pernah terlintas dalam pikiran saya untuk melihat kaliper digital, saya terjebak memikirkan sesuatu yang optik.
dext0rb

Apakah Anda membaca koran di capsense.com/capsense-wp.pdf. Di situlah klaim dosa dan cos masuk, digunakan oleh LS Starrett Co. untuk kaliper digital. Namun, masih mencoba untuk memperbaiki desain ini. Jika desain seperti itu dapat diperluas hingga ~ 1 meter dengan presisi .01m di sepanjang total ... itu mungkin sesuatu yang banyak orang bisa tertarik.
dext0rb

"capsense-wp.pdf. Di situlah klaim dosa dan cos masuk" Ya, coba lihat, saya yakin ada banyak cara untuk melakukan pengukuran kapasitif seperti itu, hanya saja versi sin cos ini tidak digunakan dalam murah ini jangka lengkung. "Jika desain seperti itu dapat diperluas hingga ~ 1 meter dengan ketelitian .01m di sepanjang total ..." Pada dasarnya batasan adalah pada berapa lama Anda dapat membuat stator strip. Atau jika Anda memiliki 2x kepala baca, Anda dapat menggunakan dua baris strip baca dan tumpang tindih. Strip stator pada dasarnya adalah PCB-s dan ini dibuat cukup akurat, untuk menambah akurasi Anda selalu dapat mengkalibrasi.
r2k-in-the-vortex

1
respons rendah adalah faktor keterbatasan untuk menggunakannya sebagai pembuat enkode printer 3D

3

Kapasitansi membentuk resolver yang memungkinkan Anda membaca nilai sin dan cos yang bila dibandingkan dengan sinyal master memungkinkan Anda menentukan posisi dengan sangat akurat.

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.