คาลิปเปอร์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานอย่างไร


28

เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลางอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ทำงานอย่างไร:

คาลิปเปอร์

ฉันรู้ว่ามันทำงานได้โดยการวัดความจุของลู่วิ่ง แต่พวกเขาใช้ความสามารถในการวัดระยะทาง - มันเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้นของความจุถึงระยะทางหรือมีสิ่งอื่นที่เกิดขึ้น? สิ่งเหล่านี้มีความแม่นยำจริงๆ - ข้อมูลจำเพาะของ± 0.02 มม. จาก 0-100 มม. และความละเอียดลดลงเหลือ 0.01 มม. ฉันยังประหลาดใจที่ว่าสิ่งเหล่านี้สามารถตอบสนองข้อกำหนดที่จุดราคาต่ำมาก - ฉันรับของฉันสำหรับ£ 8 และลองกับวัตถุทั่วไปบางอย่างที่ฉันรู้ขนาดของและตรวจสอบ


1
บล็อกโพสต์ที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับเรื่องนี้: การฉีกขาดคาลิปเปอร์ดิจิตอล (เพียงรวบรวมเนื้อหาอ้างอิง)
Nick Alexeev

คำตอบ:


8

ตำแหน่งต่ออัตราส่วนความจุต่ออัตราส่วนความถี่ต่อการแปลงค่า กุญแจสำคัญคือการใช้ตัวนำที่มีลวดลายไม่สม่ำเสมอใกล้กับตัวเก็บประจุสองตัว วงจรมีการตอบสนองช้า แต่ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมเหมือนคาลิเปอร์


7
มีคนฉีกชุดออกเป็นชิ้นเพื่อให้คุณเห็นรูปแบบ: adafruit.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne

4
ดี ฉันจินตนาการได้ว่านักประดิษฐ์ยุคแรกค้นพบมันได้อย่างไร เขา (เธอ) กำลังจูนวิทยุด้วยการหมุนเกจวัด / ตัวเก็บประจุด้วยมือข้างหนึ่งโดยมีไม้บรรทัดลอการิทึมในมืออื่น ๆ จากนั้นดูนาฬิกา LCD บนข้อมืออีกมือแล้วพูดว่า ... ยูเรก้า!

นี่คือหน้า Flickrกับพวกเขาทั้งหมดในนั้นถ้าคุณสับสนเช่นฉันจะไป 'WHERE DA PICS?'
Nick T

24

เพิ่งสนุกกับการพยายามกำหนดขอบเขตสัญญาณสิ่งที่ขี้ขลาดจริง ๆ เกิดขึ้นที่นั่น

"นี่คือหน้าเว็บที่ดี" <- หน้านั้น? ไม่ถูกต้อง! ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นที่นั่นมีสัญญาณอินพุตเพียงสัญญาณเดียวไม่ใช่บาปและ cos

กุญแจสำคัญคือการใช้ตัวนำที่มีลวดลายไม่สม่ำเสมอใกล้กับตัวเก็บประจุสองตัว " <- ผิดอีกครั้ง

หากคุณเคยพบหน้าเว็บที่มีคนสร้างสำเนาเหล่านี้ขึ้นมาจากนั้นฉันจะเชื่อในสิ่งที่พวกเขาพูด

อย่างไรก็ตามนี่คือสิ่งที่ฉันวัดไม่สามารถหาข้อมูลใด ๆ จาก google

แถบแนวตั้งที่ถูกจัดกลุ่มเป็น 8 เหล่านี้เชื่อมต่อกับเอาท์พุทดิจิตอลของชิปบนหยดพวกมันถูกขับเคลื่อนด้วยสัญญาณ PWM - ใกล้เคียงกับคลื่นไซน์ 8 เฟส, ระยะเวลา sinewave 1800us (YMMV), ระยะเวลาพัลส์ ~ 5.6us แต่ละเฟสเลื่อนโดย 1800us / 8 = 225us

แผ่นรับได้รับ summa summarum ที่ผ่านสเตเตอร์โดยการเชื่อมต่อแบบ capacitive ตอนนี้สัญญาณที่ได้รับเป็นขยะส่วนใหญ่ แต่ยอดสัญญาณที่สอดคล้องกับพัลส์เอาต์พุตของขอบที่เพิ่มขึ้นจะกลายเป็นไซนัส เฟสของไซนัสนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสเตเตอร์ ฉันคาดว่าการวัดค่า rx ต้องตั้งเวลาด้วยพัลส์เอาต์พุตและจากนั้นก็มีสัญญาณที่ขี้ขลาดเพื่อให้ได้การเปลี่ยนเฟสฉันไม่แน่ใจ 100% เกี่ยวกับวิธีการทำด้าน rx ของสิ่งนี้

ในฐานะที่เป็นรูปแบบสเตเตอร์และรูปแบบของแผ่น tx ซ้ำทุก ๆ 5 มม. ซึ่งหมายความว่าค่าสุดท้ายคือการสรุปของการวัดหยาบและละเอียด การวัดแบบหยาบคือการนับซ้ำ 5 มม. นับและจดจำเช่นเดียวกับค่าตัวเข้ารหัสปกติคุณสามารถจัดระเบียบจำนวนการนับนี้ได้คือคุณย้ายหัวสแกนบนคาลิปเปอร์เร็วเกินไปคาลิปเปอร์เสีย 0 คะแนน การวัดที่ดีคือการวัดการเลื่อนเฟสของไซน์ออก สิ่งเหล่านี้จะถูกสรุปและแสดงบนหน้าจอ LCD

นี่คือภาพประกอบ: ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ทำไมสิ่งนี้ถึงสำคัญ?

a) ถ้าใครมีการจัดการเพื่อคัดลอกไปยังโครงการ diy แล้วอย่างน้อยฉันไม่สามารถหาได้บน google ฉันแน่ใจว่ามีคนทำมันดูเหมือนจะไม่เผยแพร่โครงการของพวกเขา หมายความว่าสำหรับรายการทั่วไปข้อมูลวิธีการนั้นไม่ได้อยู่ตรงนั้น

b) ความสามารถในการทำให้ตัวเข้ารหัสเชิงเส้น diy ราคาถูกมีความสกปรกมากเช่นคุณรู้หรือไม่ว่าเครื่องพิมพ์ 3D DIY มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวอย่างไร นั่นเป็นเพราะพวกเขาเป็นระบบควบคุมวงเปิดแยมน้อยหรือลื่นไถลและระบบควบคุมไม่ทราบว่าหุ่นยนต์อยู่ที่ไหนอีกต่อไป ตอนนี้สำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมคุณซื้อตัวเข้ารหัสเชิงเส้นหนึ่งตัวสำหรับแต่ละแกน Heidenhein และ บริษัท อื่น ๆ 100 แห่งยินดีที่จะขายคุณให้กับราคา ~ 1k € มือสมัครเล่นชั้นใต้ดินน่าเสียดายที่ไม่ได้งบประมาณแบบนั้น แต่พวกเขายินดีที่จะซื้อ (หรือสร้างการผลิตนั้นง่ายพอ) ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นแบบ capacitive เหมือนกับที่ใช้ในคาลิเปอร์แบบดิจิทัล หากมีวิธีการข้อมูลอยู่ที่ไหนสักแห่ง


ระบบอุตสาหกรรมบางตัวที่ฉันเคยเห็นใช้ตัวเข้ารหัสสตริง ฉันแน่ใจว่าสิ่งเหล่านั้นอาจมีปัญหาของตัวเอง แต่พวกเขาสามารถทำได้ทั้งแบบสัมบูรณ์หรือแบบสัมพัทธ์
supercat

ประณามว่าความคิดเห็นล่าสุดทำให้ใจของฉันทำงานอยู่ มันยอดเยี่ยมมากที่จะสร้างระบบป้อนกลับแบบลูปสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D DIY / เครื่อง CNC ไม่เคยสนใจที่จะมองไปที่เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลางดิจิตอลฉันคิดว่าบางสิ่งบางอย่างเกี่ยวกับสายตา
dext0rb

คุณอ่านกระดาษที่ capsense.com/capsense-wp.pdf นั่นคือสิ่งที่การเรียกร้องของบาปและ cos เข้ามาใช้โดย LS Starrett Co. สำหรับคาลิปเปอร์แบบดิจิทัล ยังคงพยายามที่จะออกแบบนี้ หากการออกแบบดังกล่าวสามารถขยายได้ถึง ~ 1 เมตรด้วยความแม่นยำ. 01m ตามความยาวทั้งหมด ... นั่นอาจเป็นสิ่งที่ผู้คนจำนวนมากสนใจ
dext0rb

"capsense-wp.pdf. นั่นคือสิ่งที่การเรียกร้องของบาปและ cos มาใน" ใช่ตรวจสอบออกฉันแน่ใจว่ามีหลายวิธีที่จะทำการวัดแบบ capacitive เช่นนั้นเพียงว่าบาปรุ่น cos นี้ไม่ได้ใช้ในราคาถูกเหล่านี้ เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลาง "หากการออกแบบดังกล่าวสามารถขยายได้ถึง ~ 1 เมตรด้วยความแม่นยำ. 01m ตามความยาวทั้งหมด ... " ข้อ จำกัด โดยทั่วไปอยู่ที่ระยะเวลาที่คุณสามารถสร้างแถบสเตเตอร์ หรือถ้าคุณมีหัวอ่าน 2 เท่าคุณสามารถใช้แถบอ่านสองบรรทัดแล้วทับซ้อนกันได้ แถบสเตเตอร์นั้นเป็น PCB-s โดยทั่วไปและสิ่งเหล่านี้ทำค่อนข้างแม่นยำเพื่อเพิ่มความแม่นยำคุณสามารถปรับเทียบได้เสมอ
r2k-in-the-vortex

1
การตอบสนองต่ำเป็นปัจจัย จำกัด สำหรับใช้เป็นเครื่องเข้ารหัสเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

3

ตัวเก็บประจุเป็นตัวแก้ไขที่ช่วยให้คุณอ่านค่าบาปและค่า cos ซึ่งเมื่อเทียบกับสัญญาณต้นแบบช่วยให้คุณกำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำมาก

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.