Comment fonctionne un pied à coulisse électronique?

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Comment fonctionnent ces pieds à coulisse électroniques?:

Pied à coulisse

Je sais qu'ils fonctionnent en mesurant la capacité de la piste de course, d'une manière ou d'une autre. Mais comment utilisent-ils la capacité pour mesurer les distances - s'agit-il d'une relation linéaire entre la capacité et la distance, ou y a-t-il autre chose? Ce sont vraiment précis - spécification de ± 0,02 mm de 0 à 100 mm, et la résolution est en baisse à 0,01 mm. Je suis également surpris de voir comment ceux-ci peuvent répondre aux spécifications à un prix très bas - j'ai ramassé le mien pour 8 £ et l'ai essayé contre quelques objets courants dont je connaissais les dimensions, et ça a été vérifié.

Thomas O
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article de blog utile sur ce sujet: Démontage de l'étrier numérique (juste empiler du matériel de référence)
Nick Alexeev

Réponses:

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Son rapport position / capacité / rapport fréquence / conversion valeur. La clé consiste à utiliser des conducteurs à motifs irréguliers à proximité de deux condensateurs. Le circuit a une réponse lente, mais fonctionne remarquablement comme un étrier.


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Quelqu'un a déchiré un ensemble pour que vous puissiez voir les motifs: adafruit.com/blog/2010/11/08/digital-calipers-tear-down
Michael Kohne
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Agréable. Je peux imaginer comment l'inventeur précoce l'a découvert. Il (elle) réglait la radio en tournant une jauge / un condensateur d'une main, avec la règle logarithmique d'autre part, puis regarda les montres LCD au poignet d'une autre main et dit ... Eureka!
Voici la page Flickr avec tout cela si vous étiez confus comme moi en disant "OERE DA PICS ??"
Nick T
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Je me suis juste amusé à essayer d'étendre les signaux, quelque chose de vraiment génial se passe là-bas.

"Voici une bonne page Web" <- cette page? faux! pas ce qui s'y passe du tout, il n'y a qu'un seul signal d'entrée, pas le péché et le cos

"La clé est d'utiliser des conducteurs à motifs inégaux à proximité de deux condensateurs." <- encore une fois

Si jamais vous trouvez une page Web où quelqu'un a réellement construit une copie de l'un d'entre eux, alors je croirai ce qu'ils disent.

Quoi qu'il en soit, c'est ce que j'ai mesuré, je ne trouve aucune de ces informations de Google

Les bandes verticales qui sont groupées par 8, celles-ci sont connectées aux sorties numériques de la puce sur blob, elles sont pilotées par des signaux PWM - onde sinusoïdale approximative. 8 phases, période sinusoïdale 1800us (YMMV), période d'impulsion ~ 5,6us. Chaque phase décalée de 1800us / 8 = 225us

La plaque de réception obtient le summa summum qui passe par le stator par couplage capacitif. Maintenant, le signal de réception est principalement un tas d'ordures, mais les pics de signal qui correspondent aux fronts montants de l'impulsion de sortie forment une sinusoïde. La phase de cette sinusoïde dépend de la position du stator. Je suppose que les mesures rx doivent être chronométrées avec des impulsions de sortie, puis il y a un traitement génial du signal pour obtenir le déphasage, je ne suis pas sûr à 100% de la façon de faire le côté rx de cela.

Comme le motif du stator et le motif des plaques tx se répètent tous les 5 mm, cela signifie que la valeur finale est la somme des mesures grossières et fines. La mesure grossière est le nombre de répétitions de 5 mm, compté et mémorisé tout comme les valeurs d'encodeur normales, vous pouvez gâcher ce décompte si vous déplacez la tête de balayage sur l'étrier trop rapidement, l'étrier perd son point 0. La mesure fine est la mesure de déphasage de la sinusoïde de sortie. Celles-ci sont additionnées et affichées sur l'écran LCD.

En voici une illustration: entrez la description de l'image ici

Pourquoi est-ce même important?

a) Si quelqu'un a réussi à le copier dans un projet de bricolage, alors au moins je ne peux pas le trouver sur Google. Je suis sûr que quelqu'un l'a fait ne semble pas avoir publié son projet. Cela signifie que pour un élément aussi courant, les informations pratiques ne sont tout simplement pas disponibles.

b) La capacité de fabriquer des encodeurs linéaires diy bon marché est très importante, par exemple, vous savez à quel point toutes les imprimantes 3D diy sont sujettes à l'échec? C'est parce que ce sont des systèmes de contrôle en boucle ouverte, peu de bourrage ou de glissement et le système de contrôle ne sait plus où se trouve le robot. Maintenant, pour un robot industriel, vous achetez un codeur linéaire, un pour chaque axe. Heidenhein et 100 autres sociétés seront ravies de vous en vendre une pour ~ 1k €. Les amateurs de sous-sol n'ont malheureusement pas ce genre de budgets. Mais ils achèteraient volontiers (ou fabriquent, la fabrication est assez simple) un encodeur linéaire capacitif comme ceux utilisés dans les étriers numériques. Si l'information sur la façon de procéder se trouvait quelque part.

r2k-in-the-vortex
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Certains des systèmes industriels que j'ai vus utilisent des encodeurs de chaînes. Je suis sûr que ceux-ci peuvent avoir leurs propres problèmes, mais ils pourraient être rendus absolus ou relatifs assez facilement.
supercat
Merde, ce dernier commentaire m'a fait tourner la tête. Ce serait génial de faire un système de rétroaction en boucle fermée pour les imprimantes 3D DIY / machines CNC. Je n'ai jamais pensé à regarder les étriers numériques, j'étais coincé en pensant à quelque chose d'optique.
dext0rb
Avez-vous lu l'article sur capsense.com/capsense-wp.pdf. C'est là que la revendication du péché et du cos entre en jeu, utilisée par LS Starrett Co. pour un pied à coulisse numérique. Mais j'essaie toujours de bouder cette conception. Si une telle conception pouvait être étendue à ~ 1 mètre avec une précision de 0,01 m sur toute la longueur ... cela pourrait intéresser beaucoup de gens.
dext0rb
"capsense-wp.pdf. C'est là qu'interviennent les allégations de péché et de cos" étriers. "Si une telle conception pouvait être étendue jusqu'à ~ 1 mètre avec une précision de 0,01 m sur toute la longueur ..." Fondamentalement, la limitation concerne la durée de fabrication de la bande de stator. Ou si vous aviez 2x têtes de lecture, vous pouvez utiliser deux lignes de bandes de lecture et les superposer. Les bandes de stator sont essentiellement des PCB et elles sont fabriquées assez précisément, pour une précision accrue, vous pouvez toujours calibrer.
r2k-in-the-vortex
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la faible réponse est un facteur de limitation pour l'utiliser comme encodeur d'imprimante 3D
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La capacité forme un résolveur vous permettant de lire une valeur sin et cos qui, comparée au signal maître, vous permet de déterminer la position très précisément.

Jim C
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