电子卡尺如何工作?


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这些电子卡尺如何工作?:

卡尺

我知道它们可以通过某种方式测量运行轨迹的电容来工作。但是他们如何使用电容来测量距离-是电容与距离的线性关系,还是发生了其他情况?这些都是非常准确的-从0到100毫米的规格为±0.02毫米,分辨率降至0.01毫米。我对这些产品如何能够以非常低的价格达到规格感到惊讶-我以8英镑的价格买了我的产品,并与一些我知道尺寸的常见物品进行了对比,并进行了检验。


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关于此主题的有用博客文章:数字卡尺拆卸(仅堆积参考资料)
Nick Alexeev

Answers:


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其位置与电容之比与频率之比为值的转换。关键是在两个电容器附近使用不均匀图案的导体。该电路的响应速度较慢,但​​可以作为游标卡尺使用。


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有人将一组物品
Michael

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真好 我可以想象早期的发明家是如何发现它的。他(她)一只手通过转动量规/电容器装置来调谐收音机,另一只手拿着对数尺,然后另一只手看着腕上的LCD手表说……尤里卡!

如果您像我一样困惑“ WHERE DA PICS?”,这是Flickr页面,上面有所有这些内容
尼克T

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尝试对信号进行范围调整时有些乐趣,那里确实有些时髦。

“这是一个很好的网页” <-该页面?错误!根本没有发生什么,只有一个输入信号,没有正弦和余弦

“关键是在两个电容器附近使用不均匀图案的导体。” <-又错了

如果您找到一个网页,其中有人实际上已经建立了其中之一的副本,那么我相信他们在说什么。

无论如何,这是我所测量的,无法从Google找到任何信息

由8组的垂直条带连接到Blob上芯片的数字输出,它们由PWM信号-近似正弦波驱动。8相,正弦波周期1800us(YMMV),脉冲周期〜5.6us。每个相移1800us / 8 = 225us

接收板通过电容耦合获得通过定子的总和。现在接收信号主要是一堆垃圾,但是与输出脉冲上升沿相对应的信号峰值确实形成了正弦波。该正弦波的相位取决于定子的位置。我猜想RX测量必须与输出脉冲同步,然后进行一些时髦的信号处理以获得相移,我不确定100%如何做到这一点。

由于定子图案和tx板的图案每5毫米重复一次,这意味着最终值是粗略和精细测量值的总和。粗略的测量是重复5毫米的计数,就像常规编码器值一样计数并记住,您可能会因为将卡尺上的扫描头移动得太快而使该计数混乱,卡尺丢失了0点。精细测量是输出正弦波的相移测量。这些加起来并显示在LCD上。

这是一个例子: 在此处输入图片说明

为什么这很重要?

a)如果有人设法将其复制到diy项目,那么我至少无法在Google上找到它。我确定有人完成了它,但似乎并没有发布他们的项目。这意味着对于这样一个常见项目,操作信息根本就不存在。

b)能够使廉价的diy线性编码器变得非常重要,例如,您知道所有diy 3D打印机容易出现故障吗?那是因为它们是开环控制系统,几乎没有卡纸或打滑,控制系统也不知道机器人在哪里。现在,对于工业机器人,您需要购买一个线性编码器,每个轴一个。海德海因(Heidenhein)和其他100家公司将很乐意以1千欧元的价格卖给您。不幸的是,地下室的爱好者没有这样的预算。但是他们很乐意购买(或制造,制造起来很简单)电容线性编码器,就像数字卡尺中使用的那样。如果信息的方法在某处。


我见过的某些工业系统使用字符串编码器。我敢肯定,它们可能会有自己的问题,但是可以很容易地将它们变成绝对问题或相对问题。
2013年

该死的,那最后一条评论让我大吃一惊。为DIY 3D打印机/ CNC机器制作闭环反馈系统真是太棒了。从来没有想过要看数字卡尺,我一直在想些光学的东西。
dext0rb 2013年

您是否在capsense.com/capsense-wp.pdf上阅读了该论文。这就是LS Starrett Co.用于数字卡尺的正当和余弦要求的地方。不过,仍在尝试取消此设计。如果这样的设计可以沿总长度扩展到〜1米与0.01米精度...这可能是一个很多人可能会感兴趣。
dext0rb

“ capsense-wp.pdf。这就是sin和cos的主张。”是的,检查出来,确保有很多方法可以进行电容式测量,只是这种廉价的cos版本没有使用卡尺。“如果这样的设计可以在整个长度上以0.01m的精度扩展到〜1米,那么...”基本上限制了定子带的制作时间。或者,如果您有2个读取头,则可以使用两行读取条并将它们重叠。定子带基本上是PCB板,并且制造得相当精确,为提高准确性,您可以随时进行校准。
r2k-in-the-vortex

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低响应是将其用作3D打印机编码器的限制因素

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电容构成一个旋转变压器,使您可以读取正弦和余弦值,与主信号相比,正弦和余弦值可让您非常准确地确定位置。

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