电子卡尺是如何工作的?

电器工程 它是如何工作的
2022-01-15 08:35:41

这些电子卡尺是如何工作的?:

卡尺

我知道它们以某种方式通过测量跑道的电容来工作。但是他们如何使用电容来测量距离——它是电容与距离的线性关系,还是发生了其他事情?这些非常准确——0-100mm 的规格为 ±0.02mm,分辨率低至 0.01mm。我也很惊讶这些如何以极低的价格满足规格 - 我以 8 英镑的价格买了我的,并在一些我知道尺寸的常见物体上进行了尝试,结果很好。

3个回答

只是在尝试确定信号范围时获得了一些乐趣,那里正在发生一些非常时髦的事情。

“这是一个很好的网页” <- 那个页面?错误的!根本不是那里发生的事情,只有一个输入信号,而不是 sin 和 cos

“关键是在两个电容器附近使用不均匀图案的导体。” <--又错了

如果您发现有人实际构建了其中一个副本的网页,那么我会相信他们所说的话。

无论如何,这是我测量的,无法从谷歌找到任何信息

由 8 个组成的垂直条带连接到 blob 上芯片的数字输出,它们由 PWM 信号驱动 - 近似正弦波。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得到来自定子的总和。现在接收信号主要是一堆垃圾,但与输出脉冲上升沿相对应的信号峰值确实形成了正弦曲线。该正弦曲线的相位取决于定子的位置。我猜 rx 测量必须与输出脉冲定时,然后有一些时髦的信号处理来获得相移,我不能 100% 确定如何做这方面的 rx。

由于 tx 板的定子图案和图案每 5 毫米重复一次,这意味着最终值是粗略和精细测量的总和。粗略测量是重复 5mm 的计数,计数和记住就像常规编码器值一样,如果您将卡尺上的扫描头移动得太快,卡尺会失去其 0 点,您可能会搞砸这个计数。精细测量是输出正弦波的相移测量。这些被汇总并显示在 LCD 上。

这是一个插图:在此处输入图像描述

为什么这甚至很重要?

a)如果有人设法将它复制到一个 diy 项目中,那么至少我在谷歌上找不到它。我确定有人已经做到了,只是他们似乎没有发布他们的项目。这意味着对于这样一个常见的项目,操作方法信息根本不存在。

b) 能够制造非常便宜的 diy 线性编码器非常重要,例如,您知道所有 diy 3D 打印机有多容易发生故障吗?那是因为它们是开环控制系统,很少堵塞或打滑,控制系统不再知道机器人在哪里。现在为工业机器人购买一个线性编码器,每个轴一个。Heidenhein 和其他 100 家公司很乐意以大约 1k 欧元的价格向您出售一台。不幸的是,地下室的爱好者们并没有这样的预算。但他们很乐意购买(或制造,制造足够简单)电容式线性编码器,就像数字卡尺中使用的那样。如果如何信息在某个地方。

它的位置到电容比到频率比到值的转换。关键是在两个电容器附近使用不均匀图案的导体。该电路响应缓慢,但作为卡尺工作非常出色。

电容形成一个旋转变压器,允许您读取正弦和余弦值,与主信号相比,您可以非常准确地确定位置。