Форум РадиоКот

Есть задача измерить для последующей обработки микроконтроллером относительное перемещение объекта в пределах 0.3мм с точностью порядка 5мкм (идеально 1мкм). Перемещение медленное (единицы мкм/с), непериодическое.
Есть ли у кого мысли или опыт, как можно такой датчик сделать на радиолюбительском уровне? Приходит в голову датчик в виде конденсатора с подвижной обкладкой или измерение поля датчиком Холла...

1) Если урезать максимальное перемещение, то можно глянуть в сторону шторки и дифференциального фотоприёмника. (Такой датчик без малого 20 лет у нас работает в составе узла измерения глубины вдавливания алмазного индентора)



2) Полностью вписывается в указанные вами требования преобразователь на основе LVDT. В наиболее простой конфигурации он подключается к обычной звуковой карте. К примеру, фабричная установка для поверки плоско-параллельных концевых мер длины именно в таком виде к нам на кафедру и пришла: стойка, датчик Ф8 мм и ПК. Тем не менее, обеспечивается абс. погрешность не более 6 мкм на пределе 200 мкм.
Конечно есть и кустарные варианты: http://imlab.narod.ru/MechSys/LVDT/LVDT_01.htm

3) Если не брезгуете изделиями дополупроводниковой эры, то возможно, что механотроны вам помогут.

Судя по электронным штангенциркулям (металлическим) там не сложно получить разрешение 10мкм с погрешностью ±30мкм.
Представил себе такое же, только в 30 раз лучше....

Есть серийное ИК-1-ТК-5. Наверное можно там подсмотреть как оно...

А сообщения Mickle всегда интересно читать!

По запросу "linear encoder 1um" гугол выдает много чего интересного.
А если нужно небольшие медленные перемещения с точностью в нанометры измерять, можно интерферометрическим методом воспользоваться.

LVDT датчики, трехобмоточные, а можно и мостовые двухобмоточные. Точность меньше микрона, но требуют калибровки коэффициента передачи в/мкм

Mickle, большое спасибо за идеи! По п.1, не могли бы Вы пояснить, почему нужно уменьшить макс.перемещение? Не получится "поймать" изменение освещенности порядка 1% даже дифференциальным датчиком? Какое соотношение измеряемой величины и предела измерения тогда будет приемлемо на Ваш взгляд?

local07, боюсь переделка штангенциркуля не пойдет, т.к. сделать в 10 раз более точную ПП у меня не получится. По поводу ИК-1-ТК-5, судя по даташиту, В качестве датчиков используются вихретоковые преобразователи перемещения производства ООО «ВиКонт», бесконтактные индуктивные датчики зазора производства фирмы TURCK или их аналоги

Eddy_Em, про интерферометр тоже думал, но не очень понятно из чего его в "радиолюбительских" условиях собрать.

surok01 писал(а):не могли бы Вы пояснить, почему нужно уменьшить макс.перемещение

Я просто перестраховываюсь. Выложенная схема с красным 5 мВт лазером IE75-05PF обеспечивает вот такую передаточную характеристику, но я сомневаюсь, что она вписывается в ваши требования по абсолютной погрешности хотя бы из-за нелинейности и теплового дрейфа:



У нас этот датчик стоит в приборе, который призван нанометры чувствовать, а вот минимизация погрешность в нём вторична. Один раз откалибровали по индуктивному датчику перемещений Микрон-02 и забыли на 10 лет.

Ну не сделаешь ты из говна и палок такую штуку! Купи за ~5000р готовое на али!
Для того же интерферометра нужны будут кубик, зеркала, лазер, компенсаторы, ПЗС-линейка с линзой… Покупая это все, потратишь намного больше пяти тысяч рублей! Один только маленький кубик рублей в 500 обойдется, а то и в тысячу уже.

[uquote="Eddy_Em",url="/forum/viewtopic.php?p=4139010#p4139010"]Ну не сделаешь ты из говна и палок такую штуку! Купи за ~5000р готовое на али![/uquote]
"Из говна и палок" все это несложно делается, если что: покупается советский 1- или 2-микронный индикатор на барахолке и перед ним ставится веб-камера, которая считывает его показания. Это сильно меньше 5000р, да и лично у меня то и другое уже есть, как и одноплатный ПК с Python+OpenCV. Про Али я тоже, не поверите, знаю, и раз задал тут этот вопрос, то значит найденные там варианты меня не устроили...

Как вариант. Тема на электрониксе.

А тензодатчик для Ардуино или портативные весы 100г через упругий элемент.

По моему это сложное чисто механически изделие, по люфтам и тому подобному. Сомнительно что дома можно сделать. Помню на помойку у нас какие-то такие индикаторы с датчиками выкинули с кафедр металлообработки, там датчик как авторучка с сапфировым (? вроде как по ТО) наконечником и блок индикации типа как вольтметр В3-38 (в таком корпусе со стрелкой большой). Микроны показывал при нажатии, профилометр вроде... Приятелю своему отдал все, он на станках работает, для индикации, жалко выкидывать было...

Мы как раз такие датчики с корундовыми наконечниками и используем во всяких там измерителях остаточных напряжений, контактных сближений и т.п. По полированным плиткам повторяемость в единицы мкм вполне можно получить.

Ну я и пытался сформулировать что датчики самому не сделать. Индикацию да, ВЧ питание на новых решениях-возможно, но первичную механику маловероятно....

не а че тензодатчик то забраковали? он же на самом деле напрямую какраз перемещение измеряет и только через упругость трапеции получается усилие. перемещения там обычно какраз как нужны ТС. разрешение(точность/линейность) тоже подходящие. соответственно просто взять самый чувствительный (наименее упругий) датчик чтоб он вносил минимальные влияния в систему и вуаля...
а для экономии - из сломанных весов c авиты надергать .

Обычно их (датчики перемещения) строят на индуктивно-связанных катушках (трансформатор). Тогда перемещение упругое и прогнозируемое. Или на оптических линейках, но там для малых перемещений надо рейсмусподобную конструкцию строить, трасформатор перемещений, так как количество и различимость рисок на шкале конечная величина. И тут кстати появляется неоднозначность люфтов... А в случае тензодатчика к люфтам добавится ещё и неоднозначность упругой (и неупругой ) деформации. Тензо хорош для больших усилий, где другие методы не работают. И в условиях грязи и прочего...

про неоднозначность вместе с люфтами непонял, вроде легко свести чтоб были либо люфты либо неоднозначность.
ну а до пластической деформации наверное лучше не доводить из соображений износостойкости , при ходе 0.3mm нетрудно найти подходящую трапецию.
имхо тензо хорош линейностью, высоким разрешением, самокомпенсированностью по температуре, простым снятием данных, и тем что это готовая конструкция ...

Я думаю, что достаточно уже предложено вариантов. Остальное зависит от автора топика, а точнее, от решаемой задачи и доступных ресурсов.

Еще забыли дифференциальные емкостные - подвижная группа пластин переменного конденсатора. Делается вообще на коленке, потом калибруется.

AlexS4, При ходе 0,3мм через цилиндрическую пружину деформацию датчика 100г трудно заметить.