Tehnostav.ru

Стройка и Ремонт
21 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик линейного перемещения своими руками

Arduino.ru

Вопрос по работе линейного энкодера

Проектирую линейный энкодер, состоящий из «расчески» (с одинаковыми зубьями и расстоянием между ними ) и ИК-пары (эмиттер и диод). При перемещении ИК-пары относительно «расчески», считываются срабатывания, обрабатываются математически и мы получаем положение пары относительно точки начала движения.

Но тут возникает вопрос — так это работает, если двигать пару в сторону от начала движения. А, если в какой-то момент ее начать двигать в обратную сторону? Как дать понять Ардуине, что пара переместилась в обратную сторону? А потом снова — от начала движения? Как это реализовать своими руками?

Возможен вариант с установкой стандартного датчика для Ардуино — с гироскопом и акселерометром. Он ведь сможет определить момент остановки, начала движения в обратную сторону и т.д.?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Блин пока тебя с говном не съели. купи дешовую мышь, разбери ее. и прикрути к ардуине. ВСЕ. там в мышки есть все что тебе надо. Забуть про гироскопы аксилерометры, GPS модули.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

да. к ардуине есть библиотека работы с клавой и мышкой. И да в твоем случаи эмитр/диот не определить направление. если у тебя опять все независимо. и не понятно что чем управляетьсся. обычно в таких системах два датчика, считывают «гребенку» расположенных 1/2 гребенки. и сравнивают где раньше, где позже. а не только импульсы 😉

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

квадратурный энкодер погуглите.

И на свалку загляните за принтером.

будут новости развития в предложенном мною ключе — тоже интересно.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Но тут возникает вопрос — так это работает, если двигать пару в сторону от начала движения. А, если в какой-то момент ее начать двигать в обратную сторону? Как дать понять Ардуине, что пара переместилась в обратную сторону? А потом снова — от начала движения? Как это реализовать своими руками?

Вы, похоже, не знаете как устроен энкодер. Тут нужны прорези на «расчёске» специального вида (размера) и две пары «светодиод/фототранзистор».

Могу нарисовать как это должно выглядеть, но Вы, наверное уже и сами догадались.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Либо гребенку с асиметричными прорезями и анализировать фронт импульса. _|_|_|_|_| тогда можно и без пары.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ну, такую упаришься резать 🙂

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

можно не резать, а распечатать и в отраженном варианте? Ну а резать. ЧПУ нарежит хоть слоников =))

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Но тут возникает вопрос — так это работает, если двигать пару в сторону от начала движения. А, если в какой-то момент ее начать двигать в обратную сторону? Как дать понять Ардуине, что пара переместилась в обратную сторону? А потом снова — от начала движения? Как это реализовать своими руками?

Вы, похоже, не знаете как устроен энкодер. Тут нужны прорези на «расчёске» специального вида (размера) и две пары «светодиод/фототранзистор».

Могу нарисовать как это должно выглядеть, но Вы, наверное уже и сами догадались.

Не угадали), как раз изучил. Но спасибо за помощь!

В общем, нашел такое решение, выложу здесь, может, кому-то пригодится.

«Расческа» у меня будет состоять из трех рядов, их будут считывать соответственно три ИК-пары (диод + транзистор). Прорези будут идти в таком порядке:

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1,

где 0 — свет перекрыт, 1 — свет открыт. «Зубья» и «окошки» будут одинаковой длины и ширины. Из таких повторяющихся отрезков и будет состоять «расческа». МК будет получать информацию, на каком столбце находится считывающая головка (и перемещающийся объект), а простенькая функция будет сравнивать с предыдущим показанием, и делать вывод, куда направляется объект. Переходы между отрезками тоже обрабатываются в этой функции. Ее написал мой сын-школьник, правда, на своем Паскале. Осталось перевести на язык Ардуины.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

avex , конечно, похвально, что Ваш сын изобретает велосипеды. Но неплохо бы ему быть в курсе, что для данной задачи 3 оптопары — избыточно: достаточно одного светодиода, двух фотодатчиков и одной «расчески». Шаг зубьев «расчески» равен расстоянию между фотодатчиками (при условии, что светодиод и фотодатчики находятся от расчески на одинаковом расстоянии).

Если уж изобретать решение самому, все равно нужно заботиться, чтобы оно было простым и элегантным.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

не понимаю логики. зачем три датчика? Тоже самое на двух. и на одной гребенки. Вы как то сильно усложнили за раз себе задачу. В три раза =)

Вот в вашем варианте мысленно уберите третью гребенку. что получаеться да тоже самое. а теперь из двух сделайте одну. сместив считывающие головки на 1/2 зуба

на в ходе получаем вот такие данные

00011110000111000/меняем направления/0000111100001111000
11000111100001110/меняем направления/1100001111000011110

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ну, чё, — молоток! Вам есть чем гордиться! Дайте ему вот это — он сам переведёт, заодно и новому научится.

Ну, про некоторое пересложнение аппаратной части Вам уже написали, не буду повторяться.

А сделать своими руками «велосипед» считаю очень полезным, мы вон с внуком посмотрите что делали.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

avex , конечно, похвально, что Ваш сын изобретает велосипеды. Но неплохо бы ему быть в курсе, что для данной задачи 3 оптопары — избыточно: достаточно одного светодиода, двух фотодатчиков и одной «расчески». Шаг зубьев «расчески» равен расстоянию между фотодатчиками (при условии, что светодиод и фотодатчики находятся от расчески на одинаковом расстоянии).

Если уж изобретать решение самому, все равно нужно заботиться, чтобы оно было простым и элегантным.

Ваше решение справедливо для системы, в которой известна скорость перемещения и когда она постоянна. Есть на ютьюбе уроки по созданию прибора, замеряющего скорость пульки. У нас в проекте скорость меняется все время.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ну, чё, — молоток! Вам есть чем гордиться! Дайте ему вот это — он сам переведёт, заодно и новому научится.

Ну, про некоторое пересложнение аппаратной части Вам уже написали, не буду повторяться.

А сделать своими руками «велосипед» считаю очень полезным, мы вон с внуком посмотрите что делали.

Спасибо за ссылки и за добрые слова! Когда-то давно узнал из психологии о «кругах развития» — чем больше дел («кругов») мы делаем с детьми с самого раннего возраста, чем более эти дела разнообразны, тем больше круг интересов и выше степень усваиваемости материала, к которому прикоснулись, у них будет в более старшем возрасте.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ваше решение справедливо для системы, в которой известна скорость перемещения и когда она постоянна.

скорость не имеет хначения. постояннство — тем более. Лишь бы датчики успевали.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ваше решение справедливо для системы, в которой известна скорость перемещения и когда она постоянна.

скорость не имеет хначения. постояннство — тем более. Лишь бы датчики успевали.

Хотел было возразить, но, когда стал представлять детально, понял, что да, это возможно. Но тут нужно рассчитать точные расстояния между «окошками», между «зубьями» и между двумя ИК-приемниками и точно их исполнить. В моем варианте пара соток в ту или иную сторону роли не играют, так как во всех трех рядах шаг одинаков. Ну и программно проще считать, нужно лишь перевести двоичное число, которое мы получаем на вход, в нормальное. Там, если присмотритесь, как раз происходит увеличение при движениии вправо — от 0 до 7, и наоборот. К тому же, получившиеся отрезки по х и по у (тайлы, если по-геймдевски) кратны 8, а у меня именно из таких квадратов и планировалось изначально поле. Так что совпадение в тему.

Датчики перемещения Altonika в Тюмени

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен «Онлайн консультант».
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

Читать еще:  Применение датчиков Холла

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

На сайте продавца доступен бесплатный номер 8-800.
Для перехода на сайт нажмите «В магазин»

Оптическая линейка: принцип действия, виды, как выбрать

Точность обработки деталей на металлорежущем оборудовании отслеживается с помощью оптоэлектронных датчиков оптической линейки, установленной на станине станка. Аналоговый сигнал с датчика поступает на устройство цифровой индикации (УЦИ), преобразуется в цифровой и визуализируется в виде числовых значений перемещения инструмента или детали по осям подач.

Устройство оптической линейки достаточно простое, но надежное, обеспечивающее высокую точность (до долей мкм) измерений. Ее основные элементы: прозрачная линейка с нанесенной микроскопической штриховкой и оптическая считывающая головка, перемещающаяся вдоль линейки. Считыватель при своем движении реагирует на череду рисок и промежутков, аналоговый сигнал по кабелю передается к устройству цифровой индикации. УЦИ преобразует количество пройденных линий в цифровую информацию и выводит на свой дисплей. Линейка имеет от одной до нескольких референтных точек для установки начала отсчета перемещения (нуля координат).

Оптические измерители (линейки) широко применяются как в новом оборудовании, так и при переоснащении и модернизации старого станочного парка. Экономический эффект при применении линейных оптических датчиков напрямую связан с повышением производительности металлообработки и упрощением работы оператора.

Все устройства цифровой индикации (УЦИ) в продаже от компании «Станкомашкомплекс» можно посмотреть по ссылке — /katalog-stankov/tokarnye/misc/.

Основные параметры оптической линейки

  • Рабочая длина.
  • Точность.
  • Тип сигнала.
  • Дискретность измерения.
Оптическая линейка KA600

Рабочая длина

Длина оптической линейки должна быть больше, чем паспортный ход станка. Учитывать следует не величину хода, а расстояние между жесткими упорами по измеряемой оси. Это предохранит выход из строя считывающего датчика (головки) по вине оператора либо при неисправности концевых выключателей оборудования. Рекомендуется рабочую длину электронно-цифровой линейки исходя из максимальной величины перемещения по оси +100 мм

Чем больше измеряемая длина — тем больше сечение и размер считывающей головки. Необходимо обеспечить минимальные деформации установленного внутрь корпуса измерительного стекла. Верно и обратное утверждение — чем меньше измеряемый ход оси — тем миниатюрнее может быть оптическая линейка и считывающая головка

Точность

Не стоит приобретать линейку, ориентируясь на ее высокий класс точности (доли микрон). Чем выше разрешение измерений, тем больше цена измерителя. Оптическая линейка не повысит точность станка, эта техническая характеристика зависит от паспортной точности и фактического состояния механики и люфтов опорных поверхностей. Внешние факторы тоже немаловажны: уровень вибрации при работе оборудования, температура и т. п. Без устранения всех негативных условий, без модернизации и соблюдения правил нормальной эксплуатации станков добиться даже паспортных показателей невозможно. И прецизионная измерительная система в виде оптической линейки высокого класса точности в этом случае не поможет.

Тип сигнала

Повышенная скорость передаваемого сигнала обеспечивается TTL логикой (тип сигнала — прямоугольные импульсы фаз A, B, Z с амплитудой 5В). Дискретность импульсов в несколько микрон (от 0,5 до 5) минимизирует погрешность измерения.

Возможно использование считывающей головки с RS-422 сигналом (присутствуют также фазы /А, /B, /Z).

Дискретность измерения

Величина чувствительности оптической линейки. Например обозначение дискретности 5 мкм обозначает, что электронная линейка передаст сигнал в УЦИ или ЧПУ (1 импульс фаз A или B) при перемещении равном или большем 5 мкм. Внутри этой зоны отследить положение оси затруднительно. Уменьшение дискретности измерения (повышение точности или сужение зоны нечувствительности) требует увеличения точности изготовления стекла и нанесения рисок, что приводит к увеличению стоимости. Большое количество импульсов в итоге может стать также ограничителем максимальной скорости перемещения по оси, т.е. принимающее сигналы устройство может воспринять не все импульсы, и позиция будет потеряна

Если сравнивать оптические и магнитные измерители (и те и другие применяются сегодня довольно активно), то у последних отсутствует нормирование класса точности показаний, как правило, измерительная погрешность магнитных линеек лежит в пределах от ±20 до ±40 мкм на метр.

Что выбрать: магнитную или оптическую линейку

При необходимой высокой точности (до 2-3 микрон на каждый метр перемещений) на металлорежущем оборудовании практически любого типа применяют оптоэлектронные измерители (линейки). Ориентируясь на финансовую выгоду, оборудование часто оснащают магнитными линейками, имеющими более низкую точность измерения. Но цена магнитного измерителя начинает выигрывать у стоимости оптической линейки только у моделей с рабочей длиной от полуметра.

Магнитные линейки:

  1. Используют преимущественно на шлифовальных и расточных станках, экономически целесообразно применение при измерении длин от 3м
  2. Не применяют на станках с погрешностью менее 10 мкм/м. Токарное, фрезерное, шлифовальное и другие типы металлорежущего оборудования в этом случае оснащают оптическими датчиками.
Магнитная линейка KA800M

KA-800 — серия линеек с магнитной лентой. Применяется на станках с перемещением узлов больше 3 метров. Система индикации SDS6 может одновременно работать как с оптическими так и с магнитными линейками

Оптические линейки

Серия КА оптических линеек от Guangzhou Lokshun CNC Equipment ltd учитывает практически все запросы как производителей металлорежущего оборудования, так и конечных потребителей. Серия отличается высокой дискретностью измерения (сигнал передается через каждые 1 или 5 мкм перемещения в зависимости от дискретности линейки), что сводит к минимуму позиционную ошибку. Оптические линейки снабжены корпусами, защищающими рабочие поверхности от металлической стружки, шлама, СОЖ.

  • КА-200 — датчики линейных перемещений, обладают малым габаритным сечением (16х16 мм), устанавливаются в узких местах, используются для специфических измерений.
  • КА-300 — оптическая линейка с рабочей длиной 70-1020 мм, отличается простотой и рациональностью конструкции, достаточной жесткостью. Наиболее популярный продукт.
  • КА-500 — специальная линейка с оптической головкой для перемещений от 70 до 470 мм. Отличается компактностью, может монтироваться в ограниченных пространствах.
  • КА-600 — несмотря на значительную длину измерителя, характеризуется достаточной жесткостью, достигаемой за счет установки дополнительных опор и фиксаторов в любых доступных местах по длине линейки. Благодаря этому, при рабочей длине от 1000 до 3000 мм обладает значительной сопротивляемостью вибрации.

Для учета всех параметров и характеристик при выборе оптической линейки проконсультируйтесь со специалистом.

Компьютерная мышка как точный датчик

Задача: быстро сделать датчик линейного перемещения из компьютерной мышки.

В обычных мышках прячется высокочувствительный оптический датчик. Там скрывается своя маленькая «камера» и процессор обработки, который отслеживает передвижения малейших точек на поверхности. В топовых мышках разрешающая способность составляет всего 3 мкм!

С какими подмышиными камнями мы столкнулись, плюс техническая часть, расскажем дальше!

Следующее ТЗ дал заказчик: сделать как можно скорее, с любой мышкой (возможно беспроводной), выводить на 7 сегментный индикатор, обнулять по кнопке, компьютер не подходит, нужна разрешающая способность 0.01 мм, максимальное расстояние 1000 мм.

Для начала как все это делалось:

В итоге, под нож хирурга легла Малина пи 3. Четыре 64 битных ядра A-53 по 1GHz, 512 МБ оперативки и много других космических для этой задачи циферок.

Задачка: Индикация должна быть на выданных 7-сегментных индикаторах. Получается нам необходимо по 6 цифр на одну координату, итого 12 индикаторов. Каждый индикатор имеет 7 ножек на цифры+ ножка на светодиод точки (dp), общий провод не считаем. Итого после простых расчетов получаем, что мы должны управлять 96 проводниками плюс нужна кнопка. 96 резисторов не очень хотелось тратить.

Послушайте!
Ведь, если светодиод зажигают — значит — это нужно один резистор?

Управлять сразу таким массивом ножек нету возможности. Выход есть! И даже несколько!

1) Использовать дополнительные микросхемы по типу max7219, или сдвиговые регистры, мультплексоры, и т.д.

+ Можно почти бесконечно наращивать количество индикаторов
— Max7219 оказалась с рабочим напряжением 5 В
— Не было под рукой ничего подходящего.

2) Можно сделать динамическую индикацию. В один момент времени зажигать только один светодиодный индикатор. Если индикаторы переключать очень быстро, то человеческий глаз не заметит подставы.
+ Нужно только 8 проводов и резисторов на один индикатор и 12 на переключение индикаторов. Плюс не забываем кнопку. Итого: всего 21 ножка против 96. Берем!
— Так как мы пытаемся управлять целым индикатором через один пин распберри, то максимальный ток у нас ограничен 50 мА. Всегда берем запас, и берем 35 мА на все 8 светодиодов (что не шибко). Еще к этому добавим быстрое переключение индикаторов. В итоге у нас каждый светит в 12 раз меньше положенного. Доработать можно 12 транзисторами, но оставил я это на потом, т.к. яркости в конечном счете хватило.

Теперь начинается софт:

На распберри пи надо поставить linux. Я поставил минимальный дистрибутив
RASPBIAN JESSIE LITE.

Далее через программу putty подключился к IP малинки, и дальше все через командную строку.
Чтобы было проще работать с GPIO(портами ввода и вывода) есть замечательная библиотека WiringPi.

Как устанавливать её и управлять портами, вы сможете найти много информации в сети, поэтому не буду подробно останавливать на этом.

Дальше надо создать папочку нашего проекта:

Дальше открываем редактор и вставляем код с гита. ВАЖНО! Код писал на очень скорую руку!

для выхода из редактора надо нажать Alt+x и сохранить файл с названием blinker.c. Дальше надо обязательно скомпилировать с указанием wiring pi:

Все! Теперь подключаем мышку, вставляем провода и запускаем!


// pin number declarations. We’re using the Broadcom chip pin numbers.

const int p21pin = 2;
const int p22pin = 3;
const int p23pin = 4;
const int p24pin = 17;
const int p25pin = 27;
const int p26pin = 22;
const int p11pin = 10;
const int p12pin = 9;
const int p13pin = 11;
const int p14pin = 5;
const int p15pin = 6;
const int p16pin = 13;
const int papin = 8;
const int pbpin = 23;
const int pcpin = 12;
const int pdpin = 20;
const int pepin = 21;
const int pfpin = 24;
const int pgpin = 18;
const int pdppin = 16;

const int butpin = 26;

Автозапуск при загрузке:

Работать с этой прогой очень просто. по нажатию кнопки мыши или просто кнопки на плате идет обнуление. При долгом нажатии кнопки переходим в режим регулировки DPI. Это важный параметр который задается мышкой и показывает сколько отсчетов мы получим при движении на один дюйм. Соответственно копка на плате и на мышке прибавляет и убавляет DPI. Долго нажимаем, наше значение записалось в файл и надежно хранится до следующей загрузки системы. Для чистоты эксперимента в программе, индикация, получение информации с мышки и кнопка обрабатываются а параллельных процессах.

Дальше самое интересное! Тестирование и результаты!
Какие есть нюансы работы с мышкой:

1. Оси X и Y на моей мышке были не параллельны боковым граням, приходилось для высчитывания реального расстояния пользоваться «пифагоровыми штанами».

2. Разрешающая способность не равно погрешность!

Простым языком — разрешающая способность действительно показывает минимальное перемещение, которое увидит мышка, (отсчеты в компьютере должны быть дискретны минимальной разрешающей способности). А вот что мышка ничего не пропустит, ничем не гарантируется. Можно уменьшить эту величину используя хорошие поверхности (чтобы оптический сенсор мог отслеживать перемещения), использовать небольшие скорости. Но пропуски будут всегда! Для пользователя это означает постоянный уход нуля и непрогнозируемую погрешность измерения.

3. USB HID по которому работает мышь не гарантирует доставку информации в компьютер! То есть неизвестно пропустил ли компьютер какую нибудь информацию с мышки или нет. Вероятность пропажи информации малая, но все же есть.

4. Настройки чувствительности(разрешающей способности) иногда хранятся не в мышке, а в программе для мышки.

5. Тут я сильно зол! Дело в том, что мышку я брал самую крутую из ассортимента Logitech, это самая продвинутая была на тот день модель logitech performance mx. Но какого было мое удивление, когда мышь давала разные погрешности при движении вперед и назад. ЭТО КАК? Поясню для пользователя. Если постоянно двигать мышку назад и вперед, то курсор ощутимо так все снижается и снижается. Это на любых платформах. Приходится периодически поднимать мышку и ставить на новое место. После того, как я заметил это, моя жизнь превратилась в кошмар! #Logitech logitech объясните существенную разницу в погрешностях измерения вперед и назад!

В итоге: недостатки перевесили все плюсы мышки как измерительного прибора. Поэтому проект закрыл и выкладываю для дорогих моих читателей на GeekTimes.

Устройство омических датчиков

Видео по теме «Ультразвуковой датчик. Принцип действия»

Регулируемое омическое сопротивление можно рассмат­ривать как датчик перемещения.

Омические сигнализаторы уровня: а – одного уровня- б – двух уровней- 1 – электрод- 2 – электромагнитное реле- 3 – источник питания

Видео по теме «Галилео. Датчики сигнализации (часть 2)»

Таким датчиком может быть реостат.

Действительно, при перемещении ползунка реостата изменяется его сопротивление.

Здесь перемещение ползунка яв­ляется входной величиной, а величина включенного в цепь омичес­кого сопротивления реостата — выходной величиной. В датчиках реостатного типа, кроме того, между перемещением движка и из­менением сопротивления должна быть определенная однозначная зависимость.

Видео по теме «ELM327 OBD2 И TORQUE. ТЕСТ И ОБЗОР. ЛАДА ГРАНТА. АЛИЭКСПРЕСС»

Рисунок 1. Варианты конструктивного выполнения реостатных датчиков.

Основными элементами реостатного датчика (рис. 1а) яв­ляются: 1 — каркас- 2 — нанесенное на него сопротивление в виде намотки из проволоки, полупроводника или какого-либо другого проводящего материала- 3 — подвижная щетка, скользя­щая по поверхности сопротивления или по ряду соединенных с ним контактов.

На рис. 1 показаны омические датчики 2-х типов: а) с бес­ступенчатой многооборотной намоткой- б) с секционированной намоткой.

В датчиках с секционированным сопротивлением при переме­щении щетки происходит ступенчатое изменение сопротивления, в то время как в датчике с бесступенчатой намоткой сравнительно плавное.

Видео по теме «Галилео. Датчики сигнализации (часть 1)»

Преимуществом датчиков с секционированным сопротивлением является возможность управлять большими токами. Это обеспечи­вается тем, что работа контактов таких датчиков благодаря наличию шунтирующих сопротивлений происходит в наиболее благо­приятном режиме.

Характеристика линейного реостатного датчика имеет вид

  • Rx = (R : L)x, где;
  • Rx— сопротивление, включенное в цепь (ом);
  • L — полная длина намотки (см);
  • R— полное сопротивление намотки (ом);
  • х — перемещение щетки (см).

Рисунок 2. Схема включения потенциометрического датчика.

Видео по теме «Hacking phone fingerprint sensor in 15 mins»

Если реостатный датчик включен по схеме потенциометра, то он носит название потенциометрического датчика. На рис. 2 показана схема включения такого датчика. Здесь величина напря­жения, снимаемого с реостата, зависит от положения движка. Действительно, если движок потенциометра находится в крайнем левом положении, то напряжение Uх, снимаемое с него, будет ми­нимальным (практически равным 0). По мере передвижения движка вправо снимаемое напряжение будет увеличиваться, а в крайнем правом положении оно будет равно напряжению на зажимах источника, т. е. UX=U.

Итак, напряжение на вольтметре V будет находиться в линей­ной зависимости от положения движка потенциометра;

Конструктивно реостатные датчики выполняются как датчики угловых и датчики линейных перемещений

Видео по теме «Обзор датчиков. Датчики магнитного поля»

Омические датчики просты, надежны в работе, а поэтому до­вольно широко распространены в технике в качестве электричес­ких датчиков механических перемещений, в дистанционном сле­дящем приводе и в счетно-решающих приборах.

Рисунок 3. Угольный датчик усилия.

Погрешность реостат­ных датчиков определяется ступенчатостью изменения сопротивления, изменением сопротивления намотки от температуры, неточностью технологического процесса изготовления (каркасов, намотки, зачистки контакт­ной дорожки).

Для измерения разви­ваемых усилий находит применение угольный дат­чик, который также следу­ет отнести к группе оми­ческих. Он позволяет пре­образовывать передаваемое на него усилие в электрическое сопротивление. Угольный датчик (рис. 3 а) собирается из графитовых дис­ков в столбик.

На концах столбика располагаются контактные дис­ки и упоры, через которые передается давление на диски. Электри­ческое сопротивление угольного датчика состоит из сопротивления самих дисков и переходных контактных сопротивлений между угольными дисками. Величина переходного контактного сопротив­ления зависит от величины сжимающей силы. Чем больше сила, сжимающая угольные диски, тем контактное сопротивление меньше.

На рис. 3 б приведен график зависимости сопротивления Rугольного датчика от приложенного усилия Р.

Емкостные датчики приближения

Емкостные датчики приближения широко распространены в промышленности и применяются практически во всех отраслях. Емкостные датчики приближения сравнительно недороги, но надежны.

Области применения емкостных датчиков приближения

Емкостные датчики приближения имеют широкий спектр применения в САР и САУ всех отраслей промышленности. Например:

  • Сортировочные машины и счетное оборудование
  • Пищевая промышленность
  • Типография
  • Станкостроение
  • Нефтехимический комплекс
  • Складская деятельность
  • Транспортировочное оборудование (регистрация объектов на конвейерах и т.п.)
  • Автомобильная индустрия
  • Машиностроение
  • Системы безопасности/охраны
  • Сфера защиты окружающей среды
  • Робототехника
  • ЖКХ (включение освещения при приближение человека и т.п.)

Назначение емкостных датчиков приближения

  • Обнаружение и распознавание предметов, объектов на производстве:
    • Металлических (проводящие)
    • Неметаллических (пластмассы, бумага, дерево, жидкости, картон и т.п.)
  • Регистрация объектов, распознавание и контроль листовых материалов и проводов на обрыв, регулирование натяжения (пленки, фольга и т.п.)
  • Сортировка объектов по физическим свойствам
  • Контроль:
    • Уровня наполнения тары/упаковки (сигнализация)
    • Позиционного отклонения
    • Перемещения объекта
    • Поперечного и продольного смещения
    • Статического/динамического смещения
    • Положения в пространстве
    • Концентричности
    • Точности посадки
    • Отдельных элементов (подсчет)
  • Манипулирование
  • Измерение вибрации

Преимущества

Достоинства емкостных датчиков приближения:

  • Способность обнаружения объектов сквозь «непрозрачные преграды» (например, жидкостей через стекло или пластик)
  • Обнаружение всех материалов, в том числе агрессивных химических
  • Простой, надежный конструктив
  • Бесконтактный принцип работы
  • Сравнительно невысокая цена

Недостатки

Недостатками могут быть:

  1. Возможные требования к экранированию. В частности, нужно соблюдать правила размещения датчиков в непосредственной близости друг от друга.
  2. Влияние окружающей среды на функционирование датчиков.
  3. Влияние материала и габаритов объекта регистрации на параметры приборов

Принцип работы емкостных датчиков приближения

Принцип работы емкостных датчиков приближения заключается в использовании емкостных связей, где сам датчик выполняет роль обкладки конденсатора, а диэлектриком обычно является воздух. Вторая обкладка – земля.

Датчики имеют в своем составе чувствительный электрод, который испускает электрическое поле и формирует емкость. При этом у прибора формируется определенная рабочая зона чувствительности. Если в эту зону попадает объект (с более высокой диэлектрической проницаемостью), то емкость начинает увеличиваться. При превышении заданного в настройках уровня, датчик фиксирует наличие объекта и переключает выходное реле.

На рисунке ниже показан пример с жидкостью. Наличие жидкости вызывает переключение выхода датчика.

Радиолюбитель

Последние комментарии

  • Сайид на Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт
  • Евгений на Самодельный микропаяльник
  • Евгений на Самодельный микропаяльник
  • Коля+Пискарев на Компьютер – осциллограф, генератор, анализатор спектра
  • Коля Пискарев на Компьютер – осциллограф, генератор, анализатор спектра

Радиодетали – почтой

Датчики движения своими руками

Несколько датчиков движения своими руками

Несколько датчиков движения своими руками.

В этой статье мы начнем путь от самых легких и примитивных схем и закончим более сложными и интересными решениями, но сначала небольшое предисловие.

Если вы читаете эту статью в надежде найти в ней схемы инфракрасных датчиков движения или схемы датчиков, которые достаточно сложно собрать в домашних условиях, то это статья не для вас. Но если вы решили развить свой кругозор и ваш выбор пал на изучение принципов работы датчиков движения, то это статья подходит вам как нельзя лучше.

Самый простой датчик движения который можно придумать – это датчик с применением проволочного резистора, или, как их правильно называть, потенциометрические резистивные преобразователи. Стоит сделать небольшую оговорку, что это не совсем датчик движения, а скорее датчик перемещения и попал в статью лишь благодаря своей простоте.

Предположим, на необходимо зафиксировать линейное передвижение малогабаритного объекта из точки А в точку Б. Тут нам и понадобиться подобный датчик, поскольку применение более сложных датчиков для таких целей просто нецелесообразно.

Рисунок 1:

Как видите все весьма просто, наш объект соединен с движком, который в свою очередь перемещается по резистору, изменяя напряжение на вольтметре. Было бы не совсем справедливо с моей стороны умолчать тот факт, что конструкция, показанная выше, не совсем рабочая. Проблема в том что преобразование линейного перемещения в напряжение происходит не по линейному закону, так как обычно эти датчики подключены к какой – нибудь нагрузке (в этой схеме вместо вольтметра). Но в схеме, показанной на рисунке 2, этот недостаток устранен.

Рисунок 2:

Назначение элементов:
GB1 – источник питания.
R1 – проволочный резистор.
R2 – резистор, который шунтирует верхние плече потенциометра. Зачем? Это вы увидите на рисунке 3.
R3 – сопротивление нагрузки, в качестве нагрузки сюда можно подключить любой тип индикации, начиная с обычных лампочек и заканчивая схемами, способными воспроизводить звуковой сигнал.
V – сюда можно подключить вольтметр.

Рисунок 3:

Красной линией показана кривая преобразования движения в напряжение, если в схеме нет R2. А зеленой, почти прямой линией, показано преобразование с R2.

Теперь обсудим достоинства и недостатки таких датчиков.
+ Сравнительно простые в исполнение.
+ Достаточно точные.

— Требуют небольшой отладки перед использованием. Заключается эта отладка в снятии графика как на рисунке 3 для того, что бы определить качество датчика.

Датчики движения с применением фотоэлементов.

Здесь уже предстоит более сложная, но и интересная работа. Мы пойдем по наиболее простому пути, и для сборки такого датчика придется раздобыть фототранзистор. Его можно спокойно приобрести в магазине или сделать самому, так как это достаточно не сложно. Возьмите транзистор, который имеет корпус как на рисунке 4.

Рисунок 4:

Отпилите верхнею часть корпуса так, что бы на верху образовалось своего рода окно или отделите корпус так, что бы открыть весь кристалл (рисунок 5).

Рисунок 5:

В этом случаи, если на транзистор попадет свет, он будет работать как фототранзистор, но возможно в некоторых случаях будет менее чувствительный.

Теперь нам нужно собрать две достаточно простые схемы. Одна схема будет представлять собой источник света, а другая будет схемой фотоприемника. Начнем с конца.

Рисунок 6:

Назначение элементов:
VT1 – фототранзистор
R1 – резистор, выполняющий две функции: устанавливает рабочую точку и играет роль коллекторной нагрузки. К сожалению его номинал подбирается опытным путем, поэтому наберитесь терпения.
C1 – конденсатор, его назначение будет подробнее описано ниже.
DA1 – операционный усилитель с обратной связью.
R2 – резистор, на котором реализована обратная связь ОУ. Чем больше его наминал, тем больше коэффициент усиления, но стоит помнить: чем больше Кu, тем меньше устойчивость усилителя. Ищите золотую середину.

Схема работает следующим образом. Попадание света на VT1 можно принять за подачу небольшого постоянного напряжения на базу транзистора. Тогда, после попадания луча света на VT1, он откроется, конденсатор С1 зарядится, и в момент, когда свет перестанет падать на транзистор, начнет разряжаться, при этом напряжение в точке А начнет плавно уменьшаться. Отсюда следует, что оно упадет и на выходе. Тогда зачем операционный усилитель? Ведь можно обойтись и без него. Возьмем и сделаем выход не после ОУ, а из точки А. Можно и так, но операционный усилитель усиливает сигнал, снятый в точке А, что бы этот датчик можно было соединить с различными устройствами.

По сути дела, это обычный фотодатчик, можете подумать вы, и я буду вынужден согласиться, но только с одной оговоркой. До тех пор, пока мы не затемним транзистор (окно, пропиленное в крышке VT, надо закрыть темным пропускающим свет материалом, что бы уменьшить влияние обычного освещения) и не поставим напротив него источник света. Тогда у нас появиться оптическая связь, и до тех пор, пока кто то не перекроет луч света, напряжение на выходе второй части датчика не будет меняться. Но как только оптическая связь разорвана, напряжение на выходе почти мгновенно станет равно нулю благодаря операционному усилителю.

Что использовать в качестве излучателя решайте сами, можете поставить простой светодиод, но тогда расстояние до фотоприемника придется сильно сократить. Или поставить обычный красный лазер, сильно выиграв в расстоянии. Хотите, что бы датчик был незаметен? Поставьте ИК диоды.

Так же не забывайте, что на излучатель можно поставить линзу, которая будет фокусировать излучение.

Я не буду приводить схемы излучателя, так как вам достаточно вбить в поисковике фразу: ” Как включить светодиод” и вы получите миллионы схем.

Нам так же необходимо анализировать информацию, полученную с датчика. Для этого добавим к схеме один новый элемент – реле.

Все очень просто: обмотку реле соединяем с нашим входом, на один из контактов подаем напряжение, у меня это 12В. Другой заземляем, а на третий подключаем, например, радиоприемник, как на рисунке 7.

Рисунок 7:

Тогда, пока на датчик падает свет, цепь питания приемника соединена с корпусом и радио молчит, но когда свет не достигает VT1, реле срабатывает и замыкает цепь питания с 12В, рисунок 8.

Рисунок 8:

И тогда наш радиоприемник заработает, таким образом подав вам звуковой сигнал. Вместо радиоприемника может быть все что вам захочется, была бы фантазия.

Важно так же уточнить: если вы решите собрать эту схему и не знакомы с реле, ознакомьтесь с принципом работы и основными параметрами, это знание сильно облегчит настройку датчика.

Перед завершением статьи, пару слов о плюсах и минусах.
+ Простая схема.
+ Возможность анализировать состояния датчика, не переводя аналоговый сигнал в цифровой.
— Сложная система калибровки.

Комментарии

Датчики движения своими руками — 2 комментариев

Здравствуйте,не могли вы бы мне подсказать. Когда то я ещё в школьные годы ходил на радио кружок и вот там мы собирали сигнализацию по принципу радио помех. Тоесть некийобъект создаёт препятствие для прохождению радио волны конечно мы его долго собирали там приемник и , но все же можно было понять о количестве проходящих людей

  • Все +2
  • Тематические +2
      • Технологии


      Энкодер — это устройство преобразующее линейное или угловое перемещение в последовательность сигналов, позволяющих определить величину перемещения.
      Т.о. можно выделить линейные и поворотные энкодеры.

      Поворотный энкодер (иначе — датчик угла поворота) — устройство, преобразующее угол поворота вращающегося объекта (вала) в электрические сигналы, позволяющие определить этот угол.
      Датчики угла поворота широко применяются в автоматике (например — в сервоприводах).

      Энкодеры бывают двух типов:
      1. абсолютный — энкодер возвращает своё абсолютное положение.
      Пример: переменный резистор в сервомашинке.
      2. инкрементный — энкодер выдаёт импульсы, означающие изменение его положения
      Пример: энкодер используемый на колёсике компьютерной мышки.

      Кроме того, энкодеры различаются по принципу действия:
      1) с щеточными контактами;
      2) резисторные (потенциометры);
      3) оптические;
      4) магнитные (на датчиках Холла);
      5) индуктивные;
      6) ёмкостные.

      Пример использования магнитного энкодера мы видели у робота-пылесоса Neato XV-11,

      — на валу двигателя закреплён пластиковый диск с магнитиками, на которые реагирует датчик Холла.
      А стандартный оптический энкодер мы можем наблюдать у роботов-пылесосов iRobot Roomba 400-серии (iRobot Create),

      или в компьютерных мышках.

      Принцип действия оптического энкодера:

      направленный на фотодетектор, луч света периодически прерывается диском со специальными прорезями, вращающимся на валу двигателя/колеса.

      В любительской робототехнике, наибольшее распростронение получили именно оптические энкодеры, которые могут быть либо в виде диска со специальными прорезями/щелями (или прозрачный диск с непрозрачными штрихами), либо в виде диска/ленты с областями с разной отражающей способностью.

      Т.о., оптические энкодеры работают по двум принципам:
      * на просвет;
      * на отражение.

      В обоих случаях, фотоприёмник, фиксирует переход от одной области к другой и энкодер может сгенерировать импульс, инкрементирующий «счётчик положения».

      Так же, можно разделить энкодеры по типу считываемой информации:

      * Одиночный энкодер — считаем количество импульсов

      Плюсы:
      + самый простой и доступный вариант энкодера (только один датчик — излучатель+приёмник).

      Минусы:
      — ошибки инициализации (при старте системы, не ясно в каком положении находтся энкодер);
      — ошибки при подсчете импульсов на границах ( возможны ложные срабатывания из-за «дребезга»;
      — невозможность определить направление движения.

      * Сдвоенный (квадратурный) энкодер — считаем количество импульсов, учитывая направление.

      Разновидность инкрементального энкодера, которая состоит из двух датчиков срабатывающих со смещением в полшага, что позволяет практически полностью гарантировать отсутствие ложных срабатываний на границе одного из энкодеров.

      Плюсы:
      + относительная простота реализации (два датчика);
      + отсутствие ошибок при подсчете импульсов;
      + возможно определить направление вращения.

      Минусы:
      — ошибки инициализации (при старте системы, не ясно в каком положении находимся).

      * Энкодер на двоичных кодах — позволяет считывать точное положение в каждый момент времени.

      Плюсы:
      + отсутствие ошибок инициализации (при старте системы, ясно в каком положении находимся);
      + нет ошибок при подсчете импульсов, т.к. такой задачи просто нет;
      + возможно определить направление вращения.

      Минусы:
      — относительная сложность реализации (несколько датчиков);
      — проблемы с граничными положениями (если меняется одновременно более 1 бита, то можно временно получить некорректное положение);
      — ограничения в разрешающей способности (для большей точности требуется больше каналов).

      * Энкодер на кодах Грэя — позволяет считывать точное положение в каждый момент времени.

      Плюсы:
      + отсутствие ошибок инициализации (при старте системы, ясно в каком положении находимся);
      + отсутствие ошибок при подсчете импульсов на границах;
      + возможно определить направление вращения;
      + отсутствие проблемы с граничными положениями (одновременно меняется не более 1 бита).

      Минусы:
      — относительная сложность реализации (несколько датчиков);
      — ограничения в разрешающей способности (для большей точности требуется больше каналов).

      Для самостоятельного изготовления энкодера потребуются:
      1. диск с прорезями (можно изготовить самостоятельно — например, травлением) или найти готовый (например, в компьютерной мышке)), а можно наоборот — распечатать на плёнке для принтеров чёрные штрихи по кругу или диск с контрастным рисунком (просто распечатать на бумаге и приклеить к диску или колесу)

      2. фото-датчик (светодиод + фото-приёмник).

      Для энкодеров «на отражение» можно использовать фотопрерыватель (photo-interrupter), который в одном корпусе содержит оба элемента.

      различные варианты паттернов энкодеров:

      Пример энкодера в колесе от Pololu

      На плате стоят фотопрерыватели, фиксирующие отражённый сигнал от белых зубцов внутри колеса.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector