Jump to content

    
-=TRO=-

С индукционного датчика (полумост) в микроконтроллер.

Recommended Posts

Есть датчик перемещения с двумя катушками включенными встречно внутри которых ходит плунжер из ферромагнетика.

Ход датчика около 10мм.

Активные сопротивление плечей (катушек) 20 Омм.

Измерил индуктивность плечей в крайних положениях плунжера:

Верхнее плечо 0.3мГн и 2,6мГн

Нижнее плечо 2,5 и 5,1мГн

Видно что есть сильный статический разбаланс, но это не проблема, датчик разбирается и плунжер при необходимости можно передвинуть.  

 

На данном этапе на столе лежит микроконтроллер с подключенным дисплеем (плюс умение это все кодить и свободно читать схемы).

Стоит практическая задача научится снимать с этого датчика полезный сигнал, желательно без дополнительной активной обвязки.

(Реально хочу получать с его помощью карту высот платы стеклотекстолита на столе станка фрезеровки печатных плат и установки компонентов)

Вопрос выбора, по какой схеме лучше подключить к микроконтроллеру датчик и алгоритм замера. 

 

Мысля первая, измерять индуктивности плечей, даем в индуктивности плечей ток на который способны выводы и по таймеру смотрим через сколько упадет напряжение до порогового.

Мысля вторая, даем в края полумоста меандр (через токоограничительные резисторы) около 5 кгц, и сразу после фронтов и тылов читаем АЦП с середины полумоста, получаем результат в виде вычитания, но тут боюсь без усиления будет маловато разрешающей способности АЦП (я конечно могу взять микроконтроллер с предусилителем, но не хочу этим сужать рамки для выбора микроконтроллера). 

 

Нужен чужой опыт или светлые мысли, так как походу чувствую что очередной велосипед изобретаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день, думаю, что непосредственно снимать сигнал с измерительного моста и отправлять на МК вряд ли получится.

Как я понимаю, необходима достаточно приемлемая точность и разрешающая способность.

Как вариант можно рассмотреть метод (способ) применяемый в деффектоскопии (контроль поверхости поршня ДВС например)

Суть в следующем, измерительный LC контур запитывается синусоидальным сигналом (контур в резонансе), далее с контура сигнал отправляется на синхронный детектор. Керн датчика перемещается по контролируемой плоскости, и пока нет деффектов - на выходе синхронного детектора все тихо, как только керн попадает на неровность, сердечник датчика сдвигается, контур "сползает" с резрнанса на выходе синхронного детектора получаем сигнал от цели. Далее по классике жанра АЦП и пр.

Если заинтересуетесь методикой, черкните, от одного из проектов архив сохранился - поделюсь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

MegaVolt

у меня вторички нету

Katatsuburi,

Да я уже сам думал на паре транзисторов собрать блокинг генератор из этого индуктивного полумостаь , перекос индуктивностей даст измерение скважности, потом погнать через компаратор нормализовав фронты, и останется получить из скважности постоянный сигнал отфильтровав несущую. В принципе просто, но для начала хочется все же совсем без активных компонентов выкрутится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minutes ago, -=TRO=- said:

а я уже сам думал на паре транзисторов собрать блокинг генератор из этого индуктивного полумоста

В теории можно и так, но уж лучше не на паре транзисторов (стабильность параметров, температура и пр.) а, например на ОУ, но "дрифт фронтов" все равно будет иметь место, нужно будет как то с этим бороться...

Ну а что касается "выкрутиться", оно конечно можно :), но вот результат полученный, это пока вопрос.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, -=TRO=- сказал:

даем в индуктивности плечей ток на который способны выводы и по таймеру смотрим через сколько упадет напряжение до порогового

Вообще-то, всё наоборот — надо давать напряжение, и ждать повышения тока до порогового. Встроенные в МК компараторы типовые, и имеют типовое же напряжение смещения 10 мВ, а теоретически минимальное подаваемое на обмотку напряжение — соответственно, 20 мВ, т.е. взяв запас в 1,5 раза, получится 33 мВ. Пороговый ток лучше ограничить на уровне 10 мА, а не "на который способны", что даёт делитель из 300 Ом и 3 Ом, а для 16,5 мВ опорного напряжения компаратора — соответственно, 20 кОм и 100 Ом, и худший случай, т.е. минимальный измеряемый интервал, будет: 10 мА · 300 мкГн / 33 мВ = 91 мкс.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 часов назад, Plain сказал:

и худший случай, т.е. минимальный измеряемый интервал, будет: 10 мА · 300 мкГн / 33 мВ = 91 мкс.

Прикинул в симуляторе, на глаз интервальчик получается на порядок короче.

ind.JPG

Share this post


Link to post
Share on other sites
28.01.2021 в 11:02, -=TRO=- сказал:

MegaVolt

у меня вторички нету

И тем не менее у вас именно LVDT. В конце концов вы придете к формуле (A-B)/(A+B), где A и B - считанные с каждой обмотки значения. 

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/linear-variable-differential-transformer

3-s2.0-B9780750687034000031-f03-06-9780750687034.jpg?_

3-s2.0-B9780750677295500550-f15-80-9780750677295.jpg?_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Plain, да, вы правы, если малое напряжение ловить то интервал длиннее.
Для эксперименту посадил плечо с большей индуктивностью на вход прерывания (пока без компаратора), и получил с таймера диапазон от 126 до 438. Ход датчика оказался чуть меньше 5мм, т.е. один отсчет приблизительно равер 16 микронам. А если сделать по вашему, то можно до микрона дотянуть. 
Ну и надо будет  калибранутся по стойке с часиками, а потом нагреть датчик и глянуть как оно по температуре задрейфует, может надо будет термистор добавить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Индуктивность требуется каждый раз размагничивать, отключая её от общего провода посредством NMOS (т.е. с на порядки ниже, в сравнении с 3,3 Ом, сопротивлением, нога МК не годится), а поскольку погрешность напрямую зависит от порога компаратора, то в эти интервалы его калибровать, подключая к питанию выводом МК подключённую к его опорному делителю цепь из последовательно резистора и конденсатора NP0, зашунтированного резистором:

 

bad-480.thumb.gif.614b6aeb1c25e6dd58f0450879fdf6d5.gif

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 minutes ago, Plain said:

Индуктивность требуется каждый раз размагничивать, отключая её от общего провода посредством NMOS (т.е. с на порядки ниже, в сравнении с 3,3 Ом, сопротивлением, нога МК не годится)

А зачем? Ее никто не намагничивает, а если питать ее переменным током, то и остаточная намагниченность быстро уйдет в ноль.

 

Но я не понял, почему не используете стандартный мост - одно плечо из индуктивностей, другое из резисторов, измеряется диагональ моста.

Питать можно через емкость от земли (при этом измерять тоже через емкость) или дифференциально. Если питание стабилизировано, то измерять можно амплитуду, а не отношение амплитуд.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нет, я абстрактно ответил. Увидеть индуктивность при таком соотношении конечно сложнее, например:

 

bad-481.thumb.gif.6cec8dcf407b8c9bd7d7c1582daf1817.gif

 

Т.е. обычный источник пилообразного тока, для оценки его линейности показан график времени, PMOS может быть любым подходящим. Для измерения нужна защёлка таймера МК и компаратор с аналоговым ключом на входе, переключающий эти два сигнала. Измерение сопротивления обмотки эталоном R3 — относительное, по четырём точкам, для чего опорное компаратора меняется, например, посредством переключаемого МК делителя; сперва по двум прямым восстанавливается ноль оси времени, и т.д. Коэффициент здесь 25 нс/мкГн.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.