Jump to content

    
AlanSbor

Оптимальное количество и расположение магнитных датчиков на печатной плате

Recommended Posts

21 minutes ago, AlanSbor said:

Так это же хорошо или нет ?  0,5Г - к центру Земли, учитываем при расчетах.

Если читать 64 датчика со скоростью шины 400кгц. то получим скорость считывания грубо ... (400/2) кГц / 64 примерно 3,125кГц, каждый датчик 3125 раз в секунду.

магнитное поле, как бы это сказать, не совсем к центру направлено.

не знаю что хорошего в том что показания датчиков плавают на 10% от шкалы в зависимости от того как пользователь планшет вертит, учесть конечно можно, но как уже сказал точности это совсем не добавит.

3125 бит в секунду, для трёх компонент поля/температуры/выбора мультиплексора отправить/прочитать придётся под сотню бит на каждый датчик.

Share this post


Link to post
Share on other sites
46 minutes ago, rkit said:

Нда. Ни слова про магнит по ссылке.

https://www.iskn.co/de/repaper/shop/accessories/repaper-ring

 

датчик давления всё равно в планшете должен быть, и чем тогда просто копеечный резистивный тачпад хуже - не очень понятно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

_pv, Согласен. Датчики все-таки принято делать на переменном поле. так что все еще хуже. А решить обратную задачу позиционирования по показаниям 4 датчиков по моему нереально. Как я сказал, можно делать томографию... но тогда каждое измерение придется проводить поворачивая всю решетку шаговым двигателем.... Хотя мы делали датчики дефектоскопии стальных лент и прокатных валов на постоянном поле с сенсором TMR. Но там большая скорость подачи и это фактически импульсная схема.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Когда-то разбирал карандаш от планшета без экрана для рисования и рукописного ввода. Там маленькая катушечка, поле переменное, от нажатия меняется частота из-за перемещения сердечника. Сенсор планшета - решетка проводников. Дешёвая поделка. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 часов назад, _pv сказал:

https://www.iskn.co/de/repaper/shop/accessories/repaper-ring

 

датчик давления всё равно в планшете должен быть, и чем тогда просто копеечный резистивный тачпад хуже - не очень понятно.

Датчика давления в оригинале нет, дома есть фотки в разобранном виде, верхняя крышка не содержит ни тачей ни трекпадов ни резистивной координатной сетки.
Если бы я хотел повторить с тачпадом или тачскрином вопросов бы не задавал.

5 часов назад, Hale сказал:

_pv, Согласен. Датчики все-таки принято делать на переменном поле. так что все еще хуже. А решить обратную задачу позиционирования по показаниям 4 датчиков по моему нереально. Как я сказал, можно делать томографию... но тогда каждое измерение придется проводить поворачивая всю решетку шаговым двигателем.... Хотя мы делали датчики дефектоскопии стальных лент и прокатных валов на постоянном поле с сенсором TMR. Но там большая скорость подачи и это фактически импульсная схема.

Понимаю, но я хочу решить именно на постоянном магните и кучей датчиков. Ведь есть же способ посчитать как наклонен карандаш с магнитом, если магнит закреплен на расстоянии 40 мм от кончика грифеля. Наклоны магнита должны сказываться - определить наклон магнита с помощью датчиков, сравнить вектора, полярность. Ведь должна математика и физика как то это уметь считать? 
В данном варианте идет отслеживание положения магнита с помощью нескольких датчиков, суммарный вектор по трем осям даст расположение магнита 
и его угол наклона к поверхности платы на которой установлены датчики, размеры магнита как и его характеристики постоянны
и можно будет увидеть, что вектор наклона магнита точно укажет на точку где в данный момент находится грифель карандаша. 

Или я что то упустил ?

Я не специалист по векторным вычислениям и магнитным полям, поэтому и спросил здесь. Вы уж извините если туплю. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Hale said:

_pv, Согласен. Датчики все-таки принято делать на переменном поле. так что все еще хуже. А решить обратную задачу позиционирования по показаниям 4 датчиков по моему нереально.

да реально, но не по четырём датчикам, так как постоянное магнитное поле очень уж быстро от расстояния падает,

но если их с шагом как расстояние до магнита или даже меньшим расставить, то что-нибудь может получится.

у нас так постоянные магниты отбраковываются, измеряются поля, и чтобы одним датчиком не ездить вокруг, магнит просто складывается на массив из датчиков, по измерениям строится модель ошибок магнита, то есть вместо однородного магнита он разбивается на кучу мелких блоков и для каждого находится свой момент и направление намагниченности, такие, чтобы вместе их поля совпадали с измеренной картой поля. потом эту кривую модель и ошибками можно всунуть в полную модель устройства и предсказать что там будет в результате с полями.

 

46 minutes ago, AlanSbor said:

Датчика давления в оригинале нет, дома есть фотки в разобранном виде, верхняя крышка не содержит ни тачей ни трекпадов ни резистивной координатной сетки.

если для рисования 0.1-0.2мм точности ещё как-то хватит, то для отслеживания касания этого имхо будет маловато, а у оригинала там вроде даже про какие-то градации нажатия для разной толщины линий написано, а вот это имхо без дополнительных датчиков получить просто из положения магнита нереально.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 минут назад, _pv сказал:

да реально, но не по четырём датчикам, так как постоянное магнитное поле очень уж быстро от расстояния падает,

но если их с шагом как расстояние до магнита или даже меньшим расставить, то что-нибудь может получится.

Поэтому и тема обозвана "Оптимальное количество и расположение магнитных датчиков на печатной плате
Как определить, что этого количества и формы расположения датчиков хватит для размера А4 ?
что бы определить его (магнита) координаты и где сейчас грифель (X,Y,Z на поверхности А4).

19 минут назад, _pv сказал:

у нас так постоянные магниты отбраковываются, измеряются поля, и чтобы одним датчиком не ездить вокруг, магнит просто складывается на массив из датчиков, по измерениям строится модель ошибок магнита, то есть вместо однородного магнита он разбивается на кучу мелких блоков и для каждого находится свой момент и направление намагниченности, такие, чтобы вместе их поля совпадали с измеренной картой поля. потом эту кривую модель и ошибками можно всунуть в полную модель устройства и предсказать что там будет в результате с полями.

 

Да, это больше похоже на градиентный магнитометр (я его так называю), куча датчиков и считывается картина распределения магнитного поля. 
Это мой следующий проект. Хочу на экране в 3Д видеть магнитное поле постоянного магнита, своего рода паспорт магнита делать.
Остаточную намагниченность смотреть вообще классно будет.

 

19 минут назад, _pv сказал:

если для рисования 0.1-0.2мм точности ещё как-то хватит, то для отслеживания касания этого имхо будет маловато, а у оригинала там вроде даже про какие-то градации нажатия для разной толщины линий написано, а вот это имхо без дополнительных датчиков получить просто из положения магнита нереально.

Про отслеживание нажатия я много размышлял. Было много вариантов, вплоть до пьезокерамики.
Перемещения магнита настолько маленькое (карандаш оказывает усилие грифелем на поверхность) что точно отследить 8192 степени нажатия нереально.
Это пока для меня загадка. Но думается мне, что изготовители планшета умалчивают о полной внутрянке планшета и наверняка они используют, что-то из датчиков может и неявного с первого взгляда. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 minutes ago, AlanSbor said:

Как определить, что этого количества и формы расположения датчиков хватит для размера А4 ?

сделать модель,

посчитать поле,

расставить "виртуальные" датчики с шагом Х,

взять поле в этих точках,

восстановить по ним положениие магнита,

добавить датчикам шумы/нелинейности и прочие ошибки

получить ошибку вычисления положения магнита,

если получилось слишком много -> уменьшить X,

GOTO 10;

 

image.thumb.png.5d4dca7d0fb0fcebf38893d6e72acbc6.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, _pv сказал:

сделать модель,

посчитать поле,

расставить "виртуальные" датчики с шагом Х,

взять поле в этих точках,

восстановить по ним положениие магнита,

добавить датчикам шумы/нелинейности и прочие ошибки

получить ошибку вычисления положения магнита,

если получилось слишком много -> уменьшить X,

GOTO 10;

 

image.thumb.png.5d4dca7d0fb0fcebf38893d6e72acbc6.png

Мне до такого уровня - как до Луны. Я понимаю, что не смогу так. 

Я нарисовал в Solidworks плату с датчиками и магнитом, сделал сборку. 

Связал  сборку через линк с COMSOL 

Задал материал магниту N45 (по китайскому варианту материалов постоянных магнитов )

Задал печатной плате материал.

Перемещением магнита управлять научился - изменяя параметры.

А как и что дальше делать пока не понимаю, вернее понимаю, но не знаю как. 

Если кто знает подскажите пожалуйста. 

1. Теперь каким то образом нужно все датчики связать в параметрический чертеж с изменением шага по X и Y - 5  мм и иметь возможность менять в солиде - это реализуемо, сделаю.
2. Все датчики независимые (в солиде сделаю). 
3. Данные с датчиков по осям XYZ заполняют таблицу или датасет. с этим пока не разобрался. как сделать такой псевдотатчик ? 
4. Показать магнитные линии магнита. Не знаю как.
4. Задать шумы, помехи пока тоже не понимаю как формировать и управлять.


image.thumb.png.eb0fd4ca7af654d951df80ec316ba4b6.png

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
13.09.2021 в 10:40, AlanSbor сказал:

а. По форме расположения датчиков, 6 угольником например, магнитное поле магнита будет "задевать" сразу несколько датчиков без избытка самих датчиков.
б. По количеству датчиков. Т.к. по протоколу I3C с датчиками работать не получится, придется по I2C работать. Но у магнитных датчиков этой компании есть плюшка - один адрес на всю серию датчиков, поэтому будут мультиплексоры и что бы их не городить кучу,
я ввел искусственное ограничение по количеству датчиков для формата А4 - 64 датчика. Мультиплексоры могут иметь 8 разных адресов (перемычками задаются) и работать с 8 каналами (1 пара сигналов I2C - 1 канал).  
Датчики очень чувствительные (настраиваются через софт) разрядность 18 бит MEMSIC MMC5983MA

 


 

Чувствительности должно хватить.

Железная рама как любые железки в радиусе 10 метров исключаются. Тут все хорошо - полное безжелезье.

Придут датчики с магнитами поле измерю. Сейчас датчик измерительный на ардуино или esp32  соберу. Проверю на магнитах которые у меня есть дома.

 

 

Все компоненты для сборки есть. На выходных буду тестировать. По статье https://habr.com/ru/post/487740/

WhatsApp Image 2021-09-15 at 20.29.57.jpeg

Edited by AlanSbor

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 hours ago, AlanSbor said:

Все компоненты для сборки есть. На выходных буду тестировать. По статье https://habr.com/ru/post/487740/

что именно вы собрались тестировать, особенно одномерными датчиками на килоГаусс, и встроенным АЦП ардуины?

там ошибки будут чуть ли не больше амплитуды сигналов которые вы планируете измерять от небольшого магнита на расстоянии в 40мм.

 

не с того начали имхо, в этой задаче 95% это математика обратной задачи восстановления положения магнита по карте поля + компенсация ошибок/калибровка датчиков.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, _pv сказал:

что именно вы собрались тестировать, особенно одномерными датчиками на килоГаусс, и встроенным АЦП ардуины?

там ошибки будут чуть ли не больше амплитуды сигналов которые вы планируете измерять от небольшого магнита на расстоянии в 40мм.

 

не с того начали имхо, в этой задаче 95% это математика обратной задачи восстановления положения магнита по карте поля + компенсация ошибок/калибровка датчиков.

Обычные магниты посмотреть сколько они в Гаусах на каком расстоянии, которые есть у меня дома. Мне нужно понять практически на каком расстоянии датчик чувствует магнит. 

Про математику вы правы на все 200% 

На солиде заканчиваю рисовать датчики, плату и магнит на карандаше. Как все это разместить в comsol я теперь знаю.

На форуме Comsol  попросил разработчиков объяснить как смоделировать подобный датчик. Правильный вариант 6 плоскостей, но как задать им что бы они измеряли и показывали значения с возможностью записи в таблицу пока не ответили,

может для них это простейший вопрос, а для меня увидевшего эту программу в первый раз два дня назад за последние почти 50 лет моей жизни, это проблема. Копаю, курю маны, смотрю туториалы, учусь одним словом.

По математике мне помощь точно понадобится, давно я ее учил. Я бы даже наверно и за какую то денажку попросил что бы пояснили, читать и задачки решать люблю, но пока никто не имеет желания помочь.

Вы согласитесь мне помочь в данном вопросе ? Если что подучить надо, так я с радостью, не обещаю что буду все схватывать на лету но стараться точно буду.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

для этого ардуину можно отложить пока, взять остаточную намагниченность магнита, помножить на его объём , поделить на расстояние в кубе, и помножить на оставшиеся константы которые вместе дают 1600 для перевода в Гс, получится 1600 * 1.2* 4/3*PI*(0.005^3) / (0.04^3) = 15Гс или 1.5мТл для 1см шарообразного магнита на расстоянии 40мм.

при условии что расстояние большое по сравнению с размерами магнита.

 

ну либо потратить минуту в FEMM на рисование единственного кружка или квадатика,

image.png.68784d0f851f1dd0adf1096ee57c7909.png

расстояние 42.5мм потому что от центра не честно расстояние отсчитывать, магнит всё-таки не точечный, и от поверхности тоже, пусть будет что-то среднее 42.5мм

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.