|
датчик LVDT "на коленке", как сделать? |
|
|
|
Mar 24 2011, 05:35
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
... ну то есть не совсем "на коленке", некоторые производственные возможности есть
http://www.zetms.ru/support/exploitation/vibro/dat_lvdt.phpгабариты не должны превышать 15*120мм, рабочий ход 20-25мм. вопросы: 1.параметры входного напряжения (по ссылке 3В, 3кГц) чем определяются? 2.материал внешней магнитной оболочки, ее толщина и должна ли она быть отдельной для каждой обмотки? 3.материал сердечника (ядра) и нужно ли в нем отверстие, как на рисунке? 4.расчет числа витков и количества слоев? 5.конструктивные особенности для обеспечения линейности? 6.расстояние между обмотками и толщина каркаса (вероятно правильнее говорить о геометрической пропорции по отношению к диаметру ядра)?
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(1 - 59)
|
Mar 24 2011, 07:37
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(Tanya @ Mar 24 2011, 10:10)  Все это нужно считать. Абсолютного идеала по всем параметрам не бывает. А бывает компромисс. Его и нужно искать. А почему купить не хотите? Их же полно разных. например? сейчас в конструкцию заложен резистивный датчик:
цена в Москве почти 400$, но и это бы ладно, да только Honeywell их делает чуть ли не под заказ и ждать пришлось 4 с лишним месяца. если подскажете, где в Москве можно купить что-нибудь для измерения линейных перемещений за 100$, так, чтобы поехал и купил, - буду благодарен. абсолютный идеал не нужен, точность и нелинейность устроит до 0,5%. мне кажется, что в данном случае не столько расчеты нужны, сколько эксперименты, поэтому в первую очередь интересуют геометрические параметры сердечника, обмоток, каркаса и т.д., и материалы, из которых их делают. токарь мне точит сейчас каркас, буду пробовать... тем более, что интересно
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 08:46
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(stells @ Mar 24 2011, 10:37)  мне кажется, что в данном случае не столько расчеты нужны, сколько эксперименты, поэтому в первую очередь интересуют геометрические параметры сердечника, обмоток, каркаса и т.д., и материалы, из которых их делают. токарь мне точит сейчас каркас, буду пробовать... тем более, что интересно  Вот как раз только расчет даст возможность увеличить линейный диапазон за счет увеличения сечения периферийных частей обмотки. А оптические датчики, а емкостные не подойдут? Последний легче сделать самостоятельно.
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 09:35
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(Tanya @ Mar 24 2011, 11:46)  Вот как раз только расчет даст возможность увеличить линейный диапазон за счет увеличения сечения периферийных частей обмотки. А оптические датчики, а емкостные не подойдут? Последний легче сделать самостоятельно. что-то не очень мне понятно, как можно расчитать геометрию силовых линий на краях, а именно от нее (как мне кажется) будет зависеть линейность в крайних точках рабочего хода. оптические датчики наверное относительные? нужен абсолютный. емкостные наверное требуют контакта с подвижной частью? не хотелось бы. Цитата(kovigor @ Mar 24 2011, 12:15)  Думаю, отверситие нужно, чтобы цилиндр не превратился в поршень. да, вероятно
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 12:08
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(Oldring @ Mar 24 2011, 14:57)  Например, магнитная проницаемость ферромагнентиков и, соответственно, распределение поля. т.е. Вы отвечаете на один из вопросов в начале темы: нужно использовать ферриты для сердечника и внешней оболочки? Цитата(Tanya @ Mar 24 2011, 14:59)  Проницаемость сердечника... вот первая же попавшаяся картинка:
как видно, в интересующем температурном диапазоне магнитная проницаемость некоторых марок феррита в общем-то постоянна
Сообщение отредактировал stells - Mar 24 2011, 12:49
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 13:19
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(stells @ Mar 24 2011, 15:49)  извиняюсь, я имел ввиду постоянна... исправил интересно, а как у сталей, в частности трансформаторной? там вроде точка Кюри находится намного дальше, может и проницаемость намного более постоянна в интересующем температурном диапазоне? не могу ничего найти в инете А я тоже извинюсь - после небольших раздумий кажется, что эффект слабее, чем подумалось сразу... Можно компенсировать, наверное... Но ведь они (датчики) все-таки не копейки стоят, хотя серийно делаются... А Вы хотите на коленке и дешево?
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 13:33
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(Tanya @ Mar 24 2011, 16:19)  Но ведь они (датчики) все-таки не копейки стоят, хотя серийно делаются... А Вы хотите на коленке и дешево? может быть причина высокой стоимости не в том, что они такие уж хитрые, а в том, что серийность низкая. с одной стороны, я бы и не заморачивался, если бы этот резистивный датчик, который сейчас установлен, лежал в ближайшем магазине, но неприятно то, что его ждать долго. ну а с другой стороны просто хочется попробовать сделать свой. не получится - ну и ладно
|
|
|
|
|
Mar 24 2011, 20:30
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 437
Регистрация: 27-08-04
Пользователь №: 551

|
QUOTE (stells @ Mar 24 2011, 20:39)  я планировал не ловить смену фаз (это лишние заморочки), а соединить обмотку возбуждения и обе дифференциальные обмотки последовательно, тогда фаза будет постоянной, а амплитуда будет меняться (грубо говоря, т.к. есть рассеяние) от 0 до 2Uвх. т.е. дальше просто измерение действующего значения. Я исходил из того, что мне проще сгенерировать 2 синусоиды, а выходной сигнал будет иметь постоянную (по идее, более или менее) амплитуду. Не люблю измерять амплитуды, близкие к 0. Ну и фазу измерять легче, чем амплитуду. Я предполагал в первом варианте генерировать 2 синусоиды микроконтроллером и измерять фазу им же. Во втором варианте генерировать 2 синусоиды внешним генератором, а микроконтроллером измерять 3 синусоиды и делать расчет положения. Ну и фазу можно измерять в простейшем случае компаратором (вроде бы в аонах таким образом умудрялись дтмф детектировать). Более продвинутый вариант - "умножать, усреднять, вычислять" должен давать высокую устойчивость к внешним помехам. QUOTE (stells @ Mar 24 2011, 20:39)  вот температурное расширение материалов вряд ли окажет какое-то влияние в целом на геометрию Именно поэтому я и не стал применять магнитопроводящие материалы. Изменяя геометрию катушек (в сторону увеличения соотношения длины к диаметру), увеличивая величину тока возбуждения можно по идее получить сигнал с измерительной катушки, достаточный для определения положения с разумной точностью. Метод грубой силы. Ну и качество изготовления катушек тоже будет играть свою роль. Я для эксперимента мотал в 2 ряда с натяжением провода с пропиткой каким то лаком и т.д.
|
|
|
|
|
Mar 25 2011, 11:31
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 48
Регистрация: 20-06-07
Пользователь №: 28 570

|
Вот несколько практических советов. Если нужна линейность датчика 0.5% - 1% то можно браться за изготовление почти на коленках. Линейный участок (1%) приблизительно составляет 0,4 от полного хода штока. Сердечник в первом приближении можно из стали 3 сделать (можно гвоздь попробовать). Витков намотать тысячи 3-4, чем тоньше проволока тем лучше. Схему измерения посмотреть от AD698, оцифровать 12 бит, температурную поправку сделать (в некотором диапазоне частот генераторной катушки это просто коррекция нуля). Если добавить программную линеаризацию, как предлагали выше, будете иметь линейность не хуже 0.5%.
|
|
|
|
|
Mar 25 2011, 14:18
|

Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 457
Регистрация: 2-05-06
Из: UA
Пользователь №: 16 689

|
Цитата(stells @ Mar 24 2011, 14:23)  я так понимаю, что максимальная нелинейность на краях диапазона? были ли какие-то конструктивные ухищрения для большей линеаризации? Скажу сразу, лично я этим не занимался, занимался мой коллега, я немного интересовался что да как. Мне известно что наиболее линейный участок был в центре, сейчас в цифрах точно не скажу, но если нужно, достану файл с данными АЦП (при калибровке). С технологией намотки не разбирались, (не было информации как надо) поэтому, мотали "внавал", все нелинейности убирает калибровка "по эталону". Датчик использовали двух обмоточный, обслуживает его AD698, схема включения в даташите.
--------------------
|
|
|
|
|
Mar 25 2011, 14:52
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(stells @ Mar 24 2011, 21:39)  я планировал не ловить смену фаз (это лишние заморочки), а соединить обмотку возбуждения и обе дифференциальные обмотки последовательно, тогда фаза будет постоянной, а амплитуда будет меняться (грубо говоря, т.к. есть рассеяние) от 0 до 2Uвх. т.е. дальше просто измерение действующего значения. Это плохой способ. Вычитать нужно - соответствующим включением обмоток. И синхронный детектор. Цитата(ig_z @ Mar 24 2011, 23:30)  Именно поэтому я и не стал применять магнитопроводящие материалы. Изменяя геометрию катушек (в сторону увеличения соотношения длины к диаметру), увеличивая величину тока возбуждения можно по идее получить сигнал с измерительной катушки, достаточный для определения положения с разумной точностью. Метод грубой силы. Ну и качество изготовления катушек тоже будет играть свою роль. Я для эксперимента мотал в 2 ряда с натяжением провода с пропиткой каким то лаком и т.д. Вот бессердечные катушки применяют для ловли гравитационных волн. Где-то ссылка потерялась. Цитата(stells @ Mar 25 2011, 15:58)  линейный участок (1%) - 0,4 - это очень мало, при рабочем ходе 25мм длина датчика получится большой (больше 150мм). я почему и спрашивал о конструктивных нюансах, может быть можно как-то скорректировать магнитное поле на краях и линеаризовать датчик. насчет внешней оболочки... т.к. у меня вокруг датчика подвижные стальные части, то нужно как-то замкнуть силовые линии внутри датчика, чтобы исключить их влияние. чем? полуцилиндры из феррита? какой-то экран из обмоточного провода с поперечным расположением проводников по отношению к виткам? пока непонятно  . Можно увеличить линейность путем увеличения толщины на краях, только считать нужно численно - от геометрии будет зависеть. Длина стержня, его диаметр, размеры катушек. Поле можно замкнуть наружной цилиндрической оболочкой.
|
|
|
|
|
Mar 25 2011, 15:05
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(Tanya @ Mar 25 2011, 17:52)  Это плохой способ. Вычитать нужно - соответствующим включением обмоток. так напряжения дифференциальных обмоток и будут вычитаться. и плюс складываться со входным, тогда фаза не меняется, а меняется значение напряжения (амплитудное, действующее... любое)
здесь L1 - обмотка возбуждения (расположена конструктивно посередине) Цитата(Tanya @ Mar 25 2011, 17:52)  Поле можно замкнуть наружной цилиндрической оболочкой. только ее надо наверное разрезать вдоль, иначе КЗ-виток будет
Сообщение отредактировал stells - Mar 25 2011, 15:09
|
|
|
|
|
Mar 25 2011, 15:58
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 48
Регистрация: 20-06-07
Пользователь №: 28 570

|
Цитата(stells @ Mar 25 2011, 15:58)  линейный участок (1%) - 0,4 - это очень мало, при рабочем ходе 25мм длина датчика получится большой (больше 150мм). я почему и спрашивал о конструктивных нюансах, может быть можно как-то скорректировать магнитное поле на краях и линеаризовать датчик. насчет внешней оболочки... т.к. у меня вокруг датчика подвижные стальные части, то нужно как-то замкнуть силовые линии внутри датчика, чтобы исключить их влияние. чем? полуцилиндры из феррита? какой-то экран из обмоточного провода с поперечным расположением проводников по отношению к виткам? пока непонятно  . в качестве ad698 пока будет генератор Г3-112 и тестер в любом случае, спасибо за совет!  Для одной пары приемных катушек, 0.4 это близко к теоретическому пределу линейности. Где то встречалась информация, что в особо точных датчиках применяют способ с несколькими приемными катушками, распределенными вдоль стержня, тогда сердечник не выходя из одной пары попадает в другую, а электроника как-то это все должна комутировать и обсчитывать. Внешний экран лучше всего сделать из пермаллоя, разумеется с разрезом.
|
|
|
|
|
Mar 28 2011, 08:40
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
первые результаты это датчик и "измерительный стенд":
обмотки намотаны в один слой, число витков - по 140, провод 0,11мм. сердечник - сталь 3, экраны - полуцилиндры сталь 3. это схема:
на входе синус 3кГц амплитудой 5В. резистором настраивается нулевое напряжение на выходе в одном из крайних положений штока. в другом положении напряжение составляет 1,3В. градуировочная характеристика (в милливольтах):
нелинейность в полном рабочем диапазоне - в пределах 1,5%. снизить нелинейность можно, подмотав на краях дифференциальных обмоток некоторое количество витков, а также увеличив длину датчика
Сообщение отредактировал stells - Mar 29 2011, 05:39
|
|
|
|
|
Mar 28 2011, 09:14
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(stells @ Mar 28 2011, 12:55)  пока да в рабочем варианте будет выпрямитель на ОУ Уж лучше синхронный выпрямитель... Вас еще ждут температурные исследования... Удачи.
|
|
|
|
|
Mar 28 2011, 09:17
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(kovigor @ Mar 28 2011, 13:12)  Поздравляю ! Молодец ! Вопросик: по горизонтали - перемещение в мм., а по вертикали - ЭДС в милливольтах ? И что такое "Сталь 3" ? по горизонтали - перемещение с шагом 2мм, по вертикали - выпрямленное напряжение в милливольтах, сталь 3 - обычная сталь да, была еще одна настройка: чтобы не ловить фазу, частота генератора настраивается на "частоту датчика", т.е. ту частоту, при которой фаза выходного сигнала не меняется и равна фазе входного. в моем случае она составила 3кГц.
Сообщение отредактировал stells - Mar 28 2011, 09:19
|
|
|
|
|
Mar 30 2011, 05:47
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 48
Регистрация: 20-06-07
Пользователь №: 28 570

|
Цитата(stells @ Mar 28 2011, 12:40)  первые результаты  К первым результатам надо относиться с большой осторожностью, чтобы в дальнейшем ошибки не увеличились на порядок. На вашем рисунке визуально нелинейность больше 10%. Для примера см. рисунок с нелинейностью +-0,8%. Полный ход датчика ~35мм. На мой взгляд, резонансная схема - это тупиковое направление для линейного датчика. Трансформаторный вариант гораздо лучше.
Сообщение отредактировал bayguzov - Mar 30 2011, 08:54
|
|
|
|
|
Mar 30 2011, 06:03
|

внештатный сотрудник
     
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401

|
Цитата(bayguzov @ Mar 30 2011, 09:47)  На вашем рисунке визуально нелинейность больше 10%. а где Вы там увидели 10%? отклонение кривой от линии примерно 20мВ, по отношению к максимальному выходному сигналу 20/1300=1,5% Цитата(bayguzov @ Mar 30 2011, 09:47)  Для примера см. рисунок с нелинейностью +-0,8%. Полный ход датчика ~35мм. а где смотреть?  полный ход буду увеличивать. т.к. мне нужен рабочий ход 25мм, то полный будет 30мм, причем увеличиваться будет видимо только длина намотки дифференциальных обмоток. надеюсь в 1% уложиться, скорее всего этого будет достаточно
Сообщение отредактировал stells - Mar 30 2011, 06:07
|
|
|
|
|
Mar 30 2011, 17:35
|

Профессионал
    
Группа: Участник
Сообщений: 1 091
Регистрация: 25-07-07
Из: Саратов
Пользователь №: 29 357

|
Цитата(stells @ Mar 24 2011, 14:49)  датчик устанавливается в каверномере И ты еще жмотничаешь из-за $400? Да прибор небось стоит не меньше $10000 Цитата(stells @ Mar 24 2011, 14:44)  температурный диапазон 0-50 Что-то маловато. В обычных скважинах меньше 80 не бывает, а в последнее время меньше чем на 125 градусов никому приборы не нужны. Со следующего года будет минимальное требование 150
|
|
|
|
|
May 2 2012, 23:57
|
Участник

Группа: Validating
Сообщений: 50
Регистрация: 26-09-06
Пользователь №: 20 679

|
Уважаемый Stells и Коллеги! Я понимаю, что пришёл поздновато: тема молчит уже год и месяц. Уважаемый Stells уже, небось, давно сделал всё в железе и забыл. Но я всё же хочу вернуться к предложению Yakub EZ о цифрровом нониусе, хоть я люблю изящество аналоговых решений и не люблю цифровые решения "втупую в лоб". Цитата(stells @ Mar 26 2011, 05:47)  и про штангенциркуль думал, и мышь разобрал... относительные они Уважаемый Stells, ну что такое в наше время запомнить нулевой отсчёт! Ведь цифровой штанген помнит всё, пока батарейку не сменишь. Зато линейность идеальная, темп.погрешность какая хотите малая (инвар, кварц; керамика) и диапазон близок к габаритным размерам. А если облом самому лепить, так те же китайцы продают метровые линейки для станков -- дежевле грибов. С цифровым выходом. Хоть я очень просил бы Вас сделать самостоятельно, ибо возражаю против китаизации нашей промышленности. Лепить цифровые нониусы очень легко: в инваре фрезеруете канавки или на керамику клеите накладки. Был бы признателен за Ваш ответ.
Сообщение отредактировал Инн - May 2 2012, 23:59
|
|
|
|
|
Jul 14 2014, 12:14
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 60
Регистрация: 23-07-09
Пользователь №: 51 492

|
Цитата(stells @ May 3 2012, 10:26)  все варианты возможны... у меня все кончилось тем, что нашли итальянские датчики, такие же, как и Honeywellовские, только в 3 раза дешевле и всегда есть в Москве  Так нечестно, а где имя решения всё-таки? У меня схожая проблема, но диапазон нужен в 15 мм, точность 0,1мм - достаточно. Температуру нужно -20...+30. А цена в 16-20 т.р. за датчик не устраивает совсем.
Сообщение отредактировал Ruslan.B - Jul 14 2014, 12:16
|
|
|
|
|
  |
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|