Измерение линейного перемещения металл. объекта, по принципу металлоискателя Опции

[Andskat]

Здравствуйте!

Я сам не электронщик, к сожалению, но вынужден ставить им задачи, т.к. рынок требует нужные продукты.

Боюсь, что с этой задачей разработчики меня "пошлют", но вдруг кругозор интернета окажется шире. Возможно ли это технически реализовать? Я готов к сотрудничеству.

Мне необходимо контролировать вертикальное перемещение металлической части конструкции относительно горизонтальной (назовем ее неподвижной).

Ультразвук, лазеры, датчики линейного перемещения использовать не получится т.к. всюду грязь (земля, песок и тд).

Я что-то вспомнил металлоискатели и подумал, а нельзя ли попробовать сделать датчик линейного перемещения на этом же принципе.

Вот картинка

https://imgur.com/a/nON9EFJ

Металлическая деталь серого цвета перемещается вертикально. Примерно прикинул расстояния. Электрически обе металлические части (подвижная и неподвижная) связаны между собой и это "земля".

Блок катушек (излучателей) тоже будет покрыт грязью.

Желаемая погрешность измерения перемещения - 3 мм

Прошу прощения, если это кажется бредом

[_pv]

вам сюда:
http://www.ti.com/sensing-products/inducti...g/overview.html
http://www.ti.com/lit/an/snoa931/snoa931.pdf
для попробовать, можно за 30$ взять ldc1614evm или LDC2114EVM, воткнуть в usb и сразу посмотреть на результат.
катушки только намотать надо будет соответствующие размерам.

[AlexandrY]

Желаемая погрешность измерения перемещения - 3 мм
Прошу прощения, если это кажется бредом

Индуктивный сенсор на такую точность придется бесконечно перекалибровывать по месту.
Так что действительно скорее бред.
Я бы думал о 3D магнитометре если у вас рядом нет моторов.

[Plain]

Примерно прикинул расстояния

Парсек, надо полагать?

[iliusmaster]

Неужели контроль и управление подвеской автомобиля пытаетесь сделать?
Принцип металлодетекции не позволяет с одной катушкой разрешать расстояния в плоскости с требуемой вам точностью(+-3мм). Все будет плавать как известная субстанция в проруби. Думаю, что если сильно напрячься, то с помощью матрицы катушек можно попробовать. Дифференциальное измерение позволит повысить точность.
Вы можете конкретнее условия описать? Может тот же линейный датчик внутри подвеса груза спрятать и пыльником закрыть, тогда и с металлодетекцией связываться не придется.

[novikovfb]

Почитайте про линейные дифференциальные трансформаторы.
Если устроит - съем информации (измерение) аналогичен синусно-косинусному вращающемуся трансформатору, для них есть куча готовых решений (микросхемы, микросборки, готовые измерители).

Сообщение отредактировал novikovfb - Apr 21 2018, 16:35

[Andskat]

Спасибо большое за советы, пойдем думать

[k155la3]

Есть промышленные ультразвуковые датчики положения (линейное перемещение).
Рабочая среда - ферромагнитный металл. стержень, который "простреливается" ультразвуковым импульсом.
Вдоль стержня передвигается кольцевая каретка (измеряемое перемещение) с магнитом.
В месте нахождения каретки-магнита создается неоднородность в среде передачи,
координата которой вычисляется по изменению эхо-сигнала. Точность - доли миллиметра.
К загрязнению малочувствителен.

[_pv]

Есть промышленные ультразвуковые датчики положения (линейное перемещение).
Рабочая среда - ферромагнитный металл. стержень, который "простреливается" ультразвуковым импульсом.
Вдоль стержня передвигается кольцевая каретка (измеряемое перемещение) с магнитом.
В месте нахождения каретки-магнита создается неоднородность в среде передачи,
координата которой вычисляется по изменению эхо-сигнала. Точность - доли миллиметра.
К загрязнению малочувствителен.

а ссылку можно какую-нибудь
что-то выглядит очень подозрительно что наличие магнитного поля может повлиять распространение звука в железяке.
либо материал должен быть какой-то сильно специфический, либо поля очень уж большие.

[k155la3]

а ссылку можно какую-нибудь . . .

Давно (2007) с этим разбирался. Это был Rexroth (https://www.boschrexroth.com).
Шас туда сунулся - не нашел. Есть где-то на ихнем CD. Найду - дам ссылку.
ps
Вот подобный девайс ТУТ
А вот это практически тоже - у Balluff (функциональная схема очень похожа) принцип работы здесь на последних страницах

[_pv]

не, там не ультразвуком стреляют, а короткий импульс тока пускают через штырь, он взаимодействует с магнитным полем магнита и гнёт штырь локально, и это локальное сжатие потом УЗ волной к краям бежит.
так тоже можно, да. если только там других сильных источников вибрации нет, а то думаю мешать может.

[k155la3]

не, там не ультразвуком стреляют, а короткий импульс тока пускают через штырь, он взаимодействует с магнитным полем магнита и гнёт штырь локально, и это локальное сжатие потом УЗ волной к краям бежит.
так тоже можно, да. если только там других сильных источников вибрации нет, а то думаю мешать может.

Под импульсом может подразумеваться модулированный импульс-сигнал с ЛЧМ.
В общем описании эту "мелочь" могут не упомянуть.

[Stanislav]

Боюсь, что с этой задачей разработчики меня "пошлют", но вдруг кругозор интернета окажется шире.

Не бойтесь, "послать" может только шпана, если задача поставлена грамотно.
А, как я понял, это почти так. Только металл забыли указать, какой.

Мне необходимо контролировать вертикальное перемещение металлической части конструкции относительно горизонтальной (назовем ее неподвижной).

Ультразвук, лазеры, датчики линейного перемещения использовать не получится т.к. всюду грязь (земля, песок и тд).

Я что-то вспомнил металлоискатели и подумал, а нельзя ли попробовать сделать датчик линейного перемещения на этом же принципе.

..............

Прошу прощения, если это кажется бредом

МСМ, это никакой не бред, а единственное приемлемое решение в данном случае.
Если брать в расчёт только бесконтактные датчики.

Желаемая погрешность измерения перемещения - 3 мм

По-моему, опять же, может получиться.
С конкретными картинками торопиться не советую, ибо задача не так уж проста, и потребует исследовательской работы.


--------------------------------------------------------------

Индуктивный сенсор на такую точность придется бесконечно перекалибровывать по месту.

Почему?
Компенсацию по температуре можно сделать, а ещё что?
Я не спорю, просто самому интересно.

...Так что действительно скорее бред.
Я бы думал о 3D магнитометре если у вас рядом нет моторов.

А вот по мне, как раз последнее Ваше предложение соответствует предыдущему.
Магнитные поля меняются в зависимости от почти всего. Пассивный сенсор неприемлем; это я с гарантией могу сказать.

[blackfin]

Компенсацию по температуре можно сделать, а ещё что?
Я не спорю, просто самому интересно.

Магнитное поле Земли:

В среднем интенсивность магнитного поля Земли колеблется от 25 до 65 мкТл (0,25 — 0,65 Гс) и сильно зависит от географического положения[3]. Это соответствует средней напряжённости поля около 0,5 Э (40 А/м)[2]. На магнитном экваторе её величина — около 0,34 Э, у магнитных полюсов — около 0,66 Э. В некоторых районах (магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает: в районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 Э[7].

Магнитный дипольный момент Земли на 2015 год составлял 7,72·10²⁵ Гс·смі (или 7,72·10²² А·мІ), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,007·10²⁵ Гс·смі в год[11].

Положения всех полюсов постоянно смещаются — геомагнитный полюс прецессирует относительно географического с периодом около 1200 лет.

Следует отметить, что во время магнитной бури возмущения магнитного поля на поверхности Земли имеют величину менее или порядка 1 % от величины стационарного геомагнитного поля, так как последнее варьируется от 0,34 Э у экватора до 0,66 Э у полюсов Земли, то есть приблизительно равно (30–70)·10³ нТл.

Под влиянием магнитного поля Земли детали станка выполненные из магнитномягкой стали будут постепенно намагничиваться.
Если кто-то решит переставить станок сменив направление на Север, то собственная намагниченность станка начнет опять меняться.
Кто-то может положить рядом со станком стальной предмет со своей собственной намагниченностью. Это опять же изменит поле вокруг датчика.

[_pv]

Магнитное поле Земли

Намагниченность, тем более от земного поля разве может заметно поменять индуктивность? собственную или взаимную, если lvdt, и которая всё равно на ВЧ измеряется.