Всем привет.
Кто то может подсказать пути увеличения чувствительности индуктивного датчика?
Суть вопроса: стальной тросик двигается, необходимо регистрировать движение его "гребенки", которая образуется из-за свивки жгутов в трос. Захотелось использовать для регистрации движения гребенки индуктивный датчик. Но тросик малого диаметра, порядка 5мм, и перепад по высоте гребенки не очень большой, порядка 0,2-0,3мм. Такое вообще реально реализовать?

А шаг "гребенки" тоже такого порядка (доли mm) ? На мой взгляд, тут надо использовать измерение добротности контура, но придется поэкспериментировать с сердечником датчика (наконечник должен иметь сопоставимые размеры). Для обнаружения плоской мишени мне такой метод очень даже подошел, но размеры мишени и сердечника были многократно больше...

Или подумать на предмет использования готовой магнитной головки типа магнитофонной...

Два датчика установленные со сдвигом на полшага "гребенки", это если нужно точно перемещение определеят. В таком случае можно будет обрабатывать типа "дифференциальный" сигнал. Сами датчики, как уже писали, а-ля "магнитофонная головка" - зазор в замкунтом сердечнике.

жгут порядка 1.2мм, конус между жгутами 0,1-0,3мм.

Пожалуй, можно было бы попробовать и со звенящим контуром, но чтобы сердечник был или малого диаметра (порядка 1 mm) или сточенный на конус. Еще от условий зависит - а то ведь, если тросик может "подпрыгивать", то и нежный датчик сломает. А для датчиков типа магнитной головки расстояние надо делать маленьким (из похожего готового решения мне припоминается датчик позиционирования НЖМД ЕС-5061, головка и зубчатая линейка, шаг там был много меньше). Если условия позволяют (грязь ? пыль ?). то можно было бы подумать и о альтернативных вариантах - оптических, например (сенсор оптической мыши с минимальной переделкой оптики).

тросик будет в направляющей ходить, датчик не поломает, т.к. будет изолирован от него тонкой, но прочной стенкой. По конструкции датчика и схемотехникой не поможете?
условия не очень - грязь, пыль((

По конструкции не подскажу - не знаю, как реализовать при таких размерах и как это себя реально поведет. В моем случае это была плоская мишень размером больше 10 mm на таком же расстоянии. Для контроля заряжался контурный конденсатор, затем замыкался ключиком на полевике, и по скорости затухания колебаний в контуре (счетом импульсов с компаратора) определялась добротность (которая снижается при наличии мишени рядом с сердечником). Всякий чермет и нержавейка таким методом очень хорошо обрабатывается. Но вот как это смасштабировать для на порядок меньших размеров - не знаю.

Не маленьким или большим, а просто зазор выбирать соразмерным с изменением зазора между тросом и датчиком. Трос, естественно не свободноболтающийся, а скользящий в обойме с находящейся на ней датчиком.

Это верно, но я имел в виду использование головок заводского изготовления. А у них зазор весьма невелик.

хм, зазор в магнитопроводе примерно должен быть равен расстояние от плоскости жгута до плоскости магнитопровода?

Проверили магнитную головку, нашли к сожалению только 4х канальную....ну да не суть. Как то работает, но только если трос протягивать быстро, если тянуть медленно, амплитуда импульсов крайне мала, но в целом да, идея работает. Кто может помочь с разработкой датчика или хотя бы дать наметки, как должен выглядеть и какой феррит выбирать? Прототипы судя по всему будем делать из колец, но вот вопрос - чем можно сделать пропил в нем (в феррите) и придать конусную форму?

Например, пара ёмкостных.


http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1376464

как только в емкостной датчик попадет хоть капля воды, все параметры поплывут. Уже это как то проходили

На то и два датчика, чтобы это увидеть и компенсировать. А ещё, выше была заявлена "тонкая, но прочная стенка".

А почему Вы зациклились на индуктивностях, магнитных головках и ферритах? По моему мнению гораздо надёжнее и достовернее использовать линейные датчики Холла, которые позволяют измерять статическое магнитное поле и выявлять его неравномерности, например A1301KLHLT-T в корпусе SOT23W. Если несколько таких датчиков строго регулярно выстроить вдоль троса и поместить в магнитное поле, то рассматривая эту линейку как нониус по отношению к зазубринам троса можно весьма точно фиксировать его положение. Правда на очень больших скоростях троса датчик может несколько "смазывать" сигнал.
А, случайно, трос не может вращаться вокруг своей оси?

а вы не могли бы эскизик кинуть, как может выглядеть такой емкостной датчик?

Если мы говорим про трос, как обкладку, то при попадании на нее воды у нас уплывут показания датчика. Мы ранее применяли диф схему емкостного измерителя для одного прибора, при попадании воды показания летели. Диэл. проницаемость воды и воздуха кардинально разные и диф схема не решала эту проблему. Но если можете просветить по этому вопросу, буду рад.



А мы датчик холла проверили в первую очередь. Может руки кривые, но не вышло. Может поле подмагничивания было слабым или наоборот, слишком сильным, но результата не было.
использовали ss495

SS495 как и A1301KLHLT-T очень высокочувствительные датчики, и если они будут близко к стальному тросу и подальше от магнита, чтобы поле было более-менее равномерным, то должно получиться.
Но Вы так и не ответили, как вы будете, считая зазубринки, исключать вращение троса.

Не то смотрите - подмагничиваейте головку переменым током и смотрите модуляцию тока подмагничивания через нее.

трос не будет вращаться, только продольное перемещение. Понятно, что какие то радиальные перемещения будут, но не значительные, ими можно пренебречь.



Тогда к вам пару вопросов:
1. какую марку феррита выбрать для датчика, примерное кол-во витков и частота подмагничивания.
2. размер воздушного зазора и примерная форма датчика

и еще, примерна задача, но там трос в целом колеблется, какой датчик применить для регистрации его колебаний (вибраций). Видимо такой же, как и для регистрации гребенки троса, но с большим зазором. Но из каких соображений опять же выбирать размер зазора и кол-во витков и частоту подмагничивания? Заранее спасибо за ответ. В благодарность много пива)))

Вспомнив начальную постановку Вашей задачи -

уточните пожалуйста, что Вы понимали под термином "движение". Вам нужно измерять перемещение или достаточно измерить скорость движения? Второе измерить значительно проще.

только перемещение

Последовательность вопросов совершенно не правильная .
Начитайте с частоты модуляции - она должна быть много выше, чем частота модуляции "гребенкой", которую вы получите на максимальной скорости протягивания троса. От частоты дальше идет материал сердечника, предельные парамеры тока. Зазор порядка шага "гребенки".

Тут критична, наоборот, минимальная скорость.

А нельзя ли в качестве направляющей использовать ролик и измерять его вращение чем-то вроде энкодера?

C подмагничиванием РАЗУМЕЕТСЯ НЕТ. Сигнал с уровнем, зависящим от степени перекрытия зазора, будет и в статике. Я сначала подумал, что вообще требуется ловить положение троса и по этой причине писал о двух смещенных датчиках.

Поставьте рядом с тросом подпружиненный конечник с колесиком прижатым к тросу. И на рычаге с колесиком поставьте акселерометр. А дальше понятно.

Если трос колеблется хотя бы на величину своего диаметра, то датчики, настроенные на различение жгутиков в тросе, неизбежно будут периодически терять его "из виду". Зазор в датчике должен быть сопоставим с шагом жгутиков, а значит расстояние, на котором он их будет "чувствовать" должно быть того же порядка.
Колебания троса при таком методе нужно исключить.

Два датчика лучше. А с одним Вы не узнаете направление движения после остановки в минимуме или максимуме. Но и с двумя возможны проблемы.

А вот и нет - совершенно непонятно что даст акселерометр на рычаге.

нет, трос может колебаться в рамках пару десятых мм, т.к. находится в направляющей. Максимальную частоту модуляции мы получили в пределах 200Гц. Минимальная - единицы Гц.

Вы бы сообщили, может ли трос останавливаться и двигаться в другую сторону.

в теории да, но по факту пока на направление движения можно закрыть глаза

вам сюда
http://www.ti.com/lsds/ti/data-converters/...-converter.page

есть готовые платы http://www.ti.com/tool/ldc1614evm
сразу четыре канала, чтобы вокруг троса со всех сторон катушки расставить, со смещением по вдоль, чтобы и поперечные смещения всего троса и направление движения отслеживать.

Это из другой оперы. Отслеживание перемещения "точечного" проводящено обьекта и протягивания троса это разные задачи.

причём тут точечный проводящий объект?
катушка размером меньше шага намотки поперёк тросу прекрасно будет видеть микронные изменения расстояния до тросса (и бороздки от намотки) вследствие его перемещения по вдоль, разнёсённые по вдоль катушки дадут квадратурный сигнал для направления, а пара катушек с противоположных сторон позволят отделить поперечные перемещения троса.

Не выйдет.
Эти чипы рассчитаны на PCB катушки с определенными индуктивностью и собственной емкостью.
Такие маленькие PCB катушки не сделать.
Да и при уменьшении диаметра катушек их надо приближать на доли миллиметра к объекту, у них чувствительность сильно падает.

Притом, что там на это все заточено, а не на детектирование появления пупырышек на обьекте огромного с точки зрения этих датчиков размера.

Сделать две (лучше три или четыре) гребенки на несколько зубцов с шагом равным шагу троса и разместить их с разных сторон троса со смещением. Контролируем индуктивность гребенки в целом. Получим что-то типа энкодера, но с усреднением (по числу зубцов).

Но трос может еще и вращаться - и отличить вращение от смещения не получится.

То есть если взять и намотать свою катушку с такой же индуктивностью в несколько мкГн, но диаметром 1мм, то данный чип, заточенный под pcb катушки (каким образом интересно?) эту индуктивность и её именение измерить никак не сможет, так что ли?
В даташит загляните, там диапазон частот от 1 кГц до 10 МГц. Соответственно подключать к нему можно что угодно.
Из чего вообще сделан вывод про заточенность под pcb катушки? потому что она на отладочной плате присутствует?

D=2мм х H=5мм катушка с парой сотен витков подключенная к ldc1000 вполне себе измеряла расстояния до железяки с поперечным размером 3-4мм, с субмикронным разрешением с расстояния в 1-2 мм.
будь на той железяке 0.5-1мм бороздки их было бы прекрасно видно при движении поперёк.
то что этот чип расчитан именно на pcb катушки как-то не заметил.

можно попробовать взять готовые индуктивности в качестве датчиков, чтобы самому не мотать.
http://search.murata.co.jp/Ceramy/image/im...03LQH2MC_02.pdf

Полностью с вами согласен, более того, мы еще 3 дня назад опробовали LDC1612
Все замечательно, но для наших целей не подходит, она больше для детектирования перемещения и наличия больших (по сравнению с гребнями троса) объектов.
Также драйвер у микрухи слаботочный, катушку с большим кол-вом витком не подключишь, у нас по крайней мере не выходило.

вы его с какой катушкой в качестве датчика опробовали? с 15мм которая на плате была?
так возьмите 0805 индуктивность или сами намотайте 1мм катушку и она эти 1мм бороздки на тросе будет отлично видеть.

Ну вы мне рассказываете. Эта штука у меня на столе лежит.
Чем меньше катушка тем меньшая у нее чувствительность.
С чип индукторами она будет реагировать только на слона и то только с расстояния пару миллиметров.

Может быть, если у мелкой I-core сошлифовать верхний "блин", то что-нибудь и получится. Иначе - никаких шансов, даже если боком поставить...

мы плату себе сами сделали и катушки разные пробовали.
Час назад быстренько смакетировали платку, классическую схему для индуктивного датчика реализовали, работает, бороздки все видит. Частота задающего генератора 38кгц. Датчик ферритовое кольцо, 10мм внешний и 5мм внутренний диам (что было под рукой), пропилили в нем 1мм зазор и намотали 50витков 0.1мм(другого не было). С детектора сигнал идет, но крайне маленький. Может подскажите, какой феррит, какое кольцо и сколько витков? Или какая требуется индуктивность. Заранее спасибо

Да у Вас уже всё есть! Сделайте LC-генератор, в качестве контура - ваш датчик. Регулируйте обратную связь - чем меньше, тем чувствительнее будет, вплоть до срыва колебаний на каждой бороздке, вернее, бугорке.
Очень заинтересовало - как и чем Вы сделали такой узкий пропил в ферритовом кольце, если Вы его не раскалывали?

Феррит всё равно какой, зависит от частоты генерации, которая Вам нравится;
Кольцо - поменьше размером. Главное, вблизи зазора сделать скос изнутри, чтобы магнитное поле кольца больше выпирало наружу;
Значение индуктивности не критично, но лучше побольше, чтобы добротность варьировала в больших пределах (для увеличения чувствительности).
Частоту генерации подберёте конденсатором контура любую, какая нравится.
А всё-таки - как и чем Вы сделали такой узкий пропил в ферритовом кольце, если Вы его не раскалывали?

Оооо...это была отдельная эпопея))) В итоге взяли 0.5мм толщины алмазный круг и на высоких оборотах выпилили. Прошел, как нож сквозь масло.
А вот про форму зазора, где можно почитать? Как она влияет на форму магнитного поля?

Спасибо за информацию.
Где прочитать про форму уже не помню, но принцип такой: в районе зазора толщина кольца должна быть минимальной. Получиться должно что-то вроде этого:

ага, спасибо))

А такой вопрос, когда трос движется быстрее, амплитуда импульсов высокая, а кот если очень медленно, то импульса почти не видно. Что в таком случае делать?

Вообще-то такое может быть лишь тогда, когда Вы ловите своим датчиком наведённое тросом магнитное поле. Если же в датчике будет ВЧ поле (собственная генерация, подведённое извне ВЧ подмагничивание или ударное возбуждение, как тут уже предлагали - неважно), то продетектированный сигнал не будет зависеть от скорости объекта. Более того, он будет снижаться на высоких скоростях, когда частота мелькания бугорков будет выходить за полосу пропускания колебательного контура, образованного датчиком с конденсатором.
Принцип измерения здесь - фиксация изменения добротности этого контура. А добротность не зависит от скорости троса. Она зависит от количества потерь в контуре, которые увеличиваются, когда в ВЧ поле датчика появляются проводящие предметы.

в данный момент так и есть, у нас плавает именно добротность контура - плавает амплитуда с выхода генератора - детектор - регистрация пиков. Но если двигать очень медленно, например пару мм в сек, то сигнал очень маленький.