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

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.

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.

Парсек, надо полагать?

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.

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).

Спасибо большое за советы, пойдем думать

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.

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

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.

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

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


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


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

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

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.

Магнитное поле Земли:

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.

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

Вы что, никогда не видели кривую магнитного гистерезиса?

Там магнитная проницаемость меняется в разы:

Не могу понять, чем не понравился дифференциальный трансформатор? Он ведь автоматически учитывает внешние магнитные поля, наводки, изменение магнитной проницаемости от температуры и т.п. потому как сравнивает соотношение индуктивностей двух обмоток.

Вы что, никогда не видели как эта кривая выглядит для частоты отличной от нуля?

Судя по схеме из первого поста, ТС хочет получить открытую систему.
А так - дифтрансформаторный датчик самое простое. Используются "с древних времен".
Упрятать девайс в корпус, подобный гидроцилиндру, а шток соединить с движущейся частью.
Шток упрятать в гофр-пыльник.

Это всё верно, но относится больше к предложению ув. AlexandrY.
О чём я и написал выше: пассивный способ не годится.

Здесь речь идёт об активном зондаже. Материал не указан, но если взять обычную шелезяку, то в магнитном поле Земли её эффективное мю меняется очень мало для зондирующего поля сравнительно большой величины (>>1Гс).
Более того, есть решения (напр., дифференциальные), где величина этого мю не играет практической роли.
В общем, подождём, что скажет Автор темы.


Где Вы взяли такую картину? Я тоже такую хочу.

Там вот так примерно:
http://helpiks.org/4-22923.html
То есть, линейность в районе умеренных полей весьма высокая.

Но, повторюсь, если мы сильно хотим измерить расстояние до железяки, это не важно.

Рискну предположить, что ув. blackfin написал немного не по теме. И Ваш вопрос поставит его в тупик.
Извиняюсь, если что.

Можно вообще задрать частоту, так что вихревые токи магнитное поле внутрь не пустят совсем, и любой проводник, вне зависимости от изначальной проницаемости, будет иметь мю равное 0, хоть железо, хоть алюминий.
Индуктивность (ну или коэффициент трансформации) при изменении положения от этого меняться не перестанет, часть сердечника - воздух с мю=1, часть - проводник мю=0.

Да, наверное.
Только тут проводящая грязь, и прочие нюансы...
Вопщем, думаю, задача решаемая. Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования.
Почему-то на это средств никогда не находится, а нужно готовое решение, "здесь и сейчас".
Так никуда не уедем, а если уедем, то недалеко, и не в ту сторону...

Разработан и успешно применяется датчик положения магнитострикционный.

Зато стоит уломать кого-нибудь на финансирование такой бодяги, и можно годика 3 повторять одно и то же:
"Еще десять тысяч вёдер воды, синьор, — и золотой ключик у нас в кармане!"

Приходилось мне наблюдать со стороны исследования на тему индуктивных датчиков расстояния/перемещения. Это реально песня.
Подборы частот, калибровка, таблицы термокомпенсации и т.п. и т.д. И весьма посредственные, негодные х-ки на выходе.

Так что, такая Ваша уверенность в решаемости этой задачи не совсем понятна. Какой-либо весомой технической аргументации Вы таки не привели.
Святая вера в то, что были бы деньги, и всё решаемо?

Начать нужно с технического задания, в котором должен быть раздел "Технико-экономическое обоснование разработки". Сразу можно смело добавить к предложенным вариантам датчики ускорения МЭМС. Зачем измерять положение рычага дистанционным способом, если можно вмонтировать микроакселерометр и считывать ускорение нижней точки подвески, а пройденный путь вычислять стандартными методами?...
http://volamar.ru/subject/03kolibri/view_p...?cat=1&id=7

Ну, таки ТС просто задал вопрос об индуктивном методе и вчерне обрисовал задачу, ч.б. было что обсуждать.
До ТЗ там явно далеко.





А вот под такое ТЗ уже можно попробовать сварганить.

Вы , вероятно, работаете финдиректором крупной госкорпорации.
Угадал?
Так вот. Речь не об этом. Совсем.

Объяснитесь, что Вы подразумеваете под словами "уверенность", "вера", и где эти понятия были употреблены мною?
В противном случае, прошу дальше не оффтопить.

- Нет, не угадали.

- Вы связали успешность решения задачи только с финансовой составляющей: "Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования."
Значит, техническая составляющая у Вас сомнения не вызывает, не так ли?

- Так что, это ещё вопрос, кто из нас оффтопит.
По крайней мере, я упомчнул, что индуктивные методы требуют калибровки, термокомпенсации и т.д., и т.п., и при этом это всё равно плохо работает.
А вот аргументации по технической части с вашей стороны пока не поступало.

Под стандартными методами Вы подразумеваете двойное интегрирование? Хотелось бы посмотреть на результат.

А я вот думаю, что угадал.
Во всяком случае, попал куда-то близко. Бухгалтерия?

Именно поэтому я думаю, что близок к истине, в отношении Вас.
Поскольку "только финансовая составляющая" - есть плод лишь Вашего видения ресурсов/затрат, а другой Вы, видимо, не представляете.
В моём понимании, затраты измеряются в количестве квалифицированного труда, необходимого для создания подобной системы. И никак иначе.
Впредь прошу не приписывать собеседникам того, чего они не говорили, и думать, прежде, чем что-нибудь этакое написать.

И снова Вы что-то выдумываете.
Я писал, что, в соответствии с моим опытом, выполнение данной задачи представляется осуществимым.
Но где Вы прочитали про "уверенность", позвольте ещё раз полюбопытствовать?
Прошу ответить, или не распространяться на сей счёт более.

Вы пишете о том, чего не знаете, и не понимаете.
И можете ещё долго писать.
Но это не значит, что на каждый Ваш пост либо я, либо кто-то другой, непременно должен реагировать.

"Неэлектронщик" ставит задачу электронщикам - а кто Вы по образованию?

Сотрудничество подразумевает взаимопонимание на основе общих представлений по виду профессиональной деятельности. Чем Вы собираетесь заниматься? Руководить электронщиками? Много, а точнее, очень много желающих "руководить" - "ставить им задачи"...

Никакие датчики, включая электромагнитные, в грязи неопределённого состава, в которой может быть много воды с примесями солей, не обеспечать требуемую точность.

Единственно достоверную информацию может выдать инерционный датчик, выходной сигнал с которого после математической обработки может быть пересчитан в пройденный путь. Датчики эти доступны, а алгоритмы обработки информации давно известны в профессиональных кругах.

Главная проблема состоит в том, что "поставить задачу" у Вас не получается - для маскировки своего невежества в этой области Вы начали писать с уклоном в сторону общих вопросов, не затрагивая вопросов по своей теме...

- Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что "переход на личности" с первого же вашего ответа не только нарушает правила форума,
но и характеризует уровень вашей аргументации. На мой взгляд, такая вот ваша аргументация - это чуть ниже плинтуса.

- Ваше понимание затрат имеет мало общего даже с тем минимумом элементарных знаний по экономике и т.п., которые можно получить даже в техническом ВУЗе.
Не говоря уже о практической стороне, с которой приходится иметь дело инженеру уровня ведущего и выше.

- "Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования." Это ваша фраза?
Т.е., техническая составляющая у Вас сомнений не вызывает, не так ли?
В противном случае, получается далеко не "лишь". Чисто формальная логика, не более.
Или же Вы просто не отвечаете за свои слова.

- Опять болтология, и не более. По сути темы у Вас есть что сказать? Похоже, что нет.

Так вот, если вернуться к теме линейных индуктивных датчиков перемещения, о которых был задан вопрос.
И если оставить в покое дифференциальные датчики типа LVDT со всеми их достоинствами и недостатками (ТС они навряд ли устроят).
Перспективы у линейных индуктивных датчиков не слишком радужные. И на то есть объективные причины.

Пик интереса к бесконтактным линейным датчикам перемещения, включая индуктивные, пришёлся примерно на 80-е прошлого века.
С индуктивными не задалось. И за более чем 30 лет прогресса не наметилось. Дальше "концовиков" дело не пошло.
Причина очень простая - существенная и фактически непреодолимая нестабильность измерений при практическом применении.
Основные факторы нестабильности - магнитная проницаемость и грязь. Последнее - вообще непредсказуемо.

Если кто-нибудь захочет изучить электромагнитные свойства грязи во всех её проявлениях, юарвелкам...

П.С. И да, я вовсе не просил Вас реагировать на мои сообщения в обязательном порядке.
Любой ответ - это вопрос вкуса и воспитания.

А можно чуть конкретнее об этих датчиках и алгоритмах? А то я, похоже, отбился от поезда профессиональных кругов.
Как я понял, Вы имеете в виду акселерометры, выходной сигнал которых - ускорение. Теоретически, проинтегрировав это сигнал дважды, можно получить пройденный путь. Но как быть в реальности с константами? С перемещениями, ускорение при которых ниже чувствительности акселерометров? И вообще с реальными координатами, которые, насколько я понимаю, необходимо помнить. Не сочтите за труд, растолкуйте, хоть вкратце.

МСМ, не следует писать подобное.
Спрашивающий совета может быть хорошим руководителем и специалистом. Но - не по профилю.
А сам вопрос, на мой взгляд, вполне корректен и правомочен.
В конце концов, формат форума подобное вполне подразумевает.
Жаль только, Автор топика, похоже, на него забил...

А вот беспочвенные предположения и кликушество в технических темах ранее не поощрялось.
Не знаю, как сейчас, поскольку редко теперь сюда заглядываю.

На чём основаны Ваши столь определённые утверждения?
К примеру, грязь разве имеет магнитный момент?

Вы, вероятно, из этих самых профессиональных кругов. То бишь, коллега.
Про доступные датчики даже не спрашиваю - вероятно, Вы в них уже собаку съели. Но вот по алгоритмам обработки информации к Вам есть профессиональный вопрос.
Скажите, какими методами Вы предлагаете решить задачу Автора темы, используя инерциальные (или инерционные, по-Вашему) датчики?
Всей тонкости математики не прошу - просто дайте наводку на то, как это делается.
Заранее спасибо.

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

Простите, не прочитал Ваш пост сперва.
Почтеннейше присоединяюсь к просьбе.

Ну, вероятно, товарищ рекламировать что-то пытается. С вероятностью попадания в тему 50/50.




- Для дифференциальных индуктивных схем грязь не столь критична, а заявленная ТС точность 3 мм не слишком высока.
Так что, Ваша категоричность видится сильно необоснованной. Насколько годится дифф. схема для задачи ТС надо просто проверять.

- Акселерометр в качестве линейного датчика перемещения? Спасибо, не надо.

- Вообще-то, заказчик не обязательно должен быть специалистом в той области, которая применяется для решения задачи.

Подобная проблема существовала в сейсмологии, в которой использовались сейсмоприёмники (ССП). Смещение грунта было непредсказуемо по амплитуде, направлению и ускорению. В идеале нужно было получить реальное смещение грунта без преобразования его передаточной характеристикой ССП, который должен иметь бесконечно большую массу для расширения полосы частот смещения в сторону нулевой. Это решалось за счёт использования ООС по смещению относительно опор электронными методами. Об этом даже была статья в журнале и, вероятно, патент USA.
У ТС задача на порядок упрощается из-за одномерного направления движения, параметры которого необходимо контролировать. Представьте, что идёте по длинному качающемуся в поперечном направлении коридору. Можете определять ускорение движения и по нему, ориентировочно, пройденный путь и смещение от центральной осевой линии коридора. Момент резкого изменения ускорения означает удар в ограничители движения самой подвески или препятствие.
Такой "алгоритм" движения по коридору на качающейся палубе легко "синтезировать" Вам, умудрённым опытом", практически или приняв дозу этанола.

Некоторые замечания по способу решения на практике. Начать нужно с выбора простейшего датчика ускорения
https://www.youtube.com/watch?time_continue...p;v=uyxfj-UToJs
Следовательно, получить информацию о смещении легко, а вот разработать и отладить алгоритм сложно. В первую очередь, заказчик должен предоставить полную информацию об условиях и ограничениях работы.
Например:
1. Максимальное ускорение на линейном участке механики;
2. Максимальное ускорение при соприкосновении узлов подвески в крайних положениях механики;
3. Максимальная возможная частота колебательного движения узла или ширина спектра частот;
4. Расстояние между верхним и нижним положением подвески;
5. И т.д. ...

А кто сказал, что этот удар будет? И даже если будет...
Кстати, Вы об интегрировании что-нибудь слышали?

На эти вопросы должен ответить, по мере возможности, заказчик. Последнее Ваше замечание никакого отношения к обсуждаемой теме не имеет... Очевидно, что об "интегрировании" Вы узнали недавно и интересуетесь насколько об этом известно другим...



На конкретные вопросы ТС, возможно, не сможет ответить. Поэтому придётся постороить прототип системы (Датчик - Контроллер) + механический макет.
Константы должны автоматически калиброваться в соответствии с механическими характеристиками механики. Например, контроллер вычисляет путь заведомо больше верхней или нижней границы пути интегрирования. Следовательно, включается режим калибровки в момент прекращения движения и начала реверсивного движения. Своеобразная автоматическая автокалибровка С перемещениями и ускорением, при которых они ниже чувствительности акселерометров, такой алгоритм работать конечно же не может, но тут заказчик должен назвать условия работы и принять решение.
Если система динамическая, то разработать такую программу возможно. Дополнительно существует схема применения датчика угла поворота подвески, но и там появляются ограничения, связанные с условиями работы...

- Ну да, оно имеет отношение к собственно обсуждению.
Вы предлагаете разработать измерительную систему абсолютного значения на основе двойного интегрирования,
и в упор не видите стандартных проблем, которые в принципе присущи решениям на основе интегрирования.

- И как Вы собираетесь определять с помощью акселерометра "момент прекращения движения и начала реверсивного движения"?
О 1-м законе Ньютона слышали? Крайне неприятный закон, сильно осложняющий жизнь любителей двойного интеграла по ускорению.

Одной из задача профессинала состоит в "приведении в чувство" заказчика, который почти всегда ставит "абсолютные" условия и запредельные требования. Почти все такие требования "создаются" из-за инерции мышления с обеих сторон. Вот и Вы критикуете, а вопросы задаёте конкретные, на которые на этом и остальных форумах отвечать не принято... , за исключением простейших общеизвестных истин.

Профессионалы обычно на конкретные вопросы конкретно отвечают..

А дилетанты да, обычно начинают рассуждать о "приведении в чувство" заказчика, об "абсолютных" условиях и о запредельных требованиях..

Профессионалы обычно начинают разрабатывать ТЗ, в котором в "особых" случаях предусмотрено проведение НИР за счёт заказчика, если он начинает с "запредельных" требований. После предъявления результатов НИР о невозможности выполнения "запредельных" требований заказчику обычно находится компромисс.
ПС Работаю с заказчиком только по ТЗ

Это Вам на каком-нибудь курсе эффективного менеджмента напели? Или собственные теоретические изыскания?

Вы бы так красиво ещё и по теме излагали бы. Только желательно предметно.
А то, предложили сделать линейный датчик перемещения на основе акселерометра, прямо-таки всех заинтриговали, а потом начали всех подряд в косности обвинять.




Кстати, ТС вполне может оказаться реальным заказчиком. Зачем же так сразу хамить?

Начинать нужно с постановки задачи, а не с выбора способа измерения расстояния, и, тем более, каких-то конкретных датчиков...
Варианта тут есть два:
1) Вы выкладываете полностью условия задачи, по принципу "как есть в реальности", не отказываясь отвечать ни на какие уточняющие вопросы.
2) Если, по каким-то причинам, вы не можете этого сделать, то приглашайте к себе специалиста-электронщика. Которому, в приватном режиме,
Вам, все равно, придется отвечать на любые уточняющие вопросы по теме, в процессе постановки задачи.
По другому, все равно, ничего хорошего не получится... Вы думаете - сейчас вам "накидают" идей, что-то потом выберем...
Конечно, "накидают". Но, что бы Вы не выбрали, с большой вероятностью получится плохо. Поскольку, выбирать должны не Вы...

Спасибо.
Мне понятно, что на практике Вы эту задачу не решали. Я прав?

Именно эту задачу "на практике" не "решал", Вы этом правы...
"На практике" эта задача была решена в сейсмологии и описана в статье. Эквивалентная масса инерциального датчика увеличена почти в 100 раз. В журнале "Радио" как-то была описана ЭМОС диффузора акустического электродинамика.
Для чего "решать" уже "решённые" на профессиональном уровне задачи?
Похожая проблема существует при измерении координат пройденного пути зондом в скважине, стенки которой неровные и поэтому длина троса больше глубины геометрически "правильного" построенного. Кроме того, трос при спуске и подъёме растягивается как резиновый. Этим занимался практически.

После того как ТС ответит мне на ВСЕ мои вопросы, как пишет об этом @Ark, задача может быть решена в заданные сроки в сооветствие с ТЗ. @Ark прав в том, что ТС пытается "наловить идей" и решить свои проблемы. Возможно, ему удалась эта "рыбалка", но маловероятно, что получится и он снова появится на форуме...

После сообщения #31 он вряд-ли Вам ответит на вопросы.

"И кони, и люди"... ЭМОС то к чему? Каким он боком к этой теме?
И кстати, да, этот звон у нас в стране как раз пошёл из журнала "Радио" где-то в середине 70-х прошлого века.
И до сих пор звенит. Преимущественно на аудиофильских ресурсах.

Сейсмология - это здорово, конечно. Осталось нейтринные детекторы упомянуть.

Так что, очень похоже, на практике Вы никакие задачи в принципе не решали. Не считая задач втюхивания.
"Для чего "решать" уже "решённые" на профессиональном уровне задачи", если можно воздухом торговать?