Kosketukseton etäisyyden mittaus
Welu
sellaiseen ympäristöön, jossa mitattava väli on 1-2mm luokkaa. Tätä
etäisyyttä vain tulisi mitata sadasosa millien tarkuudella..
Ville Voipio
Minkälaisia pintoja? Suora/käyrä, sileä/karkea, kova/pehmeä?
Onko kuuma tai kylmä? Likaa? Voiko kumpaankin puoleen laittaa
jotain aktiivista, vai pitääkö toisen puolen tavaran olla
puhtaasti passiivista? Voiko toiseen pintaan laittaa peilin?
Haluatko yksittäiskappaleen vai sarjatuotantoon? Paljonko on
budjetti? Liikkuuko kappale vain mitattavassa suunnassa?
Monta kysymystä, mutta kun noihin saa vastauksia, niin ehkäpä
sitten löytyy ratkaisuja. Kosketuksetonta etäisyysmittausta
voidaan tehdä optisesti, kapasitiivisesti tai induktiivisesti.
Kaikista periaatteista on monta variaatiota.
- Ville
--
Ville Voipio, Dr.Tech., M.Sc. (EE)
Welu
ja pinta on tasaista ja puhdasta.
Ville Voipio
> Vastakappaleeseen ei pystytä laittamaan mitään. Vastakappale on
> metallia ja pinta on tasaista ja puhdasta.
Onko niin tasaista ja puhdasta, että siitä voisi saada valoa
heijastumaan?
Yksi äkkiä mieleen tuleva mahdollisuus voisi olla valaista
vastakappaletta lasersäteellä ja mitata jollain konstilla
heijastuneen säteen paikkaa. Jos säde on viistossa, tällä
voisi aika hyvin paikkamittauksen saada.
Onko vastakappale muuten aina sama? Jos on, niin sattuisiko
se olemaan jotain raudan sukuista? Silloin voisi yrittää
induktiivista mittausta.
Mitään kovin helppoa ratkaisua kosketuksettomaan mittaukseen
ei yleensä ole, joten kovin yksinkertaista piiriä ei kannata
odottaa.
Jari
"Ville Voipio" <vvo...@kosh.hut.fi> wrote in message
news:i3kvfvm...@kosh.hut.fi...
Nuuska
Jos tarkoitukseesi sopii sovellus, jossa kohde esim liikkuu kohti
tunnistinta ja se pitää pysäyttää aina samaan paikkaan, niin induktiivinen
lähestymiskytkin on hyvinkin tarkka. Tonginpa myöhemmin arkistojani ja
kerron. Olin nuorempana töissä Turck-Multiprox USA:lla ja heidän kytkimiensä
toistuvan kytkennän rajaetäisyys oli "maalin" ollessa vakio erittäin tarkka.
Kaivan mapin esiin ja ilmoitan myöhemmin.
Nuuska
"Welu" <ei...@ffff.com> wrote in message
news:bbk0ts$4vo$1...@news1.songnet.fi...
Paul Keinanen
wrote:
>Welu <ei...@ffff.com> writes:
>
>> Vastakappaleeseen ei pystytä laittamaan mitään. Vastakappale on
>> metallia ja pinta on tasaista ja puhdasta.
>
>Onko niin tasaista ja puhdasta, että siitä voisi saada valoa
>heijastumaan?
Kyllähän sen aika tasaista pitäisi olla, jos siitä aikoo saada
etäisyyden määriteltyä 10 um tarkkuudella. Jos pinta on rosoinen,
mistä kohtaa pitää mitata, rosojen huipulta, niiden välisestä
uurteesta vaiko jostain keskimääräisestä tasosta.
Jos siitä kunnollisen heijastuman saisi, silloinhan siitä voisi saada
aikaiseksi laservalolla jonkinlaisen interferenssikuvion, jonka avulla
ainakin kappaleen liikettä voisi hyvinkin tarkasti seurata, mutta
alkuetäisyyden mittaaminen on tietysti tällä menetelmällä varsin
hankalaa.
Paul
Veli Väisänen
t.Veli
"Welu" <ei...@ffff.com> kirjoitti viestissä
news:bbk0ts$4vo$1...@news1.songnet.fi...
Risto Jokinen
Eli ero on 1mm, mutta mikä on etäisyys anturiin?, jos se on useita millejä
tuosta lisää niin silloin induktiivisten tai kapasitiivisten antureiden
kanssa ei tule ongelmia 'päittäin' mitattaessa, mutta jos kappale tulee
melkein 'kiinni' niin sitten voi tulla enempi (epälineaarisuutta).
(muistukuva) Yksi paikannus/harrastusprojekti käytti tuollaiseen
mittaukseen vanhasta cd-soittimesta otettua optiikkaa joka 'tarkensi'
linssin tiettyyn pisteeseen, mutta tuossa etäisyys oli aina vakio.
vanhat cd-soittimet (>10v) olivat aika simppeleitä kun osat näki ja
toiminnan arvasi. Ei välttämättä toimi enää :(
Onko vaatimuksia lian, kosteus, kemikaalit yms. suhteen?
-- Risto
Welu
pöly täytyy ottaa huomioon. Onko mitään laser mahdollisuutta?
Ville Voipio
> EIhän toi mihinkään sairaalaan ole tulossa, että kyllä varmaan lika ja
> pöly täytyy ottaa huomioon. Onko mitään laser mahdollisuutta?
Yleensä optiset menetelmät ja vähänkään likainen ympäristö ovat
huono yhdistelmä. Kallistuisin vähitellen induktiivisen anturin
puoleen etenkin, jos tuo vastakappale sattuisi olemaan aina samaa
materiaalia ja jotain rautapohjaista.
Akku Paketti
> pöly täytyy ottaa huomioon. Onko mitään laser mahdollisuutta?
Kyllähän laser toimii vaikka pinta olisikin likainen tai pölyinen. Pahin
tilanne laserille on kirkas peili tai kirkas metalli. Jotkut kirkkaat
muovitkin tuottavat ongelmia.
Itse en kuitenkaan haluaisi sitä elektroniikka laser anturiin rakentaa,
saattaa mennä aika monimutkaiseksi, varsinkin jos tarkkuus pitää olla 1um.
Tenho Hätönen
toisen elektrodin ja mitattava metallipinta toisen. Muodostuva konkka
(taitaa valitettavasti jäädä pikofaradien suuruusluokkaan) esim osaksi CMOS
RC-oskillattoria jonka taajuus on (epälineaarisesti!) verrannollinen konkan
ilmaväliin. R:n voi mitoittaa megaohmien suuruusluokkaan jolloin oskarin
taajuus ei muodostu epämukavan suureksi. Taajuus kannattaa jakaa kahdella
käyttäen sopivaa kiikkua, jolloin pulssisuhteen saa 50%:in (näin
eliminoidaan RC oskarin mahdollinen pulssisuhteen muuttuminen
kynnysjännitteiden lämpötila ja taajuuriippuvuudesta) ja sen jälkeen
taajuus/jännitemuunto yksinkertaisella RC piirillä ja lopuksi sopivasti
kalibroitu mittari tai tarpeen vaatiessa ensin linearisointi OpAmp
kytkennällä ja sitten mittari.
t. Tenho Hätönen
"Welu" <ei...@ffff.com> kirjoitti viestissä:bbn5pd$1t1$1...@news1.songnet.fi...
Ville Voipio
> Miten olisi kapasitiivinen mittaus? Anturissa sopiva metallilätkä muodostaa
> toisen elektrodin ja mitattava metallipinta toisen.
Jossain aikaisemmassa vaiheessa kävi ilmi, ettei siihen toiseen
puoleen voi kytkeä mitään. Silloin konkasta saa käyttöön vain
toisen levyn, jolloin sen kytkeminen oskillaattoripiiriin on aika
hankalaa.
Lisäksi tuossa haettiin prosenttiluokan tarkkuutta, ja sen saaminen
kapasitanssimittauksessa voi ainakin pienillä kapasitansseilla
suojaamattomassa ympäristössä olla aika vaikeaa.
Jouni Kaskiharju
>
> "Tenho Hätönen" <tenho....@pp.inet.fi> writes:
>
> > Miten olisi kapasitiivinen mittaus? Anturissa sopiva metallilätkä muodostaa
> > toisen elektrodin ja mitattava metallipinta toisen.
>
> Jossain aikaisemmassa vaiheessa kävi ilmi, ettei siihen toiseen
> puoleen voi kytkeä mitään. Silloin konkasta saa käyttöön vain
> toisen levyn, jolloin sen kytkeminen oskillaattoripiiriin on aika
> hankalaa.
Kapasitiivisessa näppäimistössäkään ei toisessa levyssä ole mitään
kiinni.
mittajohto 1 mittajohto 2
------------+ +--------------
___|___ ___|___
____________________________________ johtava liikkuva taso
Kapasitanssi muuttuu tason liikkuessa ylös/alas.
> Lisäksi tuossa haettiin prosenttiluokan tarkkuutta, ja sen saaminen
> kapasitanssimittauksessa voi ainakin pienillä kapasitansseilla
> suojaamattomassa ympäristössä olla aika vaikeaa.
Niinpä. Se vesittää monta hyvää ideaa.
--
JK
Ville Voipio
> Kapasitiivisessa näppäimistössäkään ei toisessa levyssä ole mitään
> kiinni.
>
> mittajohto 1 mittajohto 2
> ------------+ +--------------
> ___|___ ___|___
> ____________________________________ johtava liikkuva taso
>
> Kapasitanssi muuttuu tason liikkuessa ylös/alas.
Näinhän se tietysti toimii, mutta tämä ei yhtään helpota sitä,
että tuo johtava liikkuva taso olisi mukava saada johonkin
samaan potentiaaliin mittauskytkennän kanssa.
En kyllä ole koskaan kokeillut juuri tuota konstruktiota.
Mutta kun joskus on noita tarkkoja kapasitanssimittauksia
ihmetellyt, niin aika pienetkin häiriöt tekevät ikävää jälkeä.
Tuosta liikkuvasta tasosta kun ikävästi on jokunen yksinäinen
pikofaradi sähköverkkoon.
Jos tuon liikkuvan kappaleen saisi jollakin konstilla laitettua
samaan potentiaaliin kuin mittauskytkennän, mittaus voisi ehkä
toimiakin. Tosin tarkkuusvaatimus on kyllä niin kova, että
millään ihan helpolla kytkennällä ei selvitä.
Tuomo Auer
kondensaattorilevyyn vastakkaisvaiheiset signaalit kiinteätaajuisesta
sahalaitaoskillaattorista virranmittausvastusten kautta. Mittausvirran
suunta vastuksissa on vastakkaissuuntainen ja ulkopuolisten häiriöiden
aiheuttama virta samansuuntainen. Vähentämällä virrat toisistaan saadaan
2*kondensaattorivirta ja ulkopuoliset virrat kumoutuvat.
--
Tuomo Auer
"Ville Voipio" <vvo...@kosh.hut.fi> wrote in message
news:i3ky90e...@kosh.hut.fi...
Jouni Kaskiharju
>
> Jouni Kaskiharju <jo...@kaskiharju.com> writes:
>
> > Kapasitiivisessa näppäimistössäkään ei toisessa levyssä ole mitään
> > kiinni.
> >
> > mittajohto 1 mittajohto 2
> > ------------+ +--------------
> > ___|___ ___|___
> > ____________________________________ johtava liikkuva taso
> >
> > Kapasitanssi muuttuu tason liikkuessa ylös/alas.
>
> Näinhän se tietysti toimii, mutta tämä ei yhtään helpota sitä,
> että tuo johtava liikkuva taso olisi mukava saada johonkin
> samaan potentiaaliin mittauskytkennän kanssa.
Näppiksessä se näppäimessä oleva folio on kelluva. Jos se olisi jossain
potentiaalissa, vaikkapa maissa saattaisi häiritä mittausta paitse ejhkä
tuosssa Tuomon vastavaiheessa. Jos se liikkuva taso on johtava ja
maissa?
> En kyllä ole koskaan kokeillut juuri tuota konstruktiota.
> Mutta kun joskus on noita tarkkoja kapasitanssimittauksia
> ihmetellyt, niin aika pienetkin häiriöt tekevät ikävää jälkeä.
> Tuosta liikkuvasta tasosta kun ikävästi on jokunen yksinäinen
> pikofaradi sähköverkkoon.
Anturi ainaskin on helppo tehdä: piirilevyyn kaksi johtavaa aluetta ja
kolvaa siihen vielä kuparielektrodit korotuspaloiksi. Jyrsinkoneessa saa
tehtyä siistin kappaleen..
--
JK
Ville Voipio
> Näppiksessä se näppäimessä oleva folio on kelluva. Jos se olisi jossain
> potentiaalissa, vaikkapa maissa saattaisi häiritä mittausta paitse ejhkä
> tuosssa Tuomon vastavaiheessa. Jos se liikkuva taso on johtava ja
> maissa?
Juu, selitin hiukan epäselvästi. Tuo "jotenkin samassa potentiaalissa"
tarkoittaa sitä, että jos sieltä saisi nuo suuremmat kapasitiiviset
häiriöt pois, mittauksella olisi parempi ennuste. Jos tuo mitattava
kappale olisi "maassa" ja mittauselektroniikan kotelo samassa
potentiaalissa, verkkojännite ei kytkeytyisi niin pahasti.
Näppiksessähän tuo folio on ihan missä sattuu potentiaalissa,
mutta ei sillä ole kovin paljon merkitystä, kun kapasitanssia
pitää mitata on-off -linjalla. En kyllä ole juuri tuollaista näppistä
koskaan purkanut, joten sitä en osaa sanoa, olisiko siinä päällä
mahdollisesti staattinen suojakalvo. Etäisyydetkin voivat olla
sen verran lyhyempiä, että kapasitansseista saa isompia.
> Anturi ainaskin on helppo tehdä: piirilevyyn kaksi johtavaa aluetta ja
> kolvaa siihen vielä kuparielektrodit korotuspaloiksi. Jyrsinkoneessa saa
> tehtyä siistin kappaleen..
Kupari ja jyrsinkone kuulostaa ikävältä yhdistelmältä :) Mutta
eipä sen kuparia tarvitse olla, niillä milliohmeilla ei taida
tuossa käytössä olla paljonkaan väliä. Kokeilemaan pääsee
ihan piirilevylläkin.
---
Katsotaanpa muuten tuo kapasitanssi vielä... Konkan levyjen etäisyys
on 2-4 mm (siis eestaas). Jos elektrodin pinta-ala on vaikkapa kymmenen
neliösenttiä (10^-3 m^2), saadaan kapasitanssiksi nopealla päässä-
laskulla luokkaa 2-4 pF. Jotta tuohon saisi sen halutun sadasosamillin,
pitäisi päästä jonnekin parinkymmenen femtofaradin mittausepävarmuuteen.
Tuomon esittämä differentiaalimittaus on hyvä idea. Taajuuden
pitää lisäksi olla aika korkea, jotta verkkohäiriöistä pääsee edes
jotenkin eroon (verkko kytkeytyy leijuvaan kappaleeseen aika monella
pikofaradilla). Tämä taas tekee tuon virran tarkan differentiaalisen
mittaamisen ikävän hankalaksi.
---
Juu, ei ole helppoa kosketukseton etäisyyden mittaaminen, ei.
Ainakaan noilla etäisyyksillä ja tarkkuusvaatimuksilla.
Juha Reijonaho
Tässä kun nyt on ollut puhetta noista antureista, niin jos joku sattuisi
tarvitsemaan niin "hyllystä" löytyisi seuraavanlaisia.
Omron induktiivinen E2EG-X1R5B1
http://omron.netcast.nl/Upload/DocCenter/DC/En/BR/D060E1-1.pdf
Omron optinen E3X-A51
Omron optinen E3V3-D81
TAKEX optinen F2R
Lisäksi löytyy muuta "ala tavaraa"... Omron
logiikoita,pneumatiikkaa,askelmoottoreita, lineaari johteita ym.ym...
Juha Reijonaho
040-8434544
Helsinki