¿Servo mecanismo lineal de bricolaje?

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Esto podría pertenecer al nuevo sitio de Creadores, pero también podría ser aplicable aquí.

Me gustaría colocar un dispositivo en un eje lineal 1 metro a 50 micrones. Actualmente puedo, con los steppers, bajar a 20 micrones, pero tengo todas las desventajas de los steppers. Sin embargo, tengo la increíble ventaja de los steppers, ya que estoy gastando alrededor de $ 50 en total (más como $ 200 para 4 steppers, pero aún así). Al ser bricolaje, el presupuesto es muy importante, ya que no aumenta la masa del dispositivo en el eje en más de un par de docenas de gramos.

No conozco la mejor manera de abordar esto.

  1. tira de codificador lineal de alguna manera
  2. codificador óptico en motores de CC con escobillas e interruptores de límite a 0m y 1m
  3. quédate con los steppers
pregunta Bryan Boettcher

2 respuestas

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Una posible solución es un transformador diferencial variable lineal o, en este caso, probablemente una serie de ellos.

Los LVDT normalmente solo se usan en distancias de, por ejemplo, 100 mm, por lo que necesita 10 veces más. Y la linealidad a menudo solo es del orden del 0.1% con cuidado y, lo que es peor, con menos cuidado.
PERO la resolución es teóricamente infinita, limitada por el sistema de medición.
Por lo tanto, para trabajar probablemente querrá múltiples sistemas de triple bobina, y tendría que calibrarlo en términos absolutos, probablemente con datos de calibración en la memoria y comparados con mediciones, debido a las restricciones de linealidad.
Pero debería ser posible construir un sistema que tuviera tanto la resolución como la precisión tan buena como su sistema de medición. Dividirlo en varias secciones alivia la resolución de medición requerida.

20 micrones en 100 mm = 1: 5000 = aproximadamente 13 bits, por lo que una medición de 16 bits debería ser suficiente.

Los Steppers comienzan a sonar atractivos :-).

Solo para abrir los filtros mentales, aquí hay un informe que describe una resolución de 20 nm en un sistema de aproximadamente 20 mm usando LVDT. OBSERVATORIO sensor de posición del transformador diferencial variable lineal para los controles de baja frecuencia del interferómetro de onda gravitacional : "no es su aplicación promedio".
 Tenga en cuenta el comentario del escritor a continuación: tenga en cuenta la única linealidad del 1% pero la resolución de 10 nm. Es posible que desee evitar los amplificadores de bloqueo :-)

  • Por una elección cuidadosa de la geometría de la bobina era posible obtener una mejor porcentaje de linealidad en más de 25 mm de rango de movimiento con menos de un porcentaje de sensibilidad a Movimientos transversales. También el sofisticado diseño de la cerradura en circuito amplificador. permitido para mejor que 10 nm r.m.s. Resolución de posición sobre el rango mencionado anteriormente.

Y aquí hay un excelente artículo de bricolaje : varias órdenes de magnitud por encima de los instructables nivel.

Algunos productos reales : nada más de unos 50 mm :-(

Funcionamiento básico de LVDT:

Desde aquí

  • Dos componentes comprenden el LVDT: la armadura móvil y los devanados del transformador externo. Las bobinas secundarias son opuestas en serie; Heridas en serie pero en direcciones opuestas.

    Cuando la armadura en movimiento está centrada entre las dos secundarias opuestas en serie, el flujo magnético igual se acopla en ambas secundarias y la tensión inducida en la mitad del devanado secundario se equilibra y 180 grados desfasan con la tensión inducida en la otra mitad del devanado secundario.

Animación:

Losdiagramasacontinuaciónsonunacapturadepantalladeunaanimación'Flash':valelapenaversisedeseasabercómovaríanlosvoltajesconlaposición Desde aquí

    
respondido por el Russell McMahon
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Los codificadores giratorios para pórticos lineales arruinarán sus 20 micrones (es posible que esté confundiendo la resolución de pasos con la precisión posicional absoluta). Los codificadores giratorios solo se pueden utilizar para el bucle de realimentación de velocidad. La lectura posicional siempre debe usar cinta.

Para la lectura de 0.1..1.0 micrones use esas costosas cintas invar con sobres, pegamento, cabezas de lectores y marcadores de referencia. No utilice los interruptores de límite como referencia de referencia.

Bueno, el costo de una buena configuración basada en cinta de 1 micrón para el movimiento lineal puede costar $ 1K. No defiendo la codicia de los monopolistas en la industria del movimiento, pero ¿qué puedes hacer? Si puede construir su propio laboratorio con cintas, rubíes, optometría, mesas de granito, etc., puede alcanzar el costo de menos de $ 1K por pórtico después de algunos años de intentos. ¿Pero quién quiere probarlo? No hay atajos, a menos que puedas vivir con cámara muy, muy lenta.

Para una cámara muy lenta, puede inventar toneladas de soluciones con lectores capacitivos como en calibres, lectores de inducción como en escalas, incluso con un interferómetro láser barato, etc. Pero esto es cada vez una ciencia de autoservicio, que es imposible de reutilizar.

Un pensamiento acerca de la cinta barata es usar una cámara de microscopio barata que lee un patrón único en una cinta larga con un algoritmo de búsqueda basado en la calibración frente a la cinta de referencia. Pero esto requerirá una CPU masivamente rápida y gigabytes de memoria. Lo que significa lento, de nuevo. Cada movimiento normal necesita una respuesta en microsegundos o menos.

    
respondido por el user924

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