Стенд и оборудование для испытаний и измерений VI

Тут много подводных камней.
Какая частота задающего генератора?.
А чем записывать? Тянуть к звуковой карте, получишь помехи.
Оцифровывать рядом, чем? с какой частотой?
Или выпрямлять? тогда какие параметры интегратора (фильтра)?
И т.д. и т.п.

Serge77> Как ты выбирал длину феррита? Может другая будет лучше?
При длине стержня, большей длины катушки, линейность совсем никакая. А такая длина 'отломилась' сама Но сам факт того, что феррит должен быть внутри всех трёх катушек, присутствует, это я увидел на разрезе фирменного датчика.
Serge77> Думаю, здесь будет хорошо работать вот такая конструкция:
Serge77> (феррит жёстко закреплён на верхней пластине "камертона" через инертный стержень)
Здесь будет изменяться расстояние от стержня до катушек при нагружении, что не есть хорошо. Нужно как-то обеспечить его постоянство.
А мою конструкцию пока не могу выложить, что-то с моим сервером, файлы не прикрепляет. Она похожа на твою: L-образная алюминиевая станина, на ней сверху горизонтальная упругая пластина из текстолита, за край на длинной нитке подвешивается груз, посередине пластины на нитке же висит стержень.

RLAN> Тут много подводных камней.
RLAN> Какая частота задающего генератора?.
RLAN> А чем записывать? Тянуть к звуковой карте, получишь помехи.
RLAN> Оцифровывать рядом, чем? с какой частотой?
RLAN> Или выпрямлять? тогда какие параметры интегратора (фильтра)?
RLAN> И т.д. и т.п.

Ну это вопросы не ко мне ;^))

Я представляю так: выпрямлять и на контроллер с АЦП, который рядом. Для записи данных есть готовая схема - высотомер.

Bonjovy> При длине стержня, большей длины катушки, линейность совсем никакая.

Длина катушки - это какая? Только средняя или все сразу?

Bonjovy> сам факт того, что феррит должен быть внутри всех трёх катушек, присутствует, это я увидел на разрезе фирменного датчика.

Да, это ясно. Но ведь какая-то длина будет оптимумом. Как узнать - какая?

Bonjovy> Здесь будет изменяться расстояние от стержня до катушек при нагружении, что не есть хорошо.

Если ход вверх-вниз 1 мм, то в стороны будет меньше микрона. Гораздо меньше.

А если феррит не закреплён жёстко, например болтается на нитке, это гораздо хуже.

Bonjovy> L-образная алюминиевая станина, на ней сверху горизонтальная упругая пластина из текстолита, за край на длинной нитке подвешивается груз, посередине пластины на нитке же висит стержень.

В такой конструкции есть микроподвижки, а значит может быть гистерезис и нарушаться линейность. Монолитная скоба лучше.

Serge77> Длина катушки - это какая? Только средняя или все сразу?
Речь о полной длине катушки, т.е. о сумме длин всех обмоток.
Serge77> Но ведь какая-то длина будет оптимумом. Как узнать - какая?
Видимо, только экспериментально. Но логически кажется, что оптимумом длины стержня будет длина, равная 2/3 длины всей катушки (при исходе стержень в одну и в другую половину вторичной обмотки будет задвинут на половину длины каждой половины обмотки и коэффициент трансформации будет более-менее приемлемый). Если стержень будет равен длине катушки, то при его ходе он уже будет выдвигаться наружу катушки, а там поле уже неравномерное. Если длина будет близкая к размерам первичной обмотки (1/3*Lкат), то по причине той же неравномерности поля + коэффициент передачи напряжения от первички ко вторичке маленький (из-за маленькой связи обмоток через сердечник).
Bonjovy>> Здесь будет изменяться расстояние от стержня до катушек при нагружении, что не есть хорошо.
Serge77> Если ход вверх-вниз 1 мм, то в стороны будет меньше микрона. Гораздо меньше.
Serge77> А если феррит не закреплён жёстко, например болтается на нитке, это гораздо хуже.
Согласен. А чтобы этот ход в стороны был меньше, высоту скобы лучше делать минимально возможной, читай - длину подвеса феррита. Вот я и наклонял свою конструкцию немного, чтобы феррит прилёг к стенке и не болтался. Хотя ты понимаешь, что это не рабочий вариант, а так, для пробы.
Serge77> В такой конструкции есть микроподвижки, а значит может быть гистерезис и нарушаться линейность. Монолитная скоба лучше.
Надо попробовать такую собрать (с жёсткой связкой стержня и скобы) и посмотреть результат. Кстати, эта связь должна быть из немагнитного материала.
Сегодня ещё раз ходил измерения делать, уменьшил сигнал с генератора, заодно улучшилась форма синусоиды. Вот что получилось: 0г-21.62мВ, 10г-32.95, 20г-44.18мВ, 40г-65.66мВ, 50г-75.56мВ

Bonjovy> Согласен. А чтобы этот ход в стороны был меньше, высоту скобы лучше делать минимально возможной, читай - длину подвеса феррита.

Сама по себе высота не влияет. Важно соотношение хода феррита и длины плеча, оно должно быть минимально.

Bonjovy> Вот я и наклонял свою конструкцию немного, чтобы феррит прилёг к стенке и не болтался.

Ага, так там ещё и трение было! И всё равно такая маленькая погрешность! Без трения будет вообще отлично.

Bonjovy> Сегодня ещё раз ходил измерения делать, уменьшил сигнал с генератора, заодно улучшилась форма синусоиды. Вот что получилось: 0г-21.62мВ, 10г-32.95, 20г-44.18мВ, 40г-65.66мВ, 50г-75.56мВ

Отлично, максимальная погрешность 2%. Даёшь 0.5% !

Bonjovy, проверь, как влияют на датчик железки, двигающиеся поблизости. Желательно массивные, хотя бы с полкило.

Это влияние можно свести к нулю упаковкой катушки в металлический заземлённый кожух - экран.

Хорошо, проверь сначала без экрана, потом с экраном ;^))
Это даже важнее, чем суперточность.

В таком случае важно не электростатическое, а магнитное экранирование.
Экран из нетонкого ферромагнетика.
А проще кожухом просто оградить датчик, что бы ближе ничего не приближалось.

Bonjovy> Сегодня ещё раз ходил измерения делать, уменьшил сигнал с генератора, заодно улучшилась форма синусоиды. Вот что получилось: 0г-21.62мВ, 10г-32.95, 20г-44.18мВ, 40г-65.66мВ, 50г-75.56мВ

А нельзя ли сделать выходное напряжение побольше, до 3-4 В ? Например, намотав побольше витков ? Или подав с генератора большее напряжение?

Это чтобы усилитель перед АЦП не ставить. Или проще усилитель?

Самодельный LVDT:


404 Not Found

Serge77> А нельзя ли сделать выходное напряжение побольше, до 3-4 В ? Например, намотав побольше витков ? Или подав с генератора большее напряжение?
Serge77> Это чтобы усилитель перед АЦП не ставить. Или проще усилитель?
Вольтаж увеличить 'в лоб', без дополнительного усилителя, вряд ли получится: я взял дифф. транс-р от манометра МЭД, у него первичная обмотка - 70 Ом, которая генератор не шунтирует. Напряжение на первичке можно задать около 4-5 В (при этом на вторичке (1 кОм) - около 1.5 В, с моим ферритом). Но феррит прилипает к стенкам катушки (а это трение), магнитное поле уже велико при таком напряжении. А с моей катушкой вполне нормальные результаты. Получил погрешность измерений внизу (на 10г) относительно всей шкалы - 50г - около 0.8%. Но заметил, что текстолитовая пластина даёт гистерезис приличный, он изчезает по прошествии времени: измеришь 50г, проверяешь ноль - а там не 0, а 0.16, потом 0.12, потом - 0.08, т.е пластина без нагрузки после нагружения возвращается в исход постепенно. Вот что пока удалось получить. Т.о., если аппаратура не позволяет измерять 20-50мВ, то нужен доп. усилитель, пассивными средствами высокое напряжение получить не получится. К тому же, при сопротивлении источника в 1 кОм (вторичная обмотка трансформатора от манометра МЭД, там около 2000 витков) возрастают наводки на цепь измерения, чего нет при сопротивлении 80 Ом (сопротивление вторичной обмотки на самодельной катушке) - а это связь с количеством витков.

> дифф. транс-р от манометра МЭД, у него первичная обмотка - 70 Ом, которая генератор не шунтирует. Напряжение на первичке можно задать около 4-5 В (при этом на вторичке (1 кОм) - около 1.5 В, с моим ферритом

Может я неправильно понял, о чем речь, но номинальное питание первички стандартного дифтрансформаторного датчика (МЭД и проч.) - 24 В переменки 50 Гц.

Господа, вопрос, не для того, что бы кого то обидеть, а так, для размышления.
Принцип такого измерителя известен намного больше, чем 100 лет.
Почему же у промышленных датчиков выход нелинеен, а у ваших, сделанных из подручных материалов, все линейно.
Мне тоже сначала показалось, что все красиво.
Ан нет, не так все весело.
Еще раз повторюсь, сам принцип такого датчика не обладает линейностью.
Какими нибудь средствами (распределением намотки катушки, неравномерностью магнитных свойств сердечника и пр.) можно, наверное, добиться линейности в некотором диапазоне.
Но это не за 5 копеек.

RLAN, тут же приводили ссылки, что LVDT линеен:

Bonjovy> первичная обмотка - 70 Ом, которая генератор не шунтирует.

70 Ом или 7 Ом, не имеет значения, сопротивление постоянному току чем меньше тем лучше, катушка же работает на переменном токе и важно ее сопротивление перемнному току (Z), которое состоит из индуктивного (Xl) и активного (R)

индуктивное сопротивление: Xl = 2 * Pi * f * L

При этом полное сопротивление (Z) будет

Z² = Xl² + R²

> Какими нибудь средствами (распределением намотки катушки, неравномерностью магнитных свойств сердечника и пр.) можно, наверное, добиться линейности в некотором диапазоне. Но это не за 5 копеек.

А в МК забить таблицу поправочных коэффициентов (или как это называется) - предварительно прогнав датчик по шкале? И будет все линейно - с предварительно откалиброванным экземпляром датчика. Это получится буквально "за пять копеек" - при условии знакомства разработчика с МК. Кулачок (лекало) делали не от хорошей жизни однако, а потому что нечем более было нелинейность скомпенсировать, кроме как другой нелинейностью - механической. Но времена нонче имхо немного другие.

И еще одно - а КОНДИЦИОНЕРЫ ЛВДТ-сигнала этим не занимаются?

Народ, ну вы хоть на графики посмотрите!
Именно ЭТА конструкция тем и хороша и очень широко используется, что она линейна!
Вот ЭТА:


Вот человек сделал ТАКОЙ датчик из подручных материалов и получил линейность 2% :

404 Not Found

Да, есть куча других индукционных датчиков, которые нелинейны. Но не о них речь!

Сергей, с нелинейностью 2% проще твой конденсаторный датчик взять. А если вносить поправки по таблице то вообще пофиг на нелинейность. А вот на стабильность показаний не пофиг. Хорошие датчики ведь не зря меньше 100 баксов не стоят.
А человек не написал, можно ли его датчиком хоть что-то поймать в диапазоне перемещений 0,1 мм.

в генераторе можно использовать интегральные звуковые усилители. а схему генератора синусоиды я тут недавно давал.

GOGI> Сергей, с нелинейностью 2% проще твой конденсаторный датчик взять.

Bonjovy получил 2% с текстолитовым коромыслом, дающим гистерезис. Если поставить нормальную железяку, будет гораздо лучше.

GOGI> А человек не написал, можно ли его датчиком хоть что-то поймать в диапазоне перемещений 0,1 мм.

Такими датчиками микроны измеряют. Чем меньше ход датчика, тем лучше линейность.
У Bonjovy ход 1 мм, изменение сигнала от 20 до 75 мВ. Это 5.5 мВ на 0.1 мм. Разве это мало?

Non-conformist> Может я неправильно понял, о чем речь, но номинальное питание первички стандартного дифтрансформаторного датчика (МЭД и проч.) - 24 В переменки 50 Гц.
Нет, всё правильно. 4-5 В - это просто столько генератор выдаёт, больше - не может.
Full-scale> 70 Ом или 7 Ом, не имеет значения, сопротивление постоянному току чем меньше тем лучше, катушка же работает на переменном токе и важно ее сопротивление перемнному току (Z), которое состоит из индуктивного (Xl) и активного (R)
Full-scale> индуктивное сопротивление: Xl = 2 * Pi * f * L
Full-scale> При этом полное сопротивление (Z) будет
Full-scale> Z² = Xl² + R²
Да это всё понятно. 7 Ом активного + очень небольшая индуктивность ввиду малого числа витков, в итоге Z~R. При 70 Ом и 2200 витков первички 70 Ом-это минимум, X не принималось во внимание для простоты изложения, естественно Z>R.

Serge77> Такими датчиками микроны измеряют. Чем меньше ход датчика, тем лучше линейность.
Угу, датчиками за 1,5 килобакса с калиброванным усилием намотки проволоки. Я сейчас не про линейность, а про стабильность. Можно иметь нелинейный датчик и откалибровать его хоть через один грамм, если это нужно будет делать один раз. А вот если такая калибровка потребуется перед каждым измерением...

Я не верю в чудеса, но это тот редкий случай когда я буду рад ошибиться.

Bonjovy, тут народ в прогресс не верит! Какие у тебя дальнейшие планы?