Witam!

Od jakiegoś czasu próbuje dokonać liniowego pomiaru drogi na podstawie odczytu zmian napięcia z czujników halla, które są umieszczone na płytce PCB o szerokości 13 mm. Czujniki ułożone są wzdłuż płytki, w odległości od siebie co 6mm ( zdjęcie 1). Odczyt realizowany jest przez mikrokontroler Atmega168A za pomocą przetwornika ADC. Po nieruchomej rurze porusza się tuleja z magnesami (zdjęcie 2). Próbowałem już wiele sposobów i maksymalnie udało mi się osiągnąć około 2 mm dokładności. Na zdjęciu 3 umieszczam rozkład pola magnetycznego, jakie działa na czujniki halla.

Zależy mi na maksymalnym błędzie 1 mm. Może macie jakiś pomysł na algorytm pomiaru drogi z taką dokładnością, bo mi już pomysły się już skończyły?

Do dyspozycji umieszczam wyniki w formacie txt. Można je otworzyć za pomocą Excela. Należy wybrać tryb pliku rozdzielny z ogranicznikiem spacją. Magnes przesuwany był co 1 krok równy 0,375 mm. Dla każdego kroku odczytywanych było kilka wartości czujników halla, na które działa pole magnetyczne.

ZDJĘCIE 1:



ZDJĘCIE 2:



ZDJĘCIE 3:

Mam pytanie: czy w grę wchodzi jedynie pomiar przez odczyt natężenia pola magnetycznego, czy inny odczyt także jest możliwy (czy jest np. możliwe zamontowanie na ruchomym elemencie jakiegoś elementu, który wspomagałby czujnik)?

_________________
"O sygnałach bez całek" Czesław Frąc

Mozliwe jak najbardziej. Co masz na mysli?

Witam

Tak po wykresach z kolejnych kolumn, to nasuwają mi się trzy opcje:
-zdecydowanie zwiększ rozdzielczość ADC,
-zdecydowanie zwiększ natężenie pola magnetycznego ("silniejszy magnes"),
-opcja pewna (ale zapewne ją odrzucisz, bo całość już jest mechanicznie gotowa ) to umieść
czujniki Halla bliżej siebie (w mniejszych odległościach); może możesz dodać drugą listwę "po drugiej
stronie pierwszej"?

Tak po wykresach wygląda, że w tej konfiguracji nawet liczenie korelacji nie ma zbytniego sensu.

Pozdrawiam

A może jakiś optyczny enkoder albo dobry mechaniczny z dużą ilością impulsów na obrót ?

1. Pierwszy pomysł: Jeżeli jest możliwe umieszczenie czegoś na elementu ruchomym, to proponowałbym pryzmat - tylko zapomniałem jeszcze zapytać, czy w płaszczyźnie bocznej (w tle tego rysunku, który podałeś) możliwe jest umieszczenie innych czujników, niż czujniki Hall'a. Pryzmat, to gdybyś chciał na tej ścianie gdzie rozpoczyna się (lub kończy) tor ruchu umieścić laser.


Odchylenie promienia padałoby prawdopodobnie na którąś z bocznych płaszczyzn, gdzie mogłyby być zwyczajne fototranzystory jako czujniki. Oczywiście światło padające pod kątem ma mniejsze natężenie, więc żeby uściślić pomiar należałoby wykonać pomiar różnicowy przynajmniej z paru takich czujników, po drugiej biorąc pod uwagę sam jeden czujnik należałoby badać amplitudę natężenia światła.

2. Drugi pomysł, który przyszedł mi do głowy, to czy nie możnaby różnicowo badać siły natężenia pola magnetycznego z kilku czujników halla naraz - oczywiście musiałby to robić jeden mikrokontroler wyposażony w tyle wejść ADC ile w grę wchodziłoby czujników Halla.

Pozdrawiam! Jarek J23

_________________
"O sygnałach bez całek" Czesław Frąc

1. Rozdzielczość mam maksymalną jak na ten mikrokontroler, czyli 10-bitów
2. Silniejszy magnes nic nie da, bo zapomniałem wspomnieć, że na czujnikach jest kawałek blaszki z wgłębieniami na czujniki ( magnetowód, który zacieśnia pole magnetyczne)
3. Czujniki bliżej siebie nie wchodzą w grę, bo płytki już są zaprojektowane i wykonane
4. Pomysł z pryzmatem, niestety nie możliwy z uwagi na konstrukcję urządzenia.
5. Jeśli chodzi o różnicowy pomiar. Mikrokontroler przełącza czujniki, ale mierzy jednym wejściem ADC. Po odczytaniu wszystkich czujników gromadzi je w tablicy. Robiłem "różnicowy pomiar". Tzn. od czujnika o indeksie 0 odejmowałem czujnik o indeksie 1 i zapisywałem do 0. Tak z każdym czujnikiem. Wartości zostały zniwelowane blisko zera jednak, nadal nie pozwala to na określenie poprawnego algorytmu.

Tzn. źle wyraziłem się pisząc "różnicowy", bo powinienem napisać wypadkowy a to nie to samo.
Chodzi mi o policzenie wypadkowej wartości z dwóch czujników Halla w tej samej jednostce (możliwie minimalnego) czasu, czyli:

gdzie:
H wyp = wypadkowa wartość pomiaru
H cz1 = wartość pomiaru z czujnika nr 1
H cz2 = wartość pomiaru z czujnika nr 2
Znaki w nawiasach przed H cz1 i H cz2 oznaczają to z jakim zwrotem wektora mamy do czynienia - w każdym razie należałoby tak dobrać wartość wypadową, aby możliwie najdokładniej uściślić pomiar, o który Ci chodzi. Pisząc zwrot wektora mam na myśli to że wypadkowa natężenia pola magnetycznego (z założenia wyższa wartość od H cz1 lub od H cz2) będzie leżała gdzieś pomiędzy czujnikami.

Oczywiście dysponując uc z jednym tylko wejście ADC musiałbyś wiedzieć jaka jest odległość czasowa od przełączenia pomiaru z jednego do drugiego czujnika. Ehh... To jest trochę utrudnianie sprawy, bo teraz, żeby w miarę dokładnie określić położenie magnesu musisz wiedzieć jakim porusza się on ruchem, tzn. jednostajnym, czy też występuje jakieś przyspieszenie (dodatnie=przyspiesz/ujemne=hamuje). W oparciu o to liczysz jaką przebył drogę (w tej chwili gdy nie było pomiaru), no i masz jako taki dokładny wynik - O ILE uc poradzi sobie z przetworzeniem danych i wyliczeniem - tego nie wiem. Myślę, że dużo prościej byłoby zastosować uc z minimum dwoma wejściami ADC, lub ew. zastosować technikę, że bierzesz dwa uc z jednym wejściem ADC jako pomiarowe i dodajesz trzeci jako nadzorcę, który wylicza wyniki - W JEDNEJ I TEJ SAMEJ JEDNOSTCE CZASU.

Gdyby to nie zaskoczyło, to wydaje mi się, że trzeba by zastosować silniejsze pole magnetyczne, lub zrobić jakieś czarodziejskie sztuczki z elektroniki analogowej. Niestety, nie pomogę Tobie za wiele w elektronice analogowej, ponieważ: 1. nie za dobrze czuję się w tym temacie, po 2. na tym forum są osoby, które w sprawach elektroniki analogowej są DUUUUUUUUŻO lepsi ode mnie.

Pozdrawiam! Jarek J23

P.S. Musiałem w międzyczasie poprawić wzór, bo mały byk w nim popełniłem z pośpiechu - sorry

_________________
"O sygnałach bez całek" Czesław Frąc