Cómo realizar un seguimiento del movimiento de un movimiento de ovendoor

Question

En el trabajo, somos la medición de diversos parámetros, para poner a prueba un nuevo diseño de horno prototipo. Para hacer las cosas más eficientes, estoy tratando de crear una configuración electrónica para automatizar la medición, en particular de la puerta del movimiento (de completamente abierta a completamente cerrada).

El objetivo es que en la medición de la instantánea de la velocidad de la puerta en los diversos puntos de su moción, que es un fijo radial camino. Nota el énfasis en la velocidad instantánea de registro, en contraposición a una velocidad promedio determinado de tiempo a solas.

Lo que es una forma de medir la ovendoor de velocidad / seguimiento de su movimiento con una precisión razonable? (Razonable, lo que implica error < 1-2 cm/s)

Ya que solo se fija radial de movimiento (y ningún componente a lo largo de cualquier otro eje), y puesto que hay un componente móvil y un componente estacionario, supongo que este debe ser un problema más fácil que, por ejemplo, la medición de la velocidad de un organismo independiente como la de una persona o de la mano.

Mi primer pensamiento fue un acelerómetro-giroscopio-IMU-basado en el método, es decir, la integración de la aceleración a lo largo del tiempo para obtener la velocidad, pero al leer sobre este tema sugiere que esto va a conducir a considerables errores.

Answer 1

Yo no soy plenamente consciente de que el contexto de esta puerta del horno; pero me gustaría aportar una sugerencia.

Cómo sobre la calidad potenciómetro en la bisagra de la puerta? Considerar esto, usted obtiene tanto de la posición y la velocidad de la puerta de esta manera, este método es sencillo y robusto. La obtención de la posición de la puerta es trivial, a través de algunas pruebas y medición, se puede encontrar lo que los valores de la olla salidas a las entradas, o la puerta de posiciones.

También, si usted diferenciar la posición con respecto al tiempo (en la práctica, usted puede simplemente dividir la tasa de cambio en la posición de obtener más de la tasa de cambio en el tiempo), se obtiene la velocidad angular. A partir de ahí se puede calcular la velocidad de la puerta está viajando en.

De la imagen de arriba, la velocidad angular sería poco omega. V es la velocidad de la final de la puerta de viajes. V, obviamente obtenidos con velocidad angular multiplicado por el radio.

Answer 2

Una sugerencia es tener un conjunto de bajo costo láseres de baja potencia dispuestos en un arco por encima del plano superior de la puerta de la rotación, apuntando directamente hacia abajo. Corresponde un arco de PIN fotodiodos o fototransistores justo debajo del plano inferior de la puerta de la rotación puede ser conectado a los pines GPIO de un microcontrolador, para detectar la luz de la interrupción de cada una de las vigas en la secuencia.

He hecho un áspero ilustración de la disposición, el uso de 5 grados en la detección de ángulos. Esta precisión podría reducirse a 1 grado por el sensor, si es necesario.

Este 5 Voltios 5 mW dot-tipo de láser rojo sería suficiente (alrededor de $1 en eBay incluyendo el envío internacional):

Para el sensor, un fotodiodo PIN tales como la OP906 ($0,59 en unidades individuales de Digikey) puede ser utilizado:

En su microcontrolador código, los tiempos para las sucesivas rayo láser interrupciones se precisa instantáneo de la velocidad de rotación entre dos puntos separados por 5 grados, que la puerta está abierta o cerrada.

El ADC frecuencia de muestreo, el temporizador de precisión y la velocidad de procesamiento del microcontrolador determinar la precisión de datos alcanzable.

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Una de las más útiles simplificación de este diseño (gracias, @jippie, por hacerme pensar en esta dirección), si la precisión no es super-crítico, es el uso de un único tubo estrecho de luz, como un 8 vatios de luz fluorescente o CFL tubo, encima de la puerta, para reemplazar a los láseres. Los detectores de luz seguiría siendo como son, la luz, sería interrumpido en secuencia a medida que la puerta se cierra.

Answer 3

Me sorprende que nadie haya mencionado el uso de una cadena de codificador o un potenciómetro Es bastante simple y la solución exacta. Básicamente, una cadena que está conectado a un resorte en el codificador el codificador mide el movimiento de la cuerda. Hay muy poco movimiento en masa y no se requiere que el codificador de eje se colinear con la bisagra o requiere ninguna modificación de la bisagra, tales como engranajes o correas.

Answer 4

Si el primer movimiento es a lo largo de una trayectoria circular, una sola giroscopio debe dar la suficiente precisión. Requeriría algo de matemáticas para ir de la velocidad angular a la velocidad del centro de masa, pero de un tiempo de cálculo.

Básicamente, si la velocidad está limitada a la velocidad angular, un giroscopio+matemáticas por lo general puede dar la velocidad instantánea.

El problema con la IMU y muertos wreckoning tipo de enfoques es que, durante un largo tiempo de obtener la capitalización de la velocidad de error de integración de la aceleración lineal. Esto sucede porque no hay en general ninguna manera buena de forma genérica la determinación de la velocidad lineal. Esto se pone mucho peor cuando se trata de determinar la posición, la contabilidad de rotación de desplazamientos de velocidad lineal, etc. etc.

Dependiendo del tipo de pruebas que está haciendo, usted puede aumentar la IMU con un sensor para la determinación de cuando la puerta está cerrada o en la posición de parada, a continuación, utilizarlo para volver a cero la IMU. Con ese enfoque de la IMU sólo debe ser razonablemente precisa sobre el tiempo que se tarda para abrir/cerrar la puerta (presumiblemente sólo un par de segundos), que creo que es razonable.