Как работает штангенциркуль электронный: Описание и принцип работы электронного штангенциркуля, преимущества цифрового инструмента

Цифровой штангенциркуль — потрошим и тестируем по полной.

Сегодня рассмотрим и разберем пластиковый штангенциркуль, который здесь уже обозревался пару раз.
Как работает, почему не работает, точность и стоит ли покупать.
Брал для измерения диаметра проводов. По диаметру провода можно просто определить сечение, я уже наизусть помнил сечение хорошего ВВГ 2.5 — 1.7мм, если ВВГ 2.5 дохлый то сечение 1.4-1.5мм, далее хороший ВВГ 1.5 имеет диаметр жил 1.2-1.3 мм, плохой ВВГ 1.5 будет с диаметром ниже, до 1мм и так далее. Пластиковый вариант был взят, чтоб можно было измерять диаметр провода прямо под напряжением в щитке, чтоб знать каким проводом дальше работать.

Штангель был заказан давно, годик валялся в ящике с инструментом по этому экран немного потерся.

Штангель как у всех, три кнопки — сброс в ноль в любой точке измерения, сантиметры — дюймы и включение — выключение.

На обратной стороне наклейка — точность измерения и разрешение (цена деления) по 0.

1 мм, батарейка LR44.

Пару фото измерений

Экран не IPS но видно хорошо под любым углом.
Вроде бы мелочь, но мелочь приятная, потому что во многих показометрах и даже в мультиметрах на экран нужно смотреть под определенным углом. Тут все норм.
Пробую измерить щупы из набора для настройки клапанов. Время мотоциклов закончилось а вот щупы остались.
Самый толстый щуп 0.5 мм

Если измерять той частью, которая предназначена для измерений внешнего размера, то получается 0.4 мм вместо 0.5 мм.
Если измерять выше, то получается ровно 0.5 мм.
Сфоткал на просвет — да, есть щель, стоит это учитывать.

Измеряю щуп 0.35 — получается или 0.3 или 0.4, в зависимости от того, где измерять.
В общем в точность штангель вроде уложился.

Посмотрим что у него внутри.
Во первых у него внутри батарейка, LR44. Напряжение за год упало до 1.3 в, но работает без проблем.

ufaman в комментах подсказал, что под наклейкой шкалы есть плата с прорезями. Отклеил край — так и есть.

Потрошим дальше. Под наклейкой 4 винта и еще один сбоку непонятно зачем.
Снимается измерительная часть. Есть еще заглушка для разъема подключения к компу через всякие ардуино.

Видны полоски, которые реагируют на нанесенное покрытие на линейке штангенциркуля. Микросхема клякса оценивает емкость и понимает куда и на сколько двигается измерительная часть перед линейкой.

Потрошим дальше. 4 винта и снимаем плату. На плате видно 3 конденсатора, один параллельно батарейке не распаян. Видны площадки для 5 кнопок, а кнопок 3. Интересно.

Вырезаю скальпелем в соответствующих местах пластик под кнопку, перекидываю кнопки в новые места, собираю.

Новые кнопки не работают. Нажимал и в движении и долго и коротко, нет никакой реакции на нажатия.
Вернул все на место.

Ну и посмотрим потребление с батарейки.
Экран выключен — 0.012 мА, экран включен — 0.013 мА, при нажатии кнопки 0.028 мА.



То есть он жрет батарейку постоянно, включен экран или нет по сути все равно.

Ну и какое максимальное значение на экране — 199,9

Максимально измеряет около 154 мм.

Ну и многие пишут что если работать штангенциркулем, то показания сбиваются.
Я выставил ноль и быстро подвигал штангель до максимума много раз. Максимально быстро.
При этом все равно при сведении губок были показания 0.0

Возможен у кого то был сбой из за потери контакта батарейкой, как то раз такое было — подогнул контакты и все стало отлично.

Возможно подключение к компьютеру, тема на форуме
Кто то писал что были проблемы с измерениями таким же инструментом в непосредственной близости от люминесцентных ламп, у меня таких нет, проверить не могу.

В общем инструмент хорош, батарейка идет в комплекте, точность нормальная для большинства домашних мастеров. Цифры видны хорошо, батарейки хватает на пару лет.

КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ШТАНГЕНЦИРКУЛЕМ

Штангенциркулем высчитывают диаметр кругляков вплоть до 0,1 мм. А также запросто выверяют толщу металла и глубину выемок на поверхностях. 

Давайте же разберемся, какие бывают виды этих измерителей и как правильно их использовать для каждого конкретного случая.

Познавательная статья: 6 самых распространенных неисправностей стиральных машин и способы их устранения

Что можно измерить штангенциркулем?

Измерительный инструмент незаменим для измерения диаметра детали. В том числе крупных заготовок. А также для сведений о величине зазора или выступа между элементами.  

Какие бывают штангенциркули?

Девайсы разделяют на три категории: 

1. Нониусные — их конструкция максимально проста. Они пользуются спросом в домашних условиях для замеров с помощью шкалы делений.
2. Стрелочные отображают результаты на циферблате. 
3. Цифровые — самые точные. Они автоматически показывают показания на табло дисплея.

Рассмотрим каждый вид подробнее ниже по тексту. 

Нониусные (классические)

В основе измерительного девайса предусмотрена линейка-штанга с губкой — одной или двумя, в зависимости от модели. На девайсе обозначена шкала, шаг которой составляет 1 мм. 
 

1. С одной стороны разметки расположена рамка с дополнительной деталью (нониусом), положение которого можно изменять. В случае ее сопоставления с основой, можно получить точнейшие сведения до долей миллиметра в десятках или сотнях. 
2. На второй части увеличенное в масштабе нанесение в мм — для упрощения расчета. 

 

Статья для столяров: Как выбрать полировальную машину: 2 типа и 7 характеристик в помощь

Стрелочные

Эта категория девайсов известна так же как циферблатные. По конструкции штангенциркуль похож на нониусный. Однако, вместо дополнительной шкалы используется механическая головка для замеров. Это подвижная рамка, объединенная с круглым циферблатом и стрелкой, привод которой обеспечивается шестеренкой. На поверхности штанги расположена небольшая рейка с зубьями, которая вращается по планке. Также на циферблате смещается стрелка, которая показывает пройденное расстояние. 

Судя по отзывам, такая модель удобнее классического прибора. На ней нет необходимости высматривать совпадения штрихов на основной линейке и нониусе. 

Цифровые 

Такие устройства идентичного склада как у двух вышеописанных модификаций. Только вместо нониуса — электроголовка. Датчик замеряет, после этого результаты появляются на экране.

У каждого из приборов свои ключевые особенности в использовании. Их стоит принимать во внимание перед проведением замеров. Подробнее об этом — в таблице:

Конструкция штангенциркуля

Рассматривая, какие бывают модификации штангенциркуля, определимся с составляющими устройства:

• Длинная плоская планка со шкалой деления (длина, в среднем, от 120 до 4000 мм) обозначена в миллиметрах. На ней прикреплены две группы губок, используемых для измерения внутреннего и внешнего диаметров. В зависимости от комплектации инструмента, губки могут быть плоской или заостренной формы;
• фиксация замеров осуществляется шпинделем. Такая конструкция оптимальна, когда необходимо провести замеры, а после сделать дополнительные вычисления;
• предусмотрен глубиномер, который вычисляет высоту комплектующей или заготовки. Встречается не во всех приборах.

Измерители производятся из сплавов износостойких сталей, и усиливаются напайками из сплава твердых металлов. Это делается для того, чтобы устройство можно было использовать как разметочное, так как обычные губки достаточно быстро изнашиваются и производимые замеры получаются неточными. 

В тему: Как выбрать набор инструментов для дома: 4 базовых предмета

Инструкция по использованию штангенциркуля

Перед проведением замеров устройство очищают от загрязнений и ставят губки в исходную позицию — где отметки на шкале соответствуют нулю.

Чтобы произвести замеры диаметра или определить размер, необходимо:

1. За счет передвижения рамки развести металлические пластины в разные стороны.
2. Приставить прибор к детали, размер которой предстоит выяснить, и сдвинуть пластины таким образом, чтобы они плотно прилегали к стенкам комплектующей.  
3. После необходимо обездвижить дополнительную рамку, подтянув стопорный винт. 
4. Вынуть прибор из детали (или убрать запчасть, в зависимости от того, внешний или внутренний размер необходимо было выяснить). Затем считать то, что замеряно. 

Если на измеряемом предмете можно рассмотреть шкалу на штангенциркуле, тогда проще считывать результаты без выполнения 3 и 4 пунктов.

Увлекательная статья: Сколько электроэнергии потребляет компьютер — как узнать: 3 способа

Считывание результатов

Разметки, нанесенные на планку, обозначены в миллиметрах. Чтобы определить диаметр детали, достаточно посмотреть значения, которые совпадают на подвижной и неподвижной шкале — это и будет измеряемый размер.

После правильной установки штангенциркуля и фиксации зажимных винтов, следует считать замеры, произведенные штангенциркулем. 

Чтобы результаты замеров были точными, их считывают пошагово.

1. Вначале определяют количество целых мм. Для этого на разметки штанги ищут черту, которая по вертикали совпадает с расположением губки. Допустим, это 15 мм.
2. Потом вычисляют доли миллиметров. На шкале нониуса находят черту, которая пересекается с линией, определённой в первом шаге. После следует выяснить ее номер по порядку и умножить на деления, что на нониусной шкале. Такой показатель в большинстве устройств составляет 0,01 мм и указывается на штангеле. В нашем случае пусть это будет 0,23 мм.
3. Чтобы завершить замеры детали, необходимо сложить два полученных показателя: 15 и 0,23 мм. Таким образом размер детали составляет 15,23 мм. 
    

Ошибки при измерениях

Если при использовании штангенциркуля игнорировать правила проведения замеров, есть вероятность того, что данные будут неточными.

 

Четыре часто встречающиеся ошибки в замерах:

1. Излишнее давление на рамку устройства, из-за чего металлические плашки изменяют расположение относительно основной разметки.
2. Установка пластин для произведения расчетов на фаски и округлые поверхности.
3. Перекосы при позиционировании и фиксации на устройстве детали.
4. Использование неверно откалиброванного девайса.

Первые три ошибки в измерениях допускаются из-за неопытности в работе со штангенциркулем. Последнюю ошибку можно предотвратить, откалибровав устройство.

Замерять штангенциркулем не составит труда, если придерживаться вышеописанных рекомендаций по использованию прибора. Для измерений диаметров или линейных размеров можно использовать только те штангенциркули, которые прошли проверку в метрологических службах и соответствуют принятым стандартам. Об этом свидетельствует значок «ГОСТ» на приборе. 

Для использования не подходят приборы с деформацией. Иначе замеры будут изначально неверными. Проверить, точно ли измеряет прибор можно в домашних условиях. Для этого достаточно взять болт или гайку любого размера. Допустим, под рукой оказалась гайка калибром 30 мм. Ее нужно замерить штангенциркулем. Если также покажет 30 мм, он исправен. 

Использование штангенциркуля для замеров — простой процесс, при котором важно понимать особенности прибора. 

1. Во-первых, нужно измерять диаметр или расстояние между деталями только исправным прибором, прошедшим поверку. 
2. Во-вторых, необходимо ровно располагать устройство и затягивать винты, чтобы зафиксировать детали девайса. 
3. В завершении важно правильно считывать результаты. 

Если на стрелочных и цифровых девайсах диаметр подсвечивается на табло или циферблате, нониусным прибором только замеряют. Готовых результатов он не выдает, придется считать самому. 

В тему: Как выбрать набор инструментов для дома: 4 базовых предмета

Как работает штангенциркуль?

от Mift H

С точки зрения измерения расстояния внутреннего-внешнего размера и диаметра объекта, это намного сложнее сделать с помощью обычной меры, такой как линейка. Однако со штангенциркулем все намного проще. Многое можно сказать о суппорте, но как он на самом деле работает? Как это можно измерить?

Чтобы понять работу суппортов, необходимо распознать части тела. В этом случае та часть, которая влияет на то, как проводится измерение, является ключевой. Другими словами, то, как отображается чтение, является моментом, который мы можем наблюдать, чтобы изучить его.

Как классифицировано в предыдущем посте, существует две основные категории штангенциркулей:

1. Штангенциркули косвенного отсчета (внутренние, внешние, разделительные и нечетные штангенциркули),
2. Штангенциркули прямого отсчета (нониусные, циферблатные и цифровые штангенциркули) .

Каждый из них имеет свой принцип работы, который будет раскрыт. Кроме того, у них разный тип считывания, что является признаком их разного принципа работы.

Как работают суппорты?

Давайте посмотрим на работу штангенциркуля, принадлежащего к разным категориям:

Штангенциркули непрямого считывания:

1. Внутренний штангенциркуль

При измерении нутромером сначала необходимо сомкнуть ножки штангенциркуля, чтобы он мог легко поместиться внутри объекта. Как только ножки штангенциркуля достигли внутренней части объекта, вы открываете их в соответствии с требуемым размером. После того, как вы правильно отрегулировали ножки, вы можете затянуть штангенциркуль и снять его с внутреннего диаметра объекта. Когда штангенциркуль снят, он готов к измерению с помощью отдельной шкалы.

Здесь мы делаем вывод, что внутренний суппорт в основном работает вручную. Это действительно человеческий труд. Нет механизма, который работает автоматически.

2. Внешний штангенциркуль

Внешний штангенциркуль работает точно так же, как внутренний штангенциркуль, но измеряется внешняя часть объекта. Следовательно, вы регулируете ножки в соответствии с самой широкой частью объекта, а затем затягиваете ее. После того, как вы отрегулируете ножки должным образом, вы можете снять мерку, сняв внешний штангенциркуль с самой широкой части.

Точно так же не существует набора инструментов, которые предназначены для работы таким образом, чтобы облегчить работу человека. Внешний суппорт — полностью ручной инструмент.

3. Штангенциркуль с делителем

Это еще один обычный штангенциркуль, работающий вручную. Штангенциркуль похож на компас. Ножки штангенциркуля имеют заостренные края, вы ставите края штангенциркуля делителя на точки, расстояние которых необходимо измерить. Вы можете использовать отдельную шкалу для измерения расстояния между двумя точками.

4. Штангенциркуль для нечетных ножек

Штангенциркуль для нечетных ножек работает так же, как компас. Согнутая нога устанавливается на фиксированное место, а другой ногой чертят линию. То же самое с тремя типами штангенциркуля выше.

Штангенциркули прямого отсчета:

1. Как работает штангенциркуль? Нониусные весы

Чтобы найти показания объекта с помощью штангенциркуля, проверьте погрешность нуля, сомкнув губки. Если показание равно нулю, то ошибки нет. Отрегулируйте губки на объекте, а затем с помощью стопорного винта затяните губки и снимите показания.

Результат измерения получают с помощью механизма нониуса. Другими словами, штангенциркуль работает, показывая показания с использованием шкалы нониуса. Как показание берется из движения каждой метки, которая совпадает с противоположными метками. Это отличная идея, дешево, надежно, точно. Но нужно иметь хорошее зрение.

2. Как работает штангенциркуль?

Штангенциркули с часовым механизмом работают иначе, чем штангенциркули с нониусом. У них есть стойка и циферблатная шкала для отображения показаний. Когда он скользит, рейка будет вращать шестеренку внутри циферблатной шкалы, затем вращается игла, чтобы определить определенное число.

Штангенциркуль легче читается, чем штангенциркуль. Будет две шкалы. Вторая шкала – это циферблат.

3. Как работает цифровой штангенциркуль? Цифровой штангенциркуль

Хотя ручные штангенциркули предпочтительнее цифровых, поскольку они дешевле и не требуют батареек для работы, цифровые штангенциркули легче считываются и могут легко переключаться между метрическими и имперскими показаниями одним нажатием кнопки.

Использование многопластинчатых емкостных датчиков обеспечивает такую ​​экономическую эффективность.

Цифровые штангенциркули используют многочисленные пластины для создания емкостной матрицы, способной правильно воспринимать движение. Цифровой штангенциркуль имеет пластины статора и ползуна («ротора»). Статор вставлен в металлическую линейку, удерживающую электронный корпус. Слайдер размещен в электрическом корпусе. Конструкция статора создается на верхнем медном слое обычного стеклоэпоксидного ламината и крепится к штанге суппорта из нержавеющей стали. Для определения направления движения требуются отдельные углы sin и cos. При типичном подходе к изготовлению ПК комбинация цифровых схем подсчета пластин и аналоговой интерполяции между пластинами дает 0,0002 дюйма на 6. Приложение использует небольшую батарейку для часов, чтобы продемонстрировать использование тока на уровне микроампер, которое стало возможным благодаря технологии.

В результате эти измерения достижимы только благодаря последовательности емкостных датчиков, которые охватывают длину луча. В результате изменения ощущения электрического заряда, ощущаемого при изменении расстояния между челюстями, затем проводятся измерения. Из-за того, что прямоугольные пластины, выгравированные на медной пластине, находятся под шкалой ползунка, когда скользящая губка перемещается вдоль основной шкалы, емкость, представляющая собой электрический заряд между пластинами, изменяется, посылая сигнал на микросхему внутри штангенциркуля. и формирование показаний, отображаемых на ЖК-дисплее.

При осязании палец пользователя служит второй пластиной конденсатора, подключенного к интерфейсной схеме. Изменение емкости, которое происходит, когда палец касается второй пластины, воспринимается схемой, которая впоследствии генерирует триггерный сигнал, имитирующий функцию классической электромеханической кнопки. Вместо пальца можно использовать другую проводящую поверхность, и это основа для реализации штангенциркуля.

Все это происходит из-за того, что схема аналогового интерфейса содержит таймер (генератор), частота которого определяется постоянной времени резистора/конденсатора (RC), а колебания емкости изменяют эту частоту. Преобразователь частоты в напряжение измеряет эти мельчайшие изменения емкости; результирующее напряжение пропорционально положению штангенциркуля. Таким образом, значения, записанные на ЖК-дисплее, могут быть легко преобразованы в метрические, имперские или дробные единицы, а показания могут быть легко обнулены снова нажатием кнопки нуля, что значительно упрощает калибровку по сравнению с обычными штангенциркулями.

В результате цифровой штангенциркуль является не только модернизированной и улучшенной версией аналогового штангенциркуля, но и более точен, надежен и требует меньше обслуживания. В зависимости от характера использования они изготавливаются из нержавеющей стали или стали. Хотя оба устройства предназначены для выполнения одних и тех же задач, они сильно отличаются друг от друга с точки зрения мелких деталей и функций, а не конкретно их приложений.

В целом

Принцип работы штангенциркуля отличается друг от друга. Штангенциркули работают путем скольжения и использования нониуса для обеспечения чтения. Циферблатные суппорты работают через реечную систему. Они перемещают циферблат и показывают показания. Последний — это цифровой штангенциркуль, который работает за счет электронной системы, встроенной в штангенциркуль, преобразующей электрический заряд в числа.

Из трех вышеперечисленных прямых штангенциркулей мы знаем, что нониусный штангенциркуль является самым простым для понимания, в то время как в остальных измерителях система работает за кулисами.

Рисунок 1 Мультипликационные электроды

Цифровые суппорты

цифровой Штангенциркули являются чрезвычайно экономичными и точными измерительными приборами. Они обычно имеют разрешение 10 мкм с точностью от 30 до 40 мкм. Такая высокая производительность и экономическая эффективность достигается за счет использования Многопластинчатые емкостные датчики.

 

Емкостный датчики чрезвычайно прочны и просты в изготовлении. Они очень линейны и невосприимчив к механическим и электронным помехам. Однако, поскольку они опираются на емкости, они чувствительны к жидкостям. Любая жидкость, перекрывающая емкостные пластины увеличивают емкость. Капля масла может увеличить емкость в 80 раз!

 

Цифровой суппорты можно купить по цене от 15 долларов за штуку. У них есть ЖК-дисплей для чтения и серийный выход. Учитывая их полезность и низкую цену, я сделал эта веб-страница, на которой собрана часть информации, которую я собрал. Многие из эта информация исходит от лиц, которые разместили в Интернете. Эти людьми движет исключительно страсть, но они вносят огромный вклад в продвижение знаний. Поэтому я считаю своим долгом также увековечить знания таким же образом.

 

Как работают цифровые измерители

 

Цифровой штангенциркули используют несколько пластин для формирования емкостного массива, который может воспринимать движение точно. В конструкции имеется статор и ползун («ротор») пластины. цифровой штангенциркуль. Статор встроен в металлическую линейку, на которой слайды с электронным корпусом. Электронный корпус содержит ползунок.

 

 

Рисунок 1 Статор с многопластинчатыми электродами

 

Изображение 1 Многопластинчатые электроды, вытравленные на плате цифрового штангенциркуля

рисунок статора изготовлен на верхнем медном слое стандартной стеклоэпоксидной смолы ламинат и приклеен к штанге суппорта из нержавеющей стали.