Goedkope Digitale uitlezing voor frees- of draaibank.  frezen

Toen onlangs mijn HP deskjet printer het liet afweten was ik gedwongen om de binnenzijde te inspecteren. Mijn oog viel daarbij op een kunststof 'meetlineaal', waarmee de koppositie bepaald wordt. In tegenstelling tot wat ik altijd gedacht had blijken er in deze printers al jaar en dag servomotoren te zitten met terugkoppeling en geen stappenmotoren. Ik had nog een oude printer op zolder staan die snel werd omgebouwd (of liever gezegd: gestript) tot 'mechatronisch test platform'. Een snelle kontrole leerde dat er ongeveer 6 streepjes per mm op de strip staan. Maar de printer was toch een 600 dpi model? 600 dpi is 0,0423 mm per dot terwijl de streepjes 0,16 mm uit elkaar staan.

Hoe werkt het?

De bij de 'lineaal' horende sensor levert een zogenaamd kwadratuur signaal. In de praktijk komt het erop neer dat er twee uitgangen zijn: A en B. Als de lineaal door de sensor bewogen wordt, zien we op de A en B uitgangen pulsen verschijnen.
 
pulsen Bovenin het plaatje hiernaast zie je (symbolisch) de lineaal en de leeskop. De leeskop bevat twee detectoren die enigzins verschoven zijn t.o.v. elkaar. Als de ene midden op een streep staat, staat de andere net op een overgang, zoals getekend. Beweegt de kop nu naar rechts dan komt eerst de B detector helemaal op een doorzichtige streep, waarna de A detector op een zwarte streep zal komen. In de getekende signalen zien we dan ook dat het B signaal eerst hoog wordt waarna het A signaal laag zal worden als we vanuit de aangegeven positie naar rechts gaan. Bewegen we naar links, dan is de volgorde van 'omklappen' van de signalen precies andersom zoals makkelijk na te gaan is. Hierdoor kunnen we uit de volgorde van 'omklappen' bepalen in welke richting de kop beweegt. Wordt A hoog als B laag is dan gaan we naar rechts en als A hoog wordt terwijl B hoog is, dan bewegen we naar links.
 
Door nu het aantal A pulsen te tellen weten we hoeveel doorzichtige strepen we gepasseerd zijn. In ons geval is dit 0,1693 mm per streep. Voor een uitlezing op een freesbank hebben we daar niet zo heel veel aan. Het wordt pas interessant als we alle overgangen (zowel van A als B) gaan tellen. Daarmee is de resolutie opgevoerd tot 0,0423 mm (=0,1693 mm / 4). Anders gezegd: 'beter dan vijf-honderdsten', hetzelfde als we met de nonius op een normale schuifmaat kunnen aflezen. Voor mijn hobby freesmachine is die 600dpi een acceptabele waarde.
 
encoder

De praktische realisatie

schroefjeVoor de X-detector is een beugeltje gemaakt dat op de Y-slede gemonteerd wordt. Gewoon met dubbelzijdig plakband, zodat niet in de machine zelf geboord hoeft te worden. De ingekorte lineaal wordt in een stuk aluminium hoeklijn gemonteerd. haakje Aan een zijde is een gaatje gemaakt (met een tandarts freesje want ponsen ging niet) dat over een schroefje valt. Het andere einde wordt door een veertje in het oorspronkelijke gat strakgehouden.
samgroot


Samengesteld komt het er zo uit te zien. De lineaal zit zo keurig beschermd achter het overhangende deel van de hoeklijn.
De meetlinealen voor de Y- en Z-as worden op dezelfde manier opgebouwd. De bevestiging hiervan is wat ingewikkelder. Met name de Z-as is de lastigste. De envoudigste oplossing is de lineaal op de kolom monteren en de sensor (met een beugel) aan het motorhuis vast te maken. Op deze wijze wordt de echte z-verplaatsing van de pinole gemeten (zowel hoofdbeweging als boor- en fijnafstelling).