¿Mecanismo servo lineal de bricolaje?

Una posible solución es un Transformador Diferencial Variable Lineal o, en este caso, probablemente una serie de ellos.

Los LVDT generalmente solo se usan en distancias de, digamos, 100 mm, por lo que necesita 10 veces más. Y la linealidad a menudo es solo del orden del 0,1% con cuidado y peor con menos cuidado.
PERO la resolución es teóricamente infinita, limitada por el sistema de medición.
Por lo tanto, para que funcione, probablemente desee múltiples sistemas de triple bobina, y tendría que calibrarlo en general en términos absolutos, probablemente con datos de calibración en la memoria y comparados con las mediciones, debido a las restricciones de linealidad.
Pero debería ser posible construir un sistema que tuviera tanto una resolución como una precisión tan buenas como su sistema de medición. Dividirlo en varias secciones alivia la resolución necesaria de la medición.

20 micras en 100 mm = 1:5000 = unos 13 bits, por lo que una medida de 16 bits debería ser suficiente.

Los steppers empiezan a sonar atractivos :-).

Solo para abrir los filtros mentales, aquí hay un informe que describe una resolución de 20 nm en un sistema de aproximadamente 20 mm que usa LVDT. INTERFERÓMETRO LÁSER OBSERVATORIO DE ONDAS GRAVITACIONALES El sensor de posición del Transformador Diferencial Variable Lineal para los controles de baja frecuencia del Interferómetro de Ondas Gravitacionales. - "no es su aplicación promedio".
Tenga en cuenta el comentario del escritor a continuación: tenga en cuenta la linealidad del 1% pero la resolución de 10 nm. Es posible que desee evitar los amplificadores de bloqueo :-)

• Mediante una elección cuidadosa de la geometría de la bobina, fue posible obtener una linealidad superior al uno por ciento en un rango de movimiento de 25 mm con menos del uno por ciento de sensibilidad a los movimientos transversales. Además, el diseño sofisticado del circuito amplificador de bloqueo permitió una resolución de posición superior a 10 nm rms en el rango mencionado anteriormente.

Y aquí hay un excelente artículo de bricolaje : varias órdenes de magnitud por encima del nivel instructable.

Algunos productos reales , nada más de 50 mm :-(

Operación básica de LVDT:

De aquí

• Dos componentes comprenden el LVDT: la armadura móvil y los devanados del transformador exterior. Las bobinas secundarias están en serie opuesta; enrollado en serie pero en direcciones opuestas.

  Cuando la armadura móvil está centrada entre los dos secundarios opuestos en serie, el mismo flujo magnético se acopla en ambos secundarios y el voltaje inducido en una mitad del devanado secundario está balanceado y desfasado 180 grados con respecto al voltaje inducido en el otro. la mitad del devanado secundario.

Animación:

Los diagramas a continuación son una captura de pantalla de una animación 'Flash'; vale la pena verlos si se desea tener una idea de cómo varían los voltajes con la posición Desde aquí

Los codificadores rotatorios para pórticos lineales arruinarán sus 20 micrones (posiblemente esté confundiendo la resolución de paso con una precisión posicional absoluta). Los codificadores rotatorios solo se pueden usar para el bucle de retroalimentación de velocidad. La lectura posicional siempre debe usar cinta.

Para lecturas de 0,1 a 1,0 micras, utilice esas costosas cintas de invar con sobres, pegamento, cabezales de lectura y marcadores de referencia. No utilice los interruptores de límite como referencia de referencia.

Bueno, el costo de una buena configuración basada en cinta de 1 micrón para movimiento lineal puede costar $ 1K. No defiendo la codicia de los monopolistas en la industria del movimiento, pero ¿qué puedes hacer tú? Si puede construir su propio laboratorio con cintas, rubíes, optometría, mesas de granito, etc., entonces puede alcanzar el costo de menos de $ 1K por pórtico después de algunos años de intentarlo. Pero, ¿quién quiere probarlo? No hay atajos, a menos que puedas vivir con cámara muy, muy lenta.

Para cámara muy, muy lenta, puede inventar toneladas de soluciones con lectores capacitivos como en calibres, lectores de inducción como en escalas, incluso algún interferómetro láser barato, etc. Pero esta es siempre una ciencia de autoservicio, que es imposible de reutilizar.

Una idea sobre la cinta barata es usar una cámara de microscopio barata que lea un patrón único en una cinta larga con un algoritmo de búsqueda basado en la calibración contra la cinta de referencia. Pero esto requerirá una CPU enormemente rápida y gigabytes de memoria. Lo que significa lento, de nuevo. Cada movimiento normal necesita una respuesta en microsegundos o menos.