В дешёвом цифровом штангенциркуле под наклейкой живёт ёмкостный энкодер

Линейка выглядит почти обманчиво просто: пластик, деления, наклейка. Вскрытие дешёвого цифрового штангенциркуля показало, что под этой наклейкой проходит проводящий рисунок из повторяющихся T-образных секций. На нижней стороне подвижной каретки лежит плата с несколькими группами электродов. Между двумя печатными платами остаётся тонкий воздушный зазор, и весь измерительный тракт работает через электростатическое поле.

При сдвиге каретки одни её площадки всё лучше перекрываются с участками шкалы, другие расходятся. Частичные ёмкости меняются периодически с координатой. Это особенно красивая часть конструкции: электронике не требуется найти единственную «ёмкость линейки» и поверить её малому изменению. Пространственный рисунок сам создаёт повторяющийся набор сигналов, устойчивый к умеренным вариациям зазора и геометрии.

Дальше ASIC возбуждает электроды переменным сигналом и сравнивает принятые каналы с возбуждением. Координата приходит как фаза и амплитудное соотношение этих периодических сигналов. Патент US5068653A, опубликованный ещё в 1991 году, описывает именно такую архитектуру с T-образной шкалой, передающими и приёмными электродами и фазовым извлечением перемещения. Движение губок превращается в сдвиг электрической фазы, после чего микросхема выдаёт привычные миллиметры на LCD.

Отсюда понятна и кнопка ZERO. В распространённой дешёвой реализации штангенциркуль не читает нанесённые деления как абсолютный код; он ведёт относительную координату ёмкостного энкодера. Ноль пользователь назначает в той точке, которую считает началом измерения. Разметка на корпусе остаётся удобной механической шкалой, а цифровой тракт живёт собственной периодической геометрией под ней.

Независимый разбор другого экземпляра оценил межплатный зазор в 0.35 ± 0.05 мм, а эквивалентную ёмкостную связь — примерно в 0.588 пФ. Такие величины обычно ассоциируются с паразитиками, влагой на плате и проблемами разводки. Здесь они становятся рабочим сигналом, потому что измеряется организованная картина нескольких каналов, а не одиночный крошечный конденсатор.

Вскрытие также объясняет знакомую особенность бюджетных штангенциркулей: погасший LCD не гарантирует полного отключения. У разобранного прибора часть электроники продолжала отслеживать движение, чтобы автоматически разбудить индикацию. Экономия на кнопке питания превращается в постоянный ток от батарейки.

Эта конструкция хорошо ставит ёмкостную метрологию на место. Медные дорожки, стабильный зазор, AC-возбуждение и фазовый детектор дают линейный энкодер, который массово прячется в инструменте за несколько долларов. Точность здесь рождается из геометрии повторяющейся шкалы и отношения сигналов, а не из попытки напрямую измерить фантастически малую абсолютную ёмкость.

Источники: Hackaday, «Tearing Down A Cheap Digital Caliper», 13 августа 2026; DiodeGoneWild, «What's inside a digital caliper»; US5068653A, «Capacitive displacement measuring device with t-shaped scale coatings»; MJT, «How cheap digital verniers work».