Ich habe aktuell ein Meßproblem: in einer problematischen Umwelt (Temperatur, tw. Strahlung) muß ich die Istposition einer sich drehenden Scheibe einmal pro Umdrehung möglichst exakt bestimmen (also ein Referenzsignal bzw. eine Index-Impuls generieren). Jegliche aktive Elektronik bzw. Optokoppler sind nicht verwendbar (Inkremental-Geber haben eine Lebensdauer von max. 3 Monaten), so daß ich vorhabe, einen einfachen magnetischen Pickup einzusetzen. Allerdings sind die Randbedingungen sportlich: - Drehzahlen liegen im Bereich von 100 bis 30000 U/min, z.Z. noch limitiert auf 3600 U/min. 22000 U/min hatte ich schon. - die Entfernung zwischen dem Sensor und dem Schaltschrank mit der Datenerfassung liegt bei ca. 25m, Kabellänge (verdrillt, geschirmt) ist eher das Doppelte - die gewünschte Genauigkeit (ja, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, nicht die Auflösung) ist wünschenswert besser 0.01°, mindestens aber 0.1° Grundidee ist, wie gesagt, der Einsatz eines einfachen magnetischen Pickups. Den Magnetkern bekomme ich in ausreichend robuster Ausführung. Die Auswertung des Nulldurchgangs der Ausgangsspannung scheint auch genau genug zu werden, möglicherweise gibt es eine systematische Abweichung durch die Drehzahl - das könnte ich behandeln. Mein Hauptproblem ist eher die untere Drehzahlgrenze, da die Amplitude des Meßsignals deutlich abnimmt. Welche Alternativen gibt es zu einem Pickup-basierten Meßsystem? Wo finde ich Informationen zur optimalen Pickup-Auslegung? Was kann ich tun, um das Meßsignal auch bei niedrigen Drehzahlen am Ende meiner langen Leitung zu messen? Für alle Tips dankbar - Martin
> Mein Hauptproblem ist eher die untere Drehzahlgrenze, da die Amplitude > des Meßsignals deutlich abnimmt. Schon mal an Hallsensoren gedacht? die funktionieren auch statisch. mfG ingo
Hallo, ingo schrieb: > Schon mal an Hallsensoren gedacht? die funktionieren auch statisch. Entweder haben die Elektronik eingebaut, oder ihr Meßsignal ist auch sehr klein. (Soweit ich weiß-...) Wie schnell sind Hallsensoren eigentlich? Die Genauigkeitswünsche resultieren in notwendigen Zeitauflösungen bis ca. 50ns... Martin
> Wie schnell sind Hallsensoren eigentlich? Die Genauigkeitswünsche > resultieren in notwendigen Zeitauflösungen bis ca. 50ns... Da müsste wohl ein Blick ins entsprechende Datenblatt helfen, aber z.B. solche, die in hochdrehenden Ottomotoren den Zündzeitpunkt (besser gesagt o.T) melden, dürften nicht weit davon entfernt sein, hoffe ich. mfG ingo
Wie wärs mit einer optischen Auswertung, jedoch über zwei optische Fasern, so dass der aktive Teil sich außerhalb der kritischen Umgebung befindet.
Lass mich raten: es ist in der Nähe eines Reaktorkerns, Neutronen zerschlagen dir jeden Lichtleiter, Halbleiter leben ca eine Stunde?
Hallo, ingo schrieb: > Da müsste wohl ein Blick ins entsprechende Datenblatt helfen, aber z.B. > solche, die in hochdrehenden Ottomotoren den Zündzeitpunkt (besser > gesagt o.T) melden, dürften nicht weit davon entfernt sein, hoffe ich. das hoffe ich auch, schließlich stammt die Idee für die einfachen Pickups aus dem gleichen Umfeld... AHoi, Martin
Hallo, Klaus T. schrieb: > Lass mich raten: es ist in der Nähe eines Reaktorkerns, Neutronen > zerschlagen dir jeden Lichtleiter, Halbleiter leben ca eine Stunde? Jein. So schlimm ist es nicht, Halbleiter leben durchaus bis zu 3 Monaten... ;-) Neutronenstrahlung spielt aber schon eine Rolle. Die eingesetzten Encoder hatten neben den Elektronikausfällen auch mit blind / schwarz gewordenen Code-Scheiben zu kämpfen. Mit dieser Erfahrung sind LWL vermutlich keine Option (abgesehen vom Zusatzaufwand, die Kupferkabel liegen eben schon). Ahoi, Martin
Martin Schneider schrieb: > Allerdings sind die Randbedingungen sportlich: > - Drehzahlen liegen im Bereich von 100 bis 30000 U/min, > z.Z. noch limitiert auf 3600 U/min. 22000 U/min hatte ich schon. Da wäre schon zu überlegen ob Du das Signal splitten kannst. z.B. 2 Meßbereiche mit 2 verschiedenen Zahnteilungen. Martin Schneider schrieb: > - die gewünschte Genauigkeit (ja, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, > nicht die Auflösung) ist wünschenswert besser 0.01°, mindestens aber > 0.1° Das wird hart. Drehzahl abhängige Ausgangsspannung, Schaltschwellen drift, Unrunder Lauf des Zahnrades, Schwingen der Sensorbefestigung (Luftspalt) usw..... Martin Schneider schrieb: > Wo finde ich Informationen zur optimalen Pickup-Auslegung? Ich würde einen Maschinenbauer aus dem Automotive-Umfeld oder alternativ einen Chip-Hersteller oder Distributor von Auswertechips fragen: http://www.datasheetcatalog.org/datasheets2/13/131545_1.pdf http://www.rutronik.com/index.php?id=1609&L=1&id=1609 Gruß Anja
Wenn die Strahlung Halbleiter kaputt macht sind Hallsensoren natürlich auch nix... Würde es stören wenn das Signal bei höheren Geschwindigkeiten in ein Rechteck übergeht?
Ich würde den Meßbereich auch aufteilen auf mehrere Untermeßbereiche, das Signal unterschiedlich stark, parallel verstärken und für jeden Meßbereich eventuell eine mitlaufende Schaltschwelle verwenden, wie hier besprochen: Beitrag "Nulldurchgang Induktivgeber 0,2-120V" Um die Ströungen auf der Übertragungsleitung und am Sensor selbst zu unterdrücken, würde ich einen symmetrisch arbeitenden Sensor bauen und das Signal mit einem Differenzverstärker verstärken. Ganz so, wie man es bei dynamischen Mikrofonen macht. Sieht nach einer sehr anspruchsvollen Aufgabe aus... Kai Klaas
Hallo, @Anja: Danke, das ist ein interessanter Tip. Mal sehen, ob ich mit Stückzahlwünschen weit diesseits der 1Mio. Auskünfte/Muster/Datablätter bekomme... @Andreas: Nein, Rechteck stört nicht, ich muß ja "nur" eine Position sicher bestimmen. @Klaas: Danke! den Beitrag hatte ich garnicht gesehen, aber das paßt schon recht gut auf meine Aufgabe. Ahoi, Martin
Lichtleiter hin, Lichtleiter zurück, und Striuch abtasten, Elektronik ist im Schaltschrank.
Martin Schneider schrieb: > @Andreas: Nein, Rechteck stört nicht, ich muß ja "nur" eine Position > sicher bestimmen. Na dann leg den Pickup so aus, das er bei niedriger Drehzahl gut funktioniert und schneid den Rest ab, wenn die Scheibe schneller wird. Evtl könnte man auch einen einfachen Transistor-Verstärker an den Pickup anbauen, oder gilt "keine Elektronik" auch für Diskrete Bauelemente?
>Evtl könnte man auch einen einfachen Transistor-Verstärker an den Pickup >anbauen, oder gilt "keine Elektronik" auch für Diskrete Bauelemente? GaAs hält deutlich mehr Neutronen aus. Deshalb haben wir dieses Material in den 90igern mal für das ATLAS-Experiment am CERN erforscht... Kai Klaas
Hallo, Andreas K. schrieb: > anbauen, oder gilt "keine Elektronik" auch für Diskrete Bauelemente? Ja, so ist die aktuelle Vorgabe: gar nichts aktives... Im Prinzip würde ich vermutlich mit dem passiven Sensor auch gut hinkommen, Bauchschmerzen kriege ich eher mit der relativ langen Zuleitung in Kombination mit dem evtl. sehr kleinen Signal. Eine Testspule liefert bei 100 rpm etwa 50mV Peak - aber da kann man sicher noch dran drehen. Auf Grund der hohen Maximaldrehzahl muß ich nur aufpassen, daß ich keine Hochspannungsgenerator kriege ;-) Naja, und der steigende Innenwiderstand ist auch kontaproduktiv bezüglich störarmer Einspeisung bzw. Leitungsanpassung... Ahoi, Martin
Martin Schneider schrieb: artin Schneider schrieb: > Mein Hauptproblem ist eher die untere Drehzahlgrenze, da die Amplitude > des Meßsignals deutlich abnimmt. > > Welche Alternativen gibt es zu einem Pickup-basierten Meßsystem? Eventuell einen Resolver. http://de.wikipedia.org/wiki/Resolver
Vielleicht könnte man den Pickup so auslegen, dass ein magnetischer Kern in die Sättigung geht und somit die Ausgangsspannung bei hohen Drehzahlen begrenzt? Oder man macht es so, dass nicht eine Spannung per Magnet induziert wird, sondern per Metallteil der Kern verstimmt wird, das kann man auch messen. MFG Falk
>Mein Hauptproblem ist eher die UNTERE Drehzahlgrenze, >da die Amplitude des Meßsignals deutlich abnimmt. Dann doch optisch mit Schlitzscheibe + LWL +Laser+ Putzmechanik? http://www.sachsenkabel.de/lwl_singlemode_multimode.html Oder induktiv (ähnlich wie bei der Ampelinduktionsschleife) HF-moduliertes Signal durch Metall-Zahnrad verstimmen lassen?
>Im Prinzip würde ich vermutlich mit dem passiven Sensor auch gut >hinkommen, Bauchschmerzen kriege ich eher mit der relativ langen >Zuleitung in Kombination mit dem evtl. sehr kleinen Signal. Dynamische Mikrofone produzieren beim Besprechen mit normaler Sprache Signale unter 1mV und deren Signale werden teilweise Hunderte von Metern übertragen. Wenn du das strikt symmetrisch machst, sehe ich da kein größeres Problem. >Auf Grund der hohen Maximaldrehzahl muß ich nur aufpassen, daß ich keine >Hochspannungsgenerator kriege ;-) 30000/100 x 50mV = 15V. Das ist noch keine Hochspannung. Du könntest übrigens auch zwei unterschiedliche Spulen an die Scheibe anbringen, eine für niedrige Drehzahlen, die andere für hohe. Kai Klaas
Hallo, Jens Martin schrieb: > Martin Schneider schrieb: > artin Schneider schrieb: >> Mein Hauptproblem ist eher die untere Drehzahlgrenze, da die Amplitude >> des Meßsignals deutlich abnimmt. >> >> Welche Alternativen gibt es zu einem Pickup-basierten Meßsystem? > > > > Eventuell einen Resolver. > > http://de.wikipedia.org/wiki/Resolver Ein Resolver ist als Positionsgeber drin. Leider produziert die Auswerteelektronik beim (simulierten) Indexpuls eine zeitlichen Jitter von +-20µs - das ist bei den anvisierten Drehzahlen viel zu hoch für die geforderte Winkelgenauigkeit. Der Jitter ist leider Prinzip-bedingt, man kann den villeicht halbieren mit etwas Aufwand, das reicht aber nicht. Ahoi, Martin
Hallo, Kai Klaas schrieb: > Dynamische Mikrofone produzieren beim Besprechen mit normaler Sprache > Signale unter 1mV und deren Signale werden teilweise Hunderte von Metern > übertragen. Wenn du das strikt symmetrisch machst, sehe ich da kein > größeres Problem. Da hast Du recht. Ich werde es wohl einfach testen müssen. >>Auf Grund der hohen Maximaldrehzahl muß ich nur aufpassen, daß ich keine >>Hochspannungsgenerator kriege ;-) > > 30000/100 x 50mV = 15V. Das ist noch keine Hochspannung. Ja, das ist mir schon klar (siehe Smiley). Der Dynamik-Umfang ist aber schon beachtlich. > Du könntest übrigens auch zwei unterschiedliche Spulen an die Scheibe > anbringen, eine für niedrige Drehzahlen, die andere für hohe. Mal sehen, wie das mechanisch zu machen ist. Bauraum ist zwar da, aber natürlich nicht unbegrenzt. Was ich bisher nicht explizit geschreiben hatte: es gibt bereits einen Resolver als Positionsgeber, die (abgesetzte) Auswerteelektronik generiert auch einen Indexpuls, aber mit einem zeitlichen Jitter. Für hohe Drehzahlen ist der dadurch erzeugt Winkelfehler viel zu hoch, aber bei niedrigen kann ich das Signal evtl. nutzen. Danke für die Anregung. Ahoi, Martin > > Kai Klaas
Martin Schneider schrieb: > Was ich bisher nicht explizit geschreiben hatte: es gibt bereits einen > Resolver als Positionsgeber, die (abgesetzte) Auswerteelektronik > generiert auch einen Indexpuls, aber mit einem zeitlichen Jitter. Für > hohe Drehzahlen ist der dadurch erzeugt Winkelfehler viel zu hoch, aber > bei niedrigen kann ich das Signal evtl. nutzen. > Danke für die Anregung. Moin, Resolver gibt es bis 100 000 1/min. Kann sein das es Modelle gibt die deine Anforderungen erfüllen. Die Elektronik wird sich ihren "Indexpuls" auch irgendwo herholen, evlt. ist es einfacher sich die Signale anzuschauen und selbst einen zu generieren. Nächste Variante ein Synchro, sind dann halt 3 Phasen oder eben ein zusätzlicher high speed Index. Evtl hilft es den Jitter zu mitteln. Gruß zurück
Klingt irgendwie nach ner UF6 Zentrifuge :) Ich würde dafür einen AMR-Sensor nehmen, die dürften deutlich robuster als normale Halbleiter sein. Sensitec (dot com) hat da sicher was im Angebot. Gruß!
Hallo, JensMartin offline schrieb: > Resolver gibt es bis 100 000 1/min. Kann sein das es Modelle gibt die > deine Anforderungen erfüllen. Die Elektronik wird sich ihren "Indexpuls" > auch irgendwo herholen, evlt. ist es einfacher sich die Signale > anzuschauen und selbst einen zu generieren. Der Wandler erzeugt ein Quadratur-Signal incl. Index-Impuls (Spur Z). Die absolute Genauigkeit ist auch gut genug, aber eben nur statisch. Zeitlich gibt es eine Abhängigkeit zum Takt in der Auswerte-Elektronik, soweit ich das verstanden habe, werden die SIN/COS-Werte durch ADC gelesen und umgerechnet, der Jitter entsteht durch den Wandlungstakt. > > Nächste Variante ein Synchro, sind dann halt 3 Phasen oder eben ein > zusätzlicher high speed Index. Ja, den baue ich sozusagen gerade ein. > > Evtl hilft es den Jitter zu mitteln. Für die Regelung ja (die Drehbewegung wird auf eine externe Vorgabe synchronisiert), aber leider nicht für die Kontrolle und den Nachweis, das alles korrekt läuft. Vor allem letzteres. Ahoi, Martin
Martin Schneider schrieb: > Der Wandler erzeugt ein Quadratur-Signal incl. Index-Impuls (Spur Z). > Die absolute Genauigkeit ist auch gut genug, aber eben nur statisch. Woher kommt denn "Spur Z"? > Zeitlich gibt es eine Abhängigkeit zum Takt in der Auswerte-Elektronik, > soweit ich das verstanden habe, werden die SIN/COS-Werte durch ADC > gelesen und umgerechnet, der Jitter entsteht durch den Wandlungstakt. dann nimm doch einen Schnittpunkt des SIN/COS Signal mittels Komparator. Kannst du evtl parallel anklemmen.
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