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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehwinkelmessung in Öl,berührungslos, 6000U/min, Auflö0.


Autor: Zoltan_ (Gast)
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Hallo,

ich möchte an einem hydraulischen Pumpe eine Drehposition, am besten
absolut bestimmen. Es werden jedoch hohe Anforderungen gestellt. Die
Messung muss in dem mit Öl gefüllten Gehäuse stattfinden. Daher fällt
die optische Messung aus. Ich möchte eine sehr hohe Auflösung von
mindestens 0,05° bis 0,01° oder noch feiner erreichen. Dabei dachte ich
zuerst an einem linearen Hall Sensor mit einem hochgeschwindigkeits
AD-Wandler(zB MAX1426/ 10bit/ 10Msps). Das Abtasten eines Zahnkranzes
mit Hall Sensoren, die nur die Flanken liefern ist glaube ich bei den
geforderten Auflösung nicht sinnvoll. Daher der Ansatz mit den linearen
Hall Sensoren, bei denen ich das analoge  Ausgangssignal abtasten
wollte. Nach Recherchen haben die linearen Hallsensoren jedoch eine zu
niedrige Bandbreite (30 kHz). Bei einer Drehzahl von 6000U/min und
0,01° Auflösung komme ich auf eine Frequenz von 3,6Mhz!

Ein anderer Weg wäre vielleicht auf dem Umfang der Welle (Durchmesser
100mm)im Kreis Permanentmagnete aufzubauen und aussenrum mit Hilfe von
Spulen die induzierte Spannungen zu messen. Dieser Aufbau wäre glaube
ich einem Generator sehr ähnlich. Gabs nicht mal einen Beitrag, bei dem
Schrittmotoren als Winkelgeber benutzt wurden?

Das sind jetzt nur erste Überlegungnen. Vielleicht hat der Eine oder
Andere von Euch eine Idee?

Gruß
Zoltan

Autor: Yussarian (Gast)
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> auf dem Umfang der Welle (Durchmesser 100mm)im Kreis Permanentmagnete
aufzubauen und aussenrum mit Hilfe von


Bei 6000U/min sollte man mögliche Unwuchten und Fliehkräfte vermeiden.

Eine fertige Lösung findest Du evtl. bei den Encoderspezialisten, wie
Hengstler, Wachendorff, etc.

Autor: GMB (Gast)
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Wie wäre es mit Resolvern, wie sie bei Servomotoren angewandt werden?!
Da könnte höchstens die Beschaffung + Kalibrierung problematisch
werden...

Autor: Werner Just (werner_j)
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Hallo,

Stellt sich die Frage, wofür Du die Positionsbestimmung brauchst. Wenn
Du 'nur' bei einer bestimmten Pumpenposition eine Aktion auslösen
willst, dann annst Du mit einer Kombination aus Messung und Vorhersage
arbeiten.

Du könntest z.B. Zahnradflanken im Pumpengetriebe mit 'nem PickUp
abgreifen. Ein bis zwei fehlende Zähne makieren die Nullposition.
Alternativ geht das auch über einen 2. Geber.

Nun hast Du z.B. 360 Zähne pro Umdrehung, sprich eine Auflösung von
1Grad. Um die Auflösung hochzutreiben, nutzt Du den Umstand, daß sich
die Drehzahl nicht sprunghaft ändern kann. Du wertest nicht nur das
Auftreten der der Impulse aus, sondern auch die Zeit zwischen zwei
Impulsen.
Das vorhergehende Zahnpaar gibt den Zeitwert für eine Drehung um 1
Grad, die abgelaufene Zeit seit dem letzten Zahn die aktuelle Position
(bezogen auf die vorher ermittelte 1Grad-Zeit).

Das ganze funktioniert aber nur, solange die Pumpe sich dreht. Bei
Stillstand lässt sich die 1Grad-Zeit nicht ermitteln und die Messung
fällt auf 1 Grad Auflösung zurück. (1Grad-Zeit lässt sich nicht
bestimmen.)

Die Genauigkeit hängt eigentlich nur von der Genauigkeit der
Zeiterfassung und von der Drehzahländerung ab. Die Ungenauigkeit
aufgrund der Drehzahländerung kann falls nötig über eine 2. Messung der
1Grad-Zeit abgeschätzt werden.

Ciao,
Werner

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
1 bis 2 fehlende Zähne in einem Getriebe ist für die Funktion eher
hinderlich. Anderes Material mit abweichendem µr dürfte auch schwierig
werden.
Aus meiner Sicht ist eine mit 6000 U/min laufende Hyd-Pumpe ein
kontinuierlich förderndes System, bei dem die Verluste die Genauigkeit
von 0,01° mehr als zu nichte machen.
Willst Du so die Fördermenge messen oder eine Dosierung durchführen?

Arno

Autor: Zoltan_ (Gast)
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Danke für die Antworten,

@GMB
Ich habe einen interessanten Link gefunden:
http://www.ltn.ch/resolver.htm An dieses prinzip habe ich mit den in
den Spulen induzierten Spannungen gedacht.


@Werner
die Positionsbestimmung brauche ich um eine Mehrkörpersimulation
abstimmen zu können. Daher soll die Messung auch sehr genau sein. Die
Maschine in Einzelteilen sieht so aus
:http://www.hydraulic.co.kr/old/English/Productions...

Zu der Drehzahl: Sie ändert sich zwar nicht schlagartig, aber durch die
komplizierte Kineamtik der Maschine ist der Winkelverlauf nicht linear,
sondern wird durch eine Sinuswelle(Amplitude 0,1°) überlagert. Der
Versuch mit dem 360 Zähnen ist schon mal aus diesem Grund gescheitert.
Es muss wirklich eine Auflösung von am besten 0,01° erreicht werden.

Gruß
Zoltan

Autor: Profi (Gast)
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http://wwwhsse.fh-hagenberg.at/staff/hb/pfaff/Lva/...

google nach  +drehwinkelgeber +philips
die haben welche mit 0,01°  ob bei 6000 RPM ist allerdings fraglich
evtl. hat Honeywell auch was
Wir haben hier auch einen mit CANbus, muss mal nach dem Hersteller
schauen.

Autor: Arno H. (Gast)
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Was ist mit den Druckimpulsen der Pumpe? Lassen die sich auswerten?
Warum gehst Du nicht von dieser für Dein Vorhaben offensichtlich
unzweckmässigen Radialkolbenpumpe über auf eine mit wirklich konstantem
(fast) pulsationsfreien Förderstrom? Eine Schraubenpumpe wäre imho
besser geeignet.
Arno

Autor: Zoltan_ (Gast)
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@Profi
An den Sensor habe ich auch schon gesehn. Ist schon ein super Teil,
aber leider ist die maximale Drehzahl "sehr" begrenzt, allein schon
durch die Geschwindigkeit der Schnittstelle. Es ist ehre was für
Lenkradsensoren, oder Servos... ist daher leider nicht für meine
Anwendung geeignet. (Sind die Teile schon erhältlich, wenn ja, wie
viel/Stück?)

@Arno
Der Maschinenprinzip steht nicht zur Diskussion.

Autor: Profi (Gast)
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0.07°  und  with a bandwidth response of 0-5 MHz
klingt doch schon mal gut.

http://www.position-sensors.com/  (honeywell solid state sensors)
http://www.ssec.honeywell.com/magnetic/
HMC1501 und HMC1512

oder was fertiges:
http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/linearrotary/


Nochmal die Links zu den Philips-Sensoren:
http://www.semiconductors.philips.com/pip/KMA200.html
http://www.semiconductors.philips.com/pip/KMZ41.html
Wenn die Links nicht gehen, nach den Bezeichnungen KMA200 oder KMZ41
suchen.
Zoltan, Du meintest doch auch diese, oder ??

Autor: Zoltan_ (Gast)
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Hallo Profi,

ich dachte an diesen Sensor:
http://www.melexis.com/NewsDetail.aspx?nID=373

"0.07°  und  with a bandwidth response of 0-5 MHz" klingt auch gut,
aber bei dem KMA200 heißt es noch "Programmable maximum angle up to
180°".
-HMC1501 has an angular range of ±45° with <0.07° resolution
-HMC1512 has an angular range of ±90° with <0.07° resolution
(Preise: http://dkc3.digikey.com/PDF/DE051/1255.pdf)

http://www.melexis.com/prodfiles/0004834_Datasheet...
Der sieht schon besser aus:
-MLX90316 has an angular range of 360° with <0.07° resolution
Ich habe in dem Datenblatt keine spezielle Angabe über die Drehzahl
gefunden, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass die geforderten
Werte erreicht werden.

Gruß
Zoltan

Autor: dose (Gast)
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Ist das Öl durchsichtig?
Und ist es möglich ein optisches Fenster einzubauen?
Oder ragt die Welle gar heraus?


Dann können auch optische Sensoren eingesetzt werden.
Diese arbeiten berührungslos und benötigen keine Magnetisierung der
Welle.

http://www.foe.de/de/ldv.html

Autor: Klaus (Gast)
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Mal sehen ob ein magnetischer Absolutwertgeber evtl. geht, z.B. der
AS5040 von www.austriamicrosystems.com

Absolute angular position mode :
- 10-bit resolution providing 1024 absolute positions
Synchronous serial interface (SSI) output for absolute
position data

Braucht (drehenden) kleinen Rundmagneten, aber das IC muss wohl
abgedichtet irgendwie eingegossen werden.

Habe mal mit zugehöriger Prototypplatine experimentiert, das Ding
funktioniert (unter Raumbedingungen).
Nähere Erfahrungen liegen leider nicht vor (zulässige Leitungslänge
eines Anschlusskabels etc.).

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