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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik (Spektrometer) Rotierbare Plattform - Motor- und Getriebewahl


Autor: F. V. (coors)
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Hi,

War mir nicht ganz sicher, wo mein Thread hingehoert, hoffe hier ist 
recht.

Bauen moechte ich mir gerne ein Spektrometer, basierend auf einer 
rotierenden Plattform mit einem Prisma drauf.

Prinzip ist folgendes:
Ein kollimierter Strahl trifft auf das Prisma und wird dadurch in die 
Farbkomponenten aufgetrennt. Dahinter befindet sich ein schmaler Schlitz 
und dahinter der Detektor.
Um nun die Farbe des detektierten Lichts zu waehlen muss die Plattform 
mit feiner Aufloesung und reproduzierbar rotiert werden.

Nun zur Frage:
Welche Kombination aus Motor und Getriebe macht es mir hier am 
einfachsten? Mein Ansatz derzeit ist ein 3.6 Grad Schrittmotor im 
Halbschrittbetrieb. Getriebe ist 1:50 Uebersetzt und linear aufgebaut (2 
Zahnraeder aneinander). Jedes Zahnrad besteht widerum aus 2 Zahnraedern 
welche mit Federn gegeneinander versetzt sind um das Spiel zu 
verringern.

Gibt es da vielleicht einfachere Loesungen, die schonmal probiert 
wurden? Habe gelesen, dass Servos nicht in Frage kommen wegen mangelnder 
Aufloesung (2 grad?).

Falls jemand sowas schonmal gemacht hat waere ich fuer Tipps extrem 
dankbar!

Felix

Autor: ah (Gast)
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Ich wuerd mit einem Schrittmotor im Mikroschrittbetrieb arbeiten. Ohne 
Getriebe natuerlich.

Autor: Stefan K. (Gast)
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Was hältst du davon, einen Czerny Turner Gittermonochromator 
einzusetzen.

Der kollimierte Lichtstrahl wird von einem Beugungs Gitter in eine Linie 
gespalten (ähnlich einem Prisma), und auf einen Liniendetektor 
projiziert

Brauchen tust du dafür, 2 Spiegel (Collaminator, Colaborator), 1 
Schlitze (Eingangsschlitz) und ein Beugungsgitter sowie den 
Liniendetektor.

Je nach Gitter, kannst du verschiedene Spektrale Auflösungen erziehlen.


mfg

Autor: ah (Gast)
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Ja. und wenn man's etwas guenstiger will, kann mn als Gitter eine CD 
nehmen.

Autor: faustian (Gast)
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In einigen aelteren Flachbettscannern findet man eine komplette 
Drehplattform, inklusive ohnehin ausschlachtenswerten dichroitischer 
Spiegeln.

Autor: F. V. (coors)
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Mikroschrittbetrieb wollte ich vermeiden. Weniger Halte- und Drehmoment, 
ausserdem limitiert zu 1/16 Schritt, da sonst Treiber teuer werden.

Gitter will ich vermeiden, da die Lichtausbeute lausig ist (~50%), das 
ganze stark polarisationsabhaengig ist (siehe s- vs. p-polarisation) und 
zusaetzlich hoehere Ordnungen auch noch Verluste bringen (wenn ich 400 
nm haben will kriege ich 800 nm, 1600 nm etc.). Prismas sind auch nicht 
deutlich teurer als Gitter und bringen da viele Vorteile mit sich.

Die Idee mit alten Scannern gefaellt mir hingegen gut. Da werde ich mal 
gucken, was es so gibt.

@faustian: Erinnerst du dich welche Modelle sowas auf jeden Fall haben? 
Dann hab ich schonmal nen Anhaltspunkt nach was ich genau suche.

Danke fuer die Tipps soweit!

Autor: ah (Gast)
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>...Weniger Halte- und Drehmoment im Mikroschrittbetrieb...

Wieviel Halte- und Drehmoment braucht's denn um ein Prisma oder Gitter 
zu drehen ? Ich denke - keins.
Es gibt zweierlei Gitter, eine Sorte fuer hohe Aufloesung, und eine 
andere fuer kleine Verluste.
Polarisation .. auch ein Prisma hat einen Brewsterwinkel.

Autor: Ulrich (Gast)
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Oft bekommt man mit einem Gitter deutlich mehr Licht raus als mit einem 
Prisma. Das liegt daran, das die Prismen vergleichsweise wenig 
dispersion haben und entsprechend die Spalte sehr schmal sein müssen. 
Für mehr Lesitung (Auflösung und Leichtmenge) muß dann das Prisma 
deultich größer werden als ein Gitter mit vergleichbaren Werten.

Autor: MaWin (Gast)
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Warum langsam?
Photodetektoren sind schnell genug.
Nimm einen Polygonaldrehspiegel von einem Laserdrucker,
und ersetze das Polygon durch dein Prisma.
Das dreht sehr winkelstabil und hat einen Startimpulsausgang.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn schon Drehspiegel, dann den Spiegel hinter das Prisma und so das 
Prismal doppelt nutzen. So kreigt man dann wenigstens pro umdrehung 
deutlich mehr als einmal das Spektrum. Da die meiste Zeit der Winkel 
aber nicht paßt, geht so die meiste Zeit das Licht daneben. Das liegt 
daran, dass der nutzbare Winkelbereich mit Prismal einfach klein ist.

Wegen dem kleinen Winkelbereich reicht es auch das Prismal gar nicht auf 
einer echten Achse zu montieren, sonder nur den Biegebereich eines 
Festkörper-gelenkes zu nutzen. Die Übersetzung geht dann über Hebel an 
Stelle von Zahnrädern.

Autor: F. V. (coors)
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Folgend auf die Diskussion hier werde ich erstmal meine Variante 
probieren. Also hochdispersives Prisma mit 3.6 grad Schrittmotor im 
Halbschrittbetrieb und 1:50 Uebersetzung.

Falls das nciht klappt, ist nen Scanner oder Drucker faellig und dann 
eventuell auch noch ein 1.8 grad Motor mit 1/16 Schritt Microstepping.

Von Gittern bin ich trotzdem (aus o.g. Gruenden) nicht sonderlich 
ueberzeugt. Brewster Winkel hin oder her, da Prismen an sich immer beim 
Winkel der minimalen Ablenkung operiert werden. Daher denke ich, dass 
die Transmissionskurven fuer verschiendene Polarisationen da weniger 
Einfluss haben als bei Gittern. Ist allerdings noch auszutesten (google 
Suche nach high-performance Monochromatoren spuckt dennoch ueberwiegend 
Prismen aus).

Ansonsten suche ich eher nach guten Ideen (wie z.B. Scanner/Drucker) 
fuer den Antrieb.

Felix

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