Hallo zusammen!
Für Lichtgeschwindigkeitsmessung in einer Physik-Facharbeit wird ein
Motor verwendet, der einen Spiegel rotiert. Die Belastung des Motors ist
somit konstant. Für die Berechnungen muss man ziemlich genau die
Drehzahl des Motors wissen, deswegen soll sie gemessen werden.
Als geeignete Methode sehe ich die folgende:
- An der Motorachse eine Scheibe mit Schlitz
- Am Rand der Scheibe eine Gabellichtschranke, sodass ein periodischer
Pulssignal ensteht und gemessen werden kann
Die Frage ist jetz, wie soll die Periode (= Undrehungsdauer) gemessen
werden. Möglich wäre die Messung mit einem Oszi, aber die
Messgenauigkeit mit Oszi ist ja nicht so gut, oder? Die andere
Möglichkeit ist mit einem Controller und Timer mit Capture-Register. Die
müsste dann ja genau genug sein. Wie seht ihr das?
Kommt da außer Gabellichtschranke und Scheibe etwas anderes in Frage,
das einfacher und günstiger ist?
Danke für eure Hinweise!
Danke für die Antwort!!
Drehzahl sollte schon 5 bis 10 Tausend Umdrehungen pro Minute betragen!
Gegen Lichtschranke habe ich nichts. Ich weiß nur nicht was zum Aufbauen
einfacher ist. Ich weiß zum Beispiel nicht wo ich so eine geschlitzte
Scheibe hernehmen kann. Gabellichtschranke gibt es bei Pollin günstig.
Was kostet denn so ungefähr die Lösung mit Hallsensor und Magnet? Ist
die Beschaffung einfacher?
Drehzahlmesser schrieb:
> einfacher ist. Ich weiß zum Beispiel nicht wo ich so eine geschlitzte> Scheibe hernehmen kann.
Was spricht dagegen, die aus Pappe auszuschneiden (wenns schön sein
soll, kann man ja einen Schneidzirkel nehmen) und 2 gegenüberliegende
Schlitze mit dem Messer reinzuschneiden.
Oder:
Es muss ja auch keine Scheibe sein. Ein rechteckiges Stück Holz (wie ein
Propeller), das den Strahlengang der Lichtschranke bei jeder Umdrehung
unterbricht tuts ja auch.
Hauptsache: nicht unwucht. 5 bis 10-tausend U/Min sollte so ziemlich
jedes Material aushalten.
Eine Reflexlichtschranke wäre günstiger, weil dann
die Schlitzscheibe entfallen kann.
Eine Markierung auf der Motorwelle reicht dann.
Ich hatte auch schon einmal eine Drehzahlerfassung
gebaut, welche die Störimpulse des Kollektors vom
Antriebsmotor ausgewertet hat.
Allerdings war die Genauigkeit nicht so berühmt,
aber es genügte für diesen Zweck.
Vielleicht wäre das ganze mit einem Synchronmotor einfacher?
Damit ist die Drehzahl gleich der Erregerfrequenz (bzw. ein ganzzahliger
Teil davon, falls Mehrpolmaschine).
Eine alte Festplatte gibt eine gute Basis :-)
Danke für eure Antworten!!
Wo finde ich denn eine Reflexlichtschranke? Bei Reichelt habe ich da was
für ca. 70€ gesehen, aber das ist ja nicht gerade günstig!
Außerdem, stimmt ihr dem auch zu, dass eine Messung mit Oszi für diesen
Zweck zu ungenau ist?
70,- ? Euro? vielleicht nimmst eine etwas einfachere Ausführung?
http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=6683>Außerdem, stimmt ihr dem auch zu, dass eine Messung mit Oszi für>diesen Zweck zu ungenau ist?
'kann ich mit meinem Auto einen neuen Streckenrekord auf der
Nordschleife aufstellen?' ... 'was hast denn für ein Auto?' ... 'sag ich
nicht'
Frage ist, ob Du bloß das Baulement (z.B.Conrad 1,46 EUR) oder eine
komplette Auswerteschaltung dazu haben möchtest.
Wichtig ist, daß alles nicht zu langsam reagiert (wie z.B. einige
Fotowiderstände).
> Außerdem, stimmt ihr dem auch zu, dass eine Messung> mit Oszi für diesen Zweck zu ungenau ist?
Ein Standard-Analog-Oskar hat horizontal 50 Skalenteile. Da man auch
halbe Skalenteile noch ganz gut erkennen kann, würde ich sagen, der
Ablesefehler beträgt ungefähr 1 %. Eine Präzisionsmessung ist das also
nicht gerade.
Latürnich kann man sich dranmachen, einen Mikrocontroller zu
programmieren, aber warum die Mühe? Hast du einen Frequenzzähler zur
Verfügung (sowas hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzzähler )?
Das wäre genau das Richtige dafür.
Ich hätte die Möglichkeit, mit einem dig. Speicheroszi zu messen, der
über eine Quick Measurement Frequenzmessfunktion verfügt. Nur weiß ich
jetzt nicht genau, was für einer das ist. Wie genau sind diese Quick
Measurement Funktionen in digitalen Oszis?
Probiers aus, dann weißt du es.
Du kennst ja das Ergebnis welches rauskommen muss :-)
(Könnte man ja auch was dabei lernen, wenn man verschiedene Varianten
einfach durchprobiert)
alternativ kannst du auch einen drehimpulsgeber verwenden und per µC
auswerten (evtl. gibts da auch fertige ICs). Einfach mit einem riemen an
die motorachse dran.
Drehzahlmesser schrieb:
> besser gesagt, die Abweichung soll unter 0.5% bleiben
Dafür ist Grundvoraussetzung, dass dein Quarz diese Genauigkeit auch
einhält (Temperaturdrift usw.).
Der ist schließlich die Referenz.
Der Sinn dieser Facharbeit ist doch sicher (unter anderem), die
Messmethode zu verstehen und das zur Verfügung stehende Equipment auf
seine Tauglichkeit hin zu beurteilen. Also, nimm dir die Anleitung zu
dem Speicherscope (oder googel dir eine) und lies nach, mit welcher
Genauigkeit das Ding Frequenzen messen kann.
Der Sensor (geschlitzte Scheibe und Gabellichtschranke) ist primitiv,
aber für diese Aufgabe völlig ausreichend. Geh davon aus, dass du zwei
symmetrische Schlitze anbringen musst, damit die Scheibe gut
ausgewuchtet ist, dann kriegst du bei 10.000 U / min eine Pulsfrequenz
von 333 Hz. Das schafft die 1-Euro-Lichtschranke von Reichelt im Schlaf.
Also hier
http://www.leybold-didactic.de/literatur/hb/d/p5/p5611_d.pdf
wird ganz einfach ein Photodetektor eingebracht, den der Strahl
überstreicht, wenn er vom drehenden Spiegel abgelenkt wird
Auswertung mit einem Oszi, indem die Zeit zwischen 2
aufeinanderfolgenden Pulse festgestellt wird.
> Der Sinn dieser Facharbeit ist doch sicher (unter anderem)
Ein Sinn könnte zb darin bestehen, zu recherchieren wie andere das
machen
Was hilft eine suuuper Meßgenauigkeit, wenn der Motor evtl. garnicht
rund läuft ?
Übrigens gibt es auch fertige Drehzahlmesser zum Ansehen.
z.B. Conr*d . Artikel-Nr.: 121488 - 62
> wenn der Motor evtl. garnicht rund läuft ?
Eine andere Möglichkeit wäre auch, einen Schrittmotor für die
Drehbewegung zu verwenden. Bei 150 Umdrehungen/s und 200 Schritten/360°
reichen 30kHz Schrittfrequenz; der läuft dann schön rund :-)
Oder man nimmt einen BLDC-Motor.
Erst mal :
Das Gerät heißt Oszilloskop, nicht Oszillomess, also schauen, nicht
messen ist der Zweck eines Scope.
Bei scopes sollte man nicht von einer größeren Genauigkeit als 2%
ausgehen, für größere Genauigkeit sind sie nicht vorgesehen.
Quarze, wie sie als Taktquarz bei Kontrollern eingesetzt werden, halten
locker einen Fehler unter 100ppm ein., das sind 0,01 Prozent. Wenns noch
genauer sein soll, muss man den Quarz mit C-Trimmer abgleichen, der
Temperaturgang bringt dann etwa 20 ppm Fehler.
Vermutlich ist also eine quarzbasierte Messung mit Frequenzzähler oder
Mikrokontroller ausreichend genau.
@Gast auch Schrittmororen haben Schlupf und können humpeln
siehe http://www.mikrocontroller.net/articles/Schrittmotoren
Wahrscheinlich sollte unser "Drehzahlmesser" erst mal ein paar
praktische Tests mit der Reflexlichtschranke und seinem Motor machen.
Dann könnte er abschätzen, ob eine höhere Genauigkeit überhaupt sinnvoll
ist. Dazu ist der Oszi erst mal eine gute Grundlage. Einen hochgenauen
Zähler für "einige €" kann er später immer noch beschaffen, wenn er
sicher ist, das seine erfassten Impulse überhaupt sauber sind.
>@Gast auch Schrittmororen haben Schlupf und können humpeln
Und wenn man den Saft abstellt, beleiben sie stehen! Sie sind somit
völlig unbrauchbar. Geh am besten nicht vor die Tür, überall lauert
Gefahr.
Aber eigentlich weiß ich garnicht, was ein Schrittmoror ist.
> Für die Berechnungen muss man ziemlich genau die Drehzahl des Motors wissen,
deswegen soll sie gemessen werden.
Falls du den Motor erst bestellen musst, wuerde ich mich nach einem mit
angeflanschten Tachogenerator umsehen.
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 17 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
