Hallo @all, in einem Projekt soll ich einen Laserstrahl extrem schnell schalten können. Mir ist da sofort der Arm einer Festplatte eingefallen, der ja auch extrem schnell hin und her bewegt werden muss. Nun habe ich so ein Ding mal aufgeschraubt und das gesehen, was ihr auf den Bildern sehen könnt. Der Arm, hier noch nicht gelagert, hat auf der einen Seite die Köpfe und auf der anderen Seite so eine merkwürdige Spule. Der Teil mit der Spule bewegt sich zwischen zwei sehr starken Permanentmagneten. Die Spule hat zwei Anschlüsse, die direkt auf eine Platine gingen. Wenn die Spule nicht in Betrieb ist, lässt sich der Arm, ohne einen Widerstand zu spüren, leicht über den gesamten Bereich drehen, klar, in der Mitte der Spule ist ja auch Luft. Wie soll ich denn jetzt die Spule so ansteuern, dass der Arm zwischen zwei Positionen hin und her springt ??? Habt Ihr eine Idee wie man das machen kann ??? Gruss Mattias
Hallo, also da sich die Spule zwischen 2 Magneten befindet, würde ich es mal mit Strom probieren. Die Magneten sind sehr stark, da brauch die SPule kein so großes Megnetfeld aufbauen. Wenn da 2 Drähte sind, an einen Plus an den anderen Minus. Für die andere Richtung einfach umpolen. seb
Ja, ja, das mit dem Strom ist schon klar. Was ich nur noch nicht verstehe, wie ist es möglich, ganz bestimmte Positionen anzufahren ??? Möglicherweise ist dazu aber die Platte notwendig, damit die Köpfe auch Spuren lesen. Warscheinlich wird auf so eine Spur geregelt. Na mal sehen, ich werde das noch raus kriegen. Gruss Mattias
Hallo das wird geregelt indem man mehr oder weniger strom auf die spule gibt. Einfach mal ausprobieren. Gruß Nico
Könnte mir vorstellen, daß mit einem Wechselimpuls, bei dem sowohl der postive als auch der negative Anteil, per PWM angesteuert wird. Dadurch sollte jede Position innerhalb des festen Magnetfeldes anfahrbar sein. Möglicherweise wird zudem noch die Impulsform (Rechteck,Dreieck,Sägezahn oder irgendeine Hüllkurve) verändert ?
Naja die Bewegung hängt halt von der Stärke des Magnetfeldes ab. Die Hersteller haben ja alle Daten zu den Magneten und den Spulen und da fällt denene das relativ leicht. Du wirst dich damit schwer tun. Mit entsprechen hoher Frequenz kannst du es aber schaffen den Kopf in einer Position zu halten. Bei der Positionsänderung wirst du wohl experimentieren müssen. Die Einschaltzeiten liegen aber im unteren ms Bereich. seb
Hi, einen Laserstrahl schalten :) Mmmh, die Idee mit dem Festplattenarm scheint gar nicht so dumm, aber dennoch erstmal noch die klassischen Verfahren : - schnell und teuer: akustoptische Modulatoren - sauschnell und sautauer: elektrooptische Modulatoren - langsam und einfach: Strahlschalter mit Schrittmotoren - mittelschnell: Galvanometerprinzip -> Spiegel auf einer Achse eines Galvanometers (Prinzip Drehspulinstrument) - modern: Halbleiterlaser direkt schalten :-) Verrate doch bitte noch etwas mehr über den Hintergrund des Projekts, vielleicht lässt sich eine bessere Lösung finden. Ansonsten viel Erfolg mit der Festplatte und verrate, was rauskommt ;-)
Der hier beschriebene Festplattenkopfpositionierer wird auch als
Linearmotor bezeichnet.
Damit die Festplatte wiederholt die gleiche Position anfahren kann,
benötigt sie zusätzlich noch Servoinformationen - diese sind
üblicherweise in die Spurinformationen auf den Magnetscheiben
integriert ("embedded servo"). Bei älteren Platten wurde eine
komplette Plattenoberfläche für diese Servodaten "verballert".
Sehr alte 3.5"-Platten von Quantum hatten als Positionierhilfe einen
Strichcodeträger aus Glas, der wie ein Inkrementalpulsgeber mit einer
Lichtschranke ausgewertet wurde.
Ohne Positionsinformationen kann jedenfalls so ein Motor nicht
angesteuert werden.
Ja, dass hatte ich schon befürchtet. Na ja, ich brauche eigendlich nur zwie exakte Positionen. Die werde ich wohl mit LED Lichtschranken bauen. @Thomas akustoptische Modulatoren haben wir ja. Dort geht aber wohl zu viel Leistung verlohren. Deshalb soll es mechanisch gelöst werden. Ich muss eigentlich nur möglichst schnell von Position A nach Position B fahren und dort weich landen und dann irgendwann zurück. Ich werd das mal mit zwei Lichtschranken und einer Zweipunktregelung versuchen. Gruss Mattias
wird nicht funktionieren, so bekommst du es nicht an eine exakte Position gefahren und dort exakt und schnell zum Stehen. Das beste, was du auf diese Weise erreichen kannst, ist ein möglichst kleines Schwingen um die jeweilige Lichtschrankenposition. Behaupte ich jetzt mal so :-)
Prinzipjell finde ich die Idee gut, ich sehe jedoch das Problem das hierbei zeimlich viele unbekannte Faktoren mitspielen. Auserdm wirste nicht mal schnell ne neue Festplatte mit dem selben Arm haben falls dir was kapput ght! Daher würde ich mal nachsehen ob du nicht ein Zeigerinstroment ( I oder U Messgerät) umbauen kannst. Du kennst deine Vollausschläge, kannst das Gerät meist auch eichen und die Geschwindichkeit müste eigentlich auch ganz OK sein ( je nach dem für was du es brauchst..)! Stefan
Hi, @Rufus: Schrittmotoren sind ziiiieeeemlich langsam :) @Mattias: "Dort geht aber wohl zu viel Leistung verlohren". Was für eine Aufgabenstellung? Welche Eingangsleistung? Ist die Verlustleistung im AOM ein Problem oder das nicht mehr genug rauskommt? Wenn du es mechanisch haben willst, solltest du mal nach einfachen Open-Loop Galvos schauen. Die sind nicht so teuer.
benutz doch einen drehmagnet... sowas hier: http://www.maccon.de/Drehmagnete.html verwenden ich im labor auch auf der laserbank: ein kleiner arm mit spiegel oder schirm dran und fertig. die schaltzeiten sind astrein...
Hallo, ja, das mit dem Drehmaget ist nicht schlecht, aber 5ms Schaltzeit ist viel zu langsam. Bei mir kommt es darauf an, dass ich so genau wie möglich sagen kann wann der Starhl aus geht und das eigentliche Schalten muss auch ganz schnell gehen < 1µs oder schneller. @Thomas das Problem ist, dass nicht mehr genug raus kommt. Wenn der Arm kaput geht (was sollte daran kaput gehen ?) wird eben ein neuer gebaut. Ich habe gestern schon mal etwas experimentiert. Habe die Spule dauerhaft mal mit 500mA bestromt (ca. 5V). Wurde nur leicht warm, der Arm entwickelte aber eine erstaunliche kraft. Ich konnte ihn kaum festhalten. Die Kraft ist über dem gesamten Bereich gleich gross. Durch Umpolen ändert man eben die Richtung. Für 1-2s verträgt die Spule auch Ströme bis 2A. Der Ausschlag ist gigantisch. Ich werde mal die Spule mit einem Rechteck Signal schalten und versuchen die Grenzfrequenz zu ermitteln. Gruss Mattias
Ich habe noch einen etwas unkonventionellen Vorschlag... Wenn du den Festplattenmotor missbrauchst und dort drauf einen Spiegel montierst, kannst du ihn gleichförmig mit 7200 U/min drehen lassen. Du musst dann nur noch im richtigen moment "schiessen" (ja ich weiss, dass "nur" das falsche Wort ist). Du hast dann zwar einen gepulsten Strahl, aber vielleicht ist das ja nicht so schlimm. Das Timing wird sicher das grösste Problem sein, aber du hast dafür im Schlimmsten Fall eine "Zugriffszeit" von 8.3ms.
@Mattias
>>Schalten muss auch ganz schnell gehen < 1µs oder schneller
Bist Du Dir da ganz sicher? Ich mein, allein die Induktion der Spule
dürfte das unmöglich machen, da das Magnetfeld schon länger braucht, um
aufgebaut zu werden. Ganz zu schweigen von der mechanischen Trägheit des
Systems.
Wenn es funktioniert, stell mal die Schaltzeiten hier rein, würde mich
interessieren, was da möglich ist.
Sven
Hi, 1 µs mechanisch ist schon ganz schön viel verlangt. Wirklich schnelle Galvos machen 60.000 Punkte bei wenigen Grad Ablenkung. Kannste ja ausrechnen, wie lange da das Anfahren dauert. 1 µs ist sogar für gewöhnliche AOM recht viel, die dürften so bei einigen 100 kHz Modulationsfrequenz liegen. Sind also recht herbe Anforderungen, die du da stellst. Was ist das denn nun für ein Laser und welche Ausgangsleistung hat der und wieviel kommt aus dem AOM raus?
Nein, nein, die Schaltzeit ist die Zeit, in der der Strahl vollständig aus bzw. an sein soll. Das die Zeit vom Auslösen bis zum erreichen des Strahls länger dauert ist klar. Da muss ich nur wissen, wie lange es dauert. Es reicht, das experimentell zu ermitteln. Mattias
1 µs Strahl an. Bei 5 mm Strahldurchmesser muss sich ein Objekt davor mit 5000 m/s bewegen - ungefähr 15-fache Schallgeschwindigkeit ;-)
>>die Schaltzeit ist die Zeit, in der der Strahl vollständig aus bzw. an
sein soll
Also bei einem angenommenen Strahldurchmesser von 3mm, der in 1µs
unterbrochen werden muss, bedeuted das eine Geschwindigkeit des Armes
an der Stelle des Strahles von 3mm/µs. Das sind 3000m/s, somit etwa
9fache Schallgeschwindigkeit des Armes. Spontane Überlegung: Vergiß es.
Du kannst allenfalls den Strahldurchmesser an der Stelle extrem
verringern, sprich fokussieren, um den Weg klein zu halten, das Ganze
in Vakuum packen... Wenn ich Lust habe rechne ich mal die
Beschleunigungskräfte durch, aber... 1µs ist IMHO nicht drin.
Sven
Schon mal überlegt einen LCD zu verwenden? Wenn die Strahlabschwächung nichts ausmacht, dürftest du ein verschleißfreies Schaltelement bekommen, dass immer gleiche Schaltzeiten hat (wenn die Temp. konstant ist). Harry
Na ja, 1µs ist ja auch nur mein Wunsch. Aber man kann ja darauf hin arbeiten. Der Strahl ist bei uns aber erstens nur 0,2mm im Durchmesser, wird dann auf 0,1mm fokussiert und läuft übrigens im vakuum. Dann komme ich schon in die richtige Größenordnung. Wenn ich dann 10 oder 20µs brauche, habe ich die mindestanforderung erfüllt (hoff hoff....). Mattias
ich stell mir grad vor, wei da so ein Ding auf dem Labortisch mit 15facher Schallgeschwindigkeit rumzappelt ... Gibts da eigentlich nur einen Überschall-Knall oder ist das Ding die ganze zeit am Überschallknallen? g ???
Hallo Mattias, ist das nur ein Versuch, sprich zeitlich bergenzt oder wird die Testeinrichtung dauerhaft verwendet? Ich hab einem alten "Hochfrequenz"-Oszillographen(*) mit 8 miniatur Spiegelgalvanometer. Die bewegte Masse ist bei den Teilen extrem klein, sprich man müßte damit recht hohe Frequenzen erreichen können. Ciao, Werner (*) Prinzip: Spiegelgalvanometer lenken das Licht einer Lampe ab. Die entsehenden Lichtpunkte belichten einen DIN A4 breiten Rollenfilm.
@Werner Das Teil wird zwar nur ein mal benötigt aber auch dauerhaft. Danke aber trotzdem für Dein Angebot. Mattias
2xPWM in Brücke an die Spule... Über die Tastverhältnisse lässt sich dann die Position anfahren. Du musst ja den Arm nicht den vollen Weg fahren lassen. Mess' doch mal die Induktivität der Spule. wenn man sie mit einigen Mhz anbläst, fliesst sicher nur noch wenig Strom. Zu wenig, fürchte ich. Sehr interessant, das ganze... Kannst ja zum Spielen mal dein Lautsprecherausgang vom Radio anschließen ;-)) AxelR.
Ein Gedanke noch am Rande: Wenn dein Shutter nur so am Strahl vorbeirauscht, dann haben Ein- und Ausschalten - also teilweise Abdeckung des Strahls - ungefähr gleichlang, wie die eigentliche An-Zeit. Du wirst also ein ziemlich vermurkstes Ausgangssignal erhalten, ich hoffe, dass stört bei deiner Anwendung nicht. Mechanisch eine Mikrosekunde ist trotzdem Wahnwitz ;-) Noch eine andere Idee, es gibt Mikrosysteme, die kleinste Spiegel elektrostatisch bewegen, wäre möglich, dass die schnell sind...
Hi, so wie bei diesen Beamerchips von TI. Vll. kann man ja auch sowas verwenden. Gruß Tobias
einen alten Fotoapparat vielleicht? hinten klappe offenlassen und durchleuchten. Auslöser drücken und schwupps. Was gibt es da auf dem Markt? 1/1000stel sekunde? Axel
Belichtungszeiten werden aber nicht mit dem Spiegel erzeugt, der klappt nur weg, sondern mit dem Vorhang, und bei so kurzen Zeiten läuft er dann auch quasi nur als Schlitz über den Film - also wenn er von oben nach unten sich öffnet, dann ist er sozusagen unten noch nicht ganz auf und oben schließt er sich bereits wieder. Wird also nix. jörn
Mit einer Frequenz von 1MHz irgendetwas mit Mechanik zu reissen kannst du dir abschminken. Sollte dein laser polarisiert sein, nim ne Pockelszelle. Wenn nicht, polarisier ihn oder besorg dir einen stärkeren, damit die Verluste keinen Mangel verursachen.
Hm, wie wärs, ganz einfach zwei weiche Anschläge (mit weichem Gummi o.ä. gepolstert) direkt nebeneinander zu basteln, und die Spule mit einem Ruhestrom von ein paar mA und einem Arbeitsstrom von ein paar hundert mA zu betreiben? Wenn der Unterbrecher die Seite wechseln soll, dreh einfach die Stromrichtung um. Wie oft wird der Strahl unterbrochen? So pro Abend? Eher ein paarmal oder eher ein paar zigtausend mal? Bei letzterem wirst du mit einer mechanischen Lösung nicht lange Spass haben. der Flo
Noch was ganz anderes, man kann zwar keine Positionen anfahren, aber vielleicht kann man es trotzdem benutzen: Drehspiegeleinheit aus einem alten Laserdrucker. Der hat 5 (oder 6?) hochwertige Spiegelebenen und kann sich recht schnell drehen. So ganz habe ich allerdings nicht verstanden, worum es eigentlich geht, wenn es Quatsch ist, einfach ignorieren.
Hallo, das mit den Polstern ist ein gute Idee. Ich brauch ja keine genaue Position. Ich werd mal folgendes probieren: Der Arm schläft mit einem geringen Haltestrom in einer Position. Dann bekommt die Spule einen kurtzen Strompuls von zB. 10A. Bevor er die andere Seite erreicht, wird er mit einem Strompuls von -10A gebremst und schläft dann auf der anderen Seite. @Thomas Die verschmierung des Spektrums wollen wir ja gerade haben. Gruss Mattias
Morgen, also der Arm wird das aber nicht lange mitmachen. Der wird ja innerhalb kürzester Zeit enorm beschleunigt. Das ist bestimmt nich ohne. Wie wäre es mit einer rotierenden Scheibe mit kleinen Löchern? seb
Das währe genial, wenn die Schaltzeiten gleich währen. Ich muss aber auf Komando schalten. Das der Arm stark belastet wird, ist schon klar. Aber der ist ja gerade daraufhin irgendwann mal optimiert worden, hoff ich doch jedenfalls. Mattias
Hallo Mathias, wie Sebastian schon erwähnte, eine drehende Scheibe mit aber nur einem Loch. In der optischen Achse hast du eine 2. Sperre, z. B. Hubmagnet. Der Hubmagnet gibt den Strahlengang frei, aber die Dauer wird über die rotierende Scheibe realisiert. Nach Durchlauf der Aktion schließt der Shutter wieder. Logisch dauert das ganze länger als eine µS, aber die Zeit des Strahlens des Lasers wäre kurz. Michael
Ja, das ist gar keine schlechte Idee. Wenn ich eine Scheibe mit 3cm Umfang 10.000 U/min laufen lasse, komme ich auf Einschaltzeit von 6µs, wenn mein Strahl 0,1mm Durchmesser hat. Allerdings ist der Strahl auch genauso schnell wieder aus. Ich glaub nicht, dass das sein darf. Muss ich aber prüfen. Sonnst hört sich das aber gut an und lässt sich leicht realisieren. Mattias
Du kannst ja ein Langloch in die Scheibe machen und ggf einen größeren scheibenduchmesser nehmen. Horst
Hallo, also ich hätte evtl. noch nen anderen Vorschlag. Allerdings weis ich ncih wieviel das kosten würde. Die Kassen haben ja immer Bänder aus Papier mit 20m Länge. Wenn man sowas aus etwas stabileren Material bekommt und man da dann verschiedene Löcher reinmacht, also Durchmesser, Länge und Abstand, kannst du unterschiedliche Zeiten erreichen. Das Band kann entweder Endlos laufen wenn es nicht zu lang ist oder man hat ein paar Meter und spult das um. Wenn man das seitlich verschiebt hat man verschiedene Spuren. Papier wird aber keine Gechwindigkeiten mit 20m/s oder so aushalten. Machbar ist bestimmt vieles aber ich weis ja nicht wieviel Geld zur Verfügung steht. seb
Hallo, Ich hatte vor Jahren dasselbe Problem, dachte auch erst mal an eine Festplatte. Vergiss es! Meine damals verwendeten Unterbrechungszeiten weis ich nicht mehr genau, die Lösung die ich damals fand hieß Rothring! 1. Der Strahl hat einen Dm. von z.B. 0,1mm. 2. Angenommen man verwendet nicht eine Blende sondern eine Gabel so hat man nur noch 2 x 0,05mm Weg. 3. Man nehme das Rohr von einem 0,1mm Minenschreiber z.B. Rothring und lagere es mittig zwischen zwei Spitzen (Stecknadel oder so...). 4. Zwar wird mit der Länge des Rohres die zu bewegende Masse größer, jedoch nimmt der verfahr Weg ab (Tangens). 5. Nun kann man den Strahl durch das Röhrchen leiten, und zum Blanking das Röhrchen drehen z.B. Magnetisch oder mit Piezo. 6. Durch Verändern der Rohrlänge, kann man die Masse und Weg der Mechanik an den Aktor anpassen. Tip.: Bringe einen dünnen Federstahl am Röhrchen an.
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