Hi!
Für ein Hochschulprojekt muss ich eine Methode entwickeln, die absolute
(ganz wichtig) Entfernung zwischen zwei Punkten zwischen 0 und 28
Millimetern zu ermitteln. (Entfernungsvergrößerung durch Offset [z.B. 5
bis 33mm ] ist möglich)
Es steht mir dabei ziemlich frei, welche Methode ich nehme.
Meine beiden Favoriten sind zum Einen ein Schrittmotor, der eine
Gabellichtschranke über ein Streifenraster bis in eine definierte
Endlage fährt und zum Anderen die Messung der Lichtlaufzeit (notfalls
per Kondensatorladung zwischen Senden und Empfangen und dann über
AD-Wandler auslesen).
Mein Dozent schlägt mir aber (jetzt schon zum dritten Mal) das
Messschieberprinzip vor.
Damit habe ich allerdings ein Problem: Fast alle Messschieber unter 20€
haben nur einen inkrementellen Maßstab. Einige können die Nullposition
zumindest so lange speichern, wie die Batterie nicht gewechselt wird.
Hier wird also wieder getrickst.
Allerdings konnte ich einen Messschieber finden, der über einen
absoluten Maßstab verfügt:
http://www.industrie-messmittel.de/messtechnik/messschieber/digital_messschieber.asp
Der Preis hält mich aber effektiv davon ab, ihn zu kaufen und zu
zerlegen.
Wie könnte der funktionieren?
Äh, ich sehe gerade, dass dieser Messschieber auch nicht wirklich
absolut arbeitet.
Die Frage steht trotzdem: Wie würde ein Messschieber mit absolutem
Maßstab funktionieren?
> Fast alle Messschieber unter 20€ haben nur einen inkrementellen Maßstab.
Das macht deine Schrittmotorlösung aber auch...
Welche Auflösung brauchst du?
Was soll da vermessen werden, hast du Kontakt zum Prüfling?
Wie wäre es mit einer optischen Abstandsmessung (Lasertaster)?
http://www.xpertgate.de/produktfamilie/BOD-26K-Distanzsensor/index.html
@ TwiTwi
ließ dir bitte einmal die Beschreibung des Messchiebers GENAU durch und
denke darüber nach, ob dieser deine Anforderungen erfüllt, ich glaube
nämlich dass du den Halbsatz "welche bis zum nächsten Batteriewechsel
der Nullpunkt bleibt" überlesen hast.
Ich kenne keinen Messschieber, welcher diese Anforderung erfüllt.
1.befinden sich diese pinkte auf eienr bekannten Linie?
2. ist einer optische erfassung von der seite möglich?
3. wie Genau und mit welcher Auflösung muss das erfasst werden?
sg zoggl
Lothar Miller schrieb:> Das macht deine Schrittmotorlösung aber auch...
Ja. Aber ich könnte den Schrittmotor unmittelbar nach zuschalten der
Spannungsversorgung in die Endposition und wieder zurück in die
Ausgangslage fahren lassen, so dass ein µC zählt, wie weit er von der
Nullposition entfernt ist.
> Welche Auflösung brauchst du?
0,35mm wären wünschenswert. Wenn ich mit einer Laseroptik arbeiten kann,
kann ich mit Hilfe eines Spiegels den Weg verdoppeln und so die nötige
Auflösung halbieren.
> Was soll da vermessen werden, hast du Kontakt zum Prüfling?
Es geht darum, wie die Linsenposition einer Optik, die jemand von Hand
eingestellt hat, elektronisch ausgelesen werden kann. Die Linse ist an
einem "Schlitten" befestigt, der sich auf einem Weg von 28 mm hin und
her bewegen lässt. An diesem Schlitten lässt sich theoretisch alles
mögliche, wie eben eine Gabellichtschranke oder ein
Lichtgeber/-empfänger befestigen.
> Wie wäre es mit einer optischen Abstandsmessung (Lasertaster)?
Das war einer meiner ersten Gedanken. Messung per Lichtlaufzeit (Das
macht doch ein Lasertaster, oder?) ist einfach cool. ^_^
Aber für meine gewünschte Auflösung bräuchte ich eine zeitliche
Auflösung von etwa 2,3 Picosekunden. Daher würde ich einfach einer
Kondensatorladeschaltung ein Start- und Stopp-Signal geben und am Ende
die Spannung messen, wobei mir noch nicht klar ist, wie sich Temperatur
und Kondensatorspannung auf die sehr kleine Zeitkonstante auswirken.
@Jurij: Danke. Ich werde gleich mal reinschauen.
>> Welche Auflösung brauchst du?> 0,35mm wären wünschenswert.
Das machen die Laserlichttaster mit links.
> Das war einer meiner ersten Gedanken. Messung per Lichtlaufzeit (Das> macht doch ein Lasertaster, oder?) ist einfach cool. ^_^
Es gibt mehrere Verfahren.
Aber in diesem Messbereich ist Triangulation üblich.
Lothar Miller schrieb:>>> Welche Auflösung brauchst du?>>> 0,35mm wären wünschenswert.>> Das machen die Laserlichttaster mit links.
Dann bin ich ja beruhigt. Hatte bisher nur welche für den Hausgebrauch
gefunden, die zwischen 0,5 und mehreren Metern mit einem Fehler von
mehreren Millimetern messen können.
Gibt es vielleicht noch ein Bautei, ein IC, welches erkennt, wenn es von
einem Laser einmal und ein zweites Mal aus einer anderen Richtung
getroffen wird? Ich stelle mir etwas vor, das eine Art transparenten
Sensor hat, der vom Laser durchleuchtet wird und einen zweiten, der den
reflektierten Laser absorbiert und beide Male ein elektrisches Signal
ausgibt.
Lothar Miller schrieb:> Aber in diesem Messbereich ist Triangulation üblich.
Das würde bedeuten, dass ich eine Sensorik benötige, die in der Lage
ist, einen Lichteinfallswinkel in etwas umzusetzen, dass elektronisch
über ADU oder serielle Schnittstelle auswertbar ist.
Außer einer Kamera und einer Bilderkennungssoftware fällt mir dazu
erstmal nichts ein. :(
@zoggl:
Ja. Das habe ich tatsächlich übersehen. ;)
Ich habe mich von der Zeile "Eingebauter absoluter Maßstab" irreführen
lassen.
> 1.befinden sich diese pinkte auf eienr bekannten Linie?
Ehrlich gesagt, weiß ich jetzt nicht genau, was du meinst. Es gibt da
einen Schlitten, der auf einer Schiene hin und her fährt. Wo sich der
Schlitten momentan befindet, ist zu ermitteln.
> 2. ist einer optische erfassung von der seite möglich?
Ja. Ich kann (theoretisch) alles mögliche an der Seite anbringen, wobei
kompakte Anbauten wünschenswert sind.
> 3. wie Genau und mit welcher Auflösung muss das erfasst werden?
Der Schlitten verschiebt eine Linse, wodurch sich ein Fokuspunkt
zwischen 0,7 und 1,5Metern ändern soll. Für eine Genauigkeit von 1cm
bräuchte ich einen Teiler von 80. Da die Schlittenstrecke nur 28mm
beträgt, brauche ich eine Positionsauflösung von 0,35mm, oder falls ich
die Lichtlaufzeit hin und zurück verwende, 0,7mm.
(Entschuldigung. Ich habe deinen Post das erste Mal überscrollt.
Katzenhaare unter der Maus. :p)
Nimm' eine Kamera - Webcam sollte reichen - tausche die Linse gegen eine
Zylinderlinse (dann hast du eine billige Zeilenkamera), kalibrier' das
Ding und gut ist's.
Bei einem Verfahrweg von 28 mm und einer geforderten Auflösung von 0,35
mm tut's doch ein ganz normales Schiebepotentiometer, das über
A/D-Wandler eingelesen wird. Für höhere Ansprüche kann man auch ein
10-Gang-Poti mit entsprechender Mechanik (Seilrolle) nehmen.
Bei einem 8bit-Wandler hättest du bereits ~0,11 mm Auflösung.
TwiTwi schrieb:> Für ein Hochschulprojekt muss ich eine Methode entwickeln, die absolute> (ganz wichtig) Entfernung zwischen zwei Punkten zwischen 0 und 28> Millimetern zu ermitteln.
Ist nicht die Entfernung zwischen 2 Punkten immer absolut? Ich könnte
mir nichts vorstellen unter: "Punkt A befindet sich in einer relativen
Entfernung von 20mm"
TwiTwi schrieb:> Fast alle Messschieber unter 20€> haben nur einen inkrementellen Maßstab.
Und wo ist da das Problem?
>Und wo ist da das Problem?
Schon mal mit einem digitalen Messschieber gearbeitet?
Sobald der keinen Strom mehr hat, vergisst er leider, den Abstand
zwischen fester und beweglicher "Backe".
Das soll er aber nicht, auch wenn der Strom zwischenzeitlich
unterbrochen wurde.
Ein Motor mit Absolutwertgeber wäre vielleicht noch eine Möglichkeit.
Wenn dein Prof auf die Absolutentfernungsmessung besteht, solltest du
ihm den entsprechenden Messschieber zum Kauf vorschlagen ;-)
Ich sehe immer noch nicht das Problem. Entweder sorgt man halt dafür,
das die Stromversorgung dauerhaft erhalten bleibt oder fährt halt nach
dem Wiedereinschalten kurz die Nullstellung an. Beides dürfte problemlos
machbar sein.
> > Das macht deine Schrittmotorlösung aber auch...>> Ja. Aber ich könnte den Schrittmotor unmittelbar nach zuschalten der> Spannungsversorgung in die Endposition und wieder zurück in die> Ausgangslage fahren lassen, so dass ein µC zählt, wie weit er von der> Nullposition entfernt ist.
Wenn das möglich ist, kann auch mit 'nem digitalen Messchieber
gearbeitet werden.
Idee:
Da es ja nur um kleine Distanzen geht:
Ein Magnet (mit dem Schlitten verbunden) taucht in eine Spule ein und
verändert so die Resonanzfrequenz.
mal eine Frage:
> zum Anderen die Messung der Lichtlaufzeit (notfalls> per Kondensatorladung zwischen Senden und Empfangen und dann über> AD-Wandler auslesen).
was denkt ihr: Kriegt man das als Bastler hin?
Wenn die Genauigkeit reicht: lineares Kohle-Poti.
Wenn's besser sein soll: lineares Plaste+Elaste-Poti
Das ist einfacher, billiger und transparenter als alle anderen
Sensorlösungen.
Vref vom ADC == Versorgungsspannung des Potis. Notfalls ein paar
Stützstellen zur Linearisierung verwenden.
Das mit dem Gray-Code ist aber auch keine schlechte Idee.
Bei der "schlechten" Genauigkeit von 0,35mm könnte man doch glatt die
benötigten 7 Bit nebeneinander auf eine Platine ätzen und mit 7
Kontakten abtasten...
Karl heinz Buchegger schrieb:> mal eine Frage:>> zum Anderen die Messung der Lichtlaufzeit (notfalls>> per Kondensatorladung zwischen Senden und Empfangen und dann über>> AD-Wandler auslesen).>> was denkt ihr: Kriegt man das als Bastler hin?
Hallo,
da wurden glaube ich 0.3 mm als Auflösung in die Diskussion geworfen.
Das sind als Lichtlaufzeit 1 ps (0,001 ns). Müsste man als Anstiegszeit
des Lichtimpulses und als zeitliche Auflösung beim Empfang einhalten -
no way.
Gruss Reinhard
Wenn die Mechanik so aussieht, dass man theoretisch einen Schrittmotor
anbauen könnte, dann könnte man auch einen Absolutwert Drehgebergeber
dranbauen.
Oder ?
Musst du eigentlich eine neue Methode entwickeln wie ursprünglich
geschrieben?
Oder musst du in einem Projekt einfach absolut messen, was mit
zugekauften Teilen möglich ist?
Meine Güte. Ich bin echt leicht schockiert. Es geht um eine extrem
einfache bis triviale Wegmessung mit lächerlicher Auflösung und
hervorragenden Umständen (linearer Schlitten, beliebiger Anbau möglich,
etc) und da kommen Ideen wie Laser, Lichtlaufzeitmessung im
picosekundenbereich.. AHHHH.
Ich würde da nen 10€ Messschieber modifzieren und dem ne größere
Lithium-Batterie spendieren, die Teile halten 10 Jahre. Die muss dann
halt mal alle 10 Jahre gewechselt und der Messschieber neu genullt
werden.
In der Aufzugtechnik werden Absolutwertgeber auf der "Messschieberbasis"
mit 0,5mm Auflösung und Messsbereichen um die 30m benutzt
Basis ist z.B. ein Gummimagnetband auf Edelstalträger laminiert welches
vom Lesekopf abgetastet wird.
Reste eines solchen Bandes mit digitaler Signatur und link auf Doku kann
ich dir bei Interesse kostenlos schicken.
MfG Winne
Wie wäre es einen Digitalen Messschieber zu verwenden, diesen einmal zu
kalibrieren (nullpunkt einstellen) und vor dem Ausschalten die letzte
Messung in einem EEPROM zu speichern?
Mein Messschieber von Pollin gibt auch negative Maße aus, beim erneuten
einschalten wieder kalibrieren und von diesem Messwert dann den Wert aus
dem EEPROM abziehen und schon hat man die aktuelle (zur ersten
Kalibrierung absolute) Position.
> schon hat man die aktuelle (zur ersten Kalibrierung absolute) Position.
Nicht, wenn ich da zwischendurch mal ran darf.... ;-)
Man kann alles versuchen, aber absolut ist einfach nicht relativ. Das
ganze Zeug mit zwischenspeichern und irgendwann mal nachkalibrieren ist
Murks. Was hier irgendwie ein wenig vernachlässigt wird: diese
"üblichen" Messsschieber schalten sich einfach irgendwann mal ab... :-o
Was auch vernachlässigt wird ist der Spieltrieb.
Wenn ich früh morgens ins Labor komme, kann es schon sein, dass ich eine
halbe Stunde an der optischen Bank hantiere, ehe ich merke, dass die
Elektronik noch gar nicht an ist.
Oops. Und wie kriege ich jetzt
* den Messschieber erneut kalibiert
* die optische Bank wieder in denselben Zustand wie vor der Erkennung
des Missgeschicks.
@Alle
Alles gute Argumente und Vorschläge. Einige sehr gute sogar. Vielen Dank
dafür.
Bisher gefällt mir jedenfalls die Lösung mit dem Schieberegler am
besten.
Jetzt muss ich nur noch herausfinden, wie diese Dinger sich genau
verhalten.
Bei Conrad habe ich welche gesehen, die eine lineare Kennlinie (Spannung
am Abgriff über Postion des Abgriffs) haben. Das ist schonmal nicht
schlecht, weil ich dann keine Kennlinientabelle anfertigen muss sondern
eine simple Dreisatzformel im µC hinterlegen kann.
Die Toleranz des Widerstands ist im Prinzip egal, da ich ihn
softwaremäßig Kalibrieren könnte. Und da sich bei Erwärmung nur der
Wesamtwiderstandwert, aber nicht die Verhältnisse [Gesamtwert]/[Wert
unter Abgriff] ändern, sollte die Ausgangsspannung temperaturunabhängig
sein.
Aber:
Ich brauche ja für 1cm Fokusgenauigkeit einen Teiler von 80, also
mindestens einen 7Bit-ADC.
Nehmen wir mal an, ich finde einen 30mm-Schieberegler, 1kOhm, 0,2W (muss
noch suchen), dann kann ich den mit gut 14V betreiben.
Ein achtzigstel davon sind 175mV. Diese Spannung entspricht einem
Verschiebeweg von 0,375mm (Vermutlich wird die Spannung, die 5/1000mm
entspricht, vom ADC einfach weg gerundet).
Ich nehme aber an, dass sich der Widerstand bei jedem Verschieben nicht
konstant verhält. Angenommen, ich schaffe es über eine Lange Schraube
den Abgriff in eine Richtung und dann genau an die Ausgangsposition zu
verschieben, wird mir der ADC den gleichen Wert wie vor dem Verschieben
ausgeben?
Alternativ könnte ich auch einen 60mm-Poti (oder noch länger) nehmen und
den Abgriff über einen Hebel an den Linsenchlitten koppeln, so dass ich
am Poti selbst die Position einstelle, die dann auf den Weg des
Schlittens übertragen wird. Das wäre vermutlich die sicherere Lösung.
