Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsmessung 20-30 mm


von Kai A. (sensing)


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Hallo,

ich habe schon oft mal hier was nachgelesen und habe nun selber mal eine 
Frage zu einem aktuellen Projekt.

Es geht um die Positionsmessung einer mechanischen Komponente. Diese 
bewegt sich um den Nullpunkt ca +- 10-15 mm in x-Richtung.
Die klassischen Wegmessungen sind aufgrund des Platzmangels schwer 
realisierbar, außerdem herrschen Temperaturen bis ca 100-120°C.
Der Stromverbrauch sollte eher gering sein.
Mir schwebt da evlt Hall oder Triangulation vor, jedoch sind die 
fertigen Triangulationssysteme oftmals zu groß.
Hat jemand Erfahrung mit dem Sharp GP2Y0D805Z0F gemacht? Dieser hat eine 
Reichweite von 50 mm. Kann man damit nur Schaltschwellen realisieren 
oder eine permanente Positionsmessung bei Bewegung der Mechanik 
erreichen??
Platz ca 6-8 cm Länge Höhe ca 1-1,5 cm
Es würde mich sehr freuen wenn hier jemand einen seine Meinung abgeben 
würde.


Danke für jegliche Information und Anregung

von MaWin (Gast)


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Hallsensoren gehen bis 150 GradC.

von spess53 (Gast)


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Hi

>außerdem herrschen Temperaturen bis ca 100-120°C.

Damit dürften die SHARP-Sensoren aus dem Rennen sein:

Operating temperature Topr -10 to +60 ℃

MfG Spess

von Kai A. (sensing)


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hmm....geht ja richtig schnell hier! :)
joa also die sehr hohe Temperatur herrscht nur sehr kurz ansonsten bis 
ca 60-70 °C. Ich habe mir gerade kurz das Datenblatt angeschaut und 
frage mich gerade ob man den Sharp nur auf eine bestimmte distanz 
einstellen kann?

von Kalle (Gast)


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Kai A. schrieb:
> Es geht um die Positionsmessung einer mechanischen Komponente. Diese
> bewegt sich um den Nullpunkt ca +- 10-15 mm in x-Richtung.
> Die klassischen Wegmessungen sind aufgrund des Platzmangels schwer
> realisierbar, außerdem herrschen Temperaturen bis ca 100-120°C.
> Der Stromverbrauch sollte eher gering sein.
> Mir schwebt da evlt Hall oder Triangulation vor, jedoch sind die
> fertigen Triangulationssysteme oftmals zu groß.

Handelt es sich um ein fliegendes Objekt oder um ein Pendel? Wenn nicht, 
dann miss direkt am Aktuator.


---

von spess53 (Gast)


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Hi

>frage mich gerade ob man den Sharp nur auf eine bestimmte distanz
>einstellen kann?

Der ist fest auf 50mm eingestellt.

MfG spess

von Udo S. (urschmitt)


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Kai A. schrieb:
> Diese bewegt sich um den Nullpunkt ca +- 10-15 mm in x-Richtung.

Wie fast immer fehlen die wesentlichen Angaben.

- Genauigkeit
- Auflösung
- max. Frequenz/ Abtastrate

Was willst du erreichen? Es führen vieleicht mehr Wege zu deinem Ziel 
als du dir im Moment vorstellen kannst.

von Kai A. (sensing)


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Hallo,

danke für die Antworten. Es handelt sich um eine verschiebbaren 
Gegenstand, der von "außen" gemessen werden muss. ein Referenzstück ist 
hinausgeführt. Hier lässt sich dann auch die Verschiebung messen. Naja 
wie gesagt, viel bleibt nicht übrig wegen dem sehr begrentzten Raum, 
sprich indukt, kap, poti, fällt alles raus, da es für diesen Messbereich 
eher sehr große Bauteile sind.

Hat hier schonmal jemand kleine Wege mit Hallsensoren vermessen?

von auch mal (Gast)


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von Kai A. (sensing)


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Achso genau, ich vergaß :) Das System sollte schon +- 0,5% Genauigkeit 
und auch eine Auflösung von ca 50-100 µm besitzen, also nicht sehr hoch. 
Abtastrate....ich sag mal so ca 1-10ms, also 100-1000Hz.
Danke!!!

von Kai A. (sensing)


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ams....die haben gerade lieferschwierigkeiten :(

von Kalle (Gast)


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Kai A. schrieb:
> Achso genau, ich vergaß :) Das System sollte schon +- 0,5% Genauigkeit
> und auch eine Auflösung von ca 50-100 µm besitzen, also nicht sehr hoch.
> Abtastrate....ich sag mal so ca 1-10ms, also 100-1000Hz.
> Danke!!!

Schau dir das System an ;-), sollte in etwa deine Erwartungen erfüllen:

http://www.reichelt.de/Messwerkzeuge/WIHA-DIGIMAX/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=60290;GROUPID=588;artnr=WIHA+DIGIMAX

von Kalle (Gast)


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Nachtrag, hier wurde es auch schon diskutiert:

Beitrag "Funktionsweise digitaler Messschieber"

von Kai A. (sensing)


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Soll ich das Teil jetzt auseinander friemlen oder wie soll ich mir das 
vorstellen bei dem minimalen Platz der zur verfügung steht?
die Beiträge habe ich bereits gelesen.......danke für die tips aber geht 
nicht, zumal auch zu teuer für 50-100 Stück

von Kalle (Gast)


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Kai A. schrieb:
> Soll ich das Teil jetzt auseinander friemlen oder wie soll ich mir das
> vorstellen bei dem minimalen Platz der zur verfügung steht?

Keine Ahnung was bei dir minimaler Platz bedeutet!

> die Beiträge habe ich bereits gelesen.......danke für die tips aber geht
> nicht, zumal auch zu teuer für 50-100 Stück

Kein Problem.

von Patrick W. (paddy)


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Konkrete Preisvorstellungen bzw. der konkrete Verwendungszweck wurden 
bisher ja nicht genannt. Dann passt vielleicht auch was industrielles:
http://www.micro-epsilon.de/displacement-position-sensors/inductive-sensor-lvdt/Serie_LDR/index.html

von Harald W. (wilhelms)


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Patrick W. schrieb:

> 
http://www.micro-epsilon.de/displacement-position-sensors/inductive-sensor-lvdt/Serie_LDR/index.html

Ja, solche LVDT-Sensoren sind seit vielen Jahrzehnten Standard
für Wegmessungen aller Art.
Gruss
Harald

von Kai A. (sensing)


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Kalle schrieb:
> Keine Ahnung was bei dir minimaler Platz bedeutet!

naja wie oben genannt habe ca 6-8 cm Platz. da bei den Sensoren von 
mikroepsilon ein minimaler Arbeitsabstand im cm berich nötig ist fallen 
die allein deswegen schon raus. Habe auch hier schon 
nachgeschaut....schöne sensoren aber leider zu lang, zu breit, zu hoch 
:/

Patrick W. schrieb:
> Konkrete Preisvorstellungen bzw. der konkrete Verwendungszweck wurden
> bisher ja nicht genannt.

..wie bereits beschrieben. Es handelt sich um ein bewegliches Teil, das 
einen Weg von ca 20-30 mm zurücklegt......müsste doch eigentlich als 
Angabe reichen


Platz ist sehr begrenzt, deshalb dachte ich an Hallsensoren oder etwas 
optisches, was aber auch nicht zu teuer sein darf (Temperaturproblematik 
bei optischen Messsystemen)

jup

von Kalle (Gast)


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Patrick W. schrieb:
> Konkrete Preisvorstellungen bzw. der konkrete Verwendungszweck wurden
> bisher ja nicht genannt.

Bei 50-100 Stück unter 54€ (siehe weiter oben). Wenn ich mir die 
allgemeinen Preise für den eigentlichen Sensor, ohne Hardware, anschaue, 
dann sprengt die LVDS-Idee wohl jeden Rahmen.

von Kalle (Gast)


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von Patrick W. (paddy)


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Kalle schrieb:
> Durchmesser leider 20mm:
>
> http://www.mts.ch/xml_1/internet/de/application/d14/d372/d390/f800.cfm


Gebrauchstemperaturbereich: von -20 °C  bis 80 °C

von Patrick W. (paddy)


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Kai A. schrieb:
> naja wie oben genannt habe ca 6-8 cm Platz. da bei den Sensoren von
> mikroepsilon ein minimaler Arbeitsabstand im cm berich nötig ist fallen
> die allein deswegen schon raus. Habe auch hier schon
> nachgeschaut....schöne sensoren aber leider

> zu lang
Den Stößel könnte man notfalls auch kürzen oder einen kürzeren anfragen.

> zu breit
> zu hoch
Mit Durchmesser des Sensors von 8 mm?

von Kai A. (sensing)


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hmm, also das mit dem Stößel kürzen ist eigentlich auch ne gute Idee. 
Der Durchmesser würde passen, allerdings ist der Sensor mit Kabelstecker 
ca 7 cm lang und dazu kommt eben noch der Stößel....evtl könnte das 
klappen. Ist halt teuer :)
gruß
kai

von Markus R. (maggus)


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Mal was grundsätzliches: Suchst du einen fertigen Sensor oder ist 
Selbstbau auch eine Alternative? Wie viele Sensoren brauchst du? Hättest 
du eine Möglichkeit, den Sensor im Eingebauten Zustand zu kalibrieren?

Mir schwebt da ein Metallstift vor, der in eine Spule dringt. Das sollte 
in der von dir angedachten Größe aufzubauen und bei entsprechender Wahl 
der Materialien auch temperaturfest sein. Über die Induktivität der 
Spule lässt sich dann der Weg bestimmen.

Andere Möglichkeit: Eine Keilförmige Platte, die zwischen eine 
Gabellichtschranke geschoben wird. Abhängig vom Verfahrweg wird ein mehr 
oder weniger großer Bereich freigegeben/verdeckt. Bei den 
optoelektronischen Komponenten könnte es aber mit dem Temperaturbereich 
Probleme geben.

Noch ne andere Möglichkeit: Kapazitiv, zwei Flächen die sich 
übereinander schieben. Könnte man wahrscheinlich auch sehr 
temperaturfest aufbauen.

Darfst du das zu verschiebende Teil mechanisch belasten? Evtl. ließe 
sich dann auch etwas mit einer Feder + Kraftmesser/DMS zaubern.

von Patrick W. (paddy)


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Markus R. schrieb:
> Mir schwebt da ein Metallstift vor, der in eine Spule dringt. Das sollte
> in der von dir angedachten Größe aufzubauen und bei entsprechender Wahl
> der Materialien auch temperaturfest sein. Über die Induktivität der
> Spule lässt sich dann der Weg bestimmen.

Damit hast du fast das Funktionsprinzip eines bereits vorgeschlagenen 
LVDT-Sensors neu erfunden ;-)

von Kai A. (sensing)


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Hallo Markus,
erst einmal großen Dank für eure Hilfe und Interesse!
Die vorgeschlagenen Prinzipien sind sehr gut! Es besteht durchaus die 
Möglichkeit etwas eigenes aufzubauen solange es auch reproduzierbar ist, 
also wäre es auch eher schlecht wenn jedes Sensorsystem, das in ein 
entsprechenden Aufbau eingebaut wird, neu kalibriert werden muss.
Es bestehen schon sehr viele Möglichkeiten etwas eigenes aufzubauen, das 
kapazitive mit den zwei übereinanderlappenden Platten habe ich mir auch 
bereits schon gedacht und werde es evtl auch ausprobieren, allerdings 
sind auch hier Reproduzierbarkeit und Kalibration vielleicht ein 
Problem?
 Eine mechanische Belastung ist eher unerwünscht. Jedoch kann ich mir 
auch das trotzdem vorstellen da das bewegliche Teil eher schwer ist und 
durch das Feder-Massesystem wenig, bzw gar nicht belastet werden würde.
Berührungslos ist aber besser, da auch die Lebensdauer länger ist.

Das Sensorsystem sollte eine absolute Wegmessung durchführen, was aber 
mit jeder Sensorik machbar ist.
Hat jemand von euch schon Erfahrungen mit Hall-Wegmessung?
Gruß

von Harald W. (wilhelms)


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Markus R. schrieb:

> Mal was grundsätzliches: Suchst du einen fertigen Sensor oder ist
> Selbstbau auch eine Alternative? Wie viele Sensoren brauchst du? Hättest
> du eine Möglichkeit, den Sensor im Eingebauten Zustand zu kalibrieren?
>
> Mir schwebt da ein Metallstift vor, der in eine Spule dringt. Das sollte
> in der von dir angedachten Größe aufzubauen und bei entsprechender Wahl
> der Materialien auch temperaturfest sein. Über die Induktivität der
> Spule lässt sich dann der Weg bestimmen.

Dann doch lieber gleich das seit Jahrzehnten bewährte LVDT-System.
Einen solchen Sensor kann man auch selbst bauen, wenn man das
Prinzip verstanden hat. Ob man die dazugehörigen Auswerte-ICs
heute noch bekommt, weiss ich auch nicht.
Gruss
Harald

von Eugen (Gast)


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Für Hall Sensoren halte ich den Weg, den Du messen willst zu groß.
Kleine Spalte/ Abstände ca. 3 - max. 5 mm vielleicht mit kräftigem 
Magnet,ja aber 15 mm..?

von Kai A. (sensing)


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....ja das geht schon klar, wenn man geschickt mehrere Ics verwendet.

von Kai A. (sensing)


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oder direkt sowas 
http://www.ams.com/eng/Products/Magnetic-Position-Sensors/3D-Absolute-Position-Sensors/AS5410

....falls jemand schon Erfahrungen mit Hall-Wegmessungen gemacht hat 
wäre ich sehr dankbar für jegliche Info.

von Eugen (Gast)


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Habe mir das Datenblatt angesehen, sorry ich kapier das nicht, wie das 
funktionieren soll, bei einer Gehäuselänge von 5 mm, einem Pixelabstand 
von 2,5 mm einen Weg von bis zu 50 mm messen zu können....
Aber vielleicht ist jemand hier, der das Prinzip kapiert?

von Kai A. (sensing)


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naja also das Prinzip ist ja immernoch Hall, nur eben ein hochsensitiver 
Sensor mit ausgefeilter Technik.

von Kai A. (sensing)


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ich weiß das bringt dir jetzt auch nix weiter :)
....wenn ich das Schmuckstück endlich mal in den Händen habe und 
ausprobiert habe kann ich hier gerne mal berichten, jedoch dauert das 
noch n Weilchen.
Ich dachte, dass hier vllt jemand schon mit diesem oder vergleichbarem 
IC gearbeitet hat und berichten kann.

Danke für die Hilfe und Beiträge!
Kai

von Kai A. (sensing)


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Hallo allerseits,

habe nun mal 2 gleichwertige Sensoren der Firma Micronas ausprobiert, 
und zwar Hal3855 & Hal3876.
Die Messungen habe ich mit einem Lineartisch durchgeführt. Der Aufbau 
war allerdings sehr schlecht und nur Prüfung der Funktionalität 
gedacht......kein /wahrscheinlich kein geeigneter Magnet, Arbeitsabstand 
willkürlich, mittige Platzierung überm IC mit dem Auge.
Über einen Messbereich von -15mm bis +15mm gab es eine Empfindlichkeit 
von ca 10-15 mV pro 100 µm.....je nachdem wie nah der Magnet zum Sensor 
ist. Je näher desto niedriger war die Abstufung.
....Alles noch sehr sehr ausbaufähig.
Magneto Resistive Sensoren taugen übrigens mindestens genauso gut!

Gruß

von Kai A. (sensing)


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Hallo,

kennt jemand von Euch Triangulationssensoren als kleine Komplettlösug, 
also vergleichbare Sensoren zu den Modellen von Sharp???

Hier mal ein Link:
http://www.beck-elektronik.de/index.php?id=844

Grützii miteinaaaandrrr

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