Hallo! Ich würde gerne einen Abstand möglichst genau messen. Der zu messende Abstand wird immer im Bereich von 2mm±1mm liegen (dazwischen Luft), ich könnte dieses Maß aber über einen Hebel etwas vergrößern oder verkleinern, falls nötig. Die Messgenauigkeit sollte dabei 0,05mm oder genauer betragen. Ich dachte dabei an einen HALL-Sensor auf der einen Seite und einen kleinen Magneten auf der anderen. Jetzt habe ich schon mehrere Datenblätter von Hall-Sensoren durchstöbert, aber ich kann leider überhaupt nicht einschätzen, was ich für einen Sensor brauche. Signaländerungen von mV/Tesla oder mV/Gauss sind dort angegeben, aber wieviel ist das denn? Wie stark ist denn z.B. so ein 5mm-Neodym-Magnet-Würfel von ebay oder ein Kühlschrankmagnet den jeder in der Küche hat? Der uC wird irgendein Arduino, davon habe ich hier noch ein paar herumliegen. Die haben analoge Eingänge von 0-5V mit einem Raster von 20mV -> kann ich einen Hallsensor der mV/Tesla ausgibt überhaupt damit messen? Ich habe auch schon einfach zum ausprobieren (weil ich einschätzen wollte, was Tesla und Gauss sind) zwei "lineare Hall Sensoren" bei ebay bestellt, die waren beide aber nicht linear, sondern mit Schalthysterese und haben wie ein Schalter einfach nur an und aus als Zustand gehabt. Oder ist der Ansatz mit einem Hallsensor der ganz falsche Ansatz?
Zur Messgenauigkeit oder Messmethode kann ich nichts sagen, aber typische Feldstärken für so Magneten sind höchstens wenige Tesla (für mich ist so ein starker Lautsprechermagnet die Referenz für "irgendwas um die 2 T"). Entsprechend werden die kleineren irgendwo im unteren 100 mT-Bereich liegen.
>Oder ist der Ansatz mit einem Hallsensor der ganz falsche Ansatz?
Ist schwierig genau hinzukriegen Erdmagnetfeld, andere Magnetfelder,
Remanenz etc...
>ich könnte dieses Maß aber über einen Hebel etwas vergrößern oder >verkleinern, falls nötig. Die Messgenauigkeit sollte dabei 0,05mm oder >genauer betragen. Na wenn das geht, eine Hebel zur Skalierung zu verwenden, dann nimm doch diesen Hebel und messe den Winkel über einen optischen Encoder. Einfacher und genauer gehts nicht.
René J. schrieb: > Ich würde gerne einen Abstand möglichst genau messen. Da würde ich ganz klar sagen: Michelson-Interferometer https://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Interferometer Damit kommst du auf Genauigkeiten im Nanometer-Bereich. ESPI arbeitetet etwas anders und könnte eine Alternative sein. https://de.wikipedia.org/wiki/Speckle-Interferometrie
René J. schrieb: > Ich würde gerne einen Abstand möglichst genau messen. Der zu messende > Abstand wird immer im Bereich von 2mm±1mm liegen Dann würde ich empfehlen, einfach bei jemandem einzukaufen, der sich mit sowas auskennt, z.B.: http://industrial.omron.de/de/products/catalogue/sensing/measurement_sensors/displacement_sensors/zx_e/default.html
spontan schrieb: >>ich könnte dieses Maß aber über einen Hebel etwas vergrößern oder >>verkleinern, falls nötig. Die Messgenauigkeit sollte dabei 0,05mm oder >>genauer betragen. > > Na wenn das geht, eine Hebel zur Skalierung zu verwenden, dann nimm doch > diesen Hebel und messe den Winkel über einen optischen Encoder. > Einfacher und genauer gehts nicht. Reicht denn da die Auslenkung von wenigen Grad?
c-hater schrieb: > René J. schrieb: > >> Ich würde gerne einen Abstand möglichst genau messen. Der zu messende >> Abstand wird immer im Bereich von 2mm±1mm liegen > > Dann würde ich empfehlen, einfach bei jemandem einzukaufen, der sich mit > sowas auskennt, z.B.: > > http://industrial.omron.de/de/products/catalogue/s... Es sollte im bezahlbaren Bastelrahmen bleiben ;)
Es gibt induktive Sensoren mit Analogausgang. Diese hab ich für Bereiche bis ca. 8mm benutzt mit einer Auflösung im um Bereich. So ein Ding kostet um die 20-30 Euro.
Alternativ könnte man ggf. einen kapazitiven Sensor basteln, falls man eine etwas größere Fläche hat. Ansonsten würde ich auch den induktiven Sensor vorschlagen. Oder man versucht einen preiswerten digitalen Messschieber zu missbrauchen.
Gibts denn da einen induktiven Sensor zu empfehlen?
Um noch einmal auf meine Anfangsidee zu sprechen zu kommen: So ein Sensor hier: http://www.reichelt.de/Hallsensoren-Neigungssensoren/SS-495-A1/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=6678&ARTICLE=151340&SEARCH=Induktiver%20Analog-Sensor&OFFSET=16&WKID=0&; kostet 3,30€ und, wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, liefert bei 5V VCC eine lineare Ausgangsspannung von -4,5V bis +4,5V. Wäre jemand so nett und könnte das verifizieren? Denn Was mich etwas irritiert ist die Zeile "Output Voltage span" mit einem Wert von 0,2V. Oder was ist damit gemeint? Und muss ich da noch eine Schaltung drumherum bauen oder kann ich den Ausgang so einen Analogeingang (größer als 10kOhm) legen?
Du könntest auch eine digitalen Messschieber mit Ausgang nehmen. Jst
Holla, René J. schrieb: > wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, liefert bei > 5V VCC eine lineare Ausgangsspannung von -4,5V bis +4,5V. Wäre jemand so > nett und könnte das verifizieren? Das tut er (natürlich) nucht, wo sollten auch die -4,5V herkommen?? Gleich am Anfang hast du ein schönes Diagramm mit der Kennlinie, da kannst du wunderbar ablesen, welchen Ausgangsbereich es gibt. > Denn Was mich etwas irritiert ist die Zeile "Output Voltage span" mit > einem Wert von 0,2V. Oder was ist damit gemeint? Der mögliche Ausgangsbereich. Der Ausgang des Sensor kann Werte zwischen Gnd+0,2V bis Versorgung-0,2V ausgeben (typisch). Bei Vcc=5V heißt das 0,2..4,8V. Deswegen geht das dann auch einfach so: > > Und muss ich da noch eine Schaltung drumherum bauen oder kann ich den > Ausgang so einen Analogeingang (größer als 10kOhm) legen? Ahoi, Martin
Jonas G. schrieb: > Du könntest auch eine digitalen Messschieber mit Ausgang nehmen. Berührungslose Messschieber habe ich noch nie gesehen. Sind die neu? :-)
Danke Martin, das hilft mir sehr weiter. Ich habe natürlich 0,5V - 4,5V gemeint. Dann werde ich mir so einen mal besorgen...
René J. schrieb: > Ich würde gerne einen Abstand möglichst genau messen. Der zu messende > Abstand wird immer im Bereich von 2mm±1mm liegen (dazwischen Luft) > Die Messgenauigkeit sollte dabei 0,05mm oder genauer betragen. Faszinierend. Ein Meßbereich von 1mm bis 3mm bei einer Schrittweite von 50µm gibt gerade mal 40 Schritte. In welchem Universum ist das genau? Oder sogar möglichst genau?
0,05mm Messgenauigkeit reicht in meinem Anwendungsfall halt aus. Wenn es ohne viel größeren Aufwand noch genauer geht, nehme ich das natürlich gerne mit. Man bedenke, dass das für den privaten Hobbybereich gedacht ist und bezahlbar muss es auch noch sein. Einen Sensor mit 0,01mm Raster für 100€ aufwärts kann und will ich dafür nicht anschaffen, wenn es mit einem 3€ Sensor und einem 5€ uC-Board auch geht...
Ich hab verschiedene Sensoren benutzt, z.B. Schneider electric XS4P18AB120. Die waren eigentlich recht brauchbar. Ausgang 0..20 oder 4..20mA.
LDC1000 von TI, induktiv und braucht daher eine Metallfolie auf der Gegenseite.
René J. schrieb: > 0,05mm Messgenauigkeit reicht in meinem Anwendungsfall halt aus. Das erinnert so ein wenig an Glasmaßstäbe, allerdings brauchen die Kontakt. Gibts, soweit ich weiß, ab 100mm. https://www.google.de/search?hl=de&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1024&bih=635&q=Glassmasst%C3%A4be&oq=Glassmasst%C3%A4be&gs_l=img.12...2857.2857.0.3872.1.1.0.0.0.0.117.117.0j1.1.0....0...1ac.2.64.img..1.0.0.muRg4nJikqA Ansonsten ist die Idee mit Kapazitätsmessungen auch nicht verkehrt. Ein Messanlage, die ich mal nach bauen musste und die Reifenwucht maß, arbeitete kapazitiv. Allerdings gab es da auch den Stahlgürtel im Gummi, damit das auch funktionierte. Genauigkeit wäre ich jetzt überfragt.
Kapazitiv geht im Allgemeinen nur bis <1mm gescheit. Sensoren für 10um mit nm Auflösung gehen da schon gut, aber keine 5mm o.ä. Da wird das ziemlich problematisch auch wg. Störungen. Induktiv funktioniert ca. 5000x in bei der Belichtung von Wavern, kann also gar nicht so schlecht sein :-). Was soll dabei ein Glasmassstab ? Das macht Heidenhain sehr gut, aber es gibt eigentlich eine grundsätzliche Frage: Was willst du eigentlich damit anstellen ? Auflösung, Genauigkeit, Geschwindigkeit, Kosten ?????? Was ist dir wichtig ?
Naja, hab ich ja eigentlich alles schon geschrieben: Das zu messende Maß ist 2mm und schwankt um ±1mm, eine Auflösung von 0,05 würde reichen, mehr geht immer ;) Preislich bitte im unteren 2stelligen Bereich, da Hobby&Privat. Zu Messen ist kontinuierlich, Schwankungen im Maß sind im Bereich von DEUTLICH über 10Sekunden zu erwarten. Baugröße wäre auch noch wichtig, je kleiner, desto besser. Daher favoritisiere ich die Hall-Sensor-Variante -> billig, genau genug, klein. Sensoren von deutlich mehr als 100€/Stk kommen da leider nicht in Frage (obwohl bestimmt sehr gut!)
René J. schrieb: > Daher favoritisiere ich die Hall-Sensor-Variante -> billig, genau genug, > klein. Allerdings musst du deine Sensoranordnung selbst kalibrieren - der Hallsensor ist zwar linear zum Magnetfeld, aber das Feld deines Magneten fällt ziemlich sicher nicht linear mit der Entfernung ab, eher schon nach 1/r. Georg
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Georg schrieb: > René J. schrieb: >> Daher favoritisiere ich die Hall-Sensor-Variante -> billig, genau genug, >> klein. > > Allerdings musst du deine Sensoranordnung selbst kalibrieren - der > Hallsensor ist zwar linear zum Magnetfeld, aber das Feld deines Magneten > fällt ziemlich sicher nicht linear mit der Entfernung ab, eher schon > nach 1/r. > > Georg Danke für den Hinweis, soweit hatte ich noch gar nicht gedacht. Habe gerade nachgelesen, wie man das berechnen würde und im Wikipedia-Artikel ist doch tatsächlich ein schöner Onlinerechner gelinkt. (siehe Foto) Muss ich mal schauen, wie ich dass nachher am besten im uC umrechne... Mal ne Frage zu Magneten: Was wäre denn die optimale Bauform (also eckig, rund oder Ring) wenn man maximale Flussdichte bei minimaler Bau-Größe erreichen will. Der Magnet über dem Hallsensor sollte so klein wie möglich sein, dennoch einen "vollen Ausschlag" erzeugen...
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Nachtrag: Ich habe jetzt nochmal etwas mit dem Berechnungstool herumprobiert, nachdem ich mir die Zusammenhänge (ebenfalls auf der Webseite http://www.ibsmagnet.de/de/knowledge/flussdichte_berechnung.php erklärt) durchgelesen habe und zumindest theoretisch kann ich durch eine entsprechende Dimensionierung des Magneten eine (annähernd) lineare Änderung in dem von mir gewünschten Bereich erzielen (siehe Foto). Mal schauen, ob das auch in Wirklichkeit so funktioniert ;)
René J. schrieb: > eine (annähernd) lineare > Änderung in dem von mir gewünschten Bereich erzielen Darauf musst du dich nicht versteifen, solange du in deinem Abstandsbereich überhaupt ein verwertbares Signal messen kannst, kannst du das per µC auch kalibrieren, z.B. mit einer Tabelle und interpolieren. Als nächstes einfach mal bauen und messen - viel Erfolg. Georg
Ich habe mittlerweile ein paar SS496A1 Hallsensoren für ±3€ hier liegen und erste Versuche sind sehr vielversprechend :) Allerdings "flattert" die Sensorspannung ein klein wenig, wie würdet ihr das bereinigen? RC-Filter zwischen Sensor und Analog-Eingang oder per Programm nachher im µC?
Das scheinbare Flattern könnte eine korrekte Messung sein - das Magnetfeld besteht ja zum Teil aus den 50 Hz Magnetfeldern der Netzleitungen (nicht nur die des Gerätes selbst, also auch bei Batteriebetrieb).
Aha - und damit rückst Du erst Jahre später raus?
Michael W. schrieb: > Aha - und damit rückst Du erst Jahre später raus? Tja, die "elektromagnetische Verschmutzung" wird von Jahr zu Jahr immer stärker. :-)
Falls der TO noch lebt: Das Flattern kommt garantiert nicht aus dem 50Hz Magnetfeld der Umgebung. Teste mal Deine Versorgungsspannung auf ausreichende Stabilisierung/ Glättung.
Horst schrieb: > Das Flattern kommt garantiert nicht aus dem 50Hz Magnetfeld der Umgebung. Das vermehrte Flattern der Hühner zu Ostern kommt überwiegend dadurch, das sie in dieser Zeit mehr gestresst sind.
Moin, falls der Thread noch aktuell ist, ich möchte ein Permanent-magnetlager mit 2 Elektromagneten stabilisieren, dafür müsste ich im Bereich 0.5-1mm sehr schnell messen und gegensteuern. Als ersten versuch würde ich einen Arduino nehmen, mit Hall Sensor und Logic-Level-MOSFET. Was schätzt ihr in welcher Abtastfrequenz Positionsschwankungen erfasst und korrigiert werden müssen? Ist ein i2c Hallsensor schnell genug oder ist eine analog Achaltung nötig? Besten Gruß t
Tim M. schrieb: > Was schätzt ihr in welcher Abtastfrequenz Positionsschwankungen erfasst > und korrigiert werden müssen? Kommt darauf an wie schnell sich der Abstand ändern kann. Welche Beschleunigung hast du maximal. Du willst 0,5mm ausregeln, also solltest du in dem Bereich so mindestens 5-10 Messwerte haben damit die Regelung das erfassen kann. Bei einer linearen beschleunigung ist s = 1/2 at² Forme um, setze deine Werte fü Weg und Beschleunigung ein und du hast die Zeit die dein System braucht um von der Ruhe zur max. Auslenkung zu kommen.
Udo, danke für die schnelle Antwort. > Kommt darauf an wie schnell sich der Abstand ändern kann. > Welche Beschleunigung hast du maximal. Es gibt noch Unbekannte... der Rotor kommt am ende auf 1000-1500g, die Beschleunigung hängt aber von der Lagersteifheit ab, die Sollpositien liegt auf dem Maximum einer -k*dx^2 Funktion wobei k von der Magnetstärke und dem Luftspalt abhängt und dx die Abweichung vom Zentrum, d.h. je stärker die Abweichung umso stärker die treibende Kraft, daher bietet es sich an genau zu messen und schnell gegenzusteuern:) > Bei einer linearen beschleunigung ist s = 1/2 at² :( Normalerweise nutze ich für Feedback steuerungen die Arduino PID Bibliothek, was ich bisher gemacht habe war aber um Größenordnungen langsamer. Am Ende geht probieren über studieren und die Teile sind ja zum Glück erschwinglich... Gruß T
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