Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hallsensor für sehr kleine Schlitze / Zähne gesucht


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Rolf (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich muss für einen Kunden die Position eines ferromagnetisches 
Metallbandes bestimmen.
Es ist ein Endlosband mit einer Breite von 40mm und einer Dicke von 1mm. 
Im Band befinden sich
Schlitze von 0,5mm x 30mm, quer zur Laufrichtung. Der Abstand der 
Schlitze untereinander ist auch 0,5mm. Damit es nicht zu einfach wird, 
ist das Ganze Band noch mit einer 1,5mm Gummischicht umschlossen. Das 
Band läuft mit ~50m/min durch die Maschine.

Der Kunde sucht jetzt eine Möglichkeit, nach einer gewissen Anzahl von 
Schlitzen (z.B. 100) immer ein elektrisches Signal zu bekommen.

Ich dachte jetzt, dass man das ggf. mit einem Hall-Effekt Zahnradsensor 
machen könnte. Finde aber keinen der mit der Schlitzweite (0,5mm) 
zurechtkommt.

Habt ihr ggf noch gute Ideen wie man das Lösen könnte?

Viele Grüße
Rolf

: Verschoben durch Moderator
von Schreiber (Gast)


Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
Rolf schrieb:
> Habt ihr ggf noch gute Ideen wie man das Lösen könnte?

Ja. Mit Röntgenstrahlen.

von Cab_leer (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde mal mit einem hallsensor + externem Magnetfeld arbeiten und 
dessen Modulation messen. Also einer mit analogausgang.

von ranakt (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rolf schrieb:
> Schlitze von 0,5mm x 30mm, quer zur Laufrichtung. Der Abstand der
> Schlitze untereinander ist auch 0,5mm. Damit es nicht zu einfach wird,
> ist das Ganze Band noch mit einer 1,5mm Gummischicht umschlossen.
Selbst wenn man es schafft einen weichmagnetischen Kreis beidseitig 
möglichst nahe an das laufenda Band heranzubringen, ist rein 
gefühlsmäßig die Flußänderung zu gering um sie sicher detektieren zu 
können. Könnte man z.B. mit FEMM einmal simulieren.
Ich würde mir aber zuerst Gedanken über eine alternative Lösung (z.B. 
optisch) machen.

von Peter R. (pnu)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Magnetleiter".
0,25mm dicke mumetall-Streifen mit isolierender Zwischenschicht stapeln. 
Die Enden der Streifen "sammeln die Magnetlinien, die geraden Bleche die 
des aktuellen Nord-Pols die ungeraden die des Südpols.

klappt natürlich nur, wenn die magnetische Aufzeichnung und der "Sensor" 
zueinander parallel laufen. Die "Enden" werden jeweils durch zusätzliche 
zwischen gelegte kleine Mumetallbleche zu Polen gestapelt. Mit einem 
schmaleren z.B. nur 10mm breiten Stapel erhöht sich die Toleranz gegen 
schiefen Sender oder schiefe Aufzeichnug auf dem Band.

Anstatt eines Hallsensors wäre die Verwendung einer Spule zu überlegen.

Quick and dirty: Tonkopf eines Tonbandgerätes nehmen.

von Holger (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit Hall-Sensor geht es nicht bei Deinen Daten.
1,5mm dicke Gummischicht und dann nur 0,5mm Schlitz.

von Mark W. (kram) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oder Wirbelstrom. Schau Dich mal bei TI nach den LDC's um.

von Schattentroll (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Allenfalls mit einem Magnetkopf eines Magnetbandes ? Ich denke 
allerdings es ist nicht moeglich 0.5mm Strukturen durch 1.5mm dicken 
Gummi zu messen. Das Limit wird bei Abstand = Strukturbreite sein. 
Heisst der Gummi sollte duenner wie die 0.5mm sein.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

Ist die Gummischicht zufällig durchsichtig?
Wenn Nein, tendiere ich auch in die Richtung Tonkopf.
Ggf. kann man Diesen durch Schrägstellung auf den Schlitzabstand 
'eichen', damit man eine höhere Amplitude bekommt.
Unter das Band kann man z.B. einen Magneten oder eine Lichtquelle 
anbringen? (Letztere bei durchsichtigem Band)

Nicht ganz unwichtig:
Ist sicher gestellt, daß das Band beim Sensor 'sauber' bleibt?
... wäre ja blöd, wenn die Schaltung klappt, aber beim ersten 
Material-Transport zerlegt sich unser Sensor ... 50m/s ist nicht mehr 
ganz langsam.

MfG

von Der Zahn der Zeit (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn das System nur bei der genannten Geschwindigkeit arbeiten soll, 
also nicht (viel) langsamer, würde ich auch auf eine Lösung mit 
Magnetspule, also ähnlich Tonkopf, tippen. Das Band beeinflusst 
zweifellos das Magnetfeld, die Frage ist nur wie viel, aber eine geringe 
Spannung von so einem Tonkopf oder gar einer optimierten Spule lässt 
sich sehr hoch verstärken. Ich gehe davon aus, dass mit einem 
Hall-Sensor ein deutlich schwächeres Signal erreicht wird, außer bei 
geringen Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand, wo auch der 
Hall-Sensor noch funktioniert.

Mein Tipp: Auf der einen Seite des Bandes zwei 0,5 mm-Bleche im Abstand 
von 0,5 mm, dazwischen ein Magnet, zwei weitere Bleche auf der anderen 
Seite, aber mit der Spule. Natürlich ist der 0,5 mm-Abstand nur am 
Streifen, weiter entfernt ist er groß genug für Magnet bzw. Spule.

Wenn beide Bleche bzw. Blechpaare hinter den Schlitzen stehen, können 
(etwas) mehr Feldlinien das Band durchdringen, weil (etwas) mehr 
Feldlinien kurzgeschlossen werden, wenn sie hinter den Stegen sind. Nur 
sehr wenig - aber ich schätze, dass das reichen wird.

Das Signal lässt sich auch noch durch größere Blechpakete, wie Peter R 
in Beitrag "Re: Hallsensor für sehr kleine Schlitze / Zähne gesucht" beschrieb, 
entsprechend erhöhen. Aber ob das dann für einen Hall-Sensor reicht???

DZDZ

von Der Zahn der Zeit (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Noch ein Tipp: Wenn die Signale trotzdem noch zu schwach sind, 
vielleicht weil ein Hall-Sensor genutzt werden muss, und wenn das Band 
mit konstanter Geschwindigkeit läuft, lässt sich mit einem 
schmalbandigen Bandfilter noch einmal eine erhebliche Steigerung der 
Empfindlichkeit und Störsicherheit erreichen. Mit noch mehr Aufwand geht 
das auch für eine variable Bandgeschwindigkeit.

von ranakt (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Der Zahn der Zeit schrieb:
> Das Band beeinflusst
> zweifellos das Magnetfeld, die Frage ist nur wie viel, aber eine geringe
> Spannung von so einem Tonkopf oder gar einer optimierten Spule lässt
> sich sehr hoch verstärken.
Ich glaube nicht, dass es mit Verstärkung getan ist. Der Luftspalt ist 
im Vergleich zu den Schlitzen einfach zu groß.

Die Simulation zeigt jedenfalls ein eher zufälliges Ergebnis. Könnte man 
auch noch verfeinern (Grid size), wenn man genug Zeit oder 
Rechenleistung hat.

Auch stimmt die Geometrie nicht, da die Schneide eigentlich quer liegen 
sollte und der seitliche Rand des Bandes nicht berücksichtigt ist - das 
ist aber für die Abschätzung meiner Meinung nach nicht relevant.

By1 ist in Flußdichte in y-Richtung im Punkt 0,0 im linke Luftspalt. By2 
an der Schneide im Punkt 40,2. Das Band wird bei jedem Schritt um 0.05mm 
nach links verschoben.
1
-->    pos;        By1;        By2
2
--> -0.00;    0.63770;   -0.32663
3
--> -0.05;    0.63772;   -0.32554
4
--> -0.10;    0.63771;   -0.32582
5
--> -0.15;    0.63771;   -0.32684
6
--> -0.20;    0.63772;   -0.32746
7
--> -0.25;    0.63773;   -0.32756
8
--> -0.30;    0.63774;   -0.32460
9
--> -0.35;    0.63775;   -0.32622
10
--> -0.40;    0.63776;   -0.32619
11
--> -0.45;    0.63777;   -0.32514
12
--> -0.50;    0.63778;   -0.32458
13
--> -0.55;    0.63778;   -0.33208
14
--> -0.60;    0.63777;   -0.32528
15
--> -0.65;    0.63778;   -0.32638
16
--> -0.70;    0.63778;   -0.32696
17
--> -0.75;    0.63776;   -0.32608
18
--> -0.80;    0.63777;   -0.32707
19
--> -0.85;    0.63777;   -0.32494
20
--> -0.90;    0.63778;   -0.32607
21
--> -0.95;    0.63777;   -0.32674
22
--> -1.00;    0.63778;   -0.32662
23
--> -1.05;    0.63781;   -0.32735
24
--> -1.10;    0.63781;   -0.32459
25
--> -1.15;    0.63777;   -0.32469
26
--> -1.20;    0.63779;   -0.32552
27
--> -1.25;    0.63779;   -0.32604
28
--> -1.30;    0.63780;   -0.32592
29
--> -1.35;    0.63779;   -0.32583
30
--> -1.40;    0.63780;   -0.32543
31
--> -1.45;    0.63779;   -0.32416
32
--> -1.50;    0.63780;   -0.32238
33
--> -1.55;    0.63778;   -0.33081
34
--> -1.60;    0.63775;   -0.32602
35
--> -1.65;    0.63778;   -0.32643
36
--> -1.70;    0.63778;   -0.32720
37
--> -1.75;    0.63777;   -0.32591
38
--> -1.80;    0.63779;   -0.32698
39
--> -1.85;    0.63779;   -0.32642
40
--> -1.90;    0.63780;   -0.32628
41
--> -1.95;    0.63778;   -0.32494

Da eine optische Abtastung wohl nicht funktioniert - ich hatte den 
vollständigen Gummimantel übersehen - fällt mir dazu nicht mehr viel 
ein.

Eventuell klappt es mit parallel zu den Schlitzen polarisierter HF. Das 
ist aber eine reine Vermutung, da Voodoo nicht wirklich mein Gebiet ist.

von Sascha W. (arno_nyhm)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sollte sich mit einem modulierten Elektromagneten and Magnetfeldquelle, 
einer Spule als Sensor und einem Lock-In Verstärker zur 
Signalverstärkung machen lassen.

von Stephan H. (stephan-)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Endlosband muss ja irgendwie angetrieben werden bzw irgendwo drauf 
laufen. Wie siehts an den Rollen aus ? Einen Magnet aufkleben, Loch 
bohren ?

von Der Zahn der Zeit (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ranakt schrieb:
> Ich glaube nicht, dass es mit Verstärkung getan ist.
Na ja, ich würde dagegen mein A.... verwetten, dass es reicht. 
Insbesondere mit Filtern kann man sehr viel erreichen. Aber unsere 
Schätzungen sind beides schlechte Argumente...

Die Simulation finde ich sehr interessant. Mittlerweile glaube ich, dass 
eine andere Anordnung, als die, die ich oben vorgeschlagen habe, besser 
wäre. Wie beschreibe ich es gut, ohne eine Zeichnung zu machen:

Man nehme zwei 0,5 mm starke Scheiben, ringförmig wie Unterlegscheiben, 
aber z.B. 50 mm Durchmesser. Loch-Ø ca. 30 mm. Die werden mit einem 2 - 
20 mm breiten Schlitz versehen. Es bleibt eine Art U oder C - oder ein 
Tonkopf.

Eine Scheibe bekommt den Magneten (dafür muss sie in der Mitte getrennt 
werden), die andere die Spule. Die Anordnung dürfte einigermaßen klar 
sein: Die Scheiben parallel zu den Stegen, Magnet auf der einen, Spule 
auf der anderen Seite.

Die Idee ist, dass (zweifellos nur wenig) mehr Feldlinien 
kurzgeschlossen werden, wenn ein Steg exakt zwischen den Scheiben liegt. 
Wie viel das bei den gegeben Verhältnissen wäre, ließe sich mit der 
Simulation heraus finden(?). Ebenso könnte man die Geometrie damit 
optimieren. Wenn wir dann wissen, wie stark (oder schwach) dann noch die 
Änderung des Flusses in der Empfängerspule ist, lässt sich der Rest 
leicht mit den Grundlagen der Elektrotechnik berechnen. (Zugegeben, da 
müsste ich auch erst in Formelsammlungen nachsehen.) Ob das Signal dann 
für elektronische Verstärkung und Filterung reicht, ist wiederum sehr 
leicht zu berechnen. Etwas über 1 kHz ist die Frequenz.

Vielleicht ginge auch Spule und Magnet auf nur einem Schenkel noch 
besser. Und ein weiterer Gewinn lässt sich auch durch gestapelte 
Schenkel im 1 mm-Raster einfach erreichen.

Hat der Rolf schon das Interesse an einer Antwort verloren?

von ranakt (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Der Zahn der Zeit schrieb:
> Man nehme zwei 0,5 mm starke Scheiben, ringförmig wie Unterlegscheiben,
> aber z.B. 50 mm Durchmesser. Loch-Ø ca. 30 mm. Die werden mit einem 2 -
> 20 mm breiten Schlitz versehen. Es bleibt eine Art U oder C - oder ein
> Tonkopf.
Ich versteh ungefähr, was du meinst, sehe aber keine zuverlässige 
Möglichkeit, das Problem in 2D zu simulieren.
Durch die seitlichen Ränder des Bandes kann man dieses als durchgehend, 
wenn auch mit etwas geringerem mag. Leitwert betrachten. Die Ankopplung 
an das Band ist aber unterschiedlich, da der "Tonkopf" schmäler (in der 
Simulation Tiefe=20mm) als die Schlitzbreite (30mm) ist

Als Beispiel zwei Extremwerte, die tatsächlich zu einer mit einer 
Wicklung um die Leitbleche erfassbaren Flußänderung führen. Aber wie 
gesagt in 2D ist das eher Sterndeuterei.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.