Hallo liebes Forum, ich stehe vor einem Problem, von dem ich kaum Ahnung habe :). Ich hoffe Ihr könnt mir dabei helfen. Folgende Gegebenheiten (zumindest momentan): Ich habe ein Riemengetriebe. Jetzt möchte ich gerne die Zeit messen die der Riemen für eine bestimmte Strecke benötigt. Also zwei Sensoren an zwei Stellen, der eine sagt Start der andere Stopp. Die Genauigkeit der Messung sollte im 10E-8 Sekunden Bereich liegen. Die Frequenz des Riemens liegt höchstens bei 330Hz. Bauraum recht begrenzt. Es muss per Akku betrieben werden können. Puh wo fange ich an. Die erste Frage die sich mir stellt, ist dies überhaupt möglich so genau zu messen? Auf der Suche bin ich auch hier im Forum auf acam TDCs gestoßen. Ganz verstehe ich noch nicht wie diese arbeiten und für mich funktionieren würden. Dann stellt sich mir noch die Frage. Gibt es Sensoren die ich so schnell abtasten kann, dass mir die Zeitmessung nicht dort flöten geht. (Ich hoffe ich drücke mich so aus, dass man es versteht ;)) Wenn ich das richtig verstanden habe wird jeder Sensor welcher Art auch immer mir ein Signal ausgeben welches eine Kurvenform hat. Das perfekte Rechteck gibt es also nicht. Somit sollte meine Genauigkeit nicht in der Rampe zum Peak verschwinden damit ich dies noch "exakt" messen kann? Wenn ich das richtig mitbekommen habe(und es noch aus der Vorlesung im Kopf habe^^) würde ein µC die Daten in seinen Speicher packen. Wird dieser sehr schnell Voll? Ich müsste die Daten natürlich auf ein Medium abspeichern um sie dann Später auszuwerten. Wird es möglich sein kontinuierlich zu messen oder ist der Speicher vom µC dafür zu klein und zu langsam es stets auf ein externes Medium zu speichern? Welche Sensoren würden denn dafür in Frage kommen? Egal was, ich müsste ja dann auf meinen Riemen eine Art Reflektor anbringen, korrekt? Oder ein Hell Dunkel Wechsel für eine Photodiode? Welche Möglichkeiten gibt es denn da. Es gibt wahrscheinlich keine All-in-one Lösung. Ergo werde ich mich damit recht intensiv beschäftigen müssen. Falls es eine Buchempfehlung gibt(am liebsten von Springer) immer her damit. Bestimmt hab ich noch was vergessen zu erwähnen, also bitte einfach nachfragen falls noch Informationen gebraucht werden. Ich hoffe wir können gemeinsam eine Lösung finden. Vielen Dank. Grüße, Pascal
Pascal K. schrieb: > Die Frequenz des Riemens liegt höchstens bei 330Hz Das wären fast 20k 1/min. Ein Rad des Riemens würde dann so >50k 1/min. machen? Glaub ich Dir nicht! Einen Drehzahlmesser für Modellflugzeuge geht nicht? Die gehen mit einfachen, aufgeklebten Reflektoren. Gruss Chregu
Der Riemen sitzt ja auf einem Rad. Durchmesser ist bekannt, Drehzahl leicht zu messen. Dann auf Riemenstrecke umrechnen und fertig. Pascal K. schrieb: > Das perfekte Rechteck gibt > es also nicht. Somit sollte meine Genauigkeit nicht in der Rampe zum > Peak verschwinden damit ich dies noch "exakt" messen kann? Sofern Du mit der gleichen Elektronik beide Sensoren misst, wird sie an der gleiche Stelle der Rampe ansprechen - also wahrscheinlich unkritisch.
Hi Chregu, das kleine Rad dreht sich mit max. 100k 1/min. Also doch das kannst du mir glauben :) Ich benötige tatsächlich die Zeit welcher ein Punkt für eine Bestimmte Strecke benötigt. Ich kann mir gerade nicht vorstellen, dass es mit Drehzahlmesser für Modellflugzeuge geht. Zumindest nicht mit der Genauigkeit. Grüße, Pascal
@Pascal Kr (pascaljackson) >Die Genauigkeit der Messung sollte im 10E-8 Sekunden Bereich liegen. Das sind 100ns. >Die Frequenz des Riemens liegt höchstens bei 330Hz. >Bauraum recht begrenzt. Es muss per Akku betrieben werden können. >Die erste Frage die sich mir stellt, ist dies überhaupt möglich so genau >zu messen? Sicher. > Auf der Suche bin ich auch hier im Forum auf acam TDCs >gestoßen. Kann man machen, ist aber in dem Bereich übertrieben. >Dann stellt sich mir noch die Frage. Gibt es Sensoren die ich so schnell >abtasten kann, dass mir die Zeitmessung nicht dort flöten geht. Das ist ein weiteres Problem. >Wenn ich das richtig mitbekommen habe(und es noch aus der Vorlesung im >Kopf habe^^) würde ein µC die Daten in seinen Speicher packen. > Wird dieser sehr schnell Voll? Kommt auf die Größe des Speichers und die Datenrate der Messung an. > Ich müsste die Daten natürlich auf ein Medium >abspeichern um sie dann Später auszuwerten. Wird es möglich sein >kontinuierlich zu messen Sicher. > oder ist der Speicher vom µC dafür zu klein und Es gibt nicht DEN uC, sondern hunderte verschiedene Typen, von ganz klein bis riesig groß, auch was den Speicher angeht. >zu langsam es stets auf ein externes Medium zu speichern? Alles relativ. >Welche Sensoren würden denn dafür in Frage kommen? Egal was, ich müsste >ja dann auf meinen Riemen eine Art Reflektor anbringen, korrekt? Oder >ein Hell Dunkel Wechsel für eine Photodiode? >Ich hoffe wir können gemeinsam eine Lösung finden. Vielen Dank. Dann beschreibe dein Vorhaben mal GRUNDLEGEND und vor allem mit ein paar mehr Zahlen. Siehe Netiquette. Warum willst du 330Hz (3ms) mit 100ns auflösen? Das wären ca. 30.000 Zählerschritte. Wie oft willst du messen und abspeichern?
Pascal K. schrieb: > das kleine Rad dreht sich mit max. 100k 1/min Mit einem Riementrieb? Zeig doch mal ein Bild von Deinem Aufbau. > Jetzt möchte ich gerne die Zeit messen die der Riemen für eine bestimmte > Strecke benötigt. Und was soll das heißen? Warum kannst Du das nicht aus der Drehzahl Deiner Räder ableiten?
Christian M. schrieb: > Pascal K. schrieb: >> Die Frequenz des Riemens liegt höchstens bei 330Hz > > Das wären fast 20k 1/min. Ein Rad des Riemens würde dann so >50k 1/min. > machen? Glaub ich Dir nicht! will ich sehen. vor allem wie der riemen vorgespannt wird um schlupf zu vermeiden - stichwort zentrifugalkraft :)
Falk B. schrieb: > @Pascal Kr (pascaljackson) > >>Die Genauigkeit der Messung sollte im 10E-8 Sekunden Bereich liegen. > > Das sind 100ns. +/-20dB...
Pascal K. schrieb: > Die erste Frage die sich mir stellt, ist dies überhaupt möglich so genau > zu messen? Das Messen der Zeit ist hier das kleinere Problem. Mit einem FPGA geht das ohne Weiteres. Aber: hast du überhaupt so schnelle und reproduzierbare Sensoren? Rufus Τ. F. schrieb: > Warum kannst Du das nicht aus der Drehzahl Deiner Räder ableiten? Bestenfalls wegen des Schlupfes. Bei einem Zahnriemen gilt diese Ausrede aber nicht mehr...
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Also, was willst Du denn jetzt? Einen Riemen der so lang ist, dass er nicht umläuft, aber so schnell, dass Du ihn mit unter 1µs Auflösen musst? Oder hast Du solch irren Beschleunigungen (Geschwindigkeitsänderungen), dass Du keinen Umlauf messen kannst und per Dreisatz Deinen Wert errechnen? Bedenke, es spart zudem einen Sensor, Kabel, Strom und Bauraum. Zudem sind 100k als Drehsensor jetzt nicht wirklich ein Problem. Die 100ns aber auch nicht.
Punkt auf Riemen markieren, anblitzen, dabei Foto machen, und Länge des Punktes am Riemen mit der Blitzdauer korrelieren. Und/oder mehrfach blitzen (Stroboskop), je nach Helligkeitsverlauf des Lichtblitzes. Mit Makro-Optik und gescheiter Digikam (sony a7r2 oder so ein pentax MF ding) sollte man räumliche Auflösungen von wenigen µm hinbekommen.
Sollte natürlich "am Foto" statt "am Riemen" lauten.
Braucht man bei den Drehzahlen nicht sowieso einen Zahnriemen? Dann könnte man doch mit 'ner Lichtschranke die Zähne zählen...
Falk B. schrieb: > Das sind 100ns. Denkfehler bei mir, es müssen 10ns sein. Falk B. schrieb: > Kann man machen, ist aber in dem Bereich übertrieben. Das stimmt mich doch schon mal optimistisch Falk B. schrieb: > Kommt auf die Größe des Speichers und die Datenrate der Messung an. Natürlich. Die Datenrate welche ich benötige würde sich aus der Abtastrate der Sensoren ergeben? Falk B. schrieb: > Es gibt nicht DEN uC, sondern hunderte verschiedene Typen, von ganz > klein bis riesig groß, auch was den Speicher angeht. Das ist mir klar, aber daraus lese ich einfach das es also einen gibt bei dem es kein Problem darstellt. Falk B. schrieb: > Dann beschreibe dein Vorhaben mal GRUNDLEGEND und vor allem mit ein paar > mehr Zahlen Ich bleibe mal bei der Sache mit dem "Punkt" auf dem Riemen. Ich muss dies so exakt messen da ich eine Differenz zur Referenzzeit benötige. Die Referenzzeit ist im Grunde die Zeit die ich rechnerisch erwarte welche der Punkt für die Strecke benötigt bei gegebener Drehzahl. Nun möchte ich die Zeit wissen, welche dieser Punkt im Betrieb für die exakte Messstrecke benötigt. Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns Bereich. Daher die benötigte Genauigkeit. Aus diesem Grund fällt der Gedanke über die Drehzahl auch raus. Diesen hatte ich vor Wochen schon macht aber dabei leider keinen Sinn. Rufus Τ. F. schrieb: > Mit einem Riementrieb? Ja das geht, ist ein Zahnriemen :) Lothar M. schrieb: > Das Messen der Zeit ist hier das kleinere Problem. Mit einem FPGA geht > das ohne Weiteres. Aber: hast du überhaupt so schnelle und > reproduzierbare Sensoren? Da kommen wir der Sache doch schon näher. Was würde da denn in Frage kommen an Sensoren? Falls es diese gibt.
Pascal K. schrieb: > ist ein Zahnriemen Bei einem Keilriemen hätte ich gesagt, Du misst die Drehzahl der treibenden Keilriemenscheibe und vergleichst sie mit der zu erwartenden Position des Keilriemens. Bei einem Zahnriemen erübrigt sich das, weil der wegen seiner formschlüssigen Verbindung keinen Schlupf hat.
Pascal K. schrieb: > Aus diesem Grund fällt der > Gedanke über die Drehzahl auch raus Bei einem Zahnriemen? Da ist das Verhältnis der Strecke zur Drehzahl doch eine bekannte feste Zahl. Es kann also bei der Messung nichts anderes rauskommen als das vorher berechnete. Aber wahrscheinlich bin ich einfach zu blöd um dem zu folgen. Georg
Pascal K. schrieb: > Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns Bereich. Delta bedeutet "Laufzeit zwischen A und B" oder willst du lediglich eine Auflösung von 10ns? > Was würde da denn in Frage kommen an Sensoren? Ja nun, auf jeden Fall welche, die noch schneller sind. > Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns Bereich. Das heißt, du brauchst Analogtechnik im 100MHz-Bereich. > Falls es diese gibt. Sicher nicht von der Stange. Und falls doch: nicht bezahlbar.
Lothar M. schrieb: > Pascal K. schrieb: >> Die erste Frage die sich mir stellt, ist dies überhaupt möglich so genau >> zu messen? > Das Messen der Zeit ist hier das kleinere Problem. Mit einem FPGA geht > das ohne Weiteres. Man muß garnicht zum FPGA greifen, da ein 'einfacher' µC dafür schon ausreichend ist. Beispiel: STM32F4xx, der das mit internen Timern bestens auflösen kann (ca. 5ns). Eine Leiterplatte dafür inkl. Anschluß für Display+Schnittstelle könnte ich Dir anbieten. Alternativ kann man ein Discovery-Board mit Display passend programmieren. Noch höhere Auflösung (<= 100 ps) bietet ein TDC7200, für dessen Betrieb in diesem Fall ein AVR ausreichend wäre. > Aber: hast du überhaupt so schnelle und > reproduzierbare Sensoren? Da würde ich eher das Problem sehen. Lothar M. schrieb: >> Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns Bereich. > Das heißt, du brauchst Analogtechnik im 100MHz-Bereich. Nicht unbedingt, da es um eine Differenzmessung geht. Entscheidender ist vorhandener Jitter/Rauschen.
Pascal K. schrieb: > Die Genauigkeit der Messung sollte im 10E-8 Sekunden Bereich liegen Meinst du wirklich 10 * 10 hoch Minus 8 = 100ns oder etwa doch 1* 10 hoch Minus 8 = 1E-8 = 10ns ? Meinst du wirklich Genauigkeit, oder meinst du zeitliche Auflösung? Eine Genauigkeit von 10E-8 enstricht etwa 1 Sekunde in 4 Monaten. Das ist auch mit Quarzoszillatoren nicht leicht zu schaffen. Den Schlupf kannst du evtl. auch mit einem Stroboskop sichtbar machen, oder indem du die Umdrehungen von Antriebswelle mit der Abtriebswelle vergleichst.
Zahnriemen -> Schlupf = 0
Kurze Zeiten misst man mit einem T_ime-to-_D_igital _C_onverter.
Lothar M. schrieb: > Delta bedeutet "Laufzeit zwischen A und B" oder willst du lediglich eine > Auflösung von 10ns? Auflösung von 10ns. Sry für die schlechte Umschreibung. Also wird hier eher das Problem der Sensor sein.
Uwe B. schrieb: > Kurze Zeiten misst man mit einem T_ime-to-_D_igital _C_onverter. Wir sprechen hier von rustikaler Mechanik, nicht von Quantenphysik...
Pascal K. schrieb: > Nun > möchte ich die Zeit wissen, welche dieser Punkt im Betrieb für die > exakte Messstrecke benötigt. Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns > Bereich. Daher die benötigte Genauigkeit. Aus diesem Grund fällt der > Gedanke über die Drehzahl auch raus. Diesen hatte ich vor Wochen schon > macht aber dabei leider keinen Sinn. Ich verstehe es auch nicht - Bei einer Umdrehung der Scheibe wandert der "Punkt" so viele Zähne weiter wie Deine Scheibe Zahnlücken hat - wo soll da eine Abweichung herkommen?
Rainer U. schrieb: > Ich verstehe es auch nicht - Bei einer Umdrehung der Scheibe wandert der > "Punkt" so viele Zähne weiter wie Deine Scheibe Zahnlücken hat - wo soll > da eine Abweichung herkommen? Der Zahnriemen hat auch eine endliche Elastizität. Bei solchen Geschwindigkeiten wird das Verhalten des Zahnriemens sicher interessant. Vielleicht schwingt da etwas? Ist schon eine wilde Geschichte. 100krpm -> ca. 1666 U/s, bei einem Umfang von 18cm (ø6cm) ergibt das schon Schallgeschwindigkeit.
Rainer U. schrieb: > Pascal K. schrieb: >> Nun >> möchte ich die Zeit wissen, welche dieser Punkt im Betrieb für die >> exakte Messstrecke benötigt. Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns >> Bereich. Daher die benötigte Genauigkeit. Aus diesem Grund fällt der >> Gedanke über die Drehzahl auch raus. Diesen hatte ich vor Wochen schon >> macht aber dabei leider keinen Sinn. > > Ich verstehe es auch nicht - Bei einer Umdrehung der Scheibe wandert der > "Punkt" so viele Zähne weiter wie Deine Scheibe Zahnlücken hat - wo soll > da eine Abweichung herkommen? Das ist exakt der Sinn von so nem Zahnriemen. Und bei KFZ hält sowas ja auch durchaus 100.000km ohne jeden Schlupf. Die Temperaturausdehnung gibt nen Phasenversatz, aber auch das kann man ja messen ohne dass der Riemen dazu rotieren muss.
@Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) >> Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns Bereich. >Delta bedeutet "Laufzeit zwischen A und B" oder willst du lediglich eine >Auflösung von 10ns? >> Was würde da denn in Frage kommen an Sensoren? >Ja nun, auf jeden Fall welche, die noch schneller sind. Nö, denn auch bei vielleicht 20ns Anstiegszeit kann man eine Zeitauflösung von 10ns und weniger erreichen. Daß dann natürlich die Empfindlichkeit gegenüber Störungen größer wird, ist klar.
@Rainer Unsinn (r-u) >Ich verstehe es auch nicht - Bei einer Umdrehung der Scheibe wandert der >"Punkt" so viele Zähne weiter wie Deine Scheibe Zahnlücken hat - wo soll >da eine Abweichung herkommen? Aus der Resteleastizität des Zahnriemens. Ob das für das ECHTE Problem des OPs relevant ist, ist eine andere Frage.
Über das kleine Riemenrad läuft also bei 1666,66 U/Sekunde ein Zahnriemen, der sicher nicht nur frei vor sich hin läuft, sondern auch irgendwas mit Widerstand antreibt... Gut dass durch die Walkarbeit und Zahnreibung keine Wärme entsteht. Bei solcher Drehzahl dürfte ja schon die Luftverdrängung durch die Zähne in den Zahnlücken problematisch werden.
Beschränke es doch wenigstens auf einen Sensor, indem Du 2 Punkte aufmalst und detektierst. Wenn Du schon nicht in ganzen Rundläufen messen willst. Gehe natürlich nur, wenn Längungsunterschiede keine Rolle spielen.
m.n. schrieb: > Man muß garnicht zum FPGA greifen, da ein 'einfacher' µC dafür schon > ausreichend ist. Beispiel: STM32F4xx, der das mit internen Timern > bestens auflösen kann (ca. 5ns). > Eine Leiterplatte dafür inkl. Anschluß für Display+Schnittstelle könnte > ich Dir anbieten. Alternativ kann man ein Discovery-Board mit Display > passend programmieren. > > Noch höhere Auflösung (<= 100 ps) bietet ein TDC7200, für dessen Betrieb > in diesem Fall ein AVR ausreichend wäre. Die Komponenten sind ja alle mehr als erschwinglich. Angenommen man würde es mit einem TDC7200 (oder dem STM32fxx) versuchen so etwas zu realisieren. Die Zeit die der "Punkt" vom Start zum Stopp braucht sind ca. 0,000638 Sekunden. Diese Zeit möchte ich nun mit einer Auflösung von 10ns messen. Wie sieht denn da ein Grundaufbau aus mit zwei Sensoren? Wie würde denn ein Sensor überhaupt auslösen im TDC? Im Peak des Signals? Angenommen alles wäre optimal gleich bei den beiden Sensoren. Dann müsste die Abtastrate der Sensoren nur kleiner sein als die Zeit von Start zu Stopp?
Pascal K. schrieb: > Wie sieht denn da ein Grundaufbau aus mit zwei Sensoren? Beim STM32F4xx wird ein Timer verwendet und die Sensoren werden an zwei Capture-Eingänge angeschlossen. Die jeweils aktive Flanke speichert den Zählerstand. > Wie würde denn ein Sensor überhaupt auslösen im TDC? Im Peak des > Signals? Der TDC7200 braucht an den Start-/Stopp-Eingängen Rechtecksignale mit steilen Flanken. Diese müssen die Sensoren bzw. deren Signalaufbereitung (Komparator) bereitstellen. > Angenommen alles wäre optimal gleich bei den beiden Sensoren. > Dann müsste die Abtastrate der Sensoren nur kleiner sein als die Zeit > von Start zu Stopp? Die Sensoren müssen mindestens so schnell sein, daß sie einen vorbeilaufenden Punkt überhaupt registrieren. Da Du sie aber schon per Definition als optimal bezeichnet hast, sind sie hinreichend schnell. An den wackelnden Meßwerten kann man dann schön sehen, wie unruhig der Antrieb ist, wie unscharft der aufgebrachte Punkt und wie der Riemen vor sich hinschwingt ;-) Mache Deine Vorversuche mit Aufbau und Auswertung und reduziere dann Deine Ansprüche auf ein sinnvolles und noch realisierbares Maß. Meiner Meinung nach liegt das dann weit von 10 ns Auflösung entfernt. Dann könnte schon ein AVR Dein Problem lösen. Entweder so: http://mino-elektronik.de/fmeter/fm_software.htm#bsp6 oder mit umschaltbaren Eingängen für Capture von Timer1.
Falk B. schrieb: > Nö, denn auch bei vielleicht 20ns Anstiegszeit kann man eine > Zeitauflösung von 10ns und weniger erreichen. Aber nur, wenn denn diese 20ns Flanke so schön sauber und reproduzierbar kommt. Denn dann ist einfach nur der Ausgangstreiber zu langsam. Wenn das nicht der Grund ist, dann ist einfach die Messung entsprechend ungenau. > Daß dann natürlich die > Empfindlichkeit gegenüber Störungen größer wird, ist klar. Das kommt dann bestenfalls noch dazu und erhöht den Jitter.
m.n. schrieb: > Der TDC7200 braucht an den Start-/Stopp-Eingängen Rechtecksignale mit > steilen Flanken. Diese müssen die Sensoren bzw. deren Signalaufbereitung > (Komparator) bereitstellen. Ich dreh mich ein wenig im Kreis. Kannst du mir mal eine Tipp geben in welche Richtung von Sensoren ich suchen muss? Damit ich einfach mal schauen kann ob ein Punkt oder Streifen der mit 90m/s vorbeirauscht erkannt werden kann. Dabei spielt doch auch die eine Rolle wie groß diese sind, oder nicht? Von dem TDC7200 gibt es ja auch diese Kits. Wenn ich es bis jetzt richtig gelesen und verstanden habe wäre so ein Kit nötig, Sensoren die mir ein passendes Signal ausgeben bzw. noch was dazwischen das es anpasst für den TDC sowie ein passender µC. (einfach ausgedrückt). Am liebsten würde ich ein Telefongespräch vorziehen, inwieweit du da Lust zu hast weiß ich natürlich nicht :)
>Ich dreh mich ein wenig im Kreis. Kannst du mir mal eine Tipp geben in >welche Richtung von Sensoren ich suchen muss? Damit ich einfach mal Jede bessere Photodiode sollte doch schnell genug sein. SFH203, SFH2500 oder sowas (5ns)
Dumme Frage: Wenn Photodioden so schnell sind, warum gibt es dann so wenig Optokoppler mit 200 Mbaud Bandbreite?
Kopfkratz schrieb: > warum gibt es dann so wenig > Optokoppler mit 200 Mbaud Bandbreite? Schaltungskapazitäten von einigen pF bremsen etwas. http://www.mouser.de/Optoelectronics/Optocouplers-Photocouplers/High-Speed-Optocouplers/_/N-6zsft
Man kann im Picosekundenbereich messen. Allerdings nutzt man solche Meßgenauigkeit am CERN. Wieso braucht du für einen Riemenantrieb dessen Umlauffrequenz bei 330 Hz liegt überhaupt eine solche Meßgenauigkeit!??? (Abgesehen davon daß irgendwelche mechanischen Störeinflüsse sowieso den Antrieb in einer größeren Skala als ps stören.) cu
Man muss ja auch nicht nur zwei winzige kaum zu erfassende Punkte auf den Riemen aufmalen. Man kann den schwarzen Riemen auf der kompletten Messstrecke z.B. weiß anmalen. Dann braucht man nur noch eine Photodiode und wertet die positive und die negative Flanke aus. Da es sich dann um ein- und denselben Sensor handelt, fallen sogar die Schaltschwellen und die Laufzeiten der Hardware heraus und man hat auch nur einen Messeingang, den man auf fallende und steigende Flanke triggert. Damit sind 10ns Auflösung eigentlich kein Problem. Man braucht nur einen Zähler, der mit dieser Periodendauer zählt. Der Rest ist Kür. Erwarte nicht zu viel von der ganzen Geschichte. Die Messwerte werden ohne Ende wackeln. Daraus möchtest du bestimmt irgendeine Information ziehen. Möglicherweise kann man auf diese Art und Weise etwas über den Riemen aussagen, vielleicht aber auch etwas über den Antrieb oder über die Last.
1234567890 schrieb: > Erwarte nicht zu viel von der ganzen Geschichte. 1.Hosenträger misst man auch nicht mit der Mikrometerschraube. 2.Wenn man so supergenau messen möchte, sollten auch die mechanischen Punkte stabil genug sein. Ein flatternder Riemen od. eine Resonanz an der Optik könnten die ganze Messung verfälschen!
1234567890 schrieb: > Dann braucht man nur noch eine Photodiode und wertet die positive und > die negative Flanke aus. Da es sich dann um ein- und denselben Sensor > handelt, fallen sogar die Schaltschwellen und die Laufzeiten der > Hardware heraus Dabei mal ganz naiv davon ausgegangen, dass der Sensor gleich schnell ein- wie ausschaltet. Ich würde eher mit 2 baugleichen Sensoren die gleiche Flanke messen...
@ Kopfkratz (Gast) >Dumme Frage: >Wenn Photodioden so schnell sind, warum gibt es dann so wenig >Optokoppler mit 200 Mbaud Bandbreite? Tja, es kommt eben nicht nur auf die Photodiode alleine an, sondern auch auf die Anbindung an die nachfolgende Verstärkerschaltung, bzw. den Verstärker selbst, und bei OK eben auch auf die IRED. Eine 5ns-Diode kannste damit bei schlechtem Drumherum dann auch auf 5µs bringen ... Es ist also nicht nur die Photodiode alleine, die hier die Mussik macht.
Moin, Ich würde gerne mal den Aufbau sehen, bei dem ein Zahnriemenantrieb mit 100.000RPM dreht. Das machen ja schon normal käufliche Kugellager längst nicht mehr mit. Im Modellbaumaßstab (Wellen von 3-8mm sage ich mal) geht das schon nur noch mit Gleitlagern und Öldruckschmierung. Irgendwie klingt das nach einer Thesis, die komplett zum Scheitern verurteilt ist. Gruß, Norbert
Norbert S. schrieb: > Das machen ja schon normal käufliche Kugellager längst nicht mehr mit. Da täuschst Du dich aber: https://german.alibaba.com/product-detail/ceramic-high-speed-ball-bearing-100000-rpm-6007ce-60535478767.html https://www.slf-fraureuth.de/fuer-mehr-als-100-000-rpm
oszi40 schrieb: > ... od. eine Resonanz an der Optik könnten die ganze Messung verfälschen! An interferometrischer Genauigkeit für den Aufbau würde ich jetzt erstmal grundlegend zweifeln. Da fehlen noch ein paar Größenordnungen.
Rechne mal durch was mit einem CW-Doppler-Radar so möglich wäre. Sollte jedenfalls wesentlich robuster sein als irgendwelche optischen Spielereien.
Pascal K. schrieb: > Ich dreh mich ein wenig im Kreis. Kannst du mir mal eine Tipp geben in > welche Richtung von Sensoren ich suchen muss? Du brauchst vermutlich einen Reflexkoppler (Reflexlichtschranke) mit Pindiode als Fotosensor. Diese sind hinreichend schnell. Suchen mußt Du selber, aber vielleicht hat hier jemand einen Tipp dafür. Lothar M. schrieb: > Ich würde eher mit 2 baugleichen Sensoren die gleiche Flanke messen... Ich würde einen einzigen Sensor nehmen und zwei Markierungen auf dem Riemen aufbringen. Nur so werden Driften (interner Verstärker, Eigenerwärmung) des Sensors wirksam kompensiert.
Hmmm, 100.000 Upm Nehmen wir mal an, das kleine Rad hätte 50 mm Durchmesser. Dann bewegt sich der Riemen mit 261,8 m/s (das wären ca. 942 km/h). In 20 ns legt er dann zurück 5,236E-03 mm, also etwas den 1/200 Teil eines Millimeters. Da bin ich gespannt, mit welchem Eddingstift du die Markierung aufbringen willst. Und im nächsten Schritt könnte man dann auchrechnen, welche Beleuchtungshelligkeit dann nötig ist um das abzulesen... Gruss
Erich schrieb: > In 20 ns legt er dann zurück 5,236E-03 mm, also etwas den 1/200 Teil > eines Millimeters. :-) Ich glaube, das bringt alles nichts, solange der TO nicht mit mehr Details rausrückt. Auch hier wird bereits die Salami-Taktik angewendet: Irgendwann später liest man, dass tatsächlich ein Zahnriemen eingesetzt wird. Warum dann aber keine Drehzahlmessung vorgenommen werden kann, wird beharrlich nicht verraten. Entweder hat der TO sich grundlegend in irgendwelchen Einheiten vertan (bzgl. nsec oder U/s) oder er hat noch nicht verstanden, dass sein Unterfangen unter Aufwendung von abschätzbaren Ressourcen (Geld und Zeit) gar nicht realisierbar ist. Ohne mehr Details wie Größe des Rades, Länge des Riemens, Budget, Zeitrahmen usw. wird das nix, außer Spekulationen für die Tonne.
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Erich schrieb: > Dann bewegt sich der Riemen mit 261,8 m/s (das wären ca. 942 km/h). > In 20 ns legt er dann zurück 5,236E-03 mm, also etwas den 1/200 Teil > eines Millimeters. Wie oben skizziert sollte das mit passender Blitzlampe und Systemkamera mit Makro-Optik und "Langzeitbelichtung" auf einige µm genau sein. Batteriebetrieb wäre auch möglich. Könnt sich für unter 5k€ ausgehen. Eventuell kann man sich auch eine 1:1 Optik für eine Webcam bauen, da hab ich halt keine 40mm+ (Diagonale FF-Sensor) an Weg zur Verfügung über die ich den Punkt verfolgen kann.
Hallo, aber spekulieren macht Spaß! Ein Grund, den ich mir vorstellen könnte wäre, dass untersucht werden soll, wie sehr der Riemen gedehnt oder ausgelenkt wird um damit z.B. auf Kräfte schließen zu können. Dann allerdings braucht er keine AUFLÖSUNG von 10ns sondern tatsächlich eine Genauigkeit von 10ns (und damit eine Auflösung in der Größenordnung 1ns). Der TO schreibt weiter oben, dass er die tatsächliche Zeit, die der Punkt benötigt mit der theoretischen Zeit vergleichen möchte. Er möchte also entweder die Abweichung von der mittleren Geschwindigkeit (translatorische Schwingungen/Dehnungen) oder die Abweichung von der theoretischen Bahnkurve (transversale Schwingung/Auslenkung) mit einer Genauigkeit im 1/100 mm-Bereich feststellen. Neben der genauen Zeitmessung (die die angesprochenen Probleme hat) könnte ich mir auch vorstellen, zwei leicht bedämpfte Zahnscheiben an den beiden Messpunkten mitlaufen zu lassen und die Zeitdifferenz über die Phasenbeziehung zu ermitteln. Das könnte einfacher sein, möglicherweise aber die eigentlich gesuchte Messgröße beeinflussen. Was natürlich auch direkt die Frage aufwirft: Mit welcher Wiederholrate soll die Messung stattfinden? Reicht bei jedem Umlauf (damit könnte nur statische Auslenkung festgestellt werden) oder muss es öfter sein (um auch Schwingungen zu erfassen)? Schöne Grüße, Martin
Martin L. schrieb: > Was natürlich auch direkt die Frage aufwirft: Mit welcher Wiederholrate > soll die Messung stattfinden? Reicht bei jedem Umlauf (damit könnte nur > statische Auslenkung festgestellt werden) oder muss es öfter sein (um > auch Schwingungen zu erfassen)? Eben. Wenn nur eine generelle Aussage getroffen werden soll, reicht es auch, für 1000 Umläufe eine Messung zu machen. Damit wird man auch mit billigsten Mitteln sehr genau. Umgekehrt kann es auch sein, dass wirklich mehrere Messungen pro Umlauf nötig werden. Dann wirds teuer. Nochmal: > Was natürlich auch direkt die Frage aufwirft: Im Moment kommen mehr Fragen als Antworten auf. So wird das nichts, weil der Großteil der Antworten gezwungenermaßen von falschen Voraussetzungen ausgeht. Das ist Zeitverschwendung ohne Ende.
Irgendwie tritt bei mir das Verständis für das, was hier geplant ist noch nicht ganz ein. Ich trage mal die gegebenen Fakten zusammen: a) 2 Räder, verbunden mit Zahnriemen b) großes Rad dreht mit 330 Hz, kleines Rad mit 1666 Hz, also 1:5 c) der Zahnriemen hat eine Geschwindigkeit von 90m/s Daraus ergibt sich, dass das große Rad einen Durchmesser von ca. 86mm hat, und das kleine ca. 17mm. Die Anzahl der Zähne auf dem großen Rad ist genau 5x die des kleinen Rades. Jetzt sagst du, du willst die Zeit messen, die eine Markierung auf dem Riemen benötigt, und das liegt so im Bereich von 0,000638 Sekunden. Ein Umlauf des kleinen Rades benötigt zufälligerweise 1/1666 = 0,0006 Sekunden. Kann es sein, dass du die Drehzahl des kleinen Rades messen möchtest? Du schreibst: Pascal K. schrieb: > Ich bleibe mal bei der Sache mit dem "Punkt" auf dem Riemen. Ich muss > dies so exakt messen da ich eine Differenz zur Referenzzeit benötige. > Die Referenzzeit ist im Grunde die Zeit die ich rechnerisch erwarte > welche der Punkt für die Strecke benötigt bei gegebener Drehzahl. Nun > möchte ich die Zeit wissen, welche dieser Punkt im Betrieb für die > exakte Messstrecke benötigt. Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns > Bereich. Daher die benötigte Genauigkeit. Aus diesem Grund fällt der > Gedanke über die Drehzahl auch raus. Diesen hatte ich vor Wochen schon > macht aber dabei leider keinen Sinn. Warum erwartest du einen Unterschied zwischen der über die offenbar bekannte Drehzahl errechenbaren Zahnriemengeschwindigkeit und einer Messung in der Realität? Das einzige was hier einen Unterschied machen kann ist doch, dass die tatsächliche Drehzahl nicht der Solldrehzahl entspricht. Dann kann man sich aber trotzdem darauf beschränken, die Drehzahl des (größeren) Rades zu messen...?! Die Riemengeschwindigkeit hat ja dank Zahnriemen einen direkten und abweichungsfreien Zusammenhang zur Drehzahl!
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Über welchen Zeitraum soll denn gemessen werden? Was nützt die beste Sensorik und Controller, wenn die Zeitbasis kacke ist?! Besonders wenn das ganze reproduzierbar sein soll...!
Licht legt in einer Nanosekunde 30 cm zurück. Kommt dein Riemen wenigstens auf 1% c? P.S. Riemen deht sich, Riemen hat Schlupf. Was soll also diese Millimeter- bzw. Nanosekundenf*ckerei?
Marek N. schrieb: > Riemen hat Schlupf Zahnriemen hat keinen Schlupf. Allerdings verstehe ich die geforderte Messgenauigkeit auch nicht. Bei einer erwarteten Zeitspanne zwischen den Markierungen von 0,000638 s = 638000 ns auf 10 ns genau messen zu wollen bedeutet eine Drehzahlmessung mit 0,0016%-iger Genauigkeit. Wenn da eine Mücke gegen den Zahnriemen fliegt könnte man das vermutlich dann damit messen.
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Pascal K. schrieb: > Am liebsten würde ich ein Telefongespräch vorziehen, inwieweit du da > Lust zu hast weiß ich natürlich nicht :) Das hat er wohl bekommen - ihr könnt euch wieder hinlegen :-)
Joe F. schrieb: > Marek N. schrieb: >> Riemen hat Schlupf > > Zahnriemen hat keinen Schlupf. > Allerdings verstehe ich die geforderte Messgenauigkeit auch nicht. > > Bei einer erwarteten Zeitspanne zwischen den Markierungen von > 0,000638 s = 638000 ns auf 10 ns genau messen zu wollen bedeutet eine > Drehzahlmessung mit 0,0016%-iger Genauigkeit. > Wenn da eine Mücke gegen den Zahnriemen fliegt könnte man das vermutlich > dann damit messen. Wir messen bei uns im Betrieb auf eine 1 Mikro Sekunde genau und das geht nur mit GPS / GLONASS disziplinierten Zeitbasen (OCXO / CSAC) um diese Genauigkeit über einen längeren Zeitraum reproduzierbar zu erreichen. Beziehungsweise, wenn es nicht anders geht, mit Zeitbasen mit einem Bekannten drift, aber auch dort messen wir nur noch im ms Bereich. Mit anderen Worten, viel spaß bei der Milimeter- Nanosekunden Fi**erei!
Joe F. schrieb: > Pascal K. schrieb: >> Ich bleibe mal bei der Sache mit dem "Punkt" auf dem Riemen. Ich muss >> dies so exakt messen da ich eine Differenz zur Referenzzeit benötige. >> Die Referenzzeit ist im Grunde die Zeit die ich rechnerisch erwarte >> welche der Punkt für die Strecke benötigt bei gegebener Drehzahl. Nun >> möchte ich die Zeit wissen, welche dieser Punkt im Betrieb für die >> exakte Messstrecke benötigt. Rechnerisch erwarte ich ein Delta im 10ns >> Bereich. Daher die benötigte Genauigkeit. Aus diesem Grund fällt der >> Gedanke über die Drehzahl auch raus. Diesen hatte ich vor Wochen schon >> macht aber dabei leider keinen Sinn Kurz: Du willst Jitter reduzieren. Da musst Du aber nicht nur bei der resultierenden Komponente - auch bei der auslösenden Komponente messen. Auch diese kann Differenzen verursachen. Kannst Du mal konkret werden? Hilft vielleicht einigen, Dein Problem zu verstehen.
Moin, Also wenn ich die Daten von oben nehme: Joe F. schrieb: > c) der Zahnriemen hat eine Geschwindigkeit von 90m/s Zusammen mit den 10ns macht das 0,9µm oder (etwas) anschaulicher 0,9/1000mm Bei einem Zahnriemen! Da hat sich schlicht und einfach jemand um mehrere Zehnerpotenzen vertan. Gruß, Norbert
Dr. Bunsenbrennner schrieb: > Wir messen bei uns im Betrieb auf eine 1 Mikro Sekunde genau und das > geht nur mit GPS / GLONASS disziplinierten Zeitbasen (OCXO / CSAC) um > diese Genauigkeit über einen längeren Zeitraum reproduzierbar zu > erreichen. Beziehungsweise, wenn es nicht anders geht, mit Zeitbasen mit > einem Bekannten drift, aber auch dort messen wir nur noch im ms Bereich. Laß mich raten: Du arbeitest in einer Bäckerei. Oder was soll das inhaltslose Gestammel?
Das ist doch wohl eine der typischen Deppenaufgaben, die nur dazu dienen sollen, sich über die Leute, die das auch noch Ernst nehmen, zu amüsieren. Tsst, tsst ... "(am liebsten von Springer)", das ist ja zum Totlachen ... "(und es noch aus der Vorlesung im Kopf habe^^)", naja, da ist wohl eher wenig im Kopf ...
nabend. Nochmal ein Versuch :) Wie schon weiter oben öfter empfohlen. Angenommen man würde an Zähnen der Ritzel messen. Entweder mit Photodioden oder Hall-Sensoren(korrekt?) Kurze Frage zu Photodioden: Es ist ja eine Anstiegszeit und Abfallzeit angeben. Gilt diese bei jedem Impuls(richtige Bezeichnung?), oder nur beim einmaligen anlegen der Spannung? Nun könnte man an beiden Ritzeln messen, bedingt durch den kinematischen Zusammenhang bekomme ich bei beiden die gleiche Frequenz(bezogen auf die Zähne). Da ich ja rechnerisch davon ausgehe, dass das kleine Ritzel nen Tick sich weiter dreht würde ich zwischen den beiden Werten eine Phasenverschiebung bekommen? Hier wäre natürlich wieder das Problem von z.B. den Dioden, dass diese wahrscheinlich nicht exakt das gleiche ausgeben würden, selbst bei 0 Phasenverschiebung richtig? Aber lassen wir das mal außer acht. Ich plane erst mal einen einfachen Versuchsaufbau. Um zu schauen ob eine Photodiode oder ein Hallsensor mir überhaupt das benötigte Signal ausgeben würde. Bei weitaus niedrigeren Drehzahlen. Macht das Sinn? Plus die Sensoren am richtigen Versuch zu messen, z.B. mit einem Oszilloskop. Das müsste dann nur ausreichend fein Auflösen und mir 200mhz abtasten. Jeweils mit einem Sensor auf ein Ritzel. Dann sehe ich ja ob die Störungen durch eventuelle Vibrationen etc. schon zu groß sind um überhaupt so fein zu messen. Zurück zur Phasenverschiebung. Da wären wir wieder an der Stelle wie messe ich diese. Beim suchen habe ich den Phasendetektor gefunden AD8302. Wäre so etwas genau das was man dafür braucht? Wie dann das komplette Setup aussehen würde wäre eine andere Frage. Ich trau mich zwar fast nicht, aber rechnerisch erwarte ich ca. eine maximale Verdrehung von 0,25° bei den ~1600hz. Grüße, Pascal
Pascal K. schrieb: > Ich trau mich > zwar fast nicht, aber rechnerisch erwarte ich ca. eine maximale > Verdrehung von 0,25° bei den ~1600hz. Warum denn? Wie/was rechnest du? Wie du selbst festgestellt hast, sind die Ritzel über den Zahnriemen so miteinander verbunden, dass kein Schlupf und keine unterschiedliche Drehgeschwindigkeit (bezogen auf die Zähne) möglich ist. Die einzige Phasenverschiebung die du messen würdest, wenn du mit 2 Sensoren an jeweils einem der Räder misst, entsteht dadurch, dass die Sensoren aufgrund ihrer Positionierung phasenverschoben messen. Diese Phasenverschiebung ist fix. Immer gleich. Egal welche Drehzahl. Die einzige dynamische Phasenverschiebung würde entstehen, wenn sich der Zahnriemen dehnt/zusammenzieht. Aber dies zu messen ist ja vermutlich nicht das Ziel. Oder? Geht es um einen Torquesensor? Sag bitte endlich mal, was du mit dem Aufbau eigentlich bezwecken/messen möchtest. Ansonsten wird es langsam unwitzig darüber zu spekulieren was das ganze eigentlich soll.
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