Moijn
Frisch angemeldet und gleich eine Frage:
Ich habe das Problem eine Schlitzblende mit einer Lichtschranke optisch auszulesen, vermutlich kommt nur eine Gabellichtschranke in Frage. Durchmesser der kreisförmigen Schlitzblende ca. 330mm, Schlitzbreite 0,16mm, Stegbreite 0,16mm. Die Schlitze sind außen auf dem kreisförmigen Durchmesser angebracht und ca. 10mm lang. Sie würden mit einer maximalen Geschwindigkeit von 770 Schlitzen pro Sekunde am Lichtstrahl vorbeiziehen.
Kennt jemand eine Lichtschranke, die das mitmachen würde, also bei dem sehr schmalen Schlitz und Steg mit dieser Geschwindigkeit sauber auszulesen?
Umweltlicht kommt erschwerend hinzu, die Schlitzblende ist aus gelasertem Edelstahl.
Da kann man eine normale Gabellichtschranke (mit Transistorausgang) nehmen. Da der Spalt schmaler als der Strahl der LED ist, muss man eine Blende mit einem Schlitz kleiner 0,3 mm zur Einengung des Strahls dazwischen setzen. Vermutlich wird der Ausgangstransistor dann nicht mehr voll in die Sättigung getrieben, das Ausgangssignal müsste also verstärkt werden.
Nimmt man da nicht normalerweise Schlitzgruppen, also etwa zwei Gruppen mit 20 oder mehr Schlitzen als Blende ?
Druck Dir doch mal (evtl. auf transparenter Folie) zwei gleiche Strichraster mit gleicher Breite von Strich und Lücke aus und verschiebe sie seitlich gegeneinander.
Dann wird die ganze Gruppe auf ganzer Fläche hell oder ganz dunkel bei seitlicher Verschiebung um eine halbe Teilung .
Eine Lichtschranke muss dann nicht die Breite einer Teilung haben sondern kann die Breite der ganzen Gruppe haben.
So machte man das zum Beispiel bei Tintenstrahldruckern: Da war ein transparentes Band mit Zeilenlänge gespannt und auf dem Druckerwagen wurde mit passender Maske direkt vor dem Band die Position von einem Fototransistor erkannt.
Da reicht dann eine normale Lichtschranke ohne großartige Optik.
770 Schlitze pro Sekunde dürfte selbst für einfachen Schranken kein Problem sein. Erst darüber entstehen die ersten Probleme, da ein Fototransistor große Kapazität zwischen C und B hat und schon für Folgen mit -zig kHz Probleme hat.
Problem sind die dünnen Schlitze. aber wie schon gesagt kommt eine passende Gegenblende mit mehreren gleichen Schlitzen vor den Transistor so dass immer mehrere Schlitze gleichzeitig abgetastet werden.
Da kann man eine normale Gabellichtschranke (mit Transistorausgang)
nehmen. Da der Spalt schmaler als der Strahl der LED ist, muss man eine
Blende mit einem Schlitz kleiner 0,3 mm zur Einengung des Strahls
dazwischen setzen. Vermutlich wird der Ausgangstransistor dann nicht
mehr voll in die Sättigung getrieben, das Ausgangssignal müsste also
verstärkt werden.
Ist schon klar, aber auf Grund der schmalen Schlitze und Stege wird sich das Licht hinter dem Schlitz an den Kanten als Strahl aufweiten und in Verbindung mit der Abtastgeschwindigkeit das Ergebnis verschmieren. Wenn möglich möchte ich nicht mit einer mechanischen Blende sondern mit einem extrem engen Strahl arbeiten, ansonsten kommen wieder mechanische Unzulänglichkeiten hinzu. Gibt es sowas eventuell mit einer Laserdiode, da wäre alles super focusiert. Ich brauche ein drehzahlproportionales Rechtecksignal.
Problem sind die dünnen Schlitze. aber wie schon gesagt kommt eine
passende Gegenblende mit mehreren gleichen Schlitzen vor den Transistor
so dass immer mehrere Schlitze gleichzeitig abgetastet werden.
Ich brauche aber immer ein Signal, das heißt, einen Schlitz. Die Blende hat außen herum 1000 Schlitze, die ich immer nacheinander mit größstmöglicher Separierung benötige, immer 0,16mm Licht und 0,16mm Dunkelheit ohne Überstrahlung oder Beugung an den anderen Schlitzen.
Vor der Frequenz habe ich auch keine Angst, nur vor den optischen Effekten.
Aber Danke schon mal für die Vorschläge.
Die Encoder z.B. in Tintenstrahldruckern sind genau auf die Schlitze im Rad/Band abgestimmt. Da sind mehrere Lichtempfindliche Streifen für ein sauberes Signal. Da müsste man ausrechnen ob die passen, angegeben sind die in LPI (lines per Inch) oder CPR (counts per revolution).
Problem sind die dünnen Schlitze. aber wie schon gesagt kommt eine
passende Gegenblende mit mehreren gleichen Schlitzen vor den Transistor
so dass immer mehrere Schlitze gleichzeitig abgetastet werden.
Ich brauche aber immer ein Signal, das heißt, einen Schlitz.
Das ergibt immer ein Signal pro Schlitz, nur dass eben das Licht bei gleicher Lage der beiden Blenden durch mehrere Schlitze fallen kann und so mehr Licht auf den Sensor trifft.
Um ein sauberes Rechtecksignal zu bekommen wirst du immer einen Verstärker für den Fototransistor brauchen.
Das ergibt immer ein Signal pro Schlitz, nur dass eben das Licht bei
gleicher Lage der beiden Blenden durch mehrere Schlitze fallen kann und
so mehr Licht auf den Sensor trifft.
Vishay TCST1300/2300 - 0.25mm Apertur…
…und wenn's ein Rechteck werden soll, dann kommt man um einen Schmitt-Trigger wohl kaum herum.
Gängige Encoder gibts bis 2048 Impulsen/U. Mit der TTL üblichen 4fach Auswertung wären das dann 8192 Impulse. Jetzt mal von deinen inkonsistenten Zahlen abgesehen, ists kein Problem 1000 oder auch 3000 Imp/U auszulesen. Auch wenn die Encoder nicht ganz billig sind, aber billiger wie ein selbstbau mit tagelangem rumbasteln, das alles zum laufen zu bringen, sind die Dinger allemal. Ausserdem da eine geschlossene Einheit völlig fremdlichtunempfindlich. Es gibt auch welche mit Sin/cos Ausgang, da kann man dann mit einer passenden Auswerteelektronik nahezu beliebige Auflösungen erzeugen,
Umweltlicht kommt erschwerend hinzu, die Schlitzblende ist aus
gelasertem Edelstahl.
Wenn die Schlitze schon lasergefertigt sind, dürfte esdoch möglich sein, von einem solchen Rad ein Stück als Gegenblende zu verwenden.
bei solch engem Raster sollte die Fotodiode ruhig größere Abmessung als die Rastermaße haben, also z.B. BPW34 mit entsprechend schnellem Schmitt-Trigger dahinter sodass eine Mittelwertbildung entsteht, die Spiegelungen an den Kanten im Gitter ausmittelt.
Was Fremdlicht angeht: "abschirmen" mit Gehäuse.
evtl. auch mit IR-LED als Sender und einem IR-Filter vor der Fotodiode arbeiten, der nur IR durchlässt, also sozusagen den Frequenzbereich des verwendeten Lichts einengt.
So macht man es bei jeder IR-Fernsteuerung bei einem TV-Gerät.
auf Grund der schmalen Schlitze und Stege wird sich
das Licht hinter dem Schlitz an den Kanten als Strahl aufweiten und in
Verbindung mit der Abtastgeschwindigkeit das Ergebnis verschmieren.
Natürlich muß die Blende möglichst nah an das Schlitzrad. Und da darf nichts wackeln. Rundlauf muß auch gegeben sein. Und natürlich muß das Signal der Lichtschranke durch einen Schmitt-Trigger.
Du brauchst auch nicht übermäßig viele Schlitze. So 3-10 Stück sollten reichen. Es geht auch mit nur einem Schlitz in der Blende. Hast du mal eine Rollkugelmaus von innen gesehen? Gleiches Prinzip. Allerdings waren die Schlitze da etwas breiter. Dafür aber Quadraturauswertung.
Oder nimm zwei gleichmäßig gelochte Blechbänder, lege sie aufeiander und
verschiebe sie seitlich. Dann wird der Effekt sofort klar sein.
Dann bekomme ich aber kein streng drehzahlproportionales Signal.
Da möchtest du nochmal drüber nachdenken.
Ich brauche aber immer ein Signal, das heißt, einen Schlitz.
Dieser Satz ergibt keinen Sinn. Wenn das Rad steht, kannst du genau so gut eine Schltz wie einen Steg erwischen.
ohne Überstrahlung oder Beugung an den anderen Schlitzen.
Bei 160µm Schlitzbreite dürfte Beugung kein Problem sein.
Um immer ein Signal zu haben sind mindestens 3 Lichtschranken nötig, sinnvoller wären aber 4. Da hat man immer mindestens eine, die schaltet.
Die müssen dann bei 3 um ca 107µm oder bei 4 um 80µm versetzt stehen.
der effekt auf den peter r mit der gegenschlitzblende hinaus will, ist wohl der moire effekt, das wird ein sicheres hell-dunkel ergeben, es soll ja möglichst keine überstrahlung oder streulicht eingefangen werden.
was sagt denn das interferenzbild mit den beugungsmaxima zu der phptozelle beim einfachen spalt. eventuell muß man eine geeignete lichtfarbe nehmen. rot hat die maxima am weitesten gebeugt, was die erkennung des 0.ten maximums erleichtern würde.
wenn ich eine punktlichtquelle zu einer linie (lichtfäche) formen will, halte ich einen runden glasstab vor das licht, wird auch bei der laserwasserwaage so gemacht. oder tonnenförmige linse
man könnte auch eine linse benutzen um die leuchtkegelspitze im spalt zu platzieren, könnte so maximale lichtausbeute ....
klug wäre auch reflexionen an den spaltinnenflächen zu vermeiden.
ich kann mir nicht vorstellen, daß eine edelstahlblechscheibe nicht eiert.
was sagt denn das interferenzbild mit den beugungsmaxima zu der
phptozelle beim einfachen spalt. eventuell muß man eine geeignete
lichtfarbe nehmen. rot hat die maxima am weitesten gebeugt, was die
erkennung des 0.ten maximums erleichtern würde.
Rechne selber nach, wie groß der Effekt konkret ist. Bei 0,16 mm breiten Schlitzen und 840nm liegt der Abstand zum Minimum bei 0,08°, interferenzfähiges Licht vorausgesetzt. Kurz - vergiss es.
Zudem arbeiten Gabellichtschranken sowieso bereits im NIR, so dass bei vernünftigem Aufwand wenig Spielraum zu längeren Wellenlängen besteht.
Welchen Vorteil soll die zweite Reihe bringen. Da ist es einfacher, die zweite Lichtschranke etwas versetzt auch durch die erste Reihe gucken zu lassen.
Z.B. Avago HEDS bzw HEDM, das was danach kommt sind die genauen Angaben, Typ, kanal, Teilung usw. Die Teilung wird dann 4fach ausgewertet. Leider gibts keine 250er Scheibe, so dass du die 500er bräuchtest, und die Ausgabe durch 2 teilen müsstest. Bzw nur einen Kanal auswerten, falls die Drehrichtung immer gleich ist, es also keine richtungsabhängige Zählung braucht. Das ist aber kein komplett geschlossenes System. Von denen gibts nahezu unendlich viele von massenhaft Herstellern.
dies sind doch aber rotations-auswerter, die mit den edelstahl-schlitzen nicht kompatibel sind. man könnte die zerpflücken und an die edelstahlscheibe anbringen, aber die benötigen eine codierung der schlitze, die ja nicht gegeben ist. sicher sind diese drehwertgeber ziemlich genau, und bequem, aber welche genauigkeit peilt der threadstarter an ?
der könnte passen:
https://de.rs-online.com/web/p/optische-drehgeber/8188773
Mit 75 LPI. Die 2x 0,32 mm sind eher 80 LPI, ob der soviel Toleranz hat weiß ich nicht. Ansonsten eine neue Spur mit 75 LPI lasern.
Aus Druckern habe ich als Linearencoder 150 LPI Versionen ausgeschlachtet, und neu bekommt man die auch bei DigiKey/RS/Mouser.
Wenns was kommerzielles, genaues und zuverlässiges werden soll, und auch etwas kosten darf, frag mal hier: https://www.heidenhain.de/produkte
Deren Strichscheiben haben meist mehrere konzentrische Muster mit unterschiedlicher Feinheit und bestehen aus einer strukturierten Metallschicht, die auf eine Glasplatte aufgedampft ist.
