Forum: HF, Funk und Felder Magnetische Felder eines zylindrischen Magneten einengen


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von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

ich hätte da eine Frage wie man am Besten die Seitenfelder eines axial 
magnetisierten 3x2mm zylindrischen Magneten für eine Halleffekt 
Anwendung einengen könnte, um Reaktion benachbarter Sensoren zu 
verhindern. Abschirmen lassen sich Magnetfelder nicht; man kann sie nur 
manipulieren und lenken.

Ich habe eine Hobby Anwendung, wo vier Halleffekt Sensoren des Typs 
AH3572 mit einem Ansprechbereich von ca. 8-30G in einer Reihe im Abstand 
von rund 12mm angebracht sind. Abfallbereich ist 2-25G

Die Magnete haben 3x2mm Abmessungen und sind zylindrisch. Die Pole sind 
an den Flachseiten. B=12kG.

Mit dieser SW habe ich den günstigsten Abstand mit ca. 10mm ermittelt.
https://www.kjmagnetics.com/fieldcalculator.asp?calctype=disc

Im Abstand von 10mm und direkt darueber ist die zu erwartende Feldstärke 
rund 40G+. Im seitlichen Abstand bei 10mm sinkt B auf den 
Ausschaltschwellwert von unter 25G. Das ist aber so ziemlich in der 
Mitte der beiden nächstliegenden Sensoren. Opto-Sensoren möchte ich 
wegen der begrenzten Lebensdauer nicht einsetzen, da das Gerät 
jahrzehntelang eingeschaltet bleibt.

Ich möchte nun sicherstellen, daß jeder Sensor seinen horizontalen 
Arbeitsbereich nicht überschreitet und deshalb wie bei einer Relaisspule 
oder Lautsprecher das gegenpolige Feld in der Vertikalrichtung, dem 
Sensor zu, durch magnetische Rückführung der Felder klein zuhalten.
1
    *************
2
    ************* <---- geplante Eisenkappe
3
    *** | d | ***
4
    *** |_m_| ***  m= 3x2mm N35 Magnet, h=2mm, d=3mm
5
    *** /   \ ***    ^   \
6
    ** /     \ **    |    }----Kappenrand
7
    * /  (B)  \ *    |   /
8
     /         \   10mm
9
    /   |||||   \   |   |||||  
10
   /    _____    \  v   _____  <---- Chip Oberflaeche
11
  /    /     \    \    /     \
12
 /        |<---- 13mm ---->|
13
       AH3572            AH3572

Ich dachte jetzt daran, auf der Drehbank eine kleine passende Eisenkappe 
anzufertigen, wo der Magnet dann auf der Rückwand innen klebt und über 
die Höhe des Magneten hinaus steht, um die Magnetfelder seitlich 
abzuschwächen. dann werden die seitlichen Felder in die Seitenränder der 
Kappe zurück geführt, anstatt seitlich durch die Luft auf den anderen 
Pol zurück verbinden. Sinngemäß, wie man es auch bei Lautsprechern macht 
um im Spulenspalt maximale Feldstärken zu bekommen. Diese Kappe hätte 
auch den Zweck die Toleranzen der jeweiligen Sensoren durch Feld 
Kontrolle zu negieren.

Würde das so funktionieren, oder geht das nur durch Experiment zu 
ermitteln? Ich habe auf dem Gebiet noch wenig Erfahrung. Ich möchte mit 
meiner Frage nur sicherstellen, nicht abwegig mit dem Gedankengang zu 
sein. Für konstruktiv verbessernde Vorschlage bin ich dankbar.

Bin ich auf dem Holzweg oder besteht Hoffnung auf Erfolg? -)

Gruss,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Gerhard O. schrieb:
>Ich dachte jetzt daran, auf der Drehbank eine kleine passende Eisenkappe
>anzufertigen, wo der Magnet dann auf der Rückwand innen klebt und über
>die Höhe des Magneten hinaus steht, um die Magnetfelder seitlich
>abzuschwächen.

Ja, daß nennt sich Topfmagnet, die kannst du auch fertig kaufen.

https://www.magnet-shop.net/topfmagnete-flachgreifer

Die Feldlinien nehmen immer den, Weg des geringsten
magnetischen Widerstand. Du hast immer einen magnetischen
Kreis.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Günter L. schrieb:
> von Gerhard O. schrieb:
>>Ich dachte jetzt daran, auf der Drehbank eine kleine passende Eisenkappe
>>anzufertigen, wo der Magnet dann auf der Rückwand innen klebt und über
>>die Höhe des Magneten hinaus steht, um die Magnetfelder seitlich
>>abzuschwächen.
>
> Ja, daß nennt sich Topfmagnet, die kannst du auch fertig kaufen.
>
> https://www.magnet-shop.net/topfmagnete-flachgreifer
>
> Die Feldlinien nehmen immer den, Weg des geringsten
> magnetischen Widerstand. Du hast immer einen magnetischen
> Kreis.

Hallo Günter,

vielen Dank für Deinen Hinweis. Die Art der Konstruktion scheint also 
prinzipiell für meine Anwendung zu passen, wenn auch die dargestellten 
Typen leider zu groß im DM. für mich sind. 6mm DM. möchte ich für den 
Topf nicht übersteigen. Ich werde mir für meine kleinen Magnete einen 
passenden Eisentopf drehen und mit den Sensoren experimentieren. Es 
sollte auch moeglich sein mit Eisenspänen den Magnetfluß in 
traditioneller Weise sichtbar zu machen. Wie gesagt, für mich ist es 
wichtig, nur den gewuenschten Sensor ansprechen zu lassen. Zum Glück 
fällt die Feldstärke mit der Distanz massiv ab.

Gerhard

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Es gibt so Folien, die die Feldlinien sichtbar machen. Als Alternative 
zu Spänen in der Elektronikecke. Sowas will doch keiner!

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Es gibt so Folien, die die Feldlinien sichtbar machen. Als
> Alternative
> zu Spänen in der Elektronikecke. Sowas will doch keiner!

Danke für Deinen Hinweis. Die Existenz solcher nützlichen Mittel war mir 
bis jetzt vollkommen unbekannt. Bin noch nie darüber gestolpert. Eine 
kurze Recherche ergab, daß solche Folien bei uns im Handel für wenig 
Geld leicht zu finden sind. Wahrscheinlich werde ich mir demnächst so 
eine Folie bestellen.

von Purzel H. (hacky)


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Ein Sicherheitselement ... benoetigt etwas mehr drueber nachdenken.
Was geschieht
- wenn der Magnet abfaellt
- wenn der Magnet mit etwas magnetischem, zB einer Schraube, oder Mutter 
irgendwoher  ahem kontaminiert wird, heisst andere, allenfalls 
schwaechere Feldlinien hat
- wenn der Sensor mit etwas magnetischem, zB einer Schraube, oder Mutter 
irgendwoher  ahem kontaminiert wird, heisst andere, allenfalls 
schwaechere Feldlinien hat

von Gerhard O. (gerhard_)


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Purzel H. schrieb:
> Ein Sicherheitselement ... benoetigt etwas mehr drueber
> nachdenken.
> Was geschieht
> - wenn der Magnet abfaellt
> - wenn der Magnet mit etwas magnetischem, zB einer Schraube, oder Mutter
> irgendwoher  ahem kontaminiert wird, heisst andere, allenfalls
> schwaechere Feldlinien hat
> - wenn der Sensor mit etwas magnetischem, zB einer Schraube, oder Mutter
> irgendwoher  ahem kontaminiert wird, heisst andere, allenfalls
> schwaechere Feldlinien hat

Darüber habe ich volle Kontrolle, weil ich den Aufbau vollständig selber 
realisieren und optimieren kann.

Daß man starke Magnetfelder durch äussere Maßnahmen umlenken und 
beeinflussen kann, beweisen Konstruktionen wie Lautsprecher, Relais 
Armaturen und ganz eindrucksvoll die Linearen Aktuatoren moderner 
Festplatten. Aussen herum sind deren starke Magnetfelder nicht 
auffällig.

Ich bin schon der Ansicht, daß ich die Feldlinien so wie vorgehabt 
umlenken kann, in der Art wie es bei den Topfmagneten geschieht. Ich 
werde mich halt damit befassen müssen und optimieren bis die 
Magnetfelder das gewünschte Verhalten haben. Zweck der Übung ist nur, 
daß benachbarte Sensoren nicht gleichzeitig ansprechen.

von Rainer W. (rawi)


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Gerhard O. schrieb:
> Ich werde mich halt damit befassen müssen und optimieren bis die
> Magnetfelder das gewünschte Verhalten haben.

z.B. mit FEMM
https://www.femm.info/wiki/HomePage

Was ist denn dein eigentliches Problem?
Es gibt ja durchaus Hall-Sensoren, die mehr können, als simple 
(einkanalige) Hall-Schalter.

p.s.
80er-Jahre ASCII-Art und Prosa-Feldverläufe sind leider nicht so mein 
Ding.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Gerhard O. schrieb:
> Mit dieser SW habe ich den günstigsten Abstand mit ca. 10mm ermittelt.

Gerhard O. schrieb:
> kleine passende Eisenkappe

Die verringert nicht nur gewünscht die seitliche Ausbreitung, sondern 
auch stark die Feldstärke 10mm davor, also neu rechnen.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Rainer W. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Ich werde mich halt damit befassen müssen und optimieren bis die
>> Magnetfelder das gewünschte Verhalten haben.
>
> z.B. mit FEMM
> https://www.femm.info/wiki/HomePage
>
> Was ist denn dein eigentliches Problem?
> Es gibt ja durchaus Hall-Sensoren, die mehr können, als simple
> (einkanalige) Hall-Schalter.
>
> p.s.
> 80er-Jahre ASCII-Art und Prosa-Feldverläufe sind leider nicht so mein
> Ding.

Moin,

Danke für den Tip mit FEMM.

Ich wollte eigentlich noch nicht viel über die eigentliche Anwendung zu 
schreiben, weil es recht experimentaler Natur ist. Aber wenn es 
interessiert...

Ich arbeite schon einige Zeit am konzeptionellen Design einer neuen frei 
schwingenden 0.8s Pendeluhr. Der Pendelantrieb ist elektromagnetisch und 
ist dem der bewährten elektronischen TN Pendelhauptuhr ähnlich. Der 
Pendelausschlag wird optoelektronisch überwacht und nach dem M. Hipp 
Prinzip ausgewertet. Ein separater Carbonfiber Arm, vom Pendel 
mitbewegt, unterbricht den Lichtstrahl von vier Opto-Interruptern. Die 
Optos sind von links nach rechts so angeordnet, daß der erste den 
Pendelausschlag überwacht. Die nächsten 3 Sensoren sind symmetrisch von 
BDC im Abstand von rund 12.7mm Abstand angeordnet und haben diverse 
Aufgaben, über die ich später berichten könnte.

Das Problem mit LEDs ist, daß sie nur eine begrenzte Lebensdauer im 
Dauerbetrieb haben. Sharp gibt eine 50% Reduzierung der LED Intensität 
in fünf Jahren an. Das ist natürlich nicht gerade sehr günstig. Als 
Problemlösung will ich mit Halleffektsensoren vom Typ AH3572(?) die LEDs 
dynamisch jeweilig für kurze Zeit einschalten, um die Lebensdauer der 
LEDs erhöhen zu können. Das hat auch den Vorteil, daß jeweilig nur ein 
LED eingeschaltet sein muß. Diese Vorgehensweise erhöht voraussichtlich 
die LED Lebensdauer also um das Zehnfache. Es war mir wichtig, die 
Komplexität der Halleffekt Sensoren Technik einfach zu halten und 
analoge Output Sensoren zu vermeiden. Die Auswertungselektronik habe ich 
schon entwickelt und funktioniert zumindest auf dem Papier:-)

Also darum geht es. Ich wollte Euch eigentlich das Projekt erst sehr 
viel später vorstellen. Aber andrerseits möchte ich auch die verpönte 
Salami Methodologie vermeiden:-)

Wie gesagt, es ist also kritisch, daß das Magnetfeld des schwingenden 
Arms nur jeweilig einen Sensor ansprechen läßt. Die in Frage kommenden 
Scheiben Magnete haben 3mm DM und 2mm Dicke mit 12kG Stärke an der 
Oberfläche.

Es ist mir wichtig, hier allgemein ein Design zu haben, daß so robust 
wie möglich ist und wollte diffizile und unnötig komplexe High-Tech 
Lösungen eher vermeiden.

Der Pendelausschlag wird kontaktlos elektronisch nach dem bewährten Hipp 
Verfahren ausgewertet und bewirkt eine Zweipunkt Ausschlagregelung  im 
Toleranzbereich von rund 2mm. Da die prinzipbedingten Ausschlag 
Variationen systematisch um einen Mittelwert herumpendeln, ist die 
Langzeitschwingungskonstanz davon nicht abhängig. Das Pendel wird 
voraussichtlich in 30-60s Intervallen angetrieben.

Der erste Sensor zur Ausschlagsteuerung ist auf einem Mikro linearen 
Aktuator angeordnet und ermöglicht den Pendelausschlag innerhalb 
gewisser Grenzen gezielt einstellen zu können. Das ist notwendig um 
Temperatureffekte und den barometrischen Einfluß kompensieren zu können 
und ohne Gewichte in der Mittel der Pendelstange auskommen zu können. 
Durch präzise dynamische Steuerung des Pendelausschlages kann man also 
die Periodendauer des Pendels fein einstellen. Die einfache 
Schwingungsgleichung gilt bekanntlich nur für geringe Pendelausschläge. 
Bei größeren Pendelausschlägen verlangsamt sich die Pendelperiode in 
bekannter Weise durch höher geordnete Reihen Terms, die mathematisch 
genau erfasst sind. Obwohl die Pendelstange zwar aus temperaturstabilen 
Invar besteht, sind kleine Temperatureffekte in der Praxis trotzdem 
unvermeidbar und die ich dann so kompensieren möchte.

John Harrison erkannte das übrigens schon zu seiner Zeit, daß die 
barometrische Empfindlichkeit des Pendels durch Luftauftrieb automatisch 
durch gezielte Ausschlagerhöhung kompensiert werden kann. Das konnte vor 
ein paar Jahren durch Nachbau der Burgess B Uhr belegt werden. Bei mir 
wird ein uC dafür verantwortlich sein die verbleibenden Temperatur-und 
Luftauftriebseffekte nach Möglichkeit ausreichend kompensieren zu 
können. Der uC ist auch für Datenerfassung aller Betriebswerte 
verantwortlich. Die fortwährende Überwachung der Uhr geschieht dann 
voraussichtlich über eine BT oder WIFI Verbindung und LV SW.

Jetzt wißt ihr, um was es mir im Detail geht.

VG,
Gerhard

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Gerhard O. schrieb:
> Das Problem mit LEDs ist, daß sie nur eine begrenzte Lebensdauer im
> Dauerbetrieb haben.

Das gilt bei Überbelastung und schlechter Kühlung.

Das häufige Ein-/Ausschalten führt zu dauernden Temperaturschwankungen. 
Das macht LED auch schneller kaputt.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Dieter D. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Das Problem mit LEDs ist, daß sie nur eine begrenzte Lebensdauer im
>> Dauerbetrieb haben.
>
> Das gilt bei Überbelastung und schlechter Kühlung.
>
> Das häufige Ein-/Ausschalten führt zu dauernden Temperaturschwankungen.
> Das macht LED auch schneller kaputt.

Hallo Dieter,

Das beinruhigt mich natürlich auch. Andrerseits gilt für die Zentral 
Sensoren, daß die Pendelgeschwindigkeit in dem Bereich 175cm/s beträgt. 
Wenn man mal annimmt, daß das LED über 10-15mm eingeschaltet bleibt, ist 
die LED nur rund 10ms jeweils an. Bei 10mA LED Bestromung ist die 
Verlustleistung 1.2V x 0.01 = 12mW. Bei einem Tastverhältnis von 1:100 
liegt die Mittelwertverlustleistung also unter 25uW. Inwieweit, daß das 
zu ungesunden Die-Stress führt kann ich natürlich nicht wirklich 
beurteilen. Time will tell.

Der linke, erste Endsensor, wird allerdings länger an sein, weil dort 
die Pendelgeschwindigkeit im nahen Null Bereich liegt und der Sensor 
dort dann wesentlich länger eingeschaltet bleibt, bis dieser wieder 
abgeschaltet wird. Gerade dort ist allerdings genaue Erfassung kritisch.

Kontaktloses, genaues Erfassen der Pendelposition auf extrem lange 
Lebenszeit ist also nicht gerade trivial. Und exotische High-Tech will 
ich eigentlich auch vermeiden. Ich werde also das Risiko eingehen 
müssen. Vielleicht hilft es im Interesse der LED Lebenszeitverlängerung 
auch, den LED Strom relativ langsam hochzufahren, so daß der Halbleiter 
LED Kristall thermisch Zeit hat, die anfallende Wärme an die Umgebung 
abzugeben. Das sollte thermische Schocks minimal halten. Eine andere 
Möglichkeit wäre Zweistufen Beschaltung, so daß die LED einen geringeren 
Dauerstrom bekommt, um das Delta kleinzuhalten. Inwieweit geringer LED 
Strom die LED verschleißt, kann ich aber nicht wirklich beurteilen.

Studium der LED Literatur von Herstellern wie z.B. Avago zeigte auf, daß 
man 20-30 Jahre bei (guten) Opto-Couplern auf 80% Bestrahlungsstärke 
erzielen kann. Leider scheint es keine 10mm Interrupter zu geben, die 
eine so lange Lebensdauer offiziell aufweisen. Natürlich könnte ich mir 
diese Opto-Interrupter diskret selber bauen, wenn es mir gelingen würde, 
bezahlbare diskrete IR-LEDs mit langer Lebenszeit zu finden. Beim 
Endsensor wäre das sogar ohnehin anzuraten. Vielleicht suche ich noch 
sicherheitshalber weiter. Leider wird die Emmisions-Degradation bei LEDS 
nur selten im Datenblatt dokumentiert.


VG,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Edmonton scheint tief eingeschneit zu sein, wenn du dich mit solchen 
Ideen beschäftigst😜

Es gibt übrigens mittlerweile Cs-Atomuhren im DIL-Backstein Format. Wir 
lange die durchhalten, habe ich jetzt nicht nachgesehen. Teurer als 
deine Spezialmetallkonstruktion werden die auch nicht.

Viel Spaš

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Edmonton scheint tief eingeschneit zu sein, wenn du dich mit
> solchen
> Ideen beschäftigst😜
Im Gegenteil, wir habe noch schönstes Herbstwetter. Gestern war es über 
12 Grad warm und es ist noch genug Zeit da, Draussen zu genießen.
>
> Es gibt übrigens mittlerweile Cs-Atomuhren im DIL-Backstein Format. Wir
> lange die durchhalten, habe ich jetzt nicht nachgesehen. Teurer als
> deine Spezialmetallkonstruktion werden die auch nicht.
Das wäre schummeln:-)

Allerdings wäre so ein Cs-Modul ein nettes Spielzeug.

Mir geht es aber eher, um den "Spaß an der Freude" oder der "Weg ist das 
Ziel" zu erleben. Ich wollte mich schon lange mit der Physik des Pendels 
befassen. Auch interessiert es mich, ob ich John Harrisons barometrische 
Kompensation des Luftauftriebs ähnlich beherrschen kann. Ich finde es 
faszinierend mich damit zu befassen. Finde ich viel netter, als meine 
Zeit mit verblödenden TV Programmen zu verschwenden oder unzählige YT 
Videos zu konsumieren.

>
> Viel Spaš
Danke!

VG,
Gerhard

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Seine Leistung war ja auch im 17.Jhd. noch ne ganz andere Hausnummer. 
Mit Dorfschmiede und Postkutsche.

...schrieb der alte Sack bei Null Grad.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Seine Leistung war ja auch im 17.Jhd. noch ne ganz andere
> Hausnummer.
> Mit Dorfschmiede und Postkutsche.
>
> ...schrieb der alte Sack bei Null Grad.

Brrrr..

Bei Euch ist es aber kalt!

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Gerhard O. schrieb:
> bezahlbare diskrete IR-LEDs mit langer Lebenszeit zu finden.

LED 5mm infrarot 850nm 120mW WEEIR01-CS ultrahell, 0,47 €/Stück

Einfach unter Nennstrom betreiben.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Dieter D. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> bezahlbare diskrete IR-LEDs mit langer Lebenszeit zu finden.
>
> LED 5mm infrarot 850nm 120mW WEEIR01-CS ultrahell, 0,47 €/Stück
>
> Einfach unter Nennstrom betreiben.

Danke für Deinen Vorschlag. Das ist eigentlich ein guter Gedanke.  Man 
sollte meinen, daß mit geringerem Strom, die LED wesentlich länger 
durchhalten könnten. Vielleicht finden sich auch detaillierte Datenblatt 
Informationen bezüglich Lebensdauer.

Wenn diese LEDs so lichtstark sind, könnte man sie in einer optischen 
Regelschaltung betreiben, um konstante Emmision für lange Zeit zu 
gewährleisten. Da hätte man dann genug "Headroom". Z.B. wenn 5-15% 
Leistung für normalen Lichtschrankenbetrieb ausreichen würden, könnte 
man theoretisch die brauchbare Lebenszeit um den Faktor 3-8 oder mehr 
erhöhen. Das wären bei 50000 Stunden für 50% Reduzierung bei normalen 
Betrieb immerhin eine Verbesserung auf vielleicht 25-40 Jahre.

Mal sehen, wie man vergleichbare LEDs hier bekommt...

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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..oder ein IR-Remote Empfänger und moduliertes Licht. Verschlechtert 
sich halt die zeitliche Auflösung,  falls das eine Rolle bei dir spielt. 
Jedenfalls kann man so ne Lichtschranke mit 100uA LED-Strom laufen 
lassen. Problemlos, habe das ausprobiert.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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https://optodiode.com/

stellt HiRel Dioden her. Die werden exakte Lebensdauerdaten haben.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> ..oder ein IR-Remote Empfänger und moduliertes Licht.
> Verschlechtert
> sich halt die zeitliche Auflösung,  falls das eine Rolle bei dir spielt.
> Jedenfalls kann man so ne Lichtschranke mit 100uA LED-Strom laufen
> lassen. Problemlos, habe das ausprobiert.

Daran dachte ich früher auch. Das könnte funktionieren. Danke. Das ist 
gut zu wissen. Man müsste die LED natürlich mit 35kHz und 1-2kHz 
Rechteck takten. Die Datenrate des Empfängers liegt im kB Bereich, also 
1-2ms Latenz wäre zu erwarten. Für den ersten Sensor ist das kein Thema.

The plot thickens...

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> https://optodiode.com/
>
> stellt HiRel Dioden her. Die werden exakte Lebensdauerdaten haben.

Brr. Ich glaube nicht, daß ich deren Marktsegment bin:-)

von Gerhard O. (gerhard_)


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Dieter D. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> bezahlbare diskrete IR-LEDs mit langer Lebenszeit zu finden.
>
> LED 5mm infrarot 850nm 120mW WEEIR01-CS ultrahell, 0,47 €/Stück
>
> Einfach unter Nennstrom betreiben.

Diese LED könnte ein Kanditat sein:

https://www.vishay.com/docs/81313/tshf5210.pdf

Ab 3mA steigt die Leistung gleichmäßig an. Da hätte man beträchtlichen 
Alterungsspielraum.

Ich werde mir voraussichtlich ein paar bestellen und mit dem Sharp 
Opto-Interruptor testen. Digikey hat derzeit gute Lagerbestände.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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OptoDiode war vor 25J noch gut bezahlbar. Hatte von denen ein paar zum 
Spielen. Die jetzigen Preise kenne ich nicht.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> OptoDiode war vor 25J noch gut bezahlbar. Hatte von denen ein paar
> zum
> Spielen. Die jetzigen Preise kenne ich nicht.

Bei uns heisst es, wenn jemand nach dem Preis fragen muß, kann er es 
sich nicht leisten:-)

Naja, das Visay Teil kommt Deinem Vorschlag ziemlich nahe und DK ist für 
mich hier in Kanada erste Wahl. Zum Testen dürfte es reichen. Mich 
interessiert jetzt, mit wie wenig Bestromung der hellen LEDs der 
Opto-Interrupter noch funktionieren wird. Wenn es z.B. noch mit ein paar 
mA funktioniert, dann hat man immerhin noch viel Luft nach oben.

Übrigens, der Austausch der verschleissten Teile ist ja nicht das Ende 
der Welt, aber es ist halt doch ein großer Eingriff in eine laufende Uhr 
und könnte möglicherweise Nachstellungen verursachen. Da wäre es mir 
schon lieber, wenn ich mich in absehbarer Zeit nicht darum kümmern 
müsste.

von Joe (Firma: Wessibisser) (joe_l794)


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Doch Magnetfelder gezielt abschwaechen geht!

Mit diamagnetischem Material wie Wismuth (aka Bismut) und gewoehnlichem 
Kohlenstoff.

https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Diamagnetismus

https://www.physikdidaktik.uni-osnabrueck.de/uploads/material/diverses/agdidaktik_diamagnetismus.pdf

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Dieter D. schrieb:
> Das häufige Ein-/Ausschalten führt zu dauernden Temperaturschwankungen.
> Das macht LED auch schneller kaputt.

Du meinst die Totalausfälle, als z.B. die B50-Angabe.
Hier geht es es aber nicht um die Ausfallwahrscheinlichkeit von LEDs, 
sondern um die Abnahme des Wirkungsgrades durch Veränderungen im 
Halbleiterkristall. Die dafür angegebene Nennlebensdauer (z.B. L50) ist 
die Zeit, in der die Lichtabgabe auf die Hälfte abnimmt. L80 oder L70 
für die Zeit zur Abnahme auf 80 oder 70% werden auch verwendet.

Gerhard O. schrieb:
> Das Problem mit LEDs ist, daß sie nur eine begrenzte Lebensdauer im
> Dauerbetrieb haben. Sharp gibt eine 50% Reduzierung der LED Intensität
> in fünf Jahren an.

Unter welchen Bedingungen?
Da am Ausgang der Lichtschranke kein hoher Strom fließen muss, kannst du 
doch sehr viel Reserve beim Stromübertragungsverhältnis einkalkulieren 
und außerdem mit gegenüber dem Nennstrom der LED deutlich verringerter 
Belastung des Chips arbeiten.

Wie genau müssen die Zeitpunkte erfasst werden?

Kannst du nicht einfach den Pendelwinkel mit einem Hall-Sensor (AS5147 
o.ä.) messen und entsprechend reagieren?
Oder soll das eine Analogsteuerung werden?

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

Rainer W. schrieb:
> Dieter D. schrieb:
>> Das häufige Ein-/Ausschalten führt zu dauernden Temperaturschwankungen.
>> Das macht LED auch schneller kaputt.
>
> Du meinst die Totalausfälle, als z.B. die B50-Angabe.
> Hier geht es es aber nicht um die Ausfallwahrscheinlichkeit von LEDs,
> sondern um die Abnahme des Wirkungsgrades durch Veränderungen im
> Halbleiterkristall. Die dafür angegebene Nennlebensdauer (z.B. L50) ist
> die Zeit, in der die Lichtabgabe auf die Hälfte abnimmt. L80 oder L70
> für die Zeit zur Abnahme auf 80 oder 70% werden auch verwendet.
Das Sharp Datenblatt gibt nur "beiläufig" L50 an und ratet das zu 
berücksichtigen:-)

>
> Gerhard O. schrieb:
>> Das Problem mit LEDs ist, daß sie nur eine begrenzte Lebensdauer im
>> Dauerbetrieb haben. Sharp gibt eine 50% Reduzierung der LED Intensität
>> in fünf Jahren an.
>
> Unter welchen Bedingungen?
Vermutlich Dauerbetrieb. Leider vermeiden es die meisten Hersteller mehr 
darüber zu äussern als sie es für nötig halten.
> Da am Ausgang der Lichtschranke kein hoher Strom fließen muss, kannst du
> doch sehr viel Reserve beim Stromübertragungsverhältnis einkalkulieren
> und außerdem mit gegenüber dem Nennstrom der LED deutlich verringerter
> Belastung des Chips arbeiten.
Das ist der vorläufige Ansatz. Die Sharp GP1A57 haben Verstärker und 
Schmitt-Trigger Elektronik drin und arbeiten mit einer Photo Diode. Man 
müsste sie diesbezüglich untersuchen. Sie sind momentan noch in Transit 
zu mir.
>
> Wie genau müssen die Zeitpunkte erfasst werden?
Es geht um das folgende:
Von Links nach rechts sind im Abstand von ungefähr 13mmm vier Sensoren 
angebracht. Der erste bestimmt den Pendelausschlag durch Erfassen 
derDurchgänge. Das soll nach M. Hipp Arbeitsweise elektronisch 
funktionieren. Dieser Sensor erfasst den Ausschlag und erzeugt 
normalerweise einen Doppel Takt der ein D-FF setzt und zurücksetzt. Wenn 
die Pendelamplitude sich so weit verringert hat, daß nur noch ein Impuls 
vom Opto kommt, bleibt das FF gesetzt und setzt nach Überqueren des 
rechts nächstliegenden Sensors ein folgendes FF das dann das Pendel 
elektromagnetisch auf sanfte Weise wieder Energie zuführt. Das Energie 
Profil ist exponential um das Pendel so wenig wie möglich zu stören. 
Ausserdem kann man mit zwei 4538ern den Einsatz und Dauer genau 
einstellen. Wenn das Pendel den rechten Sensor durchfährt, bekommt die 
Schaltung einen Reset.

Der zweite Sensor taktet das zweite "Feuer" FF.

Der BDC Sensor in der Mitte ist für Meßzwecke und Steuerung der Nebenuhr 
vorgesehen.

Der rechte Sensor gibt das Rücksetz Signal an die Logik.

Im Zuge einer experimentiellen Untersuchung möchte ich herausfinden, ob 
ich die Pendelamplitude durch Geschwindigkeitsmessung zwischen den 
mittigen Sensoren errechnen könnte und als Kennwert für die 
Pendelamplitudenregulierung verwenden könnte. Dann könnte man sich den 
ersten Sensor sparen.
1
v = 2g * L * (1-cos(a))
Nach Lösung auf "a" umgestellt, wäre dann v ein Maß für den 
Pendelausschlag. Man könnte damit möglicherweise eine PID SW Regelung 
der Pendelamplitude realisieren.
>
> Kannst du nicht einfach den Pendelwinkel mit einem Hall-Sensor (AS5147
> o.ä.) messen und entsprechend reagieren?
Den hatte ich mir auch schon angesehen, war mir aber momentan als uC 
Lösung etwas zu aufwendig in der Realisierung. Ich wollte vorerst nur 
eine einigermaßen einfache 4000er CMOS Realisierung anstreben, um die 
Mechanik erstmal einwandfrei zum Arbeiten zu bringen.
> Oder soll das eine Analogsteuerung werden?
Nein. Ich wollte lediglich eine modernere Hipp Prinzip Lösung erstellen 
und testen, die ohne mechanische Schaltkontakte und Mechanik auskommt. 
Es war mir wichtig, das Pendel frei schwingen zu lassen.

Insgesamt wollte ich nach "So einfach wie möglich, aber nur so komplex 
wie nötig" vorgehen.

Ein uC wird nur als eigenständige Einheit zur Erfassung der 
Operationsdaten mit integriert (Timing, Temperatur, Luftdruck) um später 
möglicherweise das Pendel gegen Luftauftriebseffekte und verbleibende 
Temperaturempfindlichkeit zu kompensieren und zum Loggen der Daten.

Das obige ist ein kurzer Umriss meines Vorhabens, was dieses Projekt 
betrifft.

VG,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7539306 wurde vom Autor gelöscht.
von Rainer W. (rawi)


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Gerhard O. schrieb:
> Im Zuge einer experimentiellen Untersuchung möchte ich herausfinden, ob
> ich die Pendelamplitude durch Geschwindigkeitsmessung zwischen den
> mittigen Sensoren errechnen könnte

Das kannst du ausrechnen. Die Bewegungsenergie um Nulldurchgang ist 
gleich der potentiellen Energie bei maximaler Auslenkung.

Zur Messung kannst du einen Magneten ans Pendel hängen und die in einer 
Spule induzierte Spannung messen. Die ist proportional zur 
Geschwindigkeit.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ich hätte da noch ein paar Anregungen bezüglich der mechanischen 
Ausführung.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Rainer W. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Im Zuge einer experimentiellen Untersuchung möchte ich herausfinden, ob
>> ich die Pendelamplitude durch Geschwindigkeitsmessung zwischen den
>> mittigen Sensoren errechnen könnte
>
> Das kannst du ausrechnen. Die Bewegungsenergie um Nulldurchgang ist
> gleich der potentiellen Energie bei maximaler Auslenkung.
>
> Zur Messung kannst du einen Magneten ans Pendel hängen und die in einer
> Spule induzierte Spannung messen. Die ist proportional zur
> Geschwindigkeit.

Hallo Rainer,

Hmm, da hätte ich jetzt gar nicht daran gedacht. Danke. Müsste man 
ausprobieren. Der ADC sollte schnell genug sein, auf den Spitzenwert zu 
reagieren, oder man fügt längere Abklingzeit oder S&H  dazu. Der Vorteil 
wäre, daß man keinen Opto-Sensor mehr dazu braucht.
Es wäre dann auch naheliegend mit einen Comparator einfach den Impuls zu 
fangen und dann mit Logik verarbeiten. Vielleicht funktioniert das sogar 
streckenmässig ziemlich genau. Ich werde mir die Möglichkeiten 
überlegen.

Andrerseits wäre die Zeitmessung (auch magnetisch) vielleicht doch 
einfacher zu realisieren, weil es rein digital durch Capture Messung 
gemacht werden kann, ohne genaue Amplitudenmessungen erforderlich zu 
machen. Dann bräuchte man halt zwei Mag-Spulen pickups.

Jedenfalls war es gut, daß Du mir diesen Floh ins Ohr setzte.

Gerhard

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Ich hätte da noch ein paar Anregungen bezüglich der mechanischen
> Ausführung.

Moin,

Geht leider nicht. Scheint nur 4kB groß zu sein. Mein iPad kann damit 
leider nichts anfangen. Trotzdem Danke.

Gerhard

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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VLC hat damit keine Probleme.

von Guido B. (guido-b)


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Gerhard O. schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Ich hätte da noch ein paar Anregungen bezüglich der mechanischen
>> Ausführung.
>
> Moin,
>
> Geht leider nicht. Scheint nur 4kB groß zu sein. Mein iPad kann damit
> leider nichts anfangen. Trotzdem Danke.
>
> Gerhard

Probier noch mal, es lohnt sich. Bleibt nur der Eindruck, dass es
sich um KI-Produkte handelt.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

Danke. Ich werd's morgen am PC noch einmal probieren.

Komisch, daß der iPad mit Video Anhängen im Forum meist Zicken macht. 
Normalerweise muß ich erst die Datei lokal laden und dann spielt es. 
Hier wird angegeben, daß es eine html Datei mit 4kB Größe ist.

VG,
Gerhard

von Purzel H. (hacky)


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Was soll die LED ? Ein solches Pendel misst die Position und 
Geschwindigkeit beim Durchgang bei der Spule

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Gerhard O. schrieb:
> Hier wird angegeben, daß es eine html Datei mit 4kB Größe ist.

Dann schau doch mal in die kleine HTML rein. Eventuell findet sich darin 
ein Link.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Ich hätte da noch ein paar Anregungen bezüglich der mechanischen
> Ausführung.

Moin,

am PC funktioniert ohne Mucken. Faszinierend!

Danke!

Gerhard

von Gerhard O. (gerhard_)


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Abdul K. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Hier wird angegeben, daß es eine html Datei mit 4kB Größe ist.
>
> Dann schau doch mal in die kleine HTML rein. Eventuell findet sich darin
> ein Link.

Am PC spielt es sofort. Möchte nur wissen warum Apple iOS das nicht 
zustande bringt.

von Henrik V. (henrik_v)


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Gerhard, wenn Du Lichtschranken mit definierter Schwelle unabhängig von 
der Lichtquellenamplitude brauchst, mache es doch wie in den 
Kompensationswaagen:
Eine LED steuert 2 Photodioden (PD), die an beiden Kanten des 
Pendels/unterbrechers positioniert sind *. Die PD Ausgänge haben dann 
gegenläufige Ausgangssignale. Differenz der Signale bilden und im 
Nulldurchgang ist das Pendel in der Mitte zwischen den PDs, in weiten 
Bereichen unabhängig von der Lichtstärke.

(Wenn die Beleuchtung über eine dritte PD oder die beiden PDs im langen 
Mittel nachgeführt wird (die bedeckungszeiten sollten in dem Fall ja 
relativ Konstant sein ;) ) kann aus der Ableitung der Differenz auch die 
Geschwindigkeit bestimmt werden. MMMhmm eine rein analoge Stabilisierung 
scheint möglich... (wenn, ja wenn die Bauteilalterung nur bei der LED 
wären ;) :D )

Diese Nulldurchgangerkennung müsste bei Deiner Anwendung noch ein 
Fenster von ein paar ms bekommen (trigger durch  volle Verdeckung von 
einer der beiden PD) da ja beide PD auch voll bestrahlt werden, wenn das 
Pendel mal ganz woanders ist.


*) Daher sollte der Unterbrecher nicht zu dick sein ...
Keine Ahnung ob es diese Lichtschranken als Fertigteil gibt, die 
Laborwaagen die ich bisher zerlegt habe, waren aus diskreten LEDs und 
PDs aufgebaut, die in der erodierten Parallelführung steckten.

von Henrik V. (henrik_v)


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Und wenn massiver ADC und FLOP Einsatz: Einfache Lichtschranke und beide 
Flanken auswerten geht auch.

Spule und Magnet am Pendel als Geschwindigkeitssensor: Die Spule muss 
dann natürlich so gebaut sein, dass temperaturbedingte Lageänderungen 
wenig Einfluß haben....

von Gerhard O. (gerhard_)


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Hallo Hendrik,

vielen Dank für Deinen interessanten Vorschlag. Das war mir bis jetzt 
nicht bekannt. Ich habe mir das jetzt auf Papier durch gedacht und wenn 
ich Dich richtig verstehe, ist dann am Ausgang des Differenzverstärker 
beim Durchfahren in der Mitte der beiden PDs ein Ausgangsverhalten, daß 
etwa einer FM-Diskriminatorkurve entspricht, wo sich dann in deren 
"Nulldurchgang" die Pendelflagge genau in der Mitte zwischen den PDs 
befindet. Wenn es dann unalanciert ist, dann ist auf einer Seite der 
Ausgang positiver und negativer auf der anderen Seite. Habe ich das 
Prinzip und Dich korrekt verstanden?

Mit diskreten PDs dürfte das leicht aufbaubar sein. Die PD-Ströme werden 
zuerst mit TA Stufen in Spannung umgewandelt und dann im 
Differenzverstärker ausgewertet. Ohne Flagge ist dann bei gleicher 
Beleuchtung das Signal am Ausgang Null. Die Auswertung muesste dann 
durch Auswertung der einzelnen Signale der jeweiligen PDs getriggert 
werden, weil die exakte Mitte dann ein Minimal Signal ohne Sättigung 
erzeugt.

Oder bin ich auf dem Holzweg?

VG,
Gerhard

P.S.

Bezieht sich dieses Patent auf Deinen Beitrag?

https://patents.google.com/patent/EP2634543A1/de

Henrik V. schrieb:
> Gerhard, wenn Du Lichtschranken mit definierter Schwelle
> unabhängig von
> der Lichtquellenamplitude brauchst, mache es doch wie in den
> Kompensationswaagen:
> Eine LED steuert 2 Photodioden (PD), die an beiden Kanten des
> Pendels/unterbrechers positioniert sind *. Die PD Ausgänge haben dann
> gegenläufige Ausgangssignale. Differenz der Signale bilden und im
> Nulldurchgang ist das Pendel in der Mitte zwischen den PDs, in weiten
> Bereichen unabhängig von der Lichtstärke.
>
> (Wenn die Beleuchtung über eine dritte PD oder die beiden PDs im langen
> Mittel nachgeführt wird (die bedeckungszeiten sollten in dem Fall ja
> relativ Konstant sein ;) ) kann aus der Ableitung der Differenz auch die
> Geschwindigkeit bestimmt werden. MMMhmm eine rein analoge Stabilisierung
> scheint möglich... (wenn, ja wenn die Bauteilalterung nur bei der LED
> wären ;) :D )
>
> Diese Nulldurchgangerkennung müsste bei Deiner Anwendung noch ein
> Fenster von ein paar ms bekommen (trigger durch  volle Verdeckung von
> einer der beiden PD) da ja beide PD auch voll bestrahlt werden, wenn das
> Pendel mal ganz woanders ist.
>
> *) Daher sollte der Unterbrecher nicht zu dick sein ...
> Keine Ahnung ob es diese Lichtschranken als Fertigteil gibt, die
> Laborwaagen die ich bisher zerlegt habe, waren aus diskreten LEDs und
> PDs aufgebaut, die in der erodierten Parallelführung steckten.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

Für die erste Protytyp Steuerung die ich für mechanisches Tesen 
benötige, habe ich mich inzwischen vorläufig entschlossen, die 
Pendelpositionserkennung erstmal mit dem OPL583 Dual Sensor und einer 
hellen IR Diode, wie von Euch vorgeschlagen, zu realisieren.

https://www.digikey.ca/en/products/detail/tt-electronics-optek-technology/OPL583/1637981

Der OPL583 hat den Vorteil, daß man durch einfaches verORen der beiden 
Schmitt-Trigger Ausgänge einen sauberen Durchgangsimpuls während des 
Unterbrechens des Lichtstrahls in beide Empfänger bekommt. Da das mit 
meiner schon existierenden Schaltung gut zusammenpasst, ist das 
vorläufig die beste Lösung um ein erstmaliges Funktionieren der 
Pendelansteuerung zu ermöglichen. Hendryks Methode interessiert mich 
eigentlich auch sehr, ist mir aber momentan noch zu unsicher in der 
Realisierung und zeitraubend, weil ich noch keine Erfahrung damit habe.

Beim OPL583 mit angeschalteten NOR Gate, bekommt man (durch negatives 
ANDen) nur dann ein Ausgangssignal, wenn beide benachbarten Sensoren 
(1mm) gleichzeitig abgeschattet sind. Ausserhalb des 
Totalabschattungsbereich ist das Ausgangssignal in allen anderen 
verbleibend möglichen Logik Kombinationen immer Logik Null, was ideal 
für die Ansteuerung meiner nach Hipp-Auswertungs Logikschaltung ist.

Was die LED Lebensdauer betrifft, habe ich mit der 120mW IR-LED sehr 
viel Alterungs-Nachstellungsraum. Man könnte ja einen Teil des Licht mit 
einer optisch geführten Regelschaltung auf konstanten Wert halten. Wenn 
das LED anfangs mit nur 2-5% der Nominalleistung betrieben wird, um den 
OPL582 zuverlässig anzusteuern, sollte die LED sehr lange einsatzfähig 
bleiben.

Es ist mir momentan wichtig, das Pendel eigenständig betreiben zu 
können. Deshalb möchte ich die Elektronik so bald wie möglich fertig 
stellen.

Vielen Dank an Alle für Eure bisherigen Gedanken und Lösungs-Vorschläge.

Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Gerhard O. schrieb:
> Man könnte ja einen Teil des Licht mit
> einer optisch geführten Regelschaltung auf konstanten Wert halten. Wenn
> das LED anfangs mit nur 2-5% der Nominalleistung betrieben wird, um den
> OPL582 zuverlässig anzusteuern, sollte die LED sehr lange einsatzfähig
> bleiben.

Du könntest die LED die meiste Zeit einfach ausschalten und nur kurz um 
den Nulldurchgang aktivieren. Wenn sie z.B. nur 10% der Zeit 
eingeschaltet ist, vergrößerst du die Lebensdauer um einen Faktor 10.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Rainer W. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Man könnte ja einen Teil des Licht mit
>> einer optisch geführten Regelschaltung auf konstanten Wert halten. Wenn
>> das LED anfangs mit nur 2-5% der Nominalleistung betrieben wird, um den
>> OPL582 zuverlässig anzusteuern, sollte die LED sehr lange einsatzfähig
>> bleiben.
>
> Du könntest die LED die meiste Zeit einfach ausschalten und nur kurz um
> den Nulldurchgang aktivieren. Wenn sie z.B. nur 10% der Zeit
> eingeschaltet ist, vergrößerst du die Lebensdauer um einen Faktor 10.

Moin,

ja. Das war ja das ursprüngliche Subjekt meiner Thread Anfrage. Ich 
hatte ja vor, die LEDs mittels der Halleffektschaltern (HES) unmittelbar 
vor dem Durchgang jeweilig einzuschalten. Aber nachdem Dieter mich auf 
die WEEIR01-CS LEDs hinwies, kam ich zur Überzeugung, dass die HES 
überflüssig wären, weil solche LEDs mit unvergleichlich wenig Belastung 
gefahren werden könnten und somit lange genug halten sollten. Allerdings 
würden die HES sehr viel Strom sparen, weil nur jeweilig ein LED an ist. 
Andrerseits, könnte man bei den hellen LEDs sie alle in Serie schalten 
und bei 2-5mA wäre das tragbar.

Gerhard

von Markus W. (dl8mby)


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Morgen Gerhard,

nur so als Schnellschuss ohne viel überlegt zu haben,
nachdem ich den Anfangspost und Deine Ausführung zur
Uhr überflogen habe.

Kann man nicht direkt in der Drehachse des Pendels eine
"Dynamo" abringen, der magneto/elektrisch die Schwingung
des Pendels aufnimmt?

Es gibt ja sehr kleine Motörchen, die möglicherweise für
den Zweck geeignet wären.

Wie es da mit der Langlebigkeit aussieht und der Auflösung
des Winkels, ist eine andere Sache.

Ein kleine Encoder-Scheibe mit hoher Auflösung wäre eine
andere Möglichkeit.

Wie gesagt einfach ein Gedankenschnellschuss.

LGǜiel Erfolg
Markus

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Gerhard O. schrieb:
> Daß man starke Magnetfelder durch äussere Maßnahmen umlenken und
> beeinflussen kann, beweisen Konstruktionen wie Lautsprecher, Relais
> Armaturen und ganz eindrucksvoll die Linearen Aktuatoren moderner
> Festplatten. Aussen herum sind deren starke Magnetfelder nicht
> auffällig.

Ich hab hier grad ne Platte, mit der ich direkt Schrauben anheben kann

von Gerhard O. (gerhard_)


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●DesIntegrator ●. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Daß man starke Magnetfelder durch äussere Maßnahmen umlenken und
>> beeinflussen kann, beweisen Konstruktionen wie Lautsprecher, Relais
>> Armaturen und ganz eindrucksvoll die Linearen Aktuatoren moderner
>> Festplatten. Aussen herum sind deren starke Magnetfelder nicht
>> auffällig.
>
> Ich hab hier grad ne Platte, mit der ich direkt Schrauben anheben kann

Hmm. Wieder eine Ausnahme die die Regel bestätigt. Ist mir noch nicht 
vorgekommen. Zumindest nicht bei den Modernen.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Hallo Markus,

Markus W. schrieb:
> Morgen Gerhard,
>
> nur so als Schnellschuss ohne viel überlegt zu haben,
> nachdem ich den Anfangspost und Deine Ausführung zur
> Uhr überflogen habe.
>
> Kann man nicht direkt in der Drehachse des Pendels eine
> "Dynamo" abringen, der magneto/elektrisch die Schwingung
> des Pendels aufnimmt?
Bestimmt würde das machbar sein. Ich wollte allerdings jegliche unnötige 
mechanische Arbeit für das Pendel vermeiden. Da wäre allerdings optische 
Erfassung dazu wahrscheinlich besser geeignet, wenn man von modernen 
Halleffekt Sensoren zur Winkelerfassung mal absieht.
>
> Es gibt ja sehr kleine Motörchen, die möglicherweise für
> den Zweck geeignet wären.
Die meisten haben aber beim Drehen der Achse wegen der PM Cog Effekte. 
Das gefällt mir weniger.
>
> Wie es da mit der Langlebigkeit aussieht und der Auflösung
> des Winkels, ist eine andere Sache.
Ja. Die geplante Auslenkung ist nur +/- 2 bis 3 Grad. Axiale Erfassung 
ist da recht mager. Da hat man beim Schwingende mehr lineare Auflösung.
>
> Ein kleine Encoder-Scheibe mit hoher Auflösung wäre eine
> andere Möglichkeit.
Daran dachte ich auch. Mechanisch wird das aber leider sehr schnell 
anspruchsvoll. Ich dachte anfänglich sogar daran, wie beim Tintendrucker 
ein Encoder Band und Quadratursensor einzusetzen. Das Problem ist da die 
Umsetzung und mechanische Stabilität. Um nicht mit dem Sensor bei der 
geringsten Verschiebung physikalisch zu kollidieren und das Band zu 
beschädigen.

Ich bin inzwischen eher geneigt, alle Positionserkennung durch 
Lichtschranken-Durchgänge und Zeitmessungen zu erfassen. Durch Messung 
der Zentralen Durchgangsgeschwindigkeit lässt sich z.B. der 
Auslenkwinkel genau berechnen. Ich wollte momentan auch nicht die 
Gesamt-Komplexität zu hoch treiben. Mit den heutigen Mitteln kann man da 
ganz schön hochkomplexe Konzepte auf die Beine stellen. Andrerseits 
wollte ich doch nach "So einfach wie möglich und so komplex wie 
notwendig" vorgehen.

Inzwischen hat es sich ergeben, daß es sehr helle IR LEDS gibt, die man 
mit sehr geringer Auslastung betreiben kann. Da sollte dann die zu 
erwartende Lebensdauer genügend hoch sein. Da werde ich wahrscheinlich 
diese Route gehen.
>
> Wie gesagt einfach ein Gedankenschnellschuss.
Es freut mich, daß Du Dir darüber Gedanken machtest und vielen Dank,

VG,
Gerhard
>
> LGǜiel Erfolg
> Markus

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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ist eine Laptop-HDD von 2009 modern genug?
(grad keine andere Platte da)

Es mag nicht so aussehen,
aber die Platte steht auf der langen Schmalseite.

Es haben schon nicht wenige behauptet,
dass diese Deckel von Festplatten jeglichen Magnetismus abschirmen 
würden.
Selbst wenn dem so wäre, gäbe es noch die andere Seite...

von Bauform B. (bauformb)


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Gerhard O. schrieb:
> Ich hatte ja vor, die LEDs mittels der Halleffektschaltern (HES)
> unmittelbar vor dem Durchgang jeweilig einzuschalten. Aber nachdem
> Dieter mich auf die WEEIR01-CS LEDs hinwies, kam ich zur Überzeugung,
> dass die HES überflüssig wären, weil solche LEDs mit unvergleichlich
> wenig Belastung gefahren werden könnten und somit lange genug halten
> sollten. Allerdings würden die HES sehr viel Strom sparen, weil nur
> jeweilig ein LED an ist.

Man könnte die LEDs auch rein zeitgesteuert einschalten. Beim "anlassen" 
leuchten sie noch dauernd, aber sobald die volle Amplitude erreicht ist, 
weiß man, bei welchem Winkel (= wann) welche LED leuchten muss.

Leider braucht der OPL583 auch sehr viel Strom
1
OPL583
2
Supply Current Both Outputs Low: typ. 8.5, max. 12 mA
3
(both photodiodes irradiated)
4
Supply Current Both Outputs High: typ. 3.5, max. 6 mA
5
(both photodiodes shaded)

von Gerhard O. (gerhard_)


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●DesIntegrator ●. schrieb:
> ist eine Laptop-HDD von 2009 modern genug?
> (grad keine andere Platte da)
>
> Es mag nicht so aussehen,
> aber die Platte steht auf der langen Schmalseite.
>
> Es haben schon nicht wenige behauptet,
> dass diese Deckel von Festplatten jeglichen Magnetismus abschirmen
> würden.
> Selbst wenn dem so wäre, gäbe es noch die andere Seite...

Schockierend! Von meinen üblichen Barracudas kenne ich das eigentlich 
nicht. Wenn ich es nicht sehen würde, würde ich es kaum für möglich 
halten.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Bauform B. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Ich hatte ja vor, die LEDs mittels der Halleffektschaltern (HES)
>> unmittelbar vor dem Durchgang jeweilig einzuschalten. Aber nachdem
>> Dieter mich auf die WEEIR01-CS LEDs hinwies, kam ich zur Überzeugung,
>> dass die HES überflüssig wären, weil solche LEDs mit unvergleichlich
>> wenig Belastung gefahren werden könnten und somit lange genug halten
>> sollten. Allerdings würden die HES sehr viel Strom sparen, weil nur
>> jeweilig ein LED an ist.
>
> Man könnte die LEDs auch rein zeitgesteuert einschalten. Beim "anlassen"
> leuchten sie noch dauernd, aber sobald die volle Amplitude erreicht ist,
> weiß man, bei welchem Winkel (= wann) welche LED leuchten muss.
Das ist ein guter Gedanke. Darüber machte ich mir auch schon Gedanken.
>
> Leider braucht der OPL583 auch sehr viel Strom1OPL583
> 2Supply Current Both Outputs Low: typ. 8.5, max. 12 mA
> 3(both photodiodes irradiated)
> 4Supply Current Both Outputs High: typ. 3.5, max. 6 mA
> 5(both photodiodes shaded)
Das ist mir beim Studieren auch schon unangenehm aufgefallen. Ist aber 
tragbar. Allerdings ist deren Arbeitsweise hier ideal, weil dann beide 
Ausgänge bei totaler Abschattung gleich reagieren. Das ergibt mit einem 
NAND einen saubere Erkennung dieser Position. Allerdings ließen sich 
auch diese Zeit gesteuert aktivieren.

Naja, ich habe mich ja noch nicht fest gelegt. An sich wollte ich eher 
digitale Lösungen und wollte ohne Analog Sensorik und Analog Auswertung 
auskommen. Mein ursprünglicher Plan war ja, der Einsatz einer 
elektronischen Steuerung nach dem Prinzipp von M. Hipp um die 
Pendelamplitude zu stabilisieren.

Vielleicht mache ich die Positionserkennungen schließlich doch noch 
magnetisch mit Spulen und Magneten. Die Methode, die übrigens Hendryk 
erwähnte, ist besonders interessant und genau.

Es gibt so viele Möglichkeiten...

von Henrik V. (henrik_v)


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Ketzerische Frage(n): Warum musst Du die Geschwindigkeit wissen?
Reicht nicht eine Lichtschranke, die die Pendelfrequenz erfasst?
Reicht es nicht, dem Regler zum Anstupsen einen I Anteil zu spendieren?
Ein Zähler erfasst die (doppelte) Anzahl der Ist-Pedelschwingungen, µC 
vergleich mit Soll (GPS?) und die Differenz ändert die Anschiebeimpuls.
Steck ja nicht in der Physik der Pendeluhren.... aber so ein Uhrwerk ist 
ja auch nur ein Pendelfrequenzintegrator.

Mit 16bit Zähler und I16 Rechnung kann der Zähler sogar überlaufen 
soviel er will, solange die Abweichung unter 3.5h bleibt (bei 0.8s 
Pendel ... so geschätzt)

von Gerhard O. (gerhard_)


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Henrik V. schrieb:
> Ketzerische Frage(n): Warum musst Du die Geschwindigkeit wissen?
> Reicht nicht eine Lichtschranke, die die Pendelfrequenz erfasst?
> Reicht es nicht, dem Regler zum Anstupsen einen I Anteil zu spendieren?
> Ein Zähler erfasst die (doppelte) Anzahl der Ist-Pedelschwingungen, µC
> vergleich mit Soll (GPS?) und die Differenz ändert die Anschiebeimpuls.
> Steck ja nicht in der Physik der Pendeluhren.... aber so ein Uhrwerk ist
> ja auch nur ein Pendelfrequenzintegrator.
>
> Mit 16bit Zähler und I16 Rechnung kann der Zähler sogar überlaufen
> soviel er will, solange die Abweichung unter 3.5h bleibt (bei 0.8s
> Pendel ... so geschätzt)

Hallo Henrik,

Die Geschwindigkeitsmessung ist zur Operation natürlich nicht notwendig. 
Ich bin nur daran interessiert, wie genau eine solche Berechnung der 
tatsächlichen Pendelamplitude entspricht. Vorerst wollte ich nicht mit 
einer mc. Regelungstechnik arbeiten, so wie Du es Dir vorstellst. Mein 
Vorhaben war, eine elektronische Hipp Steuerung zu erstellen, die die 
Pendelamplitude opto-elektronisch mit dem vergebenen Wert vergleicht und 
regelmässig im Abstand von 30-60s dem Pendel, um wenn notwendig, neue 
Energie zuzuführen. Dieser lange Abstand zwischen den Anstoßimpulsen 
minimiert Störungen der sonst freien Pendelschwingung.
Dazu sind in meiner Logikschaltung noch zwei zusätzliche Lichtschranken 
notwendig. Eine weitere, mittige LS erzeugt die 0.8s 
Pendelhalbschwingungsimpulse, die das Uhrwerk antreiben. Soweit wird 
dieser Antriebsteil autark von 4000er Logik erledigt.

Der uC. ist erstmal nur dazu da, die Uhr messtechnisch zu erfassen und 
zum Loggen.

Als zweite Vorgabe will ich Experimente anstellen, inwieweit John 
Harrisons Methode zur Kompensation der barometrischen Einflüsse zum 
Einsatz gebracht werden kann. Die linke Lichtschranke ist auf einem 
linearen Aktuator montiert und kann so die Pendelamplitude stabil und 
präzise gewollt verändern. Diese Vorgaben kommen dann von einem uC der 
barometrische Werte und Temperatur misst und die Pendelamplitude vorgibt 
um diese restlichen Einflüsse zu kompensieren. (Trotz Invar-Pendelstange 
ist die Temperaturstabilität nicht perfekt und bedarf einer gewissen 
Korrektur. Normalerweise macht man das nicht und will die 
Pendelamplitude so konstant wie möglich halten, aber man hat mit der 
Burgess "B" Testuhr nach Harrison bewiesen, daß man durch gezielte 
Pendelamplituderegulierung den barometrisch bedingten  Auftriebs-Einfluß 
minimieren bzw. kompensieren kann (1s/100 Tage). (Die Pendelperiode 
verlängert sich mit zunehmenden Luftdruck ganz leicht (+1mBar Änderung 
entspricht einer Änderung der Ganggenauigkeit von 0.1s/Tag). Natürlich 
mitteln sich die barometrisch verursachten Änderungen der Pendelperiode 
über längere Zeit.

Deshalb mein eigenwilliger Ansatz mit diesen Uhrenprojekt.

Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Henrik V. (henrik_v)


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Danke für die Hintergrundinformationen.
Ist ja Frequenzmessung, passt daher zur HF ;)

Ich schiele zum alten mechanischen Klimaschreiber im Büro (Die Walze ist 
still, der Tickt sonst recht laut, die Schreiberarme sind jetzt frei 
schwebend, so dass sie noch anzeigen). Luftdruck kann der auch. Mit 
Barometerdosen die Lichtschranke verschieben, wenn die benötigte 
Auslenkung bestimmt ist?

Zur Umsetzung der recht linearen Barometerauslenkung in eine 'freie' 
Kennline über Stangenmechanik sind Berge jetzt alten Papiers beschrieben 
worden :)

von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin Henrik,

Henrik V. schrieb:
> Danke für die Hintergrundinformationen.
> Ist ja Frequenzmessung, passt daher zur HF ;)
>
> Ich schiele zum alten mechanischen Klimaschreiber im Büro (Die Walze ist
> still, der Tickt sonst recht laut, die Schreiberarme sind jetzt frei
> schwebend, so dass sie noch anzeigen). Luftdruck kann der auch. Mit
> Barometerdosen die Lichtschranke verschieben, wenn die benötigte
> Auslenkung bestimmt ist?
Lustig! So einen Luftdruckschreiber habe auch ich in meinem Büro stehen 
(mit abgehobenem Schreibarm:-)
>
> Zur Umsetzung der recht linearen Barometerauslenkung in eine 'freie'
> Kennline über Stangenmechanik sind Berge jetzt alten Papiers beschrieben
> worden :)
Das mache ich etwas zeitgemässer. Bei mir wird ein Intersema 
barometrischer Luftdrucksensor eingesetzt werden. Ein SHT2x sorgt auch 
für Temperatur und RH Input.

Meine Phase2 Experimente werden dahin gehen, die Pendelamplitude 
rechnerisch je nach aktuellen Druck- und Temperaturverhältnissen durch 
Verstellung des Hipp Pendelauslenksensor mit einem miniaturisieten 
Linearen Aktuaktor, der die Pendelamplitude bestimmt, so in Realzeit 
einzustellen, daß die Pendelschwingfrequenz immer so gut wie möglich 
ausgeglichen wird, um nachzuverfolgen, was Harrison schon zu seiner Zeit 
vorgeschlagen hatte und ähnliche Performanz zu erzielen.

Darum geht es mir hauptsächlich bei diesen Projekt. Ich möchte wissen, 
ob man mit diesen Verfahren die sonst üblichen Methoden der 
Pendelstabilisierung praktisch ersetzen kann. Die üblichen Verfahren 
beruhten darauf, das Pendel in einem evakuierten Gefäß laufen zu lassen 
oder durch sinnvoll angebrachte Barometerdosen den Schwerpunkt des 
Pendels je nach aktuellen Luftdruck zu kompensieren. Diese Methode hat 
aber den Nachteil nur den Druckanteil zu kompensieren und lässt den 
Temperaturabhängigen Teil des Luftauftriebs ausser acht. Da ist 
Harrisons Methode, meiner Meinung nach, besser, weil es beide 
Störfaktoren genial, zusammen, berücksichtigt. Deshalb finde ich 
Harrisons Pionierarbeit so interessant.

Jetzt kennst Du in groben Zügen mein Vorhaben. Ich weiß es ist etwas 
eigenwillig; ich habe aber meine Gründe dazu.

Übrigens, wurden gestern meine bestellten Sharp GP1A57HRJ00F 
Schmitt-Trigger Gabellichtschranken geliefert. Die habe ich dann sofort 
ausprobiert. Sie schalten sehr sauber und präzise. Es hat sich dann auch 
herausgestellt, daß sie noch bis zu 0.7mA IR-LED Strom funktionieren. 
Wenn man jetzt davon ausgeht, daß Sharp nominal 7mA vorschlägt, könnte 
man vielleicht erwägen, sie nur mit der Hälfte laufen zu lassen. Das 
könnte die LED Alterung etwas verringern. Ich werd's darauf ankommen 
lassen und genug Ersatz zur Hand zu haben. Es ist aber auch möglich, daß 
ich die LEDs dynamisch mit der Pendelbewegung synchron mitschalte. Aber 
das hebe ich mir für die Zukunft auf. Falls die Dinger schon so, zehn 
Jahre oder mehr, halten, wäre für mich akzeptabel. Den Sensorblock werde 
ich ohnehin so konstruieren, daß er als Einheit, mechanisch durch Stifte 
registriert, austauschbar sein wird. Dann halten sich die 
Reparaturprobleme bestimmt in vernünftigen Grenzen. Es gibt noch sehr 
viel zu überlegen.

VG,
Gerhard

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Gerhard O. schrieb:
> Moin,
>
> ich hätte da eine Frage wie man am Besten die Seitenfelder eines axial
> magnetisierten 3x2mm zylindrischen Magneten für eine Halleffekt
> Anwendung einengen könnte, um Reaktion benachbarter Sensoren zu
> verhindern. Abschirmen lassen sich Magnetfelder nicht; man kann sie nur
> manipulieren und lenken.
>
Falsche Annahme, natürlich kann man Magnetfelder abschirmen.

> Ich habe eine Hobby Anwendung, wo vier Halleffekt Sensoren des Typs
> AH3572 mit einem Ansprechbereich von ca. 8-30G in einer Reihe im Abstand
> von rund 12mm angebracht sind. Abfallbereich ist 2-25G
...
> Ich möchte nun sicherstellen, daß jeder Sensor seinen horizontalen
> Arbeitsbereich nicht überschreitet und deshalb wie bei einer Relaisspule
> oder Lautsprecher das gegenpolige Feld in der Vertikalrichtung, dem
> Sensor zu, durch magnetische Rückführung der Felder klein zuhalten.
...
>
> Ich dachte jetzt daran, auf der Drehbank eine kleine passende Eisenkappe
> anzufertigen, wo der Magnet dann auf der Rückwand innen klebt und über
> die Höhe des Magneten hinaus steht, um die Magnetfelder seitlich
> abzuschwächen. dann werden die seitlichen Felder in die Seitenränder der
> Kappe zurück geführt, anstatt seitlich durch die Luft auf den anderen
> Pol zurück verbinden. Sinngemäß, wie man es auch bei Lautsprechern macht
> um im Spulenspalt maximale Feldstärken zu bekommen. Diese Kappe hätte
> auch den Zweck die Toleranzen der jeweiligen Sensoren durch Feld
> Kontrolle zu negieren.
>
...
>
> Bin ich auf dem Holzweg oder besteht Hoffnung auf Erfolg? -)
>
> Gruss,
> Gerhard

Völlig untauglich der Holzweg zu einem elektrischen-magnetischen 
Uhrenantrieb.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Esmu P. schrieb:
> ...
> Falsche Annahme, natürlich kann man Magnetfelder abschirmen.
> ...
Man kann sie mit magnetisch geeigneten Materialien umlenken, was 
natuerlich praktisch einer Abschirmung gleich kommt. Festplatten und 
manche Lautsprecher sind mehr oder weniger ein gutes Beispiel dafür.
> ...
> Völlig untauglich der Holzweg zu einem elektrischen-magnetischen
> Uhrenantrieb.
> ...
Momentan ist mir eigentlich unklar auf welchen Aspekt sich dieser 
Ausspruch  bezieht. Das vorgesehene elektromagnetische Antriebsprinzip 
wurde schon vor über 100 Jahren von verschiedenen Firmen erfolgreich 
eingesetzt. Ich mache da nichts wirklich Neues.

Die magnetische Erkennung hat sich ohnehin erübrigt, weil ich ich die 
vorgesehenen hellen IR-LEDs mit Minimalleistung (<5%) betreiben werde 
und  es darauf ankommen lassen. Wenn nicht, werden sie halt 
ausgewechselt. Niemand verlangt, daß eine Uhr für immer ohne Service 
auskommen muss.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Einen quasi Vollquote würde ich auch nicht sonderlich ernst nehmen.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Gerhard O. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> ...
>> Falsche Annahme, natürlich kann man Magnetfelder abschirmen.
>> ...
> Man kann sie mit magnetisch geeigneten Materialien umlenken, was
> natuerlich praktisch einer Abschirmung gleich kommt. Festplatten und
> manche Lautsprecher sind mehr oder weniger ein gutes Beispiel dafür.
Nein, das sind völlig falsche unangebrachte Beispiele. alleine auch der 
Begriff deinens Magneten ist schon falsch der "zylindrische Magnet" ist 
eher kugelförmig.
>> ...
>> Völlig untauglich der Holzweg zu einem elektrischen-magnetischen
>> Uhrenantrieb.
>> ...
> Momentan ist mir eigentlich unklar auf welchen Aspekt sich dieser
> Ausspruch  bezieht. Das vorgesehene elektromagnetische Antriebsprinzip
> wurde schon vor über 100 Jahren von verschiedenen Firmen erfolgreich
> eingesetzt. Ich mache da nichts wirklich Neues.
>
Ich kenne die alten ATO Uhren selber.

Ich vermute das Du eine Regelung bauen willst aus den weiteren 
Beschreibungen. Dazu gehören bestimmte ganz konkrete Messpunkte, 
Sollwerte, Istwerte und Vergleiche der beiden Werte, dazu ein 
Stellmechanismus.
Erfassung und Eliminierung von Störgrössen u.s.w.

> Die magnetische Erkennung hat sich ohnehin erübrigt, weil ich ich die
> vorgesehenen hellen IR-LEDs mit Minimalleistung (<5%) betreiben werde
> und  es darauf ankommen lassen. Wenn nicht, werden sie halt
> ausgewechselt. Niemand verlangt, daß eine Uhr für immer ohne Service
> auskommen muss.

Und das ist der richtige Weg!

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Abdul K. schrieb:
> Einen quasi Vollquote würde ich auch nicht sonderlich ernst
> nehmen.

Wie soll ich dich verstehen? Was willst du sagen?

von Gerhard O. (gerhard_)


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Esmu P. schrieb:
> Nein, das sind völlig falsche unangebrachte Beispiele. alleine auch der
> Begriff deinens Magneten ist schon falsch der "zylindrische Magnet" ist
> eher kugelförmig.
Die bestellten MAgnete sind zwar noch nicht angekommen, sind aber von 
Zylinderform mit axialer Magnetfeld Ausrichtung und bekannter 
Feldlinienform. Das wäre für mich ein montierungstechnischer Vorteil 
gewesen. Wie kommst Du auf kugelförmig und in welchem Zusammenhang?
>>> ...
>>> Völlig untauglich der Holzweg zu einem elektrischen-magnetischen
>>> Uhrenantrieb.
Wie kannst Du das wissen? Mein geplanter Antrieb lehnt sich an schon 
existierenden Bauformen renommierter ehemaliger Hersteller an und sollte 
keine neuen Fragen aufwerfen.
>>> ...
>> Momentan ist mir eigentlich unklar auf welchen Aspekt sich dieser
>> Ausspruch  bezieht. Das vorgesehene elektromagnetische Antriebsprinzip
>> wurde schon vor über 100 Jahren von verschiedenen Firmen erfolgreich
>> eingesetzt. Ich mache da nichts wirklich Neues.
>>
> Ich kenne die alten ATO Uhren selber.
Mit ATO hat mein Projekt nur sehr wenig zu tun.
>
> Ich vermute das Du eine Regelung bauen willst aus den weiteren
> Beschreibungen. Dazu gehören bestimmte ganz konkrete Messpunkte,
> Sollwerte, Istwerte und Vergleiche der beiden Werte, dazu ein
> Stellmechanismus.
> Erfassung und Eliminierung von Störgrössen u.s.w.
Nein. So kompliziert möchte ich es nicht machen. Die Pendelamplitude 
wird in meiner Uhr optoelektronisch nach dem sehr bewährten Prinzip von 
M. Hipp ausgewertet. Das Pendel bestimmt selber wie oft es neuer Energie 
bedarf. Die Unterschiede in der Pendelamplitude dazwischen betragen 
etwas unter 1mm. Das passiert voraussichtlich alle 30-60s. Dazwischen 
schwingt das Pendel vollkommen frei. Die Energie wird dem Pendel dann, 
wenn vonnöten, optimal im Bereich größter Geschwindigkeit zugeführt, um 
Störungen auf ein Mindestmaß zu halten. Wenn es interessiert beschreibe 
ich die Details  irgendwann. In einigen meiner vorherigen Beiträge habe 
ich ja schon ein paar Bemerkungen darueber gemacht. Ich habe momentan 
nicht die Absicht eine  kompliziertere FFB/PID Regelung anzuwenden. Ich 
ziehe es vor, dem Pendel so viel Freiheit wie möglich geben und die 
Energiezuführung so störungsfrei wie technisch moeglich machen.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Nun, wenn man etwas konstruieren will, dann müssen alle Komponenten grob 
bekannt sein.

z.B.:
Pendelmasse ca: 1000 kg
Pendellänge ca: 10 m

Pendelantrieb 1 kW

oder so ähnlich...

Unwichtig?: Standort, Umgebungseinflüsse, Teperaturbereich vo -100 bis 
+150 Grad Celsius...

Ein Verweis auf m.Hipp reicht nicht aus.

Beispiel einer etwas größeren Uhr: 
https://th.bing.com/th/id/OLC.akqzWn1ewOujlQ480x360?&rs=1&pid=ImgDetMain

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Esmu P. schrieb:
> Nun, wenn man etwas konstruieren will, dann müssen alle
> Komponenten grob
> bekannt sein.
>
> z.B.:
> Pendelmasse ca: 1000 kg
> Pendellänge ca: 10 m
>
> Pendelantrieb 1 kW
>
> oder so ähnlich...
>
> Unwichtig?: Standort, Umgebungseinflüsse, Teperaturbereich vo -100 bis
> +150 Grad Celsius...
>
> Ein Verweis auf m.Hipp reicht nicht aus.
>
> Beispiel einer etwas größeren Uhr:
> https://th.bing.com/th/id/OLC.akqzWn1ewOujlQ480x360?&rs=1&pid=ImgDetMain

Spaßvogel!

Deine Randbedingungen haben allerdings Substanz;-)

: Bearbeitet durch User
von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Gerhard O. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Nun, wenn man etwas konstruieren will, dann müssen alle
>> Komponenten grob
>> bekannt sein.
>>
>> z.B.:
>> Pendelmasse ca: 1000 kg
>> Pendellänge ca: 10 m
>>
>> Pendelantrieb 1 kW
>>
>> oder so ähnlich...
>>

Ja, wo steht die größte Pendeluhr?

>> Unwichtig?: Standort, Umgebungseinflüsse, Teperaturbereich vo -100 bis
>> +150 Grad Celsius...
>>
>> Ein Verweis auf m.Hipp reicht nicht aus.
>>
>> Beispiel einer etwas größeren Uhr:
>> https://th.bing.com/th/id/OLC.akqzWn1ewOujlQ480x360?&rs=1&pid=ImgDetMain
>
> Spaßvogel!
>
Ohne Spaß keine Freude. ;-)
> Deine Randbedingungen haben allerdings Substanz;-)

von Gerhard O. (gerhard_)


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Esmu P. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Esmu P. schrieb:
>>> Nun, wenn man etwas konstruieren will, dann müssen alle
>>> Komponenten grob
>>> bekannt sein.
>>>
>>> z.B.:
>>> Pendelmasse ca: 1000 kg
>>> Pendellänge ca: 10 m
>>>
>>> Pendelantrieb 1 kW
>>>
>>> oder so ähnlich...
>>>
>
> Ja, wo steht die größte Pendeluhr?
In der Nähe wo es das gute Bier gibt!
>
>>> Unwichtig?: Standort, Umgebungseinflüsse, Teperaturbereich vo -100 bis
>>> +150 Grad Celsius...
>>>
>>> Ein Verweis auf m.Hipp reicht nicht aus.
>>>
>>> Beispiel einer etwas größeren Uhr:
>>> https://th.bing.com/th/id/OLC.akqzWn1ewOujlQ480x360?&rs=1&pid=ImgDetMain
>>
>> Spaßvogel!
>>
> Ohne Spaß keine Freude. ;-)
Normalerweise mache doch ich solche Sprüche...
>> Deine Randbedingungen haben allerdings Substanz;-)
Wenn es nur niemanden auf den Kopf fällt. Den kümmert genaue Zeit dann 
wirklich nicht mehr;-)

...

von Rainer W. (rawi)


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Gerhard O. schrieb:
> ... nach dem M. Hipp Prinzip ...

Gerhard O. schrieb:
> ... nach M. Hipp Arbeitsweise ...

Gerhard O. schrieb:
> ... nach dem Prinzipp von M. Hipp ...

Gerhard O. schrieb:
> ... sehr bewährten Prinzip von M. Hipp ...

Statt hier nun zum vierten Mal den Namen M. (Matthäus) Hipp hinzuwerfen, 
wäre ein Link auf eine verständliche Beschreibung dieses über 180 Jahre 
alten Prinzips nicht schlecht, um dein Problem unabhängig von deinem 
bisherigen Lösungsansatz zu verstehen.
Trifft dies die Sache?
http://www.hvtesla.com/masters/po36_intro.html

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Rainer W. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> ... nach dem M. Hipp Prinzip ...
>
> Gerhard O. schrieb:
>> ... nach M. Hipp Arbeitsweise ...
>
> Gerhard O. schrieb:
>> ... nach dem Prinzipp von M. Hipp ...
>
> Gerhard O. schrieb:
>> ... sehr bewährten Prinzip von M. Hipp ...
>
> Statt hier nun zum vierten Mal den Namen M. (Matthäus) Hipp hinzuwerfen,
> wäre ein Link auf eine verständliche Beschreibung dieses über 180 Jahre
> alten Prinzips nicht schlecht, um dein Problem unabhängig von deinem
> bisherigen Lösungsansatz zu verstehen.
> Trifft dies die Sache?
> http://www.hvtesla.com/masters/po36_intro.html

Moin,

Hast recht!

Hier ist erstmal ein Beispiel einer modernen von Favag hergestellten, 
sehr hochwertig ausgeführten PPU nach dem Hipp Prinzip:
https://clockdoc.org/Default.aspx?aid=8523

Bei mir wird allerdings diese Art der Pendelamplitude-Erkennung 
optoelektronisch ausgeführt. Der Hipp hängende Kontakt ist durch eine 
Gabellichtschranke ersetzt, deren Position den Pendelausschlag bestimmt.

Diese Erkennung beruht auf die Notwendigkeit, daß das Pendel gerade weit 
genug schwingen muß, um den Opto-Sensor zweimal zu durchlaufen. Es 
werden also bei Nominalamplitude beim Hin- und Zurückschwingens zwei 
Impulse erzeugt. Sobald die Pendelamplitude sehr geringfügig abfällt, 
wird nur noch ein Impulse erzeugt, weil das Pendel nicht mehr aus dem 
Bereich des aktiven Bereichs der Lichtschranke herauskommt.

Dieser Doppelimpuls wird nun zum Takten eines D-FF ausgenützt, daß somit 
immer gesetzt und rückgesetzt wird. Wenn nun dieser Doppelimpuls auf 
einen einzeln Impuls reduziert wird, bleibt das besagte FF nun gesetzt. 
Wenn das Pendel einen weitere Lichtschranke durchläuft wird durch ANDen 
zwei nacheinander verbundene Monostabile-MV getriggert. Der erste 
erlaubt genau eine definierte Verzögerung für den Einsatz des 
Antriebsmagneten einzustellen und der zweite die Dauer des 
elektromagnetischen Antriebeinsatzes.

Das Pendel führt nahe zur Rückwand eine steifes 3mm Carbon-Fiber Rohr 
mit sehr geringer Masse mit, die unten den Lichtstrahl unterbricht. Das 
hat den Vorteil, daß Fehler in der vertikalen Ausrichtung des 
Uhrengehäusen nicht zu einer Kollision des Pendels mit den 
Gabellichtschranken führen kann und verhindert nicht die untere axiale 
Anbringen einer Pendelskala.

Der Magnettreiber erhält seine Energie von einem vorher geladenen Elkos, 
der den Spulenstrom etwa exponential abfallen lässt. Somit ist die 
Antriebsenergie stabil und konstant bemessen, weil sie von einer 
stabilisierten Spannungsquelle bereitgestellt wird. Damit ist eine 
reproduzierbare mechanische Pendelenergiezuführung gewährleistet. Die 
Energiezuführung ist so bemessen, daß die Antriebsimpulse wenigstens 
30-60s auseinanderliegen um die Pendelschwingung so wenig wie möglich zu 
stören. Ungleich der Zähler Versionen, wie z.B. die Synchronome, 
bestimmt das freie Pendel, bei der nach Hipp Ausführung, selber, wie oft 
es von der Energiezuführung "naschen" darf.

Das ist in groben Zügen mein Denkansatz meines Projekts.

Zur fortwährenden Evaluierung dient ein uC basiertes Erfassungssystem, 
welches T, RH, Luftdruck, Schwingzeitmessung erfasst. Ein LabVIEW 
Program auf einem LT dient zur Bedienung und Speicherung der 
Datenerfassung.

Es sind vier Sensoren vorgesehen: Pendelausschlagsensor (PAS), Im 
Abstand von rund 25mm sind symmetrisch zur BDC Achse zwei weitere 
Sensoren angeordnet. Diese dienen für Steuerung und Datenerfassung, ein 
BDC Sensor dazwischen gibt die 0.8s Pendelschwingung an den 
Uhrwerktreiber weiter.

Der PAS ist auf einem Mikro-linearen Aktuator montiert um den absoluten 
Pendelausschlag definiert einstellen zu können. Die Feineinstellung wird 
durch Veränderung des Pendelausschlags bewirkt. Gewichte zur genauen 
Einstellung werden deshalb nach Grobeinstellung durch Pendelgewicht 
Verschiebung nicht mehr notwendig sein.

Der Uhrwerktreiber interpoliert die Sekundenimpulse, die alle 4s 
re-synchronisiert werden und erzeugt auch die 30s Minutenwerk 
Treibsignale. Zum Antrieb etwaiger externer Uhrensklaven dient ein 
Polwendender 24V Brückentreiber.

Zusätzlich zu dieser groben Funktionsbeschreibung, möchte ich, angeregt 
durch die guten Ergebnisse von John Harrison, in Phase II des Projekts 
durch geeignete Positionierung des Pendelausschlag Sensors durch einen 
linearen Aktuator den Luft-Auftrieb des Pendels und verbleibende 
Temperaturempfindlichkeit durch uC berechnete Korrekturen zu 
kompensieren. (1mBar Druckänderung verursacht typisch eine Änderung der 
Gangzeit um 0.1s/Tag).

Für die Anzeige dient übrigens ein hochwertiges 24V Seiko Sklaven Marine 
Uhrwerk mit unabhängigem Sekundenantrieb und beidseitigen Minuten 
Antrieb. Das hat den großen Vorteil, DST/NZ Umstellungen bequem 
bewerkstelligen zu können bzw. zu automatisieren. Der Uhrwerktreiber ist 
auch mit einem uC realisiert. Das Uhrwerk hat also drei Spulen und zwei 
Schrittmotoren und ist eine vollkommene Metall Konstruktion. Die 
kräftigen Lavet Schrittmotoren haben einen 60 Grad Drehwinkel.

Das ist in groben Zügen, das Funktionsprinzip meines Uhrenprojekts.

Noch etwas:

Ohne Euch vor den Kopf stossen zu wollen und ich für gut gemeinte und 
fachliche Hilfe oder Vorschläge ehrlich dankbar bin, bringt mich bitte 
nicht von dem beschriebenen Funktionsprinzip ab. Ich möchte es so 
implementieren, weil es mich speziell so interessiert. Das hat nichts 
mit Beratungsresistenz zu tun.

Es ist genauso wie bei der Notlandung eines Flugzeugs; sobald man sich 
für das Landegebiet entschieden hat, sollte man nicht mehr in der 
Zielwahl wanken. Sonst führen endlose Diskussionen und Meandering nur 
zur Verzögerungen und Verwirrung und Verlust von Fokus. Leider ist das 
im Forum so oft das Resultat, auch wenn es größtenteils gut gemeint ist 
und teils bewährte Erfahrungen großzügig weitergegeben werden. Ich 
möchte aber hier meine eigenen Erfahrungen machen und aus etwaigen 
Fehlern lernen,

Ich bin mir sehr bewusst, daß man Vieles anders machen könnte. Aber ich 
möchte mit dem Hipp Prinzip Erfahrungen sammeln. Eine uC PID 
Pendel-Steuerung möchte ich hier momentan nicht in Betracht ziehen, 
obwohl das vielleicht bei einem anderen Uhrenprojekt in der Zukunft der 
Fokus sein könnte. Ich möchte auch nicht, daß dieses Projekt zu 90% in 
ein reines Software Projekt ausufert. Mir sind die 
mechanischen/elektronischen Anteile des Projekts und Durchführung auch 
wichtig. Ich danke Euch für euer Verständnis.


Gerhard

: Bearbeitet durch User
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