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
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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
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.
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
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
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
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!
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.
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...
..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.
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...
Abdul K. schrieb:> https://optodiode.com/>> stellt HiRel Dioden her. Die werden exakte Lebensdauerdaten haben.
Brr. Ich glaube nicht, daß ich deren Marktsegment bin:-)
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.
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.
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?
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
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.
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
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
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.
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
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.
Abdul K. schrieb:> Ich hätte da noch ein paar Anregungen bezüglich der mechanischen> Ausführung.
Moin,
am PC funktioniert ohne Mucken. Faszinierend!
Danke!
Gerhard
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.
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.
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....
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/deHenrik 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.
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
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.
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
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
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
●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.
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
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...
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
●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.
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...
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)
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
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 :)
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
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.
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.
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!
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.
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
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;-)
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;-)
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;-)
...
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
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
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