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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Winkelmessung für Low-Power Anwendung


Autor: WisserBesser (Gast)
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Hallo liebe Elektronikers,

hat jemand eine Idee, wie man einen Winkel an einer drehenden Welle mit 
mölichst geriner elektrischer Leistung (<5mW) und berührungslos messen 
kann ?
Die Welle soll möglichst unbeeiflusst durch die Messung sein (Magnete 
o.ä.)
Auflösung 1 Grad.
Das Ausgangssignal (erst mal egal welches) soll an einen uC übergeben 
kann.

Lichtschranken scheiden wohl aus (Stromverbrauch!).


Gruß und Danke


B. Wisser

Autor: WisserBesser (Gast)
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PS:
Es wäre für mich auch interessant, wie die Messung bei den billigen 
Digital-Messschiebern (Schieblehre, Schublehre) die es ha heute schon 
bei Lidl düe 10.-€ gibt funktioniert.

Autor: Hendi (Gast)
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Hallo,

mal eine Anregung: den (effektiven) Stromverbrauch kann man bei 
praktisch jeder Erfassungsmethode reduzieren, wenn man mit niedriger 
Datenrate auskommt und auch die Sensoren in der Zeit wo man sie nicht 
braucht abschaltet.

Falls du also nur jede Minute gemessen haben musst, 60s - Meßzeit den 
Erfassungskram abschalten und dann sozusagen die LEDs mal kurz 
aufblitzen lassen. Lichtschranke mit Strichscheibe ist jedenfalls das 
Beeinflussungsärmste was mir einfällt, entweder kommst du mit 
dutycylce-steuerung hin oder es geht mit deiner Leistung so nicht.

Grüße,

Hendi

Autor: WisserBesser (Gast)
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@Hendi:
Danke für die schnelle Antwort.
Ich muss zwar kontinuierlich messen aber nur bis zu einer maximalen 
Drehzahl von 10 u/min.
Es wäre nun interessant, ob ich die Sende-Diode pulierend betreiben 
kann.
Daszu muss ich erst mal eine Lichtschranke aussuchen und etwas rechnen.


Falls trotzdem noch jemand eine IDEE hatt - bitte ...

  Danke und Gruß

     B. Wisser

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Hendi wrote:
> mal eine Anregung: den (effektiven) Stromverbrauch kann man bei
> praktisch jeder Erfassungsmethode reduzieren, wenn man mit niedriger
> Datenrate auskommt und auch die Sensoren in der Zeit wo man sie nicht
> braucht abschaltet.

Wie paßt das mit einer Strichscheibe zusammen?

Autor: WisserBesser (Gast)
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@Uhu Uhuhu:

>> Wie paßt das mit einer Strichscheibe zusammen?

Das passt schon so.
Wenn man eine maximale Umdrehungsgeschwindigkeit hat und ein Strich eine 
bestimmte Breite hat, so muss man ihn in pro Umrehung einmal sicher 
abtasten. Tastet man ihn öfter ab, so wäre das unnütz.

 Für weitere Anregungen bin ich dankbar

Gruß

   Wisser B.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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WisserBesser wrote:
> Auflösung 1 Grad.

Und wie paßt das dann?
Oder willst Du nur eine ganz bestimmte Position mit 1° Genauigkeit 
erkennen?

Autor: WisserBesser (Gast)
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@Uhu Uhuhu:

Wie gesagt, das passt schon so.
Wenn man wissen will, ob eine Stassenlaterne nachts brennt schaut man 
auch nicht alle 5 Millisekunden, sondern eben mal alle Stunde.

   Gruss B. Wisser

Autor: WisserBesser (Gast)
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Das würde mich aber trotzdem noch interessieren:

... wäre für mich auch interessant, wie die Messung bei den billigen
Digital-Messschiebern (Schieblehre, Schublehre) die es  heute schon
bei Lidl düe 10.-€ gibt funktioniert.

Danke und Gruß

   B. Wisser

Autor: Johannes Slotta (johanness)
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Guggsdu hier:

http://www.yadro.de/digital-messleiste/funktionsweise.html

Gibt auch Bastelanleitungen, wie man so ein Teil an einen µC oder so 
koppelt, war aber zumindest bei meinem alten Aldi-Gerät nich so dolle, 
was da geht...

Autor: passt schon (Gast)
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>Das würde mich aber trotzdem noch interessieren:

das passt schon so.

Wie dämlich bist du eigentlich? Kannst keine klare Frage formulieren, 
und statt auf Antworten einzugehen, blubberst du nur "das passt schon 
so". Und erwartest weitere Erlkärungen.

Autor: WisserBesser (Gast)
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@Johannes: Supi, Dank, jetzt muss ich meinen nicht schrotten.

@passt schon: MICH verwickelst DU nicht in eine Konversation

Autor: Marco Beffa (Gast)
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Ich denke analoge Hallsensoren mit linearem Ausgang könnten dir 
weiterhelfen.

z.b. A1302 kostet ca. 2.5 CHF...

In die Welle montierst du einen Magneten (z.b. einen der diametral 
magnetisiert ist), dann einfach den Sensor montieren und fertig. Der 
Sensor gibt bei keiner Flussdichte eine Spannung von 2.5V (bei 5Vcc). 
Nähert sich der eine Pol steigt die Spannung, nähert sich der ander 
fällt sie.

Ich setze solche Sensoren bei meinem Roboterarm ein.

Autor: WisserBesser (Gast)
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Hallo Marco,

danke für deine Antwort.
Ich habe auch schon darüber nachgedacht.
Aber wie ist das mit der Genauigkeit (1°).
Meinst Du man kann das Langzeitstabil (5J) und im erweiterten 
Temperaturbereich hinbekommen (-40 bis +85°C) ?

Gruß

   B. Wisser

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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WisserBesser wrote:
> @Uhu Uhuhu:
>
> Wie gesagt, das passt schon so.
> Wenn man wissen will, ob eine Stassenlaterne nachts brennt schaut man
> auch nicht alle 5 Millisekunden, sondern eben mal alle Stunde.

Wozu dann 1° Winkelauflösung? Kannst Du keine vernünftige Antwort geben?

Autor: WisserBesser (Gast)
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>> Wozu dann 1° Winkelauflösung?

Also: Wir sind hier nicht im Kindergarten.
1° ist die Aufgabenstellung und da gibt es kein WOZU.

>> Kannst Du keine vernünftige Antwort geben?
Moment mal - nichts  gegen jemand der hier sein Wissen erweitern will.
ABER: Leute wie "PasstSchon" haben hier nichts verloren.
UND: ich habe hier eine Frage gestellt und hoffe auf halbwegs 
qualifizierte Antworten, die ja auch durchwegs da waren.

Wenn nun jemand Zwischenfragen stellt - nichts dagegen, aber man muss 
halt sein eigenes Hirn auch ein wenig anstrengen.

Die eigentliche Zweck der Frage sollte erhalten bleiben und nicht zu 
einem Riesenthread aufgeblasen werden.

Hat jemand grundlegende Fragen, so kann ja jeder einen neuen Beitrag 
aufmachen

Und nun zur Lösung: Fächerscheibe an Achse, 360 Striche auf Achse, 
maximal 1 U/sek (der Einfachheit wegen angenommen).
Gabellichtschranke nimmt das Signal auf.
D.h. minimal 1/720 s hell bei max. Drehzahl.
D.h. aber auch, dass man - um jeden Strich und Lücke erfassen zu können 
- die LED mindestens 720 x pro Sekunde aufblitzen lassen muss. Nun ist 
die Frage, wie kurz kann man die LED pulsen, um noch ein auswertbares 
Signal zu bekommen.

 Gruß

   B. Wisser





Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo, vielleicht kannst du ein Drosselklappenpoti eines neueren 
Fahrzeugs ausschlachten dort ist auch das ganze nach dem Hallprinzip 
aufgebaut, wegen der Verschleißfreiheit.

Ändert sich die Geschwindigkeit der Welle in kurzen Abständen oder ist 
das ganze ziemlich konstant? Man könnte nämlich 1 oder mehr Locher, 
Striche, Magnete o.ä. anbringen und die Zeit mit dem Timer messen die 
vergeht bis der nächste Impuls kommt, das Teils man dann z.B. durch 360 
und hat eine Auflösunggenauigkeit von 1°. Um Geschwindigkeitsänderungen 
auszugleichen wären mehre Impulse vorteilhaft.

Mit dem Stromverbrauch sehe ich beim Hallgeber kein großes Problem, man 
muss das Signal des Hallgebers ja nicht stark belastet, was ein µC ja 
sowieso nicht macht.

Schau mal bei Reichelt nach dem TLE4905 damit baue ich so Sachen immer 
auf, weil dieser Hallsensor nen Schmitt-Trigger integriert hat und so 
saubere Flanken liefert. Stromverbrauch hat ich jetzt nicht geschaut 
dürfte aber nicht so hoch sein, da das Teil schon mit 3,XV funktioniert.

Autor: WisserBesser (Gast)
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Hallo Thomas,

die Geschwindigkeit kann sich spontan ändern.
Das mit der Drosselklappe ist keine schlechte Idee.
Ich hätte auch noch die Idee mit einer "magnetischen Fächerscheibe" und 
Hall-Sensor - ich muss mal drüber schlafen.

Danke erstmal für Eure Hilfe.

Gruß

  B. Wisser

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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@ WisserBesser:

> Also: Wir sind hier nicht im Kindergarten.

Was soll das?

> ABER: Leute wie "PasstSchon" haben hier nichts verloren.

Ah, DU bestimmst, wer hier was 'verloren' hat und wer nicht.

> UND: ich habe hier eine Frage gestellt und hoffe auf halbwegs
> qualifizierte Antworten, die ja auch durchwegs da waren.

Das ist Dein gutes Recht. Nur: Voraussetzung für einigermaßen 
qualifizierte Antworten ist eine einigermaßen qualifizierte 
Problembeschreibung.

Von 'einigermaßen qualifiziert' kann man bei Deinem ersten Posting nicht 
gerade sprechen und Antworten wie 'Das passt schon so.' machen die Sache 
auch nicht besser.

Autor: u_d (Gast)
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Benötigt ein Winkel nicht immer mindestens zwei Geraden um aufgespannt 
zu werden.

Oder soll es eine Drehzahlmessung werden. Bei der Drehzahlmessung weiß 
ich es, ist aber patentgeschützt. ;-) Wäre wahrscheinlich auch für 
Winkelmessung ausbaubar, aber nicht unbedingt bei 1 Grad Auflösung.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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@ u_d:

am 24.04.(!) präzisierte WisserBesser sein Posting vom 20.04.:

> Und nun zur Lösung: Fächerscheibe an Achse, 360 Striche auf Achse,
> maximal 1 U/sek (der Einfachheit wegen angenommen).

Sieht man bei Wikipedia nach, was eine Fächerscheibe ist

   http://de.wikipedia.org/wiki/F%C3%A4cherscheibe

ist man leider aufs reimen angewiesen.

Im OP hatte er geschrieben:

> Lichtschranken scheiden wohl aus (Stromverbrauch!).

Da jetzt plötzlich doch eine Lichtschranke in Frage kommt, liegt nahe,
daß er einen Inkrementalgeber
(http://de.wikipedia.org/wiki/Inkrementalgeber ) basteln will, der mit 5
mW auskommen muß.

Dabei hat er noch garnicht gemerkt, daß man eine LED garnicht pulsen
muß, um mit deutlich weniger als 5 mW auszukommen:

Rote LED haben eine Durchlaßspannung von 1,2–1,8 V und wenn man einen 1
mA -Typ nimmt, ist man mit 1,8 V * 0.001 A bei 1,8 mW

Merke: Wenn man sich vorher nix überlegt, kriegt man natürlich keine
präzise Problembeschreibung zustande. Mit dem resultierenden
Geschreibsel auch noch 'halbwegs qualifizierte Antworten' zu erhoffen,
ist schon fast so gut, wie der Glaube an die unbefleckte Empfängnis...
aber dann auch noch unverschämt zu werden, ist wirklich der Hammer.

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