Für die Regelung einer Spindel benötige ich die Winkellage einer hochtourigen Spindel mit n=250.000 U/min, mit einer Auflösung von 1°. Da ich bis jetzt keinen Hersteller eines so hochtourigen Winkelgebers gefunden habe möchte ich mittels Laserstrahl 360 Strichmarkierungen auf der Spindel machen und diese mittels Laser auslesen (Reflexionsprinzip). Hierbei könnte ich das Signal der Monitordiode auswerten oder eine separate schnelle Fotodiode installieren (CD – Player Grundprinzip). Aufgrund der sehr hohen Drehzahl entsteht hierbei jedoch eine Frequenz von f=1,5 MHz . Hat jemand so etwas schon einmal gemacht und kennt Hersteller von Laserdioden mit schnellen Monitordioden? Welche schnellen Fotodioden o.ä. sind sonst zu empfehlen?
Eine BP104F IR Fotodiode schaft z.B. 20ns, dazu eine IR LED mit Schlitzblende oder Fokusieroptik und schon bist du im Rennen. Wozu ein Laser?
Da die Strichbreite nur 0,15 mm beträgt, dachte ich Laserdioden sind brauchbarer !? Außerdem fand ich die Idee mit der Auswertung der Monitordiode gut, da hierdurch das System sehr kompakt wird. Des weitern ist die Lagerung der Spindel nicht starr. sondern hat ca. 0,5 mm Spiel :-(. Dadurch müßte der Fokus wärend des Betriebs ständig neu eingestellt werden. Da Laser einen recht parallelen Strahl besitzen hielt ich sie für geeigneter.
Die Monitordiode dient üblicherweise (über eine geeignete Elektronik) der Leistungsregelung der Laserdiode. Dazu wird die MD mit einem Bruchteil der Laserleistung bestrahlt, der auf der Rückseite des Lasers austritt. Ob es gelingt, die von außen reflektierte Strahlung am Laserkristall vorbei auf die MD zu lenken ist IMO ungewiss. Aber davon mal ganz abgesehen, welche Art von Regelung benötigt bei dieser Drehzahl noch eine Auflösung von 1 Winkelgrad ?
Es sollen Elektromagneten in Abhängigkeit der Rotorwinkellage bestromt werden. Ziel: Schwingungsdämpfung der Welle
Der Standardansatz ist einen (!) index Impuls pro Umgang zu haben und den Rest mit einem PLL zu machen. Geht nicht bis zur Drehzahl Null runter, aber fast.
"Der Standardansatz ist einen (!) index Impuls pro Umgang zu haben und den Rest mit einem PLL zu machen. Geht nicht bis zur Drehzahl Null runter, aber fast..." - Danke für den Ansatz - aber er geht leider nicht, da ich auch bei Drehzahl Null die genaue Winkellage benötige :-( . Auserdem dauert es bei niedrigen Drehzahlen ewig bis der PLL eingeschwungen ist. Habe mir auch schon überlegt dies mittels Timer und Zähler zu realisieren. --> Überlaufgefahr bei n=0 Eine Kombination kleine Striche bei niedrigen Drehzahlen und große bei hohen Drehzahlen ist auch nicht sinnvoll - Warum soll ich die doppelt machen wenn ich eh eine schnelle Fotodiode zur genauen Syncronisation benötige? Auch das Verarbeiten des hohen entstehenden Taktes (Synchron der Drehzahl) ist für den µP kein Akt - der verkraftet locker 15 MHz. (40 MHz Taktfrequenz)
Wenn's bis Drehzall Null gehen soll, so muss ein Absolutwinkelgeber her, kein inkrementeller. Eine Grey scheibe mit N-bit. Dies, da man ja irgendwann einschaltet und die Lage nicht kennt.
Das wollte ich eigendlich dadurch lösen, das ich einen Strich zur Synchronisation längermache/bzw. weglasse und am Anfang eine Syschronisationdrehung starte.
@ Nils (Gast) >Danke für den Ansatz - aber er geht leider nicht, da ich auch bei >Drehzahl Null die genaue Winkellage benötige :-( . Auserdem dauert es Das geht auch bei 360 Strichen/Umdrehung nur begrenzt. >Eine Kombination kleine Striche bei niedrigen Drehzahlen und große bei >hohen Drehzahlen ist auch nicht sinnvoll - Warum soll ich die doppelt >machen wenn ich eh eine schnelle Fotodiode zur genauen Syncronisation >benötige? Auch das Verarbeiten des hohen entstehenden Taktes (Synchron >der Drehzahl) ist für den µP kein Akt - der verkraftet locker 15 MHz. >(40 MHz Taktfrequenz) ;-) Kleiner Optimist. Nur weil der uC mit 40 MHz läuft, und er Timer dort drin 15 MHz zählen kann, hiesst das noch lange nicht, dass er auch das ganze in Echtzeit ausreichend schnel berechnen kann. 250.000 U/min = 4166 U/s. Bei deinen 360 Strichen/U -> 1,5 MHz (wie bereits berechnet) Wenn dann deine Spulen quasi als kompensierendes Drehfeld bestromt werden sollen muss Pi mal Dauem alle 600ns ein neuer Stromwert berechnet und ausgegeben werden. Und das mit nem 40 MHz Prozessor? Macht ~26 Takte / Berechnung. Viel Spass. Ich behaupte mal, dass das nur mit einem FPGA oder ASIC machbar ist. MFG Falk
> Ziel: Schwingungsdämpfung der Welle > geht leider nicht, da ich auch bei Drehzahl Null die genaue Winkellage > benötige. Wobei man sich natürlich schon fragt, wodurch Schwingungen bei Stillstand verursacht werden können. Mit welcher Beschleunigung ist denn bei der Vorrichtung zu rechnen, wenn es nicht ausreicht, bei einem Impuls pro Umdrehung mit dem aus der vorhergehenden Messung stammenden Wert zu arbeiten?
Problem ist nicht die Beschleunigung, sondern die Ansteuerung der Elektromagnete entsprechend der aktuellen Winkellage. Wird diese falsch gewählt, ist auch die resultierende Kraftrichtung falsch. 1-3 Grad Fehler sind dabei noch OK.
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