Abstandsmessung für schwebende Kugel

[Faraday]

Hallo!

Betreffend das Problem der Abstandsmessung: ich möchte die vertikale Position einer Stahlkugel messen (50 mm Durchm.), die magnetisch aufgehängt frei schwebt. Für die Regelung benötige ich eine Meßgenauigkeit von nur wenigen Zehntel Millimetern. Der Sensor befindet sich zudem in einem äußerst starken magnetischen Feld. Kann mir jemand einen Sensor empfehlen und kennt jemand gute Regler (PID) für diese Aufgabe?

Danke!

Faraday

[Florian]

IR-Sensoren?
GP2D12 und Co.?
Im Notfall bei Stöhrungen einfach Eisen drumbasteln, zum abschotten der Strahlung! ;o)

[Matthias]

Ich kenne das teil mit ner normalen lichtschranke... ist schon lustig...

[Florian]

Achja, siehste, das hab ich auch mal im Netz gelesen, waren das nicht 3 Strahlen, einer senkrecht von oben nach unten, einer von links nach rechts und einer von hinten nach vorne? ;o)

[Matthias]

Eine lichtschranke. So'n teil gibt's auch bei Conrad zu kaufen. Da ist es aber eine Mini-Discokugel mit magnet drinne.

[Florian]

Aber wie soll das mit einer Schranke gehen? *???* ;o)

[Florian]

Ah, ich weiß wie! ;o)
http://www.physiktreff.de/material/menzel/skugel.htm
Hab die Seite wiedergefunden! ;o)

[Matthias]

Der magnet wird ausgeschaltet, wenn die kugel die Lichtschranke durchbricht (zu hoch ist) und wieder angeschaltet, wenn sie wieder ununterbrochen ist. Ganz einfach, oder?

[Florian]

Jup, habs kapiert! ;o)
Du auch, Faraday?

[Pathfinder]

Ist nur die Frage ob die Genauigkeit dann aeingehalten wird wenn man das Magnetfeld immer ein und ausschaltet. Ich denke da braucht man noch eine regelung oder so.

[Florian]

Naja, wenn man Taktet geht das! ;o)

[avatar]

Im deutschen Musem (München) kann man sich das Experiment ansehen, richtig beeindruckend groß, mit 'ner schweren (ca. 5 Kg) Eisenkugel. Abteilung Energietechnik

Also, mal ganz von vorne. Ich kenne den Versuch sehr gut, ich habe ihn theoretisch behandelt (http://www.electricworld.de/Kugel.pdf) und verstehe ihn auch von der Pike auf. Lichtschranken, gleich welcher Art, und das "An- und Ausschalten" funktionieren definitiv NICHT. Das kann man mathematisch herleiten, weil der Regelkreis instabil wird. Ich strebe ein Gewicht der Kugel an, welches noch über der des Deutschen Museums liegt (den Versuch kenne ich, er funktioniert seit 5 Jahren nicht mehr, weil die Photozellen hinüber sind. Baujahr 62). Mir geht es also wirklich nur um die Praxis. Ich brauche irgendwas ähnliches einem Laser-Triangulationssensor. Die sind aber sehr teuer. Kann ich mit Ultraschall auch von der Seite messen, also senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kugel?

Faraday

[Manf]

Die Kugel wird in senkrechter Richtung nur einen Weg haben, der mit einer Lichtschranke gemessen werden muß.
Wenn es kein Schalter sein soll, dann kommt eine Lichtschranke mit einem breiten Strahl in Betracht, der auch anteilig unterbrochen wird und so das licht auf dem Detektor reduziert.
Das Verfahren ist schnell und präzise und hat auch einen Analogbereich, warum sollte man Ultraschall nehmen?
Manfred

[sonic]

Hmm, wie wärs mit DMS an den versteckten Nylondrähten ;-)
Ne im Ernst ist schon heftig was du da vorhast. Vor allem wenns noch größer werden soll als im deutschen Museum.

Aber schau mal im Bereich "aktive Magnetlager". da gibt es einiges zu lesen. Z.B. http://www.rolandsteffen.de/Magnetlager.pdf

Gruß, Sonic

[BlueNature]

Die Idee von Manf finde ich gar nicht so abwegig. Eine Art Lichtvorhang aufbauen und diesen durch mehrere Empfänger horizontal übereinander auswerten. Das Signal aller Empfänger (analog) addieren und die Summe als Wert nehmen, das müsste doch eigentlich das sein was funktioniert.

Oder was mir noch so einfällt und etwas sehr weit hergeholt ist, eine hochglanzpolierte Kugel verwenden. Darauf einen Laserstrahl richten mit einem sehr schnell drehenden Prisma das den Strahl über die Kugel auslenkt. Trifft der Strahl senkrecht auf bekommt man eine Reflektion die man rückwärts über das Prisma wieder über einen halbdurchlässigen Spiegel abzweigt vor dem Laser. Diesen Impuls verstärt man zu einer sehr steilen und damit genauen Flanke. Am rotierenden Prisma wird nun bei jeder Drehung ein Impuls generiert durch eine Lichtschranke die unterbrochen wird und als Start-Signal definiert. Wenn man nun dafür sorgt das dieses Prisma hochgenau seine Drehzahl behält, kann man aus der fallenden Flanke des Lichtschrankensignals und der steigenden Flanke des Lesersensors die Zeitdauer messen. Diese eben als Ist-Grösse in den Regelkreis schicken und damit das magnetische Feld nachführen. Das Prisma könnte rein theoretisch aber auch ein oberflächenversilberter Spiegel sein der genau gewuchtet ist das es ihn nicht in sich zerreist oder verformt durch die Rotation.

Grüsse Wolfgang

[Matthias]

Oder man nimmt ne große LDR oder ne Solarzelle und schickt das analogsignal an nen Controller. Dieser regelt dann automatisch das in den SollBereich-Fahren. Das problem ist nur, dass PWM vielleicht doch nicht so ne jute Idee ist... Wenn der Magnet so stark ist, müssten das ja rieseige Freilaufdioden und diese Schönen Taschentuchpackung-Großen Transistoren sein...

[Manf]

Die Idee von Manf finde ich gar nicht so abwegig.
Gegen das Lob habe ich nichts, nur was ist gemeint, wenn Du es das nächste Mal wegläßt? O:)

Wenn der Magnet so stark ist, müssten das ja rieseige Freilaufdioden und diese Schönen Taschentuchpackung-Großen Transistoren
Es gibt mittlerweile auch unter Taschentuchpackungsgröße Transistoren für 30A-50A, die so zeimlich alles an Strom steuern was dafür sinnvoll ist.
Mir fällt allerdings gerade ein, daß auch die Taschentücher kleiner geworden sein können. :-k
Manfred