Searcher

Stöhn. Ich wußte ja, daß eine diffizile Arbeit mit dem Einbau des Mausdrehgebers auf mich zu kommt. Aber so etwas? In der Encoderscheibe befinden sich bei 15mm Durchmesser 64 Schlitze; mehr als alle früher von mir verwendeten. Die Schlitze sind nur minimal länger als 1mm. Die winzigen Ausmaße bedeuten schon mal, daß die Scheibe sehr mittig auf der Motorwelle platziert werden muß um nicht zu eiern. Jeder Schlag vergößert die Gefahr eine unkorrekten Erfassung durch die Doppelphotodiode.

Bei fortschreitender Arbeit wurde auch immer klarer, daß auch die Ausrichtung der IR-LED, Photodioden und Scheibe zueinander in Abstand und Winkel kaum Toleranzen zuläßt. Bei den vorherigen Projekten war das viel entspannter. Zum Glück hatte ich aus der Mausplatine den Teil mit LED/Photodiode ausgesägt und konnte es mit neuer Aufhängung sozusagen im Original weiterverwenden.

Der bei den Tests verwendete Motor ist von Minebea, MDN3BL3DSA aus irgendeinem DVD-Laufwerk. Alles was ich an Daten finden konnte besagt 3V Nennspannung, Betriebsspannung von 0,7 bis 6V, unbelastet 2305 U/min bei 2V, (16mA). Bei 2,6V dreht das Ding schon mit knapp 3000U/min. Im letzten Blogpost hatte ich angenommen, daß die Drehzahl ohne Probleme verarbeitbar sein sollte sollte - softwareseitig.

Jetzt hat mich die Praxis eingeholt. Der Motor läuft so unruhig bzw der Drehgeber liefert kein ideales Quadraturausgangssignal. Gründe vermute ich haupsächlich in den nicht perfekten Zahnrädern und Lagern. Außerdem liefern die Photodioden je eine sinuswellenähnliche Spannung, die ja noch in der 74HC14/74HC86 Schaltung aufbereitet wird. Im Oszillogram sieht man den Ausgang der Schaltung mit Takt und UP/DOWN Signal.

Bild hier  

Strahl eins ist der Takt, Strahl zwei das UP/DOWN Signal. Nach einer Taktflanke ist der Pegel des UP/DOWN Signals nur eine gewisse Zeit gültig. Diese mußte ich auf 20..25µs statt der vorher angenommenen 100µs verringern. In diesem Oszillogramm sieht man diese Zeit, die von der steigenden Taktflanke bis zur fallenden Flanke des UP/DOWN Signals vergeht. Bei 3000U/min würde eine Periode des Taktes 156µs dauern. Die halbe Periode also nur 78µs. Da kann man kein Delay von 100µs sinnvoll realisieren da sonst das UP/DOWN Signal keinen richtigen Wert mehr annehmen würde. War ein Denkfehler im vorigen Blogpost.

Man sieht am Taktsignal immer abwechselnd ein kurzes und ein langes LOW. Hab ich noch nicht genau untersucht und vermute aber, daß man hier mit dem Abstand der Photodioden zur Encoderscheibe was verändern könnte. Unten rechts wird die Frequenz des Taksignals angezeigt. Daraus ergibt sich die Drehzahl des Motors. 61419,5Hz (erzeugt von 2 Photodioden, die 64 Schlitze der Encoderscheibe abtasten) / 2 / 64 = ca 48 U/s (2880U/min).

Bild hier  

Hier mal wieder ein Bild des gegenwärtigen Aufbaus. Im oberen linken Bildquadrant sieht man den, aus der Maus ausgesägten Platinenteil mit Doppelphotodioden (rotes Teil) und LED (LD2, Teil mit schwarzer Kappe). Hab ich in geklebten GFK-Halter eingeklebt und fürs Foto nach oben hinten geklappt. Normal ist es mit zwei Schrauben befestigt, in deren Langlöchern noch die unumgängliche Justage möglich ist.

Bei der "Doppelphotodiode" bin ich mir nicht sicher, was das eigentlich für Teile sind. Das rote Teil hat drei Anschlüsse. Als sie noch in der Maus verbaut war, ließ sie sich wie zwei Dioden mit gemeinsamer Kathode durchmessen. Die Kathode lag auf Vcc. Die Anoden an je einem Pin eines ICs. Zum IC kein Datenblatt gefunden. Nach Entfernen aus der Maus ließ sie sich nicht mehr mit dem Diodentester testen - kein Durchgang mehr. Funktioniert haben sie dann mit dem mittleren Anschluß auf Vcc (+5V) und die anderen beiden Pins je über einen 13kOhm Widerstand nach GND. Bei 10mA über die LED liefern die "Dinger" dann bei Drehung der Schlitzscheibe dazwischen dem Oszi zufolge eine schöne wellenförmige Spannung zwischen 1,2 und 3,8 Volt direkt an ihren Pins. Wahrscheinlich sind solche Widerstände im IC der Maus eingebaut. Diskrete waren jedenfalls nicht zu sehen. Ausmessen ließ sich die Maus auch nicht richtig. War defekt und zeigte auch kein Lebenszeichen bei Anschluß an einen PC. Mittlerweile glaube ich, daß die Doppelfotodiode ein Doppelfototransistor ist Egal, das Ding funktioniert prima mit den 74HC14 Schmittriggereingängen.

Die Encoderscheibe besaß eine lange Kunststoffachse. Nach deren Entfernung gab es ein 4,2mm durchmessendes Loch, das ich mit Drahtisolierungen verschiedener Dicke auf die 2mm Motorwelle angepaßt habe. Wie oben schon erwähnt, verändern Millimeterbruchteile von Abstandsänderungen der Scheibe zu den Optobauteilen das Abtastverhalten. Bei der Verwendung als Computermaus wird es sich nicht störend bemerkbar machen - am Oszilloskop mit 3000 Touren ist es dramatisch

Das rote 10er Motorritzel treibt das darunterliegende weiße 40er Zwischenzahnrad an. Auf dem Zwischenzahnrad sitzt noch ein 12er Ritzel drauf, das dann das 40er Zahnrad antreibt, das auf der Radachse sitzt (Untersetzung 13,3:1).

Da jetzt der Drehgeber über dem Rad sitzt, könnte man ein Rad bis zum Durchmesser von etwa 5cm einbauen; oder einfach eine breitere Spur wählen und die Räder weiter außen anbringen. Bei 5cm Rädern käme man bei 3000U/s (50U/s) auf eine Geschwindigkeit von 5cm * 3,14 * (50 U/s / 13,3) = 59cm/s. Bei 4cm Rädern noch auf 47cm/s bei mehr Kraft auf dem Grund.

Das Rad auf dem Photo besteht aus einer Sperrholzscheibe, umlegt mit einem Streifen von so einer dünnen Antirutschteppichunterlage. Darüber dann noch ein Streifen Latex gespannt. Stammt von einem Latexhandschuhfinger. Raddurchmesser: 4,7cm. Fuhr sich echt gut auf dem Tinyträger (TT), von dem es temporär entnommen würde.

Da die Drehzahl- und Drehrichtungsmessung mit dieser Anordnung und Bauteilen so auf Kante gestrickt ist bzw an die Kante geraten ist, bin ich am überlegen, ob ich nicht noch eine weitere Maus aufs Korn nehme. Hab da noch eine mit geringerer Auflösung. Die Schlitzscheibe hat auch eine Kunststoffachse, die aber bei Entfernung nicht so ein schönes mittiges Loch hinterläßt wie diese hier. Da wird der Rundlauf ein Problem werden. Mal sehen ...

Gruß
Searcher