Drehzahl- und Wegmessung mit Lochscheibe - Konstruktion und Berechnung

[ranke]

Das Puls-Pausenverhältnis von 1:1 ist optimal, das kann man nicht mehr verbessern. Gabellichtschranken mit 2 Empfängern und 1 Sender (für beide) sind handelsüblich und können z.B. auch aus alten Kugelmäusen geschlachtet werden. Ich habe die aber auch z.B. beim großen C gesehen. Problem bei den Doppellichtschranken: weil der Abstand der Empfänger fix ist funktionieren sie nur mit einer bestimmten Teilung der Lochscheibe die meistens so fein ist, dass man sie im Eigenbau nicht hinbekommt. Für den Eigenbau ist es wahrscheinlich besser wenn man irgendwo am Umfang der Lochscheibe eine zweite Lichtschranke justierbar montiert. Für erste Versuche genügt ja auch erstmal eine, die zweite kannst Du nachrüsten wenn Du den Bedarf dazu siehst.

[µautonom]

Gabellichtschranke hab ich bei Pollin finden können, günstig und mit Flansch zum Befestigen.

Eine zweite Lichtschranke an einer anderen Position ist vermutlich einfacher als einen weiteren Empf. / Sender in das Gehäuse der Lichtschranke einzubauen. Mal sehen ob ich das mit dem aktuellen Durchmesser der Löcher hinbekomme..

Was mich interessieren würde, hast du auch etwas ähnliches bauen müssen oder woher kommt das Wissen?

[ichbinsisyphos]

Vor dem Getriebe wäre ideal, wenn da Platz ist, wegen Auflösung und wahrscheinlich kann man dort auch kompakter bauen.
Aber davon abgesehen geht mir grad nicht ein, wieso eine zweite Diode die "genau in der Mitte schaltet" die Drehrichtung bestimmen läßt. Geht es nicht genau da nicht? Wenn sie nicht in der Mitte zwischen 2 Schaltpunkten der anderen schaltet ist die Zeitdifferenz in eine Richtung geringer als in die andere und die Reihenfolge ergibt die Drehrichtung.

Je nach Anwendung könnt ich mir vorstellen das Signal von der Lichtschranke in einen Binärzähler zu schicken (und vielleicht vorher noch durch einen Schmitt-Trigger), anstatt jetzt Einzelperiode zu bestimmen. Dann kannst in ungefähr gleichen Zeitabständen den Zählerstand auslesen und resetten.

[ranke]

Was mich interessieren würde, hast du auch etwas ähnliches bauen müssen oder woher kommt das Wissen?

Ich habe hier einen DC-Motor mit einer Schlitzscheibe mit 1024 Schlitzen die direkt auf der Motorwelle sitzt (kein Getriebe), also eine Wahnsinnsauflösung. Der Motor stammt aus einem alten Inkjet Drucker. Ich wollte mal sehen wie genau man in der Praxis eine Positionsregelung für diesen Motor aufbauen kann. Leider ist inzwischen die Lichtschranke kaputt, ich muss sehen ob ich dafür einen Ersatz bekommen kann. Ein Auswerteprogramm dafür auf einem ATtiny habe ich schon geschrieben, aber noch nicht probieren können. Das Projekt liegt jetzt aber schon länger auf Eis. Was mir natürlich auch bei solchen Sachen hilft ist meine Ausbildung zum Diplomingenieur.

Aber davon abgesehen geht mir grad nicht ein, wieso eine zweite Diode die "genau in der Mitte schaltet" die Drehrichtung bestimmen läßt. Geht es nicht genau da nicht? Wenn sie nicht in der Mitte zwischen 2 Schaltpunkten der anderen schaltet ist die Zeitdifferenz in eine Richtung geringer als in die andere und die Reihenfolge ergibt die Drehrichtung.

Die Auswertung beruht nicht auf Zeitdifferenzen zwischen dem Schalten der Lichtschranken. Es ist so, dass es 4 definierte Zustände gibt (jede der beiden Lichtschranken kann entweder an oder aus sein). Für jeden der 4 Zustände gibt es zwei erlaubte Übergänge in einen folgenden Zustand (entweder die eine Lichtschranke wechselt oder die andere). Die Übergänge unterscheiden sich nach der Drehrichtung. Sehr informativ ist dieser alte Thread.

Je nach Anwendung könnt ich mir vorstellen das Signal von der Lichtschranke in einen Binärzähler zu schicken (und vielleicht vorher noch durch einen Schmitt-Trigger), anstatt jetzt Einzelperiode zu bestimmen. Dann kannst in ungefähr gleichen Zeitabständen den Zählerstand auslesen und resetten

Das wäre eine Möglichkeit um die Berechnung des Standorts nicht so häufig durchführen zu müssen. Allerdings verliert man dabei Information. Ein krasses Beispiel: Man wertet den Zähler aus, nachdem rechts 1000 Wechsel vorwärts stattgefunden haben und links 990 Wechsel vorwärts. Das kann passiert sein indem der Robi ein Stück geradeaus gefahren ist und am Schluss eine Linkskurve. Er kann aber auch gleich eine Linkskurve gemacht haben und dann geradeaus. Oder er ist ziemlich Schlangenlinien gefahren, insgesamt etwas mehr Linkskurve als Rechtskurve. Jedesmal wird die Position des Robbi eine andere sein. Wenn man nach jedem Lichtschrankenwechsel die neue Position ausrechnet dann gibt es diese Unsicherheit nicht. Wenn man einen MC nur für die Auswertung der beiden Räder und die Positionsrechnung verwendet sollte das noch nicht zeitkritisch sein. Bei der Positionsberechnung muss man vielleicht etwas überlegen dass man bei den Winkelfunktionen geschickt (prozessorzeitsparend) rechnet. Das habe ich bisher noch nicht so genau durchüberlegt.

[ichbinsisyphos]

dieser alte Thread.

Hmm, ja, tatsächlich, aber nur wenns einen Bereich gibt, in dem beide an sind. Den Fall hab ich bisher ausgeschlossen.

edit: Aso, das hast eh so gemeint. Ich dachte du meinst Sensor 2 soll schalten während der erste aus ist.
Wenn der zweite aber in der Mitte eines positiven Pulses vom ersten angeht, dann garantiert das eh die maximale Überschneidung.

[Geistesblitz]

Ich habe mal einen DC-Motor zu einem Servomotor umgebaut, indem ich die Lochscheibe aus einer Kugelmaus auf die Welle geklebt habe und dann die IR-Diode und Doppelfototransistor aus derselben Maus angebaut. Funktionierte eigentlich sehr gut, den Thread dazu gibts hier. Dort kam auch das Thema auf, wie man die Lichtschranken anordnen muss, damit es richtig funktioniert.

[Searcher]

und noch'n thread: ich hatte mich auch mal mit der HW-Unterstützung für Drehencoderauswertung befaßt. Die Auswertung per Interrupt kann den Nachteil haben, daß der µC nur noch mit der ISR beschäftigt ist. Tritt auf, wenn der Drehencoder gerade auf einer solchen Stellung steht, bei denen einer seiner zwei Ausgänge sehr schnell zwischen zwei Zuständen hin und her wechselt.

Je nach Signal vom Encoder würd ich einen Schmitttrigger zwischen Encoder und µC (zB 74HC14) vorsehen. Bei Direktanschluß der Fototransistoren an den µC hatte ich bei verschiedenen µC unterschiedliche Ergebnisse. Die Schmitttriggereigenschaften der µC-Eingänge variieren von AVR zu AVR.