Suche preiswerte Positionierung

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17.05.2011, 17:10
drnicolas

Suche preiswerte Positionierung

Ich probiere einfach mal hier mein Glück.
Ich will zwar keinen Roboter bauen, aber mein Projekt benötigt eine relativ genaue Psoitionierung.

Ich möchte für meine Keller-Flugsimulator ein Instrument bauen, welches grob aus 3 Zeigern und Scheibenanzeigen besteht, die auf ineinander laufenden Hohlachsen basieren.

Entsprechend kann man sich vielleicht einige Parameter vorstellen:

- Drehgeschwindigkeit gering, typisch etwa 2°/s, max. vielleicht 60°/sek
- Positionierung nur über kurze Strecken, maximal 1 Umdrehung

Ein etwas älteres Projekt habe ich mit einem Schrittmotor und Ansteuerung über einen TMC222 realisiert
Vorteil:
- Fire and forget, i.e. einmalig Position setzen und den Rest macht der TMC

Nachteil:
- der eingeschränkte Target-Positionsbereich des TMC222 (16-Bit signed, also 32767 Schritte links oder rechts drehen)
- zu hohe Minimalgeschwindigkeit des Motors (TMC-bedingt)

Eine Positionierungskontrolle habe ich komplett weggelassen. :gift
Um das Geheimnis zu lüften: Es handelt sich um einen Höhenmesser, d.h. der TMC dreht die Zeigerachse.
Um die ganze Geschichte zu eichen, lässt man eine Korrekturfahrt des Steppers machen bis die Zeiger auf 0 stehen. Danach wird die Endposition für später im EEPROM gespeichert.
Das funktioniert so ganz gut, ist aber nicht wirklich komfortabel.

Jetzt soll alles besser werden - mit Positiionserkennung
3 Verfahren habe ich mir ausgedacht und wüsste gerne von jemanden mit mehr Erfahrung ob das so funktioneiren kann:

1. Endlos-Poti
Es gibt Endlos-Potis, die haben aber meines Wissens alle einen Arbeitsbereich deutlich unter 360° oder sind sehr teuer. Typisch scheinen etwa 340° zu sein.
Da bei mir eine Absolut-Erkennung über längere Wege nicht unbedingt erforderlich ist, sollte der reduzierte ARbeitsbereich nicht stören.
Ich schätze, das Poti fängt bei 0 Ohm an, steigt linear bis x° an und was ist im toten Bereich ?
Ist die AUflösung per A/D-Wandler und Poti so gut, dass ich wenigstens eine saubere Grundposition (z.B. Nord) detektieren kann?
Was gibt es da für Typen ? Gibt es Hohl-Potis (zur Montage auf der durchlaufenden Welle ?

2. kontaktloser Absolut-Encoder, z.B. A5043 von AUstria-Microsystems
Dieser Baustein scheint recht interessant zu sein.
Kontaktlose Erkennung über volle 360° mit Magneten bei einfacher externer Beschaltung.
Hat jemand Erfahrungen mit diesem Baustein ?
Lt. Datasheet scheint die Genauigkeit deutlich abzusinken, sobald der Magnet etwas exzentrisch ist.
Was für einen Magneten braucht man ?
Gibt es spezielle Magneten für diesen Zweck gelich mit Halterung um an einer Welle befestigt zu werden ?

3. inkremental-Encoder mit Index
ideal wäre dafür der AMT103 - gibt Gray-Code + Index aus. Der Geber ist mit ca. 23€ noch halbwegs erschwinglich und vor allem klein.
Aber nach dem Einschalten hätte ich noch immer keine Absoluterkennung, sondern müsste eine Eichfahrt bis zum Index machen. Ich wäre also nur unwensentlich komfortabler als bei meiner bisherigen Lösung.

4. Nur index-Erkennung
noch primitiver als oben aber vielleicht ausreichend. Gibt es da was vorgefertigtes ?
17.05.2011, 17:57
Richard

Schönes Projekt. :-) Kann man das "Instrument" nicht per Software und Grafik Display einfacher "erschlagen"?
Bei allen Decodern sehe ich Probleme mit den anbringen wenn die Wellen ineinander laufen. :-(

Gruß Richard
17.05.2011, 18:53
021aet04

Du könntest eine Riemenscheibe auf die Motorachse geben. Mit einem Riemen (es geht auch mit einem O-Ring o.Ä.) verbindest du es dann mit Poti, Drehgeber,...
Es gibt auch mehrgängige Potis (z.B. 10 gängig), vielleicht kannst du so eines verwenden. Bei den Endlos Potis ist soweit ich weiß der Bereich außerhalb des Potis hochohmig (der Schleifer fährt auf dem Gehäuse bis er wieder bei min. bzw max. ist. Die Potis haben nur keinen Anschlag (wie Standard Potis).

Die beste Lösung (da kein Verschleiß außer Lagerung)ist der elektronische Weg mit Halleffekt (wie z.B. der von dir gepostete A5043). Ein Drehgeber kann kontaktlos (elektronisch mit z.B. Lichtschranken) wie für Drehzahlerfassung bei Maschinen oder mechanisch (mit normalen mechanischen Kontakten) mit Rastungen sein. Die letzteren sind aber für Bedienungen (z.B. Maschinen-, Geräte-,...-bedienung) konzipiert. Es gibt auch absolute Drehgeber (nur elektronisch). Diese sind aber sehr teuer. Diese brauchen aber keinen "Nullpunkt", da jede Position einzigartig ist). Bei einem normalen Drehgeber muss man immer auf einen Referenzpunkt fahren (nur beim Einschalten).

Hoffe ich habe dir weiterhelfen können.

MfG Hannes
17.05.2011, 19:16
Manf

Hier ist mein kurzer Testbericht zum Sensor 2, es hat alles sofort funktioniert.
https://www.roboternetz.de/community...855#post295855
17.05.2011, 21:12
drnicolas

Das klingt ja sehr vielversprechend.
Der Baustein scheint weniger sensibel gegenüber Abstand/Seitverschiebung zu sein, als das Datasheet vermuten lässt.

Bezugsquelle wäre z.B. Digikey.
Bliebe noch die Frage nach dem Magneten. Gibt es da spezielle Versionen, die sich besonders gut eignen - möglichst auch beziehbar vom selben Händler.
17.05.2011, 21:42
Manf

Auf alle Fälle ist supermagnete.de ein guter Lieferant für solche Magnete, speziell auch in runder Bauform.
Ich habe ja einen quaderförmigen Magneten genommen weil ich solche Exemplare gerade da hatte.
18.05.2011, 08:47
drnicolas

Die Magnete habe ich auf der Webseite gefunden - speziell für die Encoder geeignet.
Bliebe nur noch die professionelle Befestigung auf der Achse zu lösen.
Kleben ginge natürlich immer, aber hat auch immer was endgültiges.

Ausserdem müsste ich in meinem Falle zumindest für 2 der Achsen wegen der konzentrischen Anordnung mit Zahrädern und Zusatzachsen arbeiten - oder direkt die Magneten auf die Stummelachsen der Stepper platzieren.
18.05.2011, 09:58
Richard

Zitat:

Zitat von Manf

Auf alle Fälle ist supermagnete.de ein guter Lieferant für solche Magnete, speziell auch in runder Bauform.
Ich habe ja einen quaderförmigen Magneten genommen weil ich solche Exemplare gerade da hatte.

Bei Runden Magneten auf die Polung achten normal ist vor und rückseite S/N, die gehen NICHT S/N muss auf die Fläche verteilt 1/ s- 1/2N sein.

Gruß Richard
18.05.2011, 14:16
Manf

Zitat:

Zitat von drnicolas

Die Magnete habe ich auf der Webseite gefunden - speziell für die Encoder geeignet.

Genau, die für die Encoder geeigneten sind die richtigen, die Quader ähnlicher Größe gehen genauso.
Auf einer Stahlwelle von nur etwas geringerem Durchmesser zentrieren sie sich von selbst, ist der Durchmesser der Welle etwas größer zentrieren sie sich nicht so stark aber sie rutschen von selbst auch nicht weg. Wenn man dann noch einen weichen Alleskleber nimmt dann halten sie recht gut, lassen sich aber auch wieder lösen. Sie halten dann schon magnetisch, haben wenig Masse und brauchen wenig Halt durch Klebstoff.