Voor mijn master thesis/stage, bestaat een deel van de opdracht uit een feedbackmethode ahv een laser. Deze zou in een ruimte geplaats worden, en zal de gebruiker feedback geven over zijn interacties. Meer over de total opzet mag ik niet zeggen, maar ik zou zeer graag enkele ideeën krijgen van jullie omtrent de feedback wijze.
Er zijn verschillende manieren om een laser te gebruiken, waarvan we deze dieper proberen onderzoeken:
* Laser projector (gebruikt een spiegelsysteem)
-> Kan afbeeldingen maken
-> Zeer snel
-> Beperkt projectiegebied (concrete berekening gaf zo'n 90° horizontale uitwijking aan)
-> Vrij uitgebreid systeem
* Laser pointer (pan-tilt systeem met de laser op de tilt as)
-> Trager
-> Kan een hele ruimte behandelen
-> Minder feedback mogelijkheden
Onze keuze viel op de laser pointer, aangezien deze een veel grotere oppervlakte kan bedekken, wat het systeem in zijn geheel heel wat flexibeler maakt.
Voor het pan-tilt systeem hebben we enkele parameters voorop gesteld: Zo zouden bewegingen relatief snel moeten zijn (een servomotor kan op 100ms 60° bewegen, dat zou moeten volstaan), maar ook vrij accuraat. Zo betekent een 1° resolutie al een uitwijking van zo'n 7 cm op 4m afstand, wat mogelijk te veel is.
In eerste instantie wilden we voor het tilt systeem een (mico)servo gebruiken. Dit omdat de laser vrij licht is (10gram), en omdat een servo zijn eigen feedback loop heeft. Op vlak van snelheid zat dit allemaal wel goed, maar parameters vinden over de nauwkeurigheid is zéér moeilijk, aangezien dit van enkele factoren afhangt (meest belangrijk de potmeter die wel tot 15% kan afwijken). In dat opzicht is een servo dus niet geschikt.
Het pan systeem zouden we met een stappenmotor willen doen. Die kunnen tot op 0,9° resolutie gevonden worden (wat mogelijk nog te veel is), maar in dat geval vind je weer geen info over de snelheid, aangezien deze afhankelijk is van externe sturing. Ook zal de pan motor sterker moeten zijn dan de tilt, want deze moet de andere motor ook dragen. Om een hogere resolutie te verkrijgen kunnen we met tandwielen gaan werken, maar dan verlaagt de snelheid weer!
Er wordt van ons verwacht dat we een boodschappenlijst opstellen, op basis van de info die we moeten uitzoeken. Het probleem is dat mijn kennis minimaal is, en dat de lessen over motoren bijna niet bestaande zijn voor mijn elektronica richting bij industrieel ingenieur in Belgie. Zoals reeds aangehaald, dit systeem is niet het einddoel, eerder een middel daartoe. Daarom dat ook een kant-en-klaar module een geschikte oplossing zou vormen, zo kunnen wij ons volledig focussen op de softwarematige aansturing.
Ik hoop dat jullie mij extra informatie en/of suggesties kunnen verschaffen, want ik zie de oplossing niet meer.
Nog even kort:
* Snel (100ms/60°)
* Hoge resolutie (<1°)
Niemand die me hier iets mee verder kan helpen? Desnoods een ander forum? Modelbouwfora zijn mogelijk niet de beste locatie, aangezien ik nog wat meer performantie uit die dingen wil persen.
Een uitgebreide maar duidelijke webshop zou wel zeer mooi zijn
SparkyGSX
Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Wat versta je onder de "nauwkeurigheid" van een potmeter? Als bijna afgestudeerd ingenieur zou je daar toch iets meer over moeten kunnen vertellen. Wat is "nauwkeurigheid" eigenlijk? Wat is mijn positie nauwkeurigheid als ik twee keer op dezelfde stoeptegel ga staan, maar geen flauw idee heb in welke stad ik me bevindt?
Wat zijn de bepalende factoren van de snelheid van een stappenmotor? Ik verwacht iets waar minimaal de termen "massatraagheidsmoment", "koppel", "wrijving", "uni/bipolair", "full/half/wave/micro-stepping", "spanning", "stroom", "weerstand", "inductie", "tegen-EMK" in voorkomen. Als je hier een sluitend verhaaltje over kunt schrijven, heb je alle antwoorden die je zoekt, en kun je bepalen of een stappenmotor geschikt zal zijn of niet.
Is het absoluut noodzakelijk dat de ene motor bewogen wordt door de andere?
Zijn tandwielen de enige vorm van vertraging die er bestaat? Wat zijn nu precies de nadelen van tandwielen (alle mechanische nadelen, met mogelijke oplossingen)?
Zouden er misschien mensen zijn die tegen dezelfde problemen zijn aangelopen (in soortgelijke of totaal andere situaties), en hoe hebben die dat opgelost? Kun je vakgebieden bedenken waar dergelijke nauwkeurigheden, resoluties en snelheden vereist worden?
Wat mag het eigenlijk kosten?
Op 1 augustus 2011 21:55:49 schreef Stijntjhe:
Zijn stappenmotoren niet iets?
Daar gaat mijn uitleg toch over?
Om wat verder op de vragen te beantwoorden (en tevens mijn elektromechanische technologie & elektronisch ontwerp op te frissen):
* Potmeter:
We hebben enerzijds het tolerantie aspect (welke in het koolstof geval tot wel 20% kan lopen). Dit is uiteindelijk het verschil in weerstandswaarde tov de opgegeven waarde, maar is vrijwel een constante en kan dus bijgewerkt worden in software.
Anderzijds is er de temperatuurscoëfficient welke op korte termijn iets zegt over de verandering. Ifv de temperatuur zal de weerstandswaarde anders worden. En daar er in deze toepassing ook aardig wat bewogen zal worden, en dus veel wrijving, zal deze zeker veranderen!
Zonder die tijds/temp-afhankelijkheid zou je met een servo steeds op dezelfde positie komen (absoluut). In tegenstelling tot een stappenmotor welke een relatieve positie zal hebben tov zijn startpunt (een initialisatie cyclus is dus nodig).
Het traagheidsmoment, het koppel en de versnelling zijn 3 factoren die met mekaar in verband gebracht kunnen worden. Voor de kleinste motor (welke de laser draagt) zijn deze vrij verwaarloosbaar. Bijna altijd ligt het koppel voldoende hoog om het traagheidsmoment kwasie onzichtbaar te maken.
Wat betreft de grootste motor, zijn dit zeker factoren om rekening mee te houden. Zo zal het traagheidsmoment een pak groter zijn, en is er dus meer koppel nodig om de nodige versnelling te behalen. Vooral op korte stukjes draaien zal dit merkbaar zijn in de snelheid.
De wrijvingsfactor zal altijd een rol spelen, maar daar kan ik zo moeilijk iets over zeggen.
Vervolgens: Uni polaire steppers zijn makkelijk aan te sturen (geen H-brug nodig om de fase te draaien), maar telkens wordt er maar de helft van de spoelen gebruikt, waardoor voor hetzelfde volume minder koppel, en dus snelheid gehaald wordt. Bipolaire stappenmotoren hebben een iets complexere sturing maar zullen meer kracht kunnen zetten op de belasting.
Wave: 1 spoel per keer wordt gebruikt, veel verlies van kracht
Full step: Telkens staan er 2 spoelen aan, zo wordt ook het koppel bepaald
Half step: Een combinatie van beide waardoor er 'extra mogelijke posities' worden bijgemaakt. De resolutie verhoogt hier dus al iets
Micro-step (zijn controllers voor): Terwijl bij voorgaande met 'blokgolven' gewerkt werd, zal bij zulke controller een sinusachtige golfvorm als uitgang ontstaan. Op deze manier kan theoretisch onbeperkt kleine stapjes gemaakt worden.
Bij spoelen is vooral de stroom een belangrijke factor. Des te meer stroom, des te sneller de spoel opgeladen is. Wanneer deze niet helemaal opgeladen is, zal ook het koppel afnemen. Hoe sneller de motor dus draait, het dichter we bij dit 'gevaarlijke punt' komen, waar de motor niet genoeg koppel meer heeft. Ook zal een spoel nooit direct van stroom/spanning kunnen veranderen (U * dt = L * dI) en zal tegelijk het draaiende gedeelte een tegenEMK opwekken die de verandering nog meer zal tegengaan.
Tot zover het verhaaltje 
Ik zie geen andere oplossing dan dat één motor gedragen wordt door een andere. Een spiegelsysteem heeft een véél te beperkt projectiegebied (90° horizontaal, en nog wat minder verticaal). Andere suggesties zijn meer dan welkom!
Een andere sturing kan ook een vertraging voorzien (met een hogere resolutie als gevolgd) zoals de micro-stappen. Het probleem met tandwielen is de speling en de wrijving. Door een kant en klaar tandwielhuis te kopen, zou de speling wat gereduceerd moeten worden, maar op termijn zal dat toch terug verslechteren. Wrijving kan wat voorkomen worden door smeermiddel.
Ik vermoed dat je bij die vraagt wel ergens dacht aan CNC machines? Ik heb eergisteren nog een lasercutter gebruikt die er tegen een rotvaart door vloog, maar spijtig genoeg kon ik zijn internals niet bekijken. Ik vermoed dat die wel iets in de aard van een stappenmotor of een lineaire stappenmotor zal hebben.
En tot slot nog: Het bedrag dat hiervoor vrijgemaakt wordt is zo'n €500. Als ik de motoren bekijk, dan zie ik dat stappenmotoren - waarvan ik vermoed dat ze geschikt zijn - voor zo'n €30 te krijgen zijn. Als we er dan nog een micro-stappen-controller bij hebben zitten we op zo'n €200-300.
Alvast bedankt voor het meedenken, en mijn excuses voor de uitgebreide uiteenzetting
free_electron
Silicon Member
Professioneel ElectronenTemmer - siliconvalleygarage.com - De voltooid verleden tijd van 'halfgeleider' is 'zand' ... US 8,032,693 / US 7,714,746 / US 7,355,303 / US 7,098,557 / US 6,762,632 / EP 1804159 - Real programmers write Hex into ROM
een paar ideen
lineaire motoren ... (lvdt bijvoorbeeld)
bldc motoren met een optische feedback. als je daar een 30k encoder opzet zit je op boogseconden te werken ...
voice coil motoren(VCM) in combinatie met een optische encoder. dat kan ultraprecies. ik positioneer een VCM in het nanometer bereik ...
Anoniem
Kijk eens naar piëzo motoren, die dingen zijn erg snel en daarnaast erg nauwkeurig (nm versies)
Lineaire motoren (laten we onder deze categorie ook even een galvanometer steken) en een voice coil motor (die hier volgens mij ook onder kan vallen), zijn naar mijn inziens niet bruikbaar voor een pan-tilt systeem. Of zit ik hier nu helemaal fout?
Met een hoop overbrengingen moet dat misschien wel lukken, maar dan wordt het complex.
En mogelijk is dat ook het antwoord op de vraag "Kan je het dragen van een motor door een andere niet vervangen door een ander systeem". Maar dan zitten we écht in het elektromechanica gebied. Tenzij daar kant en klaar oplossingen voor bestaan?
Ik wil me er zeker niet snel vanaf maken, maar dit project draait hoofdzakelijk rond software en minder rond hardware.
Ik begin het gevoel te krijgen dat een stappenmotor wel in onze noden kan voorzien. We kunnen deze wat oversizen om een groter koppel te hebben, en aansturen met micro stapjes, waardoor de resolutie een stuk groter wordt.
Roland van Leusden
It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.
Misschien is dit iets:
Pan and Tilt Kit with Hitec HS-311 Servos Sensor Mount $39
Item number: 160590895835 @ Ebay