Selbstbau Scanner HILFE

[hubert]

Ich habe mir erstmal einen Selbstbauscanner frei nach Chan Elm gebaut.
Zur Zeit noch ohne Rückkopplung.
Jetzt mein (Verständnis)Problem.
a.: Wenn ich einen Strom anlege, egal wie groß, entsteht zwischen den Spulen ein Magnetfeld und wenn die Kraft groß genug wird um die Reibung zu überwinden bewegt sich der Drehmagnet in Nord Süd Richtung. Wenn ich das Magnetfeld umkehre drehtsich der Magnet um 180 Grad. Wie kann ich dann Positionen zwischen den beiden Stellungen erreichen, wenn ich keine Gegenkraft habe? Also benötige ich um eine Zwischenposition zu halten ein schnell schwingendes Magnetfeld, wenn ich das richtig verstehe.

b.: wenn der Magnet in einer der Endpositionen ist, und das Magnetfeld umgekehrt wird, hängt es vom Zufall ab, welchen Weg, also welche Drehrichtung der Magnet einschlägt.

Wäre es da nicht sinnvoller, 2Spulenpaare zu benutzen und die so anzusteuern, daß durch Überlagerung die Magnetfeldachse bewegt wird? So wie bei einem Kreuzspulmessgerät.
und eine schwache Rükstellfeder, wie sie sogar in der G100 Serie benutzt wird, bei den G1xx Scannern als Torsionsstab ausgeführt.
http://laser.shows.org/scanners.htm auf der folgenden Seite ist die Funktion beschrieben.

[gernot]

hi,

bei den scannern werden eigendlich immer 2 spulen verwendet. wenn du auf der seite genau hinschaust kann man das erkennen das eine spule oberhalb und eine unterhalb des magneten ist. bei den mot1 war es so das eine spule nen dauergleichstom hat wenn ich das richtig verstanden habe, die den motor in einer festen position also zwischen 2 schritten hält. die andere bekam dann das singnal und somit fing der motor an zu schwingen und je nach dem mal sorum und mal sorum, ganz simpel gesagt. beim galvo oder scanner ist es wenn ich nicht irre so das auf beide spulen ein stom angelegt wird einmal +5V udn einmal -5v wodurch die achse ja auch in einer festen position gehalten wird. jetzt kann ich die stärke des magnetfeldes ja ändern duch entweder, ändern der spannung und ändern des stromes. hoffe das ist jetzt richtig so, wenn net verbessert mich.

wenn ich also auf die obere spule mehr saft gebe geht der motor in die richtung und wenn ich dann auf der anderen spule dann logischerweise andersrum.

[brainbreak]

Hallo,

Ihr habt beide ein bisschen recht. Es gibt Galvo-Varianten bei denen die Achse mit einem Torsionsstab fest mit dem Gehäuse verbunden ist und somit immer mechanisch zurückgestellt wird. Andere Varianten (schnellere) sind "freidrehend" gelagert. Die aktuelle Spiegelposition wird über einen Sensor (kapazitiv / optisch) ermittelt und an die Regelelektronik zurückgeschickt. Beim Vorgeben einer bestimmten Spiegelposition bestromt die Regelelektronik solange die Spulen mit Strom bis der Spiegel beim Soll wert ist, anschließend wird der Spiegel durch die Elektronik "abgebremst" auf den Sollwinkel.
Zum Thema Spulenbeschaltung. Die Spulen sind in Reihe geschaltet (Das Megnetfeld geht durch die Achse). Nicht die Spannung löst die Drehbewegung aus, sonder der Strom. Die Spannung ist dann bekanntlich nur die Wirkung des Strom's auf den Spulenwiderstand. Ein Galvoscanner ist im Grunde ein sehr empfindliches (missbrauchtes )Strommessgerät.

[gernot]

ahh wieder was gelernt

wenn ich das jetzt richtig verstanden habe wenn die spulen in reihe sind, würde es ja mal simpel gesagt so sein das es im groben und ganzen sowas wie wechselsrom( ich weis ist keiner ) an den spulen ist. da wo die spulen verbunden sind würde ich mal annehmen ist der GND und die anderen dann + und - 5V. mmmm da könnte ich ja denke denke, z.B. bei einem 4poligen SMT, davon habe ich nämlich einige, das so machen das ich die spulen verbinde und auf den mittleren dann eben gnd lege und die anderen beiden die +/- .

habe mal ne zeitlang normale bürstenmotoren aus nem CD-Rom LW genommen als scanner. ging ganz gut nur eben sehr kleiner winkel bzw überdrehen und überschwinger waren fast dauernd. jetzt habe ich 2 sehr kleine SMT 4 polig. sind super klein gerade mal ca 1cm durchmesser und sehr leichtgängig.

[afrob]

@Hubert:
A: Glückwunsch, du hast gerade verstanden, dass die Galvos von elm-chan und viele andere moderne closed loop Scannertypen ohne Positionsregelung schlicht nicht funktionieren. Ein konstanter Strom fährt das Galvo entweder auf den Linksanschlag oder auf den Rechtsanschlag, wenn nicht, sind die Lager schlecht. Nicht so bei open loop Scannern.

B: Galvos werden nur immer nur ein ganz klein wenig (+-20° mechanisch) um die Mitte herum ausgelenkt, weit weg von den +-90° (bzw. anderer Wert bei unterschiedlicher magnetischer Konfiguration) wo sich die Drehmomentrichtung des Magnetfelds umkehren würde. Mechanische Anschläge verhindern das verlassen dieses Bereichs.

Es soll aber schon gelungen sein, Motoren zu bauen, die sich komplett einmal 'rumdrehen können. Das Bedarf dann aber noch einiger Tricks .

Grüsse,
afrob

[gento]

Es soll aber schon gelungen sein, Motoren zu bauen, die sich komplett einmal 'rumdrehen können. Das Bedarf dann aber noch einiger Tricks .

Die haben bestimmt Encoder und da zählt der Driver mit .*fg*

Gento

[Dr.Ulli]

Was ist denn bei komplett rumdrehenden Motoren so besonders - das tut doch jeder "normale" Motor!
Und was ist da schwierig? Hab ich schon mit 10 selbst gebaut....

[Ironman]

Uuulllliii , .... mensch

[hubert]

Heureka... ich glaube ih habs verstanden.
Also, wenn ich das richtig verstanden habe, fließt also kein Strom wenn der Spiegel die richtige Position erreicht hat, nur wenn der Spiegel verstellt werden soll, bzw, er nicht die richtige Position hat, wird gegengesteuert.

So, jetzt hab ich eine optische, lineare Positionsrückmeldung (PSD1L5 mit Schlitzscheibe davor), dann werd ich das Positionssignal digitalisieren(12bit), den Regelkreis mit einem PIC18F2550 Microcontroller nachbilden und den Servo per PWM ansteuern.

Per Microcontroller und nicht analog, weil ich dann die Hardware nur einmal aufbauen muss. Der Mikro lässt sich per USB incircuit programmieren und damit recht einfach auf den Servo anpassen, ohne zusätzliche Lötarbeiten.

Soweit hab ich es bisher aufgebaut, aber die Programmierung des Regelkreises wird wohl noch etwas länger benötigen, im mom. schwingt der Scanner noch um den Sollwert herum. Zumindest mit optischer Rückkopplung.
Open Loop funktioniert das ganze, sogar ohne mechanische Gegenstellkraft, indem ich beide Spulen getrennt so ansteuere daß sich aus der Summe der Magnetfelder eine bewegliche N-S Achse ergibt.
Ich muss da wohl erstmal meine Kenntnisse in der Regeltechnik wieder auffrischen.

[brainbreak]

Hallo nochmal,

mit einer Schlitzscheibe und digital? Da kommen dann aber am Schluss nicht viele PPS's raus. Es wurde bisher, meines Wissens nach, nur ein digitaler Regler verkauft. Und selbst den gibt es nicht mehr zu kaufen. Angeblich hat er bis zu 100.000 PPS geschafft, aber dann musste man die Galvo's Wasserkühlen (wenn sies überhaupt überlegt haben). Was aber viel wichtiger ist, der Regler wahr mit einem DSP konstruiert. Nur diese Controllersparte ist in der Lage in dieser Geschwindigkeit Regelaufgaben zu erledigen. Nicht umsonst werden selbst heute noch Galvo-Regler mit großen Aufwand analog konstruiert bzw. geregelt. Ich würde dir raten auch auf analog "auszuweichen", ansonsten wirst du's wahrscheinlich nie schaffen Grafiken zu zeichnen.
Und wahrscheinlich ist es auch leichter einfach ein paar OP's zusammenzubasteln als ein digitales Regelprogramm zu schreiben

[hubert]

Die Schlitzscheibe ist OK, nicht zu verwechseln mit einer Schlitzscheibe wie sie in Mäusen verbaut ist.
Meine Scheibe hat nur einen dünnen Schlitz, mit dem ein Strich auf den PSD projiziert wird. der PSD ist sowas http://www.lasercomponents.com/de/filea ... l5_cp1.pdf
damit dürfte die Positionsbestimmung recht genau und schnell sein.
Im Prinzip siehts so aus wie ganz unten auf der Seite http://www.sitek.se/publications/laser_ ... ining.html allerdings nur mit 1 Sensor.
Das mit der Microcontrollersteuerung muss ich mir wohl nochmal überlegen, dann benutz ich die Controller eben nur um die Positionierungsdaten per USB zu übertragen und in eine Spannung zur Ansteuerung zu übersetzen, dazu sind sie allemal schnell genug. max Takt = 40Mhz fast alle Befehle weden in 4 Takten abgearbeitet.
Später dann evtl. nochmal mit DSPICS, aber da mussich mich erstmal reinarbeiten.
Apropos, Galvos kühlen, Meine ersten Probeaufbauten hatten die Spulen auf Aluplatten, da hatte ich aber recht hohe Verluste durch Wirbelströme.
Bei meinen jetztigen benutze ich Plexiplatten als Spulenträger, da gibt es dann allerdings Kühlungsprobleme.
Am besten wäre wohl Alu mit längsschlitzen aber das bekomm ich nicht per Handarbeit hin.

[gento]

Der siebte oder achte Versuch hier 'digitale' Driver zu bauen.

Ich hatte den Eindruck , Deine Vorgänger hatten mehr Fachwissen @Hubert.

Gento

[hubert]

@Gento
da magst du vielleicht Recht haben, mein Fachwissen ist etwas veraltet und auch teilweise verblasst. Den Schein Steuerungs und Regelungstechnik hab ich schließlich 1986 gemacht und hatte danach weniger mit der Materie zu tun. Eher steuern als regeln und wenn regeln, dann nicht in der Geschwindigkeit und Präzision.
Einen Regelkreis theoretisch auf dem Papier mit allen Parametern zu kreieren ist kein großes Problem, aber die Umsetzung ist dann schon etwas schwieriger, vor allem wenn man nicht mehr den Zugang zu der benötigten Messtechnik hat und improvisieren muss.
Aber mein Prof hat immer gesagt, hauptsache man weiß wo es steht und kann es umsetzen.
Wie gesagt, ich habe mich Mittlerweile schon überzeugen lassen, die Regelschleife(n) analog auszuführen.
allerdings bleibt es bei dem Verstärker digital, mit PWM (ClassT) und das ist wirklich kein Problem. Mein Selbstbau Plasmaspeaker arbeitet auch mit PWM@120kHz. Ist aber nur zu Demozwecken in Betrieb, da ich die Ozonemissionen nicht in den Griff bekomme.

[gento]

Mein Selbstbau Plasmaspeaker arbeitet auch mit PWM@120kHz.

Riechst du auch Ozon am Speaker ?

Gento

[hubert]

oh, überschnitten...
Jaa, bei der Lösung mit den 2 Elektroden wird reichlich Ozon erzeugt, das riecht man nicht nur direkt am Speaker, ich hab auch noch eine andere Version mit einer Teslaspule@3,5Mhz, analog Amplitudenmoduliert, da ist die Plasmaflamme so heiß, daß das ozon schell wieder zerfällt und nicht zu riechen ist, der hat aber für HiFi Zwecke zuviel Grundrauschen, da die Frequenz zu niedrig ist.