Wie funktioniert dieses Galvanometer?

[powl]

Hi!

Ich wollte meine alte Idee, ein kleines Audio Laseroszilloskop zu bauen wieder aufgreifen.

Die X-Ablenkung erfolgt entweder mit einem Galvanometer oder mit einem einfachen Spiegelrad wobei mich da die nichtlinearität etwas stört, welche ich dann bei der Y-Ablenkung wieder kompensieren müsste.

Auf http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html hab ich ein schönes Galvanometer gesehen. Ich wollte zunächst mal mit Open-Loop anfangen, vielleicht reicht das für meine Zwecke auch schon.

Allerdings verstehe ich das Funktionsprinzip nicht so ganz. Einfach ein Magnet der quer polarisiert ist, also oben N unten S und zwei Spulen übereinander? Wie kann man damit verschiedene Positionen der Drehachse erreichen?

Kann mir jemand ein paar Forenlinks zu Selbstbau Galvanometer-Projekten geben? Ich hab die Suche schon benutzt aber leider nichts brauchbares gefunden.

Dann noch ein paar Fragen zu Schrittmotoren: Wie funktioniert das mit Schrittmotoren? Die haben doch grademal einen Schrittwinkel von wenigen°, kann man die auch mehr oder weniger stufenlos drehen? Wie kommt der Schrittwinkel überhaupt zustande? Ist der Rotor x mal verschieden polarisiert sodass man ihn mit jedem Schritt eine Stelle weiterbewegt? Nicht nur einmal polarisiert, auf der einen Seite N, auf der anderen S, wie das auf den Beispielbildern immer so ist.

lg PoWl

[fesix]

Hallöle

Also:

Allerdings verstehe ich das Funktionsprinzip nicht so ganz. Einfach ein Magnet der quer polarisiert ist, also oben N unten S und zwei Spulen übereinander? Wie kann man damit verschiedene Positionen der Drehachse erreichen?

In dem man ein verstärktes Signal auf die Spilen gibt. Wenn du z.B. ein Viereck haben willst musst du auf die beiden Spulen ein Rechtecksignal geben, das um 180° Phasenverschoben ist. Das wäre fast das einfachtse, was es an Signal gibt.
Wenn also ein Rechteck auf die Spulen kommt, wechseln diese eben ganz schnell immer die Richtng, da das Signal sich ja immer wieder umpolt.

Kann mir jemand ein paar Forenlinks zu Selbstbau Galvanometer-Projekten geben? Ich hab die Suche schon benutzt aber leider nichts brauchbares gefunden.

Guck mal auf meiner Homepage. Da findest du was über einfache Open-Loop Galvos. Die bringen zwar erst 80pps unter Popelscan mit dem LPT-DAC, aber für den Anfang reicht es vielleicht : http://www.fesix.wg.am/laserscanner.html

Bei den Schrittmotoren ist das so, dass man den Rotor zwischen zwei Schritten hält und dann mit einer anderen Spule den Rotor zum ruckeln bringt.

Hoffe, ich konnt dir helfen.

[mucky]

Hi,

also es gibt auch Schrittmotore mit anderen Werten als die 1,8 Grad. Zum Beispiel die Mots....
Das sind zwar auch Schrittmotore, aber mit nur 5 Schritten (war das so richtig?). Hier wird nun über das eine Spulenpaar der "Schritt" in der Mitte gehalten und über das andere Spulenpaar wird abgelenkt. So ist die Bewegung auf 360 / 5 festgelegt. Diese werden dann auch schon mal vereinfacht als Open -Loop (aber nich alle Open-Loop sind Schrittmotore!!) bezeichnet. Mit kleinem Aufwand sind schöne Beamshows erreichbar. Da die Dinger dann auch noch sehr robust sind... warum nicht. allerdings ist das mit dem Safty so eine Sache.

Stefan

[powl]

Hi, danke für die Antworten!

Es ging mir bei der Frage, wie dieses Galvanometer funktioniert mehr um die Physik als um die Ansteuerlogik^^

Die beiden Spulen liegen ja übereinander (und werden laut schaltplan auch beide gleichzeitig angesteuert,.. aber egal). D.h. Wenn ich beide bestrome ist bei der oberen zum Rotor hin z.B. der Südpol und bei der unteren zum Rotor hin der Nordpol. D.h. der Rotor wird sich mit dem Nordpol nach oben ausrichten. Jetzt kann ich die Spulen eventuell noch so polen dass sie beide zum Rotor hin ihren Süd oder Nordpol haben, ich schätze der Rotor müsste sich nun mittig ausrichten, da der Südpol von beiden abgesoßen und der Nordpol von beiden angezogen wird aber keine Position richtig stabil ist. Wenn ich nun die eine Spule etwas schwächer regle als die andere, wie richtet er sich dann aus?

Würde dazu gerne mal Versuche machen aber hab grad leider keine Zeit. Heute Abend eventuell.

Ich dachte mir es würde besser gehen wenn man die Spulen im 90° Winkel anordnet, eine auf der Seite, eine Unten. Jetzt müsste man die Stärke des Magnetfelds variieren um die Rotorposition zu ändern: beide Spulen an: Rotor steht in der mitte, nur eine Spule an: Rotor steht zur spule gerichtet, 1. Spule voll an, 2. halb: Rotor steht irgendwo zwischen der 1. Spule und der Mitte.

lg Paul H.

[goamarty]

Es gibt Galvos, welche mit einer Torsionsfeder versehen sind, die hält den Rotor ohne Strom in der Mittelstellung. Je mehr Strom umso mehr wird er ausgelenkt.
Bei den Closed Loop Systemen mit Positionssensor braucht man das aber nicht. Der Galvo-Verstärker (Regler) gibt so viel Strom in die richtige Richtung, bis der Spiegel dort steht, wo er hin soll. Dann wird der Strom auf Null reduziert. Die Kopfpositionierung in Festplatten funktioniert im Prinzip genauso, die früher verwendeten Schrittmotoren sind viel zu langsam für die heutigen Anforderungen an Platten.

[powl]

Ok das ergibt Sinn. D.h. ein Open-Loop Galvo muss anders aufgebaut werden als ein Closed-Loop Galvo. Wenn ich da sonst einen langsamen Rechteck draufgebe wird der ja eher zum Sinus da das Galvanometer ständig einfach ständig in eine andere Richtung beschleunigt und abgebremst wird.

Fängt das ganze nicht fürchertlich an zu schwingen wenn ich da eine Torsionsfeder zur Rückstellung einbaue?

[Ironman]

...mit die besten Closed Loop Galvos sind mit Torsionsfeder ausgerüstet...
http://laser.shows.org/scanners.htm

[gento]

<Käse>
Es gibt Galvos, welche mit einer Torsionsfeder versehen sind, die hält den Rotor ohne Strom in der Mittelstellung. Je mehr Strom umso mehr wird er ausgelenkt.
Bei den Closed Loop Systemen mit Positionssensor braucht man das aber nicht.</Käse> ist diese Aussage.

Translate Autos die mit Diesel fahren ,dürfen kein Benzin trinken , weil Zündkerzen so teuer sind)

Welche Galvos haben denn Kolbenrückho'h'lfeder ?
90 % von denen ´, die im Umlauf sind , sind Close Loop Scanner.

Gento

[powl]

Wie findet ihr den Aufbau im Anhang? Zu sehen sind zwei Spulen und der Magnet des Rotos.

Schaltet man eine Spule an, richtet sich der Rotor zu ihr aus. Schaltet man beide an, geht der Rotor in die Mittelstellung, schaltet man die eine etwas stärker als die andere dann richtet sich der Rotor zur Stärkeren, aus, jedoch nicht ganz zu ihr.

Welchen Magneten könnte ich verwenden?

Was ist besser: Geringe Spannung, dicker Spulendraht und hoher Strom, oder höhere Spannung, dünner Spulendraht, weniger Strom aber dafür eben mehr Windungen.

Wie siehts mit Selbstinduktion usw. aus? Die Spule wird versuchen eine Spannung zu induzieren wodurch das ganze träge reagiert, erstrecht wenn sich da ein Magnet bewegt, oder ist dieser Effekt zu vernachlässigen? Kann ich hierfür auch einen Ferritstab oder sowas einbringen um das Magnetfeld zu verstärken?

lg PoWl

[goamarty]

Das sieht sehr ähnlich dem "MOT" Konzept aus, du brauchst ausserdem 2 Treiberverstärker, welche die unterschiedlichen Spulenströme liefern. Ich denke, das wird ausserdem nur Open-Loop funktionieren, weil das Stromverhältnis die Position ja statisch vorgibt.
Zum Strom/Draht: Wenig Windungen um Induktivität klein zu halten. Dann kannst du dicken Draht und hohen Strom verwenden. UND hohe Spannung als Veersorgung für den Treiberverstärker. Die braucht er nämlich, um dynamisch bei schnellen Bewegungen gegen die Trägheit der Selbstinduktivität ankämpfen zu können.
@Gento: Ich weis nicht, was an meiner Aussage falsch ist.
Fakt 1 ist: Es gibt Galvos mit Torsionsfeder - hast du selbst bestätigt.
Fakt 2 ist: Bei Closed Loop ist diese verzichtbar - ich hab bei meinen (zugegeben billiges China Set, aber Closed Loop) extra nachgesehen, der Rotor hat stromlos keine bevorzugte Stellung.
Ich habe NICHT geschrieben, daß nur Open Loop die Feder hätten (ich kanne die Seite über die GS120 schon). Ich denke aber, das Open Loop Galvos eine Rückstellkraft brauchen um zu funktionieren, ob Feder oder magnetisch wie beim MOT.
Zugegeben: Ich weis nicht, wofür das GS120 die Feder hat, da Closed Loop Systeme ja auch ohne funktionieren. Vielleicht lässt sich der Treiber (Servoregelverstärker) so besser bauen, weil die Regeldynamik anders ist.

[powl]

Eine hohe Spannung für die Dynamik des Treiberverstärkers? Ich denke die brauch ich beim Open-Loop galvo nicht, da hier die Spannung nicht durch den Positionsdetektor nachgeregelt wird sondern starr vom Eingangssignal abhängt.

//Edit: Oder würde sich daran etwas ändern, wenn man statt der Spannung den Strom in Abhängigkeit vom Eingangssignal konstant halten würde? Wenn durch Induktion eine Gegenspannung produziert wird, würde weniger Strom fließen als er soll, die Konstantstromquelle erhöht die Spannung automatisch um das auszugleichen.

Verstärker kann man sich mit einem doppelopamp und jeweils einem Transistor aufbauen Die eine Spule bekommt einfach immer das gegenteilige Signal zur anderen Spule. Kann man mit einem Stereopoti auch sehr schön testen, ansonsten kann man aus dem Eingangssignal mit einem weiteren OpAmp die Differenz zur Vcc bilden.

Ich denke wenn man das ganze leicht aufbaut und die Treiberstufe mit den Spulen nicht zu mickrig baut kann man schon ganz gute Ergebnisse erzielen. Schön wäre es, das Oszilloskop bild 30-60mal die Sekunde über die Wand zu fahren. Noch schöner wäre es, wenn es nicht so ein Standard-oszilloskop wird sondern sowas wie die Visualisierung bei Foobar. Da wird nicht einfach nur so und so oft ein Ausschnitt der Welle auf den Schirm geschrieben sondern der Ausschnitt bewegt sich kontinuierlich in einer fließenden Bewegung durch die Welle. Müsste man mit einem Mikrocontroller hinkriegen.

Spulen wickeln müsste man hinbekommen. Irgendwelche Ideen was ich als Magneten verwenden kann? Muss es ein Neodymmagnet sein? Einen Neodymmagneten zu verwenden gleich doch quasi eigentlich nur einer Spule mit mehr Wicklungen, da sich hierdurch die Magnetfische Feldkraft und auch die Induktivität des Systems erhöht.

Lieber einen kleinen Ferritmagnet? Den könnte man auch durchbohren um ihn auf eine Stange zu kriegen. Kann man Neodymmagnete auch durchbohren? Die Scheinen ja ziemlich hart zu sein. Einen Bohrer kann ich für das Projekt natürlich auch opfern.

lg PoWl

[powl]

Nachtrag:

Auf Supermagnete.de kann man sich einen Magneten nach Maß anfertigen lassen. Ein runder Neodymmagnet mit diametraler Magnetisierung, 10mm länge, 6mm Durchmesser und 2mm Loch in der Mitte wäre doch eignetlich recht ideal oder? Lieber kürzer oder Länger? Mit einem größeren Magneten erhöht sich zwar die Kraft aber auch die Masse.

Was kann man als Achse verwenden? Es sollte möglichst leicht werden, allerdings darf es sich durch die Magnetkraft auch nicht verbiegen. Gibt es 2mm Aluminiumstäbe? Oder lieber sowas wie Holz oder Plexiglas?

Was für eine Achsenaufhängung? Kleine Kugellager?

Wo bekomme ich den Spiegel her? Ein kleiner Vorderflächenspiegel wär ideal, am besten ganz ganz dünn. Der wird dann direkt auf die Achse draufgeklebt.

Eventuell kann man so ein recht flottes Galvanometer ohne Closed-Loop-Steuerung zusammenklabustern.

Was bedeutet die Angabe "pps" im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit von Galvos genau?

lg PoWl

[guido]

Hallo Powi,

Die Summe an Teilen für Kugellager, simplen Treiber mit
Gegentaktendstufe, Netzteilen, Scannerspiegel und "Kleinkram" bringt
dich kostenmässig in die Gegen von 100 Euro denke ich.


Resultat wird irgendwas um die 5K pps also Schrittmotorqualität mit
5K pps = 5 Kilo Points per Second ( =5000 Punkte pro Sekunde)
wobei die Geschwindigkeit nach dem ILDA Testbild gemessen werden
sollte. Genaue Erklärung auf meiner Seite.

Scannerachsen sind üblicherweise aus Stahl. Der Spiegel MUSS mittig
der Achse sein sonst hast du die schönste Unwucht die du dir
vorstellen kannst.
Und ein Spiegel DARF nicht zu dünn sein sonst
flattert er...OK, noch nicht bei 5K aber davon redet auch kein Mensch mehr.

Bastelwahn in allen Ehren, aber Open Loop ist seit Jahren kein Thema
mehr. Wäre das gleiche wie aus Altmetallplatten ne Poschekarosse
dengeln zu wollen.

Unter 15K sind Beamshows nicht nur unschön sondern werden mit
sinkender Geschwindigkeit auch immer gefährlicher.

Echte Closed Loop gibts für unter 200 Euros neu.

[powl]

Also Kugellager müssten für 5-10 Euro zu beschaffen sein (eBay und co). Achsen dürften auch nicht so teuer sein. Spiegel sicher auch nicht so sehr. Spulendraht, die Elektronikteile, Netzteil usw. hab ich alles hier. Ich schätze so ein Galvo wird mich in der Summe nicht mehr wie 10-20 Euro kosten. Klar, wenn ich zu jedem Einzelteil nochmal 5 euro Versand blechen muss, immer noch was dazubestell, und hie und da noch ne gewisse Mindestabnahmemenge hab wirds teurer, aber die Materialien hab ich dann für andere Projekte übrig.

Wie gesagt, ich möchte nur Sinuskurven auf die Wand projizieren. Trotzdem möchte ich das Galvanometer nicht ganz aus Billigteilen bauen.

lg Powl

[guido]

Also Restverwertung richtung Wackelspiegel...

Wie denkst du dir die Gegentaktendstufe ? Diskret mit NPN / PNP ùnd
Offset zu Fuss oder mit fertiger Brücke ? +
Weisst du was eine Gleichspannungsentkopplung ist
ohne es zu ergoogeln ?

[powl]

Die Gegentaktendstufe würde ich erstmal diskret aufbauen. Wahrscheinlich lässt sich aber noch ein passendes Verstärker-IC finden.

Gleichspannungsentkopplung funktioniert mit Kondensator im Signalweg (und hochohmigem Spannungsteiler). Bin Hobbyelektroniker, hab Ende Sommer 2007 mit angefangen, müsste das eigentlich schaffen.

lg PoWl

[magic33]

da sind wir mal echt gespannt schaltung und bilder sind im low buget bereich echt gerne gesehen!

[gernot]

hehe die idee erinnert mich an meine erste kiste. da habe ich schrittmotoren genommen und als verstärker ein autoradio. das habe ich dann mit einem audiosingnal vom PC aus gefüttert. war ganz lußtig.

[powl]

Hi,

ich melde mich zurück und steige erneut ins Thema ein. Auf Supermagnete.de habe ich einen super Magneten entdeckt. 10mm lang, 4mm durchmesser und diametral magnetisiert. Das einzige Problem ist noch, den auf einer Achse zu befestigen. Ich müsste die Achse perfekt so ankleben, dass sie genau in der Mitte und im rechten Winkel auf beiden Seiten steht, sonst kann sich der Magnet im Gleit- oder Kugellager hinterher nicht gescheit drehen.

Soll ich das Galvo so wie da oben aufbauen oder die zwei Spulen gegenüber anlegen und seitlich einen oder zwei weitere Magneten platzieren?

Krigt man die MOT-1 noch irgendwo her? Wie groß sind die denn? Ich würde mir gerne einen super-mini-Projektor basteln

Was haltet ihr davon: http://www.luedeke-elektronic.de/produc ... P5341.html
lg PoWl