LM393 komparaattoriin perustuvan IR valoporttianturin nopeus?

[JukkaP]

Hankin sorviprojektiani varten Whaddan WPSE347 IR nopeusanturin. Wellemanilla on ollut samanlainen anturikortti. Lisäksi kaupan on myös muita LM393 komparaattoriin perustuvia optisia nopeusantureita. Homman idea on se, että akselilla on rei'itetty kiekko joka katkoo pyöriessään anturin valonsädettä. Kun kokeilin anturia sorvissa huomasin, että hyvin hitailla nopeuksilla anturi antaa tasasuhtaista kanttiaaltoa niin kuin pitääkin. Kun nostin kierroksia, kävi niin että positiivisen pulssin leveys pieneni suhteessa ulostulon nollatilan leveyteen. Lopulta n. 2,5 kHz kohdalla ulostulo jäi nollaan. Ihmeellinen juttu. Onko niin, että LM393 ei pysty käsittelemään suurempia taajuuksia. En löytänyt mistään suurinta taajuutta, jonka komparaattori pystyy käsittelemään. Mistä saisin suurempiin taajuuksiin pystyvän optisen nopeusanturin?

 

[LaturiLewis]

LM393 on avoin kollektori ulostuloinen komparaattori , joka vaatii ylösvetovastuksen ulostuloon.
Ulostulossa oleva kapasitanssi ja ylösvetovastus rajoittaa toimintataajuutta. Pienentämällä ylösvetoa saa toimintaajuutta kasvatettua eli ylösvedon RC aikavakio pienenee.

 

[JukkaP]

Kovasti kiitoksia jäljille auttamisesta. Se mainitsemasi ylösvetovastus lienee valmiina anturin piirikortilla. Kytkentäkaaviota en ole löytänyt ja komponentit ovat levyllä pintaliitostekniikalla. Eli voisiko mielestäsi kokeilla siten, että mittaa nykyisen sink currentin (onko nieluvirta) ja laittaa plussan ja ulostulon väiliin sen todennäköisesti piirikortilla oleva ylösvetovastuksen rinnalle toisen vastuksen, jonka voisi mitoittaa siten ettei piirtin maksiminielemiskyky 20 mA ylity? En ole ihan varma, mutta näyttää, että kortilla ei ole kondensaattoreita joten kapasitanssi tullee 20 cm nauhakaapelin lrinnakkaisista johdoista.

 

[LM3]

Miten mittaat nieluvirran? Kuulostaa siltä, että saat aikaan oikosulun ja se voi rikkoa komparaattorin. Pistä ulostuloon jotain 2,2k vastus, se voi nopeuttaa nousua. Komparaattori on kyllä riittävän nopea. Toivottavasti kortilla on sentään jokunen konkka, muttei tuossa kohtaa.

 

[ississ]

Hankin sorviprojektiani varten Whaddan WPSE347 IR nopeusanturin. Wellemanilla on ollut samanlainen anturikortti. Lisäksi kaupan on myös muita LM393 komparaattoriin perustuvia optisia nopeusantureita. Homman idea on se, että akselilla on rei'itetty kiekko joka katkoo pyöriessään anturin valonsädettä. Kun kokeilin anturia sorvissa huomasin, että hyvin hitailla nopeuksilla anturi antaa tasasuhtaista kanttiaaltoa niin kuin pitääkin. Kun nostin kierroksia, kävi niin että positiivisen pulssin leveys pieneni suhteessa ulostulon nollatilan leveyteen. Lopulta n. 2,5 kHz kohdalla ulostulo jäi nollaan. Ihmeellinen juttu. Onko niin, että LM393 ei pysty käsittelemään suurempia taajuuksia. En löytänyt mistään suurinta taajuutta, jonka komparaattori pystyy käsittelemään. Mistä saisin suurempiin taajuuksiin pystyvän optisen nopeusanturin?

Datalehden mukaan large signal response time on tyypillisesti 300ns eli periaatteessa min 600ns jakso (1000ns => 1MHz).
Huonoin response time on annettu 1.5us, pitäisi sekin riittää (n. 670kHz).

Jos se on vastaava kuin täällä: IR Speed Sensor Module Based on LM393
Saattaa olla tämän tyyppinen kytkentä:

Tässä nieluvirran voisi mitata ohjaamalla lähtö alas ja mittaamalla jännite R6 ja R7 yli jolloin voi laskea molempien haarojen virrat vastusten kokojen mukaan. Muuten pitäisi katkaista linja LM ja R6 välistä ja mitata siitä.

Jos lähdössä on 10k vastus niin se on kyllä liian iso, laita rinnalle vaikka se @LM3 ehdottama 2.2k.
Pintaliitoskonkista ei oikein näe kokoja, saattaa olla että C1 on liian iso haluamaasi tarkoitukseen tai R4/R5 jännitteenjako väärä opton lähtöön verrattuna.

Jos kortti näyttää suunnilleen tältä niin nuo punaisella ympyröidyt ovat konkkia:

Tässä kortissa ledien etuvastukset on 1k, optohaarukan ledille 100ohm ja muut 10k, saattaa hyvinkin olla tuo kytkentä paitsi käytetty piiristä toinen puolikas.

20cm nauhakaapelia ei vielä pitäisi vaikuttaa mitään noilla nopeuksilla.

P.S. sorviprojektit on kivoja

Spoileri: Offtopic

 

[LaturiLewis]

Tuossahan on jo 10k ja 100nF (aikavakio luokkaa 1ms) vastus ja konkka suodatus IR emitteriltä komparaattorille . Ei siitä suurempi taajuus voi mennä edes komparaattorin sisäänmenoon.

 

[JukkaP]

Kyllä se Whaddan piiri näyttäisi olevan aikalailla samanlainen kuin ississ:n laittamassa kuvassa. Komponenttien sijoittelu on myös sama. Kyllähän sieltä piirilevyltä ne kaksi konkkaa löytyi, kun tietää minkä näköisiä ovat .
Kun se suodatus näyttää olevan nyt komparaattorin sisäänmenossa, taitaa olla niin, että ulkoisen ylösvetovastuksen laittamien ulostuloon ei auta asiaa. Taitaa olla tekemätön paikka tuon suodatuksen aikavakion muuttaminen pienenemmäksi. Ainoa mahdollisuus olisi kai yrittää katkaista vaikka sivuleikkureilla ko. 100 nF konkka (vai voiko pintaliitoskomponentin poistaa ohutkärkisellä kolvilla) ja juottaa optohaarukan kollektorin (?) ja maan välille pienempi konkka. . Mitä mieltä olette?

 

[Jugg]

Millasia kierroslukuja sorvillasi ajelet ja montako reikää siinä reikäkiekossa on? En tiedä tästä tekniikasta mitään, mutta työkseni noiden kierroslukujen ja herzien maailmassa pyörin, siksi kiinnostus heräsi.

 

[ississ]

Kyllä se Whaddan piiri näyttäisi olevan aikalailla samanlainen kuin ississ:n laittamassa kuvassa. Komponenttien sijoittelu on myös sama. Kyllähän sieltä piirilevyltä ne kaksi konkkaa löytyi, kun tietää minkä näköisiä ovat .
Kun se suodatus näyttää olevan nyt komparaattorin sisäänmenossa, taitaa olla niin, että ulkoisen ylösvetovastuksen laittamien ulostuloon ei auta asiaa. Taitaa olla tekemätön paikka tuon suodatuksen aikavakion muuttaminen pienenemmäksi. Ainoa mahdollisuus olisi kai yrittää katkaista vaikka sivuleikkureilla ko. 100 nF konkka (vai voiko pintaliitoskomponentin poistaa ohutkärkisellä kolvilla) ja juottaa optohaarukan kollektorin (?) ja maan välille pienempi konkka. . Mitä mieltä olette?

Konkan voi juottaa tai rikkoa pois. Todennäköisesti toimii ilmankin ihan hyvin, on ainakin helppo kokeilla ja kun poistaa varovasti rikkomatta levyä niin uudenkin saa tilalle tarvittaessa.
Toinen mahdollisuus on pienentää opton kollektorilla olevaa ylösvetovastusta (levyllä näyttäisi olevan 10k), oikea koko riippuu optosta eli datalehti pitäisi mielellään löytää.
Mieluummin konkka pois tai pienempi tilalle.

 

[JukkaP]

Kun kiinnostusta asiaan näyttää olevan, laitanpa pari kuvaa itse sorvista. Kysymys on EMCO 5 CNC pienoissorvista, joka on on ollut opetuskäytössä 80-90 luvuilla, ehkä myöhemminkin. Sen ohjauselektroniikka perustui erilliskomponenteista koottuun elektroniikkaan. Tarkoitukseni on modernisoida ohjaus ja teräkelkan liikkeistä vastaavat askelmoottorit. Homman juju mm. on, että sorvilla voidaan tehdä kierteitä, kun ohjausyksikkö saa tiedon karan pyörimisnopeudesta ja -kulmasta. Tämän tiedon mukaan ohjausyksikkö ohjaa teräkelkan pituusliikettä halutun kierteen nousun mukaan. Haluan käyttää sorvissa jo olevaa 100 -reikäistä kiekkoa. Tätä varten olen rakentanut tämän anturisysteemin. Kun sorvin karan max. pyörimisnopeus on n. 3000 r/min, tarkoittaa tämä anturille 5 kHz:n taajuutta.

 

[ississ]

Kun kiinnostusta asiaan näyttää olevan, laitanpa pari kuvaa itse sorvista. Kysymys on EMCO 5 CNC pienoissorvista, joka on on ollut opetuskäytössä 80-90 luvuilla, ehkä myöhemminkin. Sen ohjauselektroniikka perustui erilliskomponenteista koottuun elektroniikkaan. Tarkoitukseni on modernisoida ohjaus ja teräkelkan liikkeistä vastaavat askelmoottorit. Homman juju mm. on, että sorvilla voidaan tehdä kierteitä, kun ohjausyksikkö saa tiedon karan pyörimisnopeudesta ja -kulmasta. Tämän tiedon mukaan ohjausyksikkö ohjaa teräkelkan pituusliikettä halutun kierteen nousun mukaan. Haluan käyttää sorvissa jo olevaa 100 -reikäistä kiekkoa. Tätä varten olen rakentanut tämän anturisysteemin. Kun sorvin karan max. pyörimisnopeus on n. 3000 r/min, tarkoittaa tämä anturille 5 kHz:n taajuutta.

Millä aiot ohjata ?

Kaikki ohjaukset jotka tähän mennessä on tulleet vastaan vaativat kierteytykseen myös index- pulssin, kannattaa virittää se samalla.

 

[JukkaP]

Ohjain on saksalaisen Rocketronicsin ELS4 Basic. Tämä ei valmistajan mukaan tarvitse indeksipulssia, eikä sille ole sisäänmenoakaan ohjaimessa. Emcon kiekossa on yksi pidempi lovi indeksiksi, jota se alkuperäinen ohjauselektroniikka käytti.

 

[JukkaP]

Kokeilin sitä konkan poistoa toiseen anturiin. Lopputuloksessa ei mainittavaa eroa toiseen anturiin. Itse asiassa muutetun anturin pulssit hävisivät vähän aikaisemmin kuin alkuperäisessä. Kuvissa on kummankin anturin kanttiaalto pienimmällä sorvin pyörimisnopeudella ja vähän ennen kuin pulssit hävisivät kierroksia nostettaessa. Ylempi aalto on sen muutetun anturin. Ilmeisesti nämä anturit poikkeavat niistä, joiden kytkentäkaavio on ylempänä viestiketjussa. Täytyy etsiä yksi tuollainen anturikortti ja kokeilla, josko siinä auttaisi se konkan poisto.
Sitten viimeisenä vaihtoehtona erillisen enkoderin hankiminen. Ei maksa kovin paljoa, mutta hammashihnavälityksen rakentaminen tuntuu turhalta kun valmis enkoderikiekko on jo sorvissa.

 

[JukkaP]

Huomasin, että Partcosta löytyy vastaava anturi, jolle luvataan 10 kHz taajuus. Täytyypä viikonloppuna käydä hakemassa kaupan tuulikaapista.

 

[ississ]

Kokeile mitata myös suoraan opton lähdöstä minkälaiset jännitetasot saat.
Positiivinen pulssi on aika kapea negaan verrattuna, kiekossa on ilmeisesti ohuempi ura kuin väli?
Jos opton lähtö seuraa mutta signaalin taso jää alas/ylös verrattuna lm toisen tulon jännitejakoon niin sitäkin voi säätää.
Sitten on vielä mahdollista että opton ledi on liian kirkas jolloin transistori ei isommilla taajuuksilla enää katko.

 

[JukkaP]

Niiden pulssien leveydestä: Kuten aikaisemmin kerroin, kapenee positiivisen pulssin leveys suhteessa nollatilaan, kun kierroksia lisätään. Sorvi pyöri pienimmälläkin nopeudella sen verran kovaa, että pulssisuhde on alkanut jo kuvassa vääristyä. Kiekon rako/este -suhde on aikalailla 1:1 ja kädellä hitaasti pyörittämällä myös pulssisuhde on tuo sama. ihmeellinen juttu tuon pulssin kaventuminen ja lopulta häviäminen taajuuden kasvun mukana. Ehdotat viisaita parannustoimia, mutta niitä on aika vaikea lähteä soveltamaan tiiviiksi integroidun anturikortin kanssa. Tavoitteenani on löytää valmis palikka toivotun pulssin tuottamiseen. Tuo aikaisemmin mainitsemani Partcon anturi on nyt seuraava toivoni. Kiitos avustasi ississ. Raportoin myöhemmin tuloksista Partcon anturin kanssa.

 

[JukkaP]

Joo, kyllä se Partcon anturi piti kutinsa taajuuden suhteen. Nämä ylsivät tarvittavaan taajuuteen ja olivat kaiken lisäksi halvempia.

 

[ississ]

Näyttää levyn pituus vain puolikkaalta edellisiin verrattuna, minkälainen kytkentä noissa on ?

 

[JukkaP]

Sama LM393 tässäkin. Vähemmillä oheiskomponenteilla. Ei esim. viratlediä. Antureiden istuttaminen vanhaan telineeseen vaati vähän jumppaa. anturissa on neljä kpl 3 mm reikiä. Ilman skooppia ei anturisysteemin virittämien olisi onnistunut.

 

[LM3]

Sama LM393 tässäkin. Vähemmillä oheiskomponenteilla. Ei esim. viratlediä. Antureiden istuttaminen vanhaan telineeseen vaati vähän jumppaa. anturissa on neljä kpl 3 mm reikiä. Ilman skooppia ei anturisysteemin virittämien olisi onnistunut.

Hyvä että löytyi. Olisi voinut katsoa mitä komparaattorin sisäänmenoihin, eli 2 ja 3 piikeissä on kytketty. Luulisi, että siellä on suodatusta, kun oli noin hidas. Opto voi olla hidas, mutta komparaattori ei. Opton datalehdestä sen näkisi.