Есть интересная задача, требующая нестандартного решения. Нужно нанести нулевую метку (при повороте через каждые 360 град.) на вал быстро вращающегося ротора – до 200 000 об/мин (кол-во нулей правильное). Устройство технологическое, единичное, настольное. Но при этом сам ротор закрыт в металлическом корпусе, снаружи только концы вала – диам. 2 мм. В корпусе можно проделать отверстие, заполнив его, например светопроводящим материалом. При этом есть такие проблемы:
1. Любое приспособление, одетое на выходящий наружу вал не должно нарушать балансировку ротора, т.е. быть очень легким и идеальным телом вращения небольшого диаметра – скорость очень большая.
2. Тело ротора значительно большего диаметра, чем вал, ротор металлический, отражательная способность хорошая, но по нему идут несколько продольных пазов сложной формы. Нанесение черной метки для оптического датчика невозможно, датчики наличия металла тоже не подходят – будет несколько срабатываний за оборот.
3. Красить ротор в черный цвет (для нанесения белой метки) нельзя.

У меня в результате появилась идея использовать оптический датчик с излучателем и приемником, работающими в разных диапазонах, например УФ или синий светодиод и красный или ИК приемник. А метку наносить каким-то люминофором (идеальный вариант – распространенный Security маркер, позволяющий получить метку в видимом диапазоне при УФ-подсветке). Но смущают характеристики люминофоров – быстродействие, послесвечение и коэффициент преобразования. По подобным устройствам нигде ничего не нашел, поэтому есть сомнения в работоспособности

Ну и что? Может гораздо проще захватить фазу, например устанавливая ротор перед включением в известное положение, чем заниматься нанесением всяческих меток с мутными датчиками.

Уважаемый zltigo, возможно мы друг друга не поняли. Перед включением я могу поставить ротор в любое положение. Но мне нужно знать точное положение ротора в любой момент времени при его вращении. Это нужно для анализа информации с еще 3-х датчиков, напрямую с вращением этого ротора не связанными. Если более точно - нужно измерять корреляцию между положением ротора и показаниями этих датчиков.

Решалась задача измерения оборотов для пневмотурбинки в составе специального медицинского прибора. Там еще были суровые требования по гальванической развязке. Диапазон оборотов тоже до 200000 об. в мин.
Работающее решение было такое - в конструкции был специальный мерный диск из дюраля с черным покрытием ( что-то типа Анокс черный), в котором были выбраны симметрично две полусферы-зеркала(полированные), которые являлись отражателями. Свет (видимый, красный) подводился отводился с помощью пластикового опотоволокна ( диаметр волокна без рубашки - 1 мм) длиной около метра.
Качественная механическая обработка на создавала проблем с балансировкой.
Если планируется долговременное пользование - дюраль темнеет со временем. С различными красками были эксперименты не очень удачные - все в конце концов отлетало на этих оборотах. Может конечно не те краски пользовали.

Сообщение отредактировал Adviser - Aug 12 2007, 17:11

Если можете начать вращение с точно известного положения, тогда теоретически нет принципиальнй проблемы получая любое количество импульсов за оборот от поминаемого магнитного датчикам или привода ротора узнать положение ротора. Естественно, счетчик не должен пропускать импульсы
Если можно расположить несколько датчиков, так, что благодаря поминаемым пазам сложной формы можно будет получить разное (или с меняющимся за оборот соотношением фаз) количество импульсов за оборот от разных датчиков, то можно и подсинхронизироваться. Это я все к тому, что несколько импульсов за оборот от 'удобного' датчика не яляются столь уже непреодолимой проблемой.

С механикой все было бы просто, если бы обошлось только токарными работами. Сделать симметричные выборки (или прорези для датчика на просвет) без нарушения балансировки нет возможности. Как говорит один знакомый - опоздал лет так на 15. Хотел заказать тонкий диск из титана, чтобы сделать датчик на отражение, но у него будут низкая точность и большое дрожание фронтов сигнала.
А вот совместить такой датчик (на отражение), выполненый на диске небольшого диаметра и обеспечивающий достаточно широкий строб в пределах 30-60 град. и метку (относительно узкую) от паза на роторе наверное можно. Огромное спасибо zltigo за подсказку. Просто по другому очень ненадежно - около миллиона импульсов за секунду и наличие хотя бы одной ошибки приводит к полностью искаженному результату, причем исправить ничего нельзя до нового запуска ротора.
А вот что лучше измерять на роторе так и не решил. Оптический датчик, определяющий паз сложной формы, где почти невозможно просчитать все переотражения при вращении ротора вроде как не очень надежно. Наносить метку краской - подсказали, что может осыпаться при таких оборотах. Использовать не оптический датчик - ротор из легкого сплава, магнитных свойств никаких, из распространенных датчиков ничего не подходит.

если паз есть, то адекватным выбором угла между излучателем и приемником Вы границы паза всегда увидите. А что внутри границ, Вас ведь не должно волновать.

А если на торце вала закрепить магнит и рядом расположить датчик Холла?

Фирма INA производит подшипники с нанесенными на металл магнитными метками, например подшипник YRTM http://www.ina.com/content.ina.de/en/ina_f...mess-system.jsp
По аналогии можно нанести магнитную метку на вал ротора.

А если на вал втулочку, скажем Ф5, черненую. И попробовать отбаласировать, заполировывая рисочку со стороны где тяжелее?
ЗЫ, или балансировать "отгрызая" с фасок, чтоб в середине ровненькая рисочка оставалась.

У вас двигатель постоянный?

По поводу различных насадок на вал. Не факт, что выходящий наружу конец вала совпадает с осью симметрии ротора, поэтому можно получить очень приличную разбалансировку изделия. Но даже если я захочу провести балансировку заново в каждом конкретном случае, мне обязательно нужна будет нулевая метка (для балансировки). Таким образом круг замыкается – для получения датчика нулевой метки нужно сбалансировать изделие заново (упрощая задачу, хотя бы один раз). А для балансировки обязательно нужна нулевая метка, иначе не найти где убирать лишний вес.
Именно поэтому мне и показался наилучшим решением оптический датчик – минимальное вмешательство в работу изделия. С магнитными метками ранее тоже сталкивался, но здесь их по ряду причин очень сложно поставить.
Двигателя как такового нет - часть ротора является пневмотурбиной.

А химически метку нанести нельзя?
Также Вы сказали что есть паз - нельзя ли подобрать угол для источника света падающего на этот паз чтобы получить уникальный угол для отражения для одного поворота (где и придется ловить отраженку)?

Сложная флорма - это очень хорошо. Использовать принцип коррелятора: поставить по окружности несколько датчиков в разных точках на эти пазы и суммировать сигнал. Расположить датчики так, чтобы сумма сигналов была максимальна при "нулевом" положении ротора. Суммировать можно хоть аналоговым способом на резисторах. Далее быстродействующий компаратор и получаете сигнал.

Теоретически задача конечно решаемая. Но как я уже писал вначале, есть еще 3 измерительных датчика, этот как бы вспомогательный. Размеры ротора небольшие, он в корпусе, на котором и так уже почти живого места не осталось. Хотелось бы что-нибудь попроще, иначе потом уже никто не разберется в совершенно искаженных результатах измерений.
А тут появилась новая, на первый взгляд глупая, идея. Что если напечатать круглый диск с меткой на лазерном принтере на специальной прозрачной пленке, используемой для печати? Я думаю, что особого разбаланса полоска краски не внесет, диск получится сам по себе легкий, диаметром 4-6 мм. Диск закрепить на валу, датчик на просвет можно найти с приличным разрешением. Пленку вырезать штампом, типа остро заточеной трубки, смогут сделать с погрешностью не хуже 0,01 мм. Вот только пленка должна быть механически прочной и не сильно растягиваться. Хотелось бы узнать мнение людей, уже использовавших такую пленку в различных конструкциях.