Бесконтактное измерение скорости вращения Опции

[slimjack]

Как можно бесконтактно измерить скорость вращения вала двигателя, елси торцы вала закрыты?
Датчик должен легко устанавливаться.
Вал двигателя диаметром от 20 см до 1 м. Поверхность вала доступна, но не гладкая (бывает с краской, но это можно зашкурить). Получается, что нужен датчик линейной скорости. Точность не хуже 20 см/мин. Максимальная скорость до 4 км/мин (до 2 тоже неплохо).

Существует ли в природе что-то для таких измерений?

[blackfin]

Поверхность вала доступна, но не гладкая (бывает с краской, но это можно зашкурить).

Так, может, и зеркальце можно приклеить и считать обороты?

[Adviser]

Если можно что-то клеить, то лучше уж наверное хороший магнитик тогда. И датчиком Холла считать обороты.
Не сразу въехал насчет линейной скорости - тогда наверное можно сделать разъемную магнитную систему с несколькими полюсами, которая механически крепится на вал.

Сообщение отредактировал Adviser - Feb 23 2007, 11:07

[slimjack]

Если можно что-то клеить, то лучше уж наверное хороший магнитик тогда. И датчиком Холла считать обороты.

Дело в том, что необходимо измерять скорость и при малых оборотах, а информацию получать с частотой, например, 100 Гц. Вобщем, если мне нужно увидеть процес разгона, то нужно учесть что двигатель может разогнаться с 0 до номинала (например 300 об/мин) за пол оборота вала. Поэтому, если клеить, то ленту с очень частыми рисками - а это уче геморой и неточность.

[Adviser]

Если клеить ленту , то посмотрите здесь всякие датчики
в разделе приборы для измерения линейных и угловых перемещений систему MAGLINE. Не понятно только, как при наклейке ленты обеспечить отсутствие переходных проблем на стыке концов, а в остальном все должно работать вроде-как.

[slog]

"переходные проблемы на стыке концов" нужны для определения нулевой точки.

[Genadyi]

Существует ли в природе что-то для таких измерений?
А как Вам такая идея: берем обыкновенную оптическую мышку от компа, подносим к объекту и снимаем показания на компе. Написать простенькую программку для этого нужно. Думаю что скорости реакции мышки хватит, но это можно и проверить на реалном объекте.
С уважением Геннадий.

[Massi]

а если поставить магнит и снимать показания HMC1052...где то в какой то апликухе такое было...

[cupertino]

Существует ли в природе что-то для таких измерений?
А как Вам такая идея: берем обыкновенную оптическую мышку от компа, подносим к объекту и снимаем показания на компе. Написать простенькую программку для этого нужно. Думаю что скорости реакции мышки хватит, но это можно и проверить на реалном объекте.
С уважением Геннадий.

Мышкой 300 об/мин может не получится, но идея хороша. Может, использовать что-нибудь другое на этом же принципе?

[slimjack]

Существует ли в природе что-то для таких измерений?
А как Вам такая идея: берем обыкновенную оптическую мышку от компа, подносим к объекту и снимаем показания на компе. Написать простенькую программку для этого нужно. Думаю что скорости реакции мышки хватит, но это можно и проверить на реалном объекте.
С уважением Геннадий.

Мышкой 300 об/мин может не получится, но идея хороша. Может, использовать что-нибудь другое на этом же принципе?

Не получится еще, потому что нужно точно мерять, желательно иметь аналоговый сигнал и расстояние от объекта до компа до 30 м достигает.
А что за принцип используется в мышах? Разбирал - внутри оптика, светодиод, микруха с дырками - очень нежная вещь для промышленных условий.
Вот думаю на счет ленты с рисками - на чем можно распечатать, чтоб наклеить на вал,например, 2 м ленту?

[LII]

Как можно бесконтактно измерить скорость вращения вала двигателя, елси торцы вала закрыты?
Датчик должен легко устанавливаться.
Вал двигателя диаметром от 20 см до 1 м. Поверхность вала доступна, но не гладкая (бывает с краской, но это можно зашкурить). Получается, что нужен датчик линейной скорости. Точность не хуже 20 см/мин. Максимальная скорость до 4 км/мин (до 2 тоже неплохо).

Существует ли в природе что-то для таких измерений?

Не знаю помежет Вам мой опыт или нет. Я делал некое подобие цифрового тахометра. На вал одевался диск с отверстиями. Рядом с отверстиями крепился торцевой бвк ДКП-02. Именно бвк а не оптика, чтобы избежать сбоев от загрязнения. В Вашем случае, когда нет доступа к торцам вала, готовый диск можно распилить на две части, одеть на вал и скрепить вместе (допустим хомутом прижать фланцы к валу).
Что касается всякого рода зеркал и ленточек, поверьте старому электронщику, если речь идет о производственном оборудовании, то в цеху присутствует пыль, грязь, бродят не очень грамотные слесоря с маслянными руками, наровящими все потрогать (и даже оторвать) и это не учитывать нельзя, если хотите получить нечто надежное.
Кстати сигнал от ДКП-02 я подавал по кабелю в цеху метров на 30 и заводил в LPT через оптрон и триггер Шмидта.

[mehanik]

можно шкив попробовать ( из пружины от гибкого привода тахогенератора например), на тот же тахогенератор или любой датчик вращения...можно хомут с насаженными на него гайками закрепить на валу а сигнал снимать бесконтактными датчиками, чувствительными на металл ( OMRON например)

[slimjack]

Не знаю помежет Вам мой опыт или нет. Я делал некое подобие цифрового тахометра. На вал одевался диск с отверстиями. Рядом с отверстиями крепился торцевой бвк ДКП-02. Именно бвк а не оптика, чтобы избежать сбоев от загрязнения. В Вашем случае, когда нет доступа к торцам вала, готовый диск можно распилить на две части, одеть на вал и скрепить вместе (допустим хомутом прижать фланцы к валу).
Что касается всякого рода зеркал и ленточек, поверьте старому электронщику, если речь идет о производственном оборудовании, то в цеху присутствует пыль, грязь, бродят не очень грамотные слесоря с маслянными руками, наровящими все потрогать (и даже оторвать) и это не учитывать нельзя, если хотите получить нечто надежное.
Кстати сигнал от ДКП-02 я подавал по кабелю в цеху метров на 30 и заводил в LPT через оптрон и триггер Шмидта.

Идея хорошая. Но проблема - сделать диск такого диаметра (и то не диск, а кольцо). И универсальность низкая под каждый вал нужно свой диск изготавливать.

[bgc]

вообще то говоря в промышленности все давно придумано на этот счет!
Если бы это было так легко - не стоили бы импульсные оптодатчики таких высоких цен.

Кроме готового датчика я применял в своей театральной практике (те же проблемы что и в цеху, только еще и вандализм):

1. разнообразные ленты на отражение (иногда надо протирать) - оптический считватель, в видимом диапазоне лучше чем инфракрасный, так как без приборов видно как работат лента. При некотором интеллекте контроллера он может заранее давать сигнал, что апмлитуда отклика уменьшилась (лента запылилась). Самая простая затея, напечатать на лазерном принтере и наклеить. Недолговечно. Лучший результат дает гофрированная фольга из пачки сигарет. На профессиональном уровне ее можно заменить пленками типа Оракал (используется рекламщиками и телевизионщиками). Их можно резать лазерным плоттером и наклеивать на вал. Среди них есть очень стойкие, конечно дорогие (когда 6 квадратных метров рекламный щит), но нам нужно очень мало.

2. полоски с магнитами и считывание датчиками холла. Где продается и как называется не знаю, но у меня есть такой кусок. Шаг магнитов около 2мм, ширина ленты 10мм, толщина 1.5 мм. Гибкая. Приклеивается на вал. Рядом с ней датчик холла и небольшая схемка. Только надо подобрать достаточно быстрый датчик.
Если точность не очень большая, то просто наклеить магнитики на вал, или вообще один магнит. Будет один импульс на оборот.

В обоих случаях можно поставить два считывателя и мерять не только скорость, но еще и направление.

[blackfin]

Идея хорошая. Но проблема - сделать диск такого диаметра (и то не диск, а кольцо).

Так может, сделать ременную передачу на расположенный рядом вал меньшего диаметра?

[cupertino]

А что за принцип используется в мышах?

Там стоит видеокамера которая смотрит с большим увеличением на мирорельеф поверхности и анализирует его движение. В этом плане чем грязней, тем лучше.

[LII]

Идея хорошая. Но проблема - сделать диск такого диаметра (и то не диск, а кольцо). И универсальность низкая под каждый вал нужно свой диск изготавливать.

Диск может быть один (по максимально возможному валу) и набор переходников для крепления к разным валам, если конечно конструкция самого маленького двигателя позволит нацепить на себя большой диск.

[dxp]

Поверхность вала доступна, но не гладкая (бывает с краской, но это можно зашкурить).

Так, может, и зеркальце можно приклеить и считать обороты?

Присоединяюсь. Можно не одно зеркальце, а несколько по окружности, чтобы весь диапазон закрыть. А чтобы на малых скоростях иметь точности, можно считывание делать ПЗС линейкой, тогда даже небольшие изменения угла (хоть минуты) можно регистрировать. Точность (эксцентриситет) размещения зеркала не критична.

[bgc]

Идея хорошая. Но проблема - сделать диск такого диаметра (и то не диск, а кольцо).

Так может, сделать ременную передачу на расположенный рядом вал меньшего диаметра?

Еще вариант - узкий 5-10 мм гибкий зубчатый ремень с шагом зуба 5-7 мм. Наклеивается на вал зубцами наружу. Зубья перекрывает лазерный лучик, и фотоприемник. Может потребоваться система зеркал, чтобы луч повернуть и приблизить к валу.
Но для цеха, всетаки, оптимально лента с магнитами!!!


еще раз вернулся к заданию. Проанализируем:
точность 1/20000 - достаточно высокая, всякие мышки и телекамеры - не прокатывают. Не хватит разрешения.

А какое время отклика должно быть при изменении скорости вращения, или все очень медленно и стабильно?
Если все стабильно, одна точка на оборот - достаточно, если скорость реации высока, я обычно имел дело с такими механзмами, то надо много точек на оборот.
Эта, важнейшая характеристика в ТЗ отстутствует.

[vvvvv]

А если на лету создавать эти самые магнитные риски, и тут же их считывать? Ведь есть же остатчная намагниченность, а значит
при правильном расчете, принудительно будет намагничиваться
одно и тоже место. И снимать датчиками эти риски. Диаметр вала
большой, есть где развернуться.

[LII]

Работал я однажды с промышленным механическим тахометром. У него в комплекте была серия резиновых насадок. В том числе и ролик для измерения скорости при отсутствии доступа к торцам. Если сможете обеспечить отсутствие проскальзывания между роликом и валом, то универсальнее способа не найти. Будете вводить в компьютер конкретный диаметр и программа пересчитает показания в обороты. В этом варианте можете выбрать датчик по желанию, или тахогенератор, или оптический, что удобнее для дальнейшей обработки

[bgc]

Работал я однажды с промышленным механическим тахометром. У него в комплекте была серия резиновых насадок. В том числе и ролик для измерения скорости при отсутствии доступа к торцам. Если сможете обеспечить отсутствие проскальзывания между роликом и валом, то универсальнее способа не найти. Будете вводить в компьютер конкретный диаметр и программа пересчитает показания в обороты. В этом варианте можете выбрать датчик по желанию, или тахогенератор, или оптический, что удобнее для дальнейшей обработки

Во первых, мы обсуждаем БЕЗКОНТАКТНЫЙ способ считывания,
а во вторых - все способы на трении имеют низкую точность, да еще и ошибку при неравномерном движении. Проверено на собственном опыте.
Износ резины, или изменение силы прижима уже дают погрешность больше чем 1/20000 !

[blackfin]

Если бюджет позволяет, вместо мышки можно использовать
видеокамеру с короткофокусным объективом.
Но обработку ессно придется писать свою.

[Сергей Борщ]

Во первых, мы обсуждаем БЕЗКОНТАКТНЫЙ способ считывания,
а во вторых - все способы на трении имеют низкую точность, да еще и ошибку при неравномерном движении. Проверено на собственном опыте.

А проскочившая идея натянуть пружину вокруг вала и измерять отклик от витков датчиком холла?

[mehanik]

[/quote]А проскочившая идея натянуть пружину вокруг вала и измерять отклик от витков датчиком холла?
[/quote]
Верно..! но тут уже можно поставить простенький индуктивный датчик..

[slimjack]

Идеи супер. Вот что значит коллективный разум.
Что касается точности.
Я, наверно, не правильно выражался. Точность на самом деле нужна невысокая - 0.5% от номинала будет достаточно. Но время отклика должно быть не более 2-3 мс. При этом можно будет словить переходный процесс с достаточной точностью.
По поводу диапазонов скоростей. Например, турборотор 3000 об/мин - диаметр вала 100-200 мм, тихоходная машина 60 об/мин - диаметр вала 800-1200 мм.

По поводу зеркал. Как их монтировать на вал и что ожидать при переходе луча с зеркальца не зеркалце? И будет ли эта система дружить промышленными условиями (вибразия, пыль, грязь).

По поводу магнитных рисок. Чем намагничивать и считывать, ведь слишком близко нельзя - тирануть может? А что если взять некий ремень с наклеенной магнитной лентой от видеокасеты - не так страшно, если тиранет. Только опять же чем магнитить?

А пружина - это тоже интересно. Только есть ли такой магнитный датчик, чтоб витки различать мог

[vvvvv]

Магнитить головкой от магнитофона, да мало ли чем, ведь можно
несколько лент наклеить. Так чтобы смещение друг относительно
друга было маленьким, тогда на каждой ленте шаг может быть большой, а значит и голову можно подальше от вала.
Восемь головок, восемь лент и в восемь раз больший шаг на каждой
ленте.

[upc2]

В этой ситуаци проще измерять ток двигателя.

[Сергей Борщ]

А пружина - это тоже интересно. Только есть ли такой магнитный датчик, чтоб витки различать мог

На то и инженер, чтобы из идеи железку сделать. Вот наткнулся:
TLE4953C
Transmission Speed Sensor IC
This new differential Hall effect sensor has a flat 2-pin package with integrated capacitor on the lead frame and is providing a 7/14mA current interface. New improvements like direction detection and vibration suppression are realised by using integrated signal conditioning and signal processing. The current interface allows wire break detection and saves wiring costs by using a minimum of two wires for communication and sensor supply. Especially for speed sensor applications this has a big influence on system costs and failure detection ability. The IC is done in a 0.5 µm BiCMOS technology and available for volume production.

TLE4941-1© & TLE4942-1© Self calibrating Differential Hall ICs for Wheel Speed Sensing

[mehanik]

мдя.. индуктивный не пойдет, хотя есть малогабаритные датчики, но быстродействие - около 100 Гц.. На датчике Холла по ссылке выше - 12 кГц, уже ближе к делу ( 50 гц на валу умножить на число витков пружины)..

[dxp]

По поводу зеркал. Как их монтировать на вал и что ожидать при переходе луча с зеркальца не зеркалце? И будет ли эта система дружить промышленными условиями (вибразия, пыль, грязь).

Монтировать не проблема - клеить. Делается обклейка вала брусками (с круглым вырезом со стороны вала), на которые клеятся зеркала. Можно три, можно четыре, в общем, сколько надо. Считывать тоже можно не одной линейкой, а несколькими с перекрытием, так, чтобы когда луч в одном канале переходит через грань, на другом он в середине линейки.

Вот с грязью и пылью все хуже - все, что мешает прохождению света, все будет мешать. На фидо-эхе ru.embedded как-то обсуждался похожий вопрос, речь шла там про automotive, так там люди, кто профессионально занимаются разработкой оборудования для этой техники, уверенно утверждали, что все оптическое не катит именно по причине пыли, грязи. Т.е. только магнитные датчики. Оптические только в герметичных корпусах.

[AlexMad]

Не очень понял, есть ли возможность ставить измерительный диск на вал, но выскажусь о том, как это сделано в автомобилях.
На валу стоит шкив с зубчаткой на торце, рядом стоит магнитный датчик. Когда возле датчика находится зуб, есть уровень на выходе, когда промежуток - на выходе ноль. Вобщем, при оборотах двигателя 650 оборотов в минуту, на выходе датчика красивая синусоида около 1.2 килогерца, точнее не мерил, не было нужно. Понятно, что изменение скорости сразу отразиться на частоте сигнала.

[LII]

Не очень понял, есть ли возможность ставить измерительный диск на вал, но выскажусь о том, как это сделано в автомобилях.
На валу стоит шкив с зубчаткой на торце, рядом стоит магнитный датчик. Когда возле датчика находится зуб, есть уровень на выходе, когда промежуток - на выходе ноль. Вобщем, при оборотах двигателя 650 оборотов в минуту, на выходе датчика красивая синусоида около 1.2 килогерца, точнее не мерил, не было нужно. Понятно, что изменение скорости сразу отразиться на частоте сигнала.

Кстати, в догонку предыдущему оратору, упомянувшему автомобиль. У меня на AUDI 100 стоит ABS, от надежности которой зависит жизнь человека (неправильно работающая ABS это в 100 раз хуже чем ее отсутствие). Так вот там торец тормозного барабана с маленькими зубчиками к которым подведен БВК.
И все это хозяйство висит в 40 сантиметрах от дороги и не чем не защищено и работает в таких ужасных условиях без обслуживания по 20 лет !

[mehanik]

Измерительные диски, ленты, разрезные зубчатые кольца, пружины... Все это понятно и реализуемо, а вот как бы поменьше вешать на вал ( не всегда доступно) и побольше зазорчик бы оставить?)) Ведь наверняка есть технологии - ну там лазер, вихревые токи какие нибудь, а может просто - вибродатчик повесил на станину и меряй! Тут даже состояние подшипников можно контролировать...

[slimjack]

А пружина - это тоже интересно. Только есть ли такой магнитный датчик, чтоб витки различать мог

На то и инженер, чтобы из идеи железку сделать. Вот наткнулся:
TLE4953C
Transmission Speed Sensor IC
This new differential Hall effect sensor has a flat 2-pin package with integrated capacitor on the lead frame and is providing a 7/14mA current interface. New improvements like direction detection and vibration suppression are realised by using integrated signal conditioning and signal processing. The current interface allows wire break detection and saves wiring costs by using a minimum of two wires for communication and sensor supply. Especially for speed sensor applications this has a big influence on system costs and failure detection ability. The IC is done in a 0.5 µm BiCMOS technology and available for volume production.

TLE4941-1© & TLE4942-1© Self calibrating Differential Hall ICs for Wheel Speed Sensing

Вроде как оно, но надо попробовать. Пока не нашел, где на Украине купить.
А штучка нафаршированная.

mehanik, Вы правы вешать много не хочется и не всегда возможно. Обычно крупные агрегаты молотят по месяцу без останова. Бывают небольшие паузы в работе (от 1 часа до суток) - в них нужно успеть установить измерительное оборудование.

[Vladimir201]

Можно без наклеек и магнитов.
1. Поверхность вала - та же шестерня, только нерегулярная, но обладающая устойчивым профилем. Стало быть, любой участок может быть однозначно идентифицирован. Датчик первичной информации - дальномер.
2. Доплеровский (лазерный или ультразвуковой) импульсный измеритель скорости.

[mehanik]

....
2. Доплеровский (лазерный или ультразвуковой) импульсный измеритель скорости.

Вот!!!!! Ну какой молодец, а!!!Что может быть лучше - точный, бесконтактный, ставь хоть на 100 метров!! Остается только вопрос цены, но тут либо дешево - тогда лепи конструктивы, либо лазер - собственно владельцу вала диаметром в метр должно быть по карману)))))))

Сообщение отредактировал mehanik - Feb 27 2007, 14:35

[Vladimir201]

....
2. Доплеровский (лазерный или ультразвуковой) импульсный измеритель скорости.

Вот!!!!! Ну какой молодец, а!!!Что может быть лучше - точный, бесконтактный, ставь хоть на 100 метров!! Остается только вопрос цены, но тут либо дешево - тогда лепи конструктивы, либо лазер - собственно владельцу вала диаметром в метр должно быть по карману)))))))

Рад повеселить. Устройство не бог весть какое дорогое (осбенно УЗ). Но вот по поводу 100м - уж сами как-нибудь, тем более с ультразвуком.

[slimjack]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

[Vladimir201]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

Надеюсь, что хватит, да и не мне о том судить. Но коль скоро Вы задумались над такой задачей, то и дебри физики нипочем. Готового предложить не могу. Принцип такой же, как и в первом случае - измерение разности фаз падающего и отраженного сигнала. Дальше - разница в обработке сигнала.

Можно модифицировать первый способ.
1. Накатка, (произвольная, можно по краске) - это даст необходимую регулярность и позволит увеличить точность при простой обработке сигнала. Прототип и основа - лазерный дальномер (есть строительные, называется "рулетка"). А вот откуда вытащить полезный сигнал, думаю, догадаетесь.

PS. Все возможно, коли надо. Ну, и если охота!

[andi1981]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

Надеюсь, что хватит, да и не мне о том судить. Но коль скоро Вы задумались над такой задачей, то и дебри физики нипочем. Готового предложить не могу. Принцип такой же, как и в первом случае - измерение разности фаз падающего и отраженного сигнала. Дальше - разница в обработке сигнала.

Можно модифицировать первый способ.
1. Накатка, (произвольная, можно по краске) - это даст необходимую регулярность и позволит увеличить точность при простой обработке сигнала. Прототип и основа - лазерный дальномер (есть строительные, называется "рулетка"). А вот откуда вытащить полезный сигнал, думаю, догадаетесь.

PS. Все возможно, коли надо. Ну, и если охота!

Доброго времени суток,
пардон Уважаемые, а если вариант с лепестком скажем укрепленным на валу или диском с прорезями, что в вашем случае я думаю лучше из соображений надежности,(шаг сами подберите), и оптопарой(лампочка-фотодиод скажем) получается простой бесконтактный прерыватель,соответственно имеем частоту вращения, дальше пересчитываем ее в скорость(школьный учебник по физике ).
Для варианта в цехе более чем надежен.
Удачи!

[slimjack]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

Надеюсь, что хватит, да и не мне о том судить. Но коль скоро Вы задумались над такой задачей, то и дебри физики нипочем. Готового предложить не могу. Принцип такой же, как и в первом случае - измерение разности фаз падающего и отраженного сигнала. Дальше - разница в обработке сигнала.

Можно модифицировать первый способ.
1. Накатка, (произвольная, можно по краске) - это даст необходимую регулярность и позволит увеличить точность при простой обработке сигнала. Прототип и основа - лазерный дальномер (есть строительные, называется "рулетка"). А вот откуда вытащить полезный сигнал, думаю, догадаетесь.

PS. Все возможно, коли надо. Ну, и если охота!

Доброго времени суток,
пардон Уважаемые, а если вариант с лепестком скажем укрепленным на валу или диском с прорезями, что в вашем случае я думаю лучше из соображений надежности,(шаг сами подберите), и оптопарой(лампочка-фотодиод скажем) получается простой бесконтактный прерыватель,соответственно имеем частоту вращения, дальше пересчитываем ее в скорость(школьный учебник по физике ).
Для варианта в цехе более чем надежен.
Удачи!

Бывает так, что машина разгонаяется от 0 до номинала за пол или один оборот. У лепестка время отклика низкое. Диск с прорезями получше, но торец вала закрыт, доступна боковая часть. Так как исследования постоянно проходят на разных машинах, нежелательно лепить что-то на вал.

Vladimir201, на счет строительных дальномеров.
Посмотрел в магазинах - точность 1-1.5 мм, боюсь, что не хватит для распознавания рельефа вала. Или Вы имели в виду не такое их применение?

[mehanik]

Хм.. полазил по инету насчет лазерных измерителей и странная картина - теории много, метод на ура, а конкретной продукции что-то не очень и в основном - ручные приборы, еще и без выхода сигнала, только на индикатор. Кроме того, как правило нужны метки для лазера ( точки наносишь на вал краской определенного цвета, либо клеится прилагаемая к набору лента).. Посмотрите сами, по Рамблеру набирал " Лазерные тахометры".. Эта идея работает главным образом в гаишных лазерных радарах, но есть и промышленные.. Датчики на вихревых токах ( говорил о них выше) оказывается тоже существуют, но требуют маленького расстояния - меньше 1.5 мм.. эххх!.. Насчет 100 метров для лазера я конечно загнул - исключительно для метафоры))) Конечно реальные будут работать на метр-два, это понятно.

Сообщение отредактировал mehanik - Feb 28 2007, 11:58

[slimjack]

Да мне бы и пару сантиветров хватило.

[dxp]

Посмотрел в магазинах - точность 1-1.5 мм, боюсь, что не хватит для распознавания рельефа вала.

Про эти сразу можно забыть. Это фазовые дальномеры, у них время измерения далеко не мгновенное. Еще они, как правило, не имеют электрического интерфейса для сопряжения с внешними хостами. Ну, и опять же свет - если пыль и грязь, то будут проблемы. Ну, и рельеф стороны вала ловить - тут не дальномер нужен, а измеритель перемещений, который работает на принципе интерференции длины волны лазера. Дивайс недешевый и не портативный, как правило. И частота измерений тоже не килогерцы была у тех, что я видел. Т.ч., имхо, самый реальный вариант - "браслет" с металлическими зубцами (как крепить, дело второе - клеить или на хомут или еще как) и магнитный датчик - начиная от датчиков Холла и заканчивая головками от магнитофонов.

[andi1981]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

Надеюсь, что хватит, да и не мне о том судить. Но коль скоро Вы задумались над такой задачей, то и дебри физики нипочем. Готового предложить не могу. Принцип такой же, как и в первом случае - измерение разности фаз падающего и отраженного сигнала. Дальше - разница в обработке сигнала.

Можно модифицировать первый способ.
1. Накатка, (произвольная, можно по краске) - это даст необходимую регулярность и позволит увеличить точность при простой обработке сигнала. Прототип и основа - лазерный дальномер (есть строительные, называется "рулетка"). А вот откуда вытащить полезный сигнал, думаю, догадаетесь.

PS. Все возможно, коли надо. Ну, и если охота!

Доброго времени суток,
пардон Уважаемые, а если вариант с лепестком скажем укрепленным на валу или диском с прорезями, что в вашем случае я думаю лучше из соображений надежности,(шаг сами подберите), и оптопарой(лампочка-фотодиод скажем) получается простой бесконтактный прерыватель,соответственно имеем частоту вращения, дальше пересчитываем ее в скорость(школьный учебник по физике ).
Для варианта в цехе более чем надежен.
Удачи!

Бывает так, что машина разгонаяется от 0 до номинала за пол или один оборот. У лепестка время отклика низкое. Диск с прорезями получше, но торец вала закрыт, доступна боковая часть. Так как исследования постоянно проходят на разных машинах, нежелательно лепить что-то на вал.

Prostite ne mogli bi vi togda dla bolschego ponimaniya obema rabot foto etogo agrigata prikrepit.

[OgRom]

Доплеровский измеритель, ИМХО, оптимален.

А если, допустим, расположить на валу ультразвуковой генератор с автономным питанием,
и измерять стационарным приемником (приемниками) доплеровские отклонения...

[slimjack]

В основном это прокатные станы шахтные подъемные установки





Нет фоток привода блюминга - там вал самый большой

[mehanik]

Даааааа...впечатляет))..Но я смотрю на всех валах барабаны насажены с мощными спицами - мне кажется тут на них бесконтактные датчики можно спокойно ставить, прошла спица - есть импульс, можно два датчика развести чтоб точнее.. А что, нельзя сваркой вырезать отверстие в заглушке с торца и применить любой контактный датчик вращения?

[andi1981]

В основном это прокатные станы шахтные подъемные установки





Нет фоток привода блюминга - там вал самый большой

UUAAAuu kruto. Da tam vse chto ugodno mogno sakrepit i rasmestit.

[slimjack]

Даааааа...впечатляет))..Но я смотрю на всех валах барабаны насажены с мощными спицами - мне кажется тут на них бесконтактные датчики можно спокойно ставить, прошла спица - есть импульс, можно два датчика развести чтоб точнее.. А что, нельзя сваркой вырезать отверстие в заглушке с торца и применить любой контактный датчик вращения?

Время отклика буде слишко большим. Например, предпоследние две картинки - это машины на 20 об/мин и до номинала разгон менее чем за четверть оборота может происходить.
На счет сварки - если бы это стационарное измерение было, то никаких проблем даже с тахометром. Задача стоит мобильно и быстро проводить измерения. Останавливать на долго ради этого не будут. А если за сварку, даже не обратят внимание на то, что я сказал - разве что матом покроют.

[Vladimir201]

А существуют ли какие нибудь чипы или системы Доплеровские готовые, а то лезть в эти дебри физики и оптики не охота и, наверное, серого вещества не хватит?

Надеюсь, что хватит, да и не мне о том судить. Но коль скоро Вы задумались над такой задачей, то и дебри физики нипочем. Готового предложить не могу. Принцип такой же, как и в первом случае - измерение разности фаз падающего и отраженного сигнала. Дальше - разница в обработке сигнала.

Можно модифицировать первый способ.
1. Накатка, (произвольная, можно по краске) - это даст необходимую регулярность и позволит увеличить точность при простой обработке сигнала. Прототип и основа - лазерный дальномер (есть строительные, называется "рулетка"). А вот откуда вытащить полезный сигнал, думаю, догадаетесь.

PS. Все возможно, коли надо. Ну, и если охота!

Доброго времени суток,
пардон Уважаемые, а если вариант с лепестком скажем укрепленным на валу или диском с прорезями, что в вашем случае я думаю лучше из соображений надежности,(шаг сами подберите), и оптопарой(лампочка-фотодиод скажем) получается простой бесконтактный прерыватель,соответственно имеем частоту вращения, дальше пересчитываем ее в скорость(школьный учебник по физике ).
Для варианта в цехе более чем надежен.
Удачи!

Бывает так, что машина разгонаяется от 0 до номинала за пол или один оборот. У лепестка время отклика низкое. Диск с прорезями получше, но торец вала закрыт, доступна боковая часть. Так как исследования постоянно проходят на разных машинах, нежелательно лепить что-то на вал.

Vladimir201, на счет строительных дальномеров.
Посмотрел в магазинах - точность 1-1.5 мм, боюсь, что не хватит для распознавания рельефа вала. Или Вы имели в виду не такое их применение?

Весь дальномер не нужен. Вам нужна его аналоговая часть. Речь идет не о "ГОТОВОМ К УПОТРЕБЛЕНИЮ" устройстве, а лишь о пригодном к экспериментам.
Вопросы быстродействия и прочее - надо браться и считать. тем более, что диапазон скоростей от 0 до 4км/мин. И конструкцию разрабатывать.
Глянул на Ваших подопечных - надо придумать попроще. Попозже напишу. Но, видимо, придется слегка поработать кисточкой.

Один из предложенных методов с наклеенной лентой с рисками сгодится, если использовать принцип нониуса, т.е. две и более параллельных шкал с разным шагом. Считыватель штриха(точки) на каждую шкалу свой. Получается этакий замысловатый штангель. Лента клейкая, намотал, лишку отрезал - готово. Снимать ленту не надо, загрязнилась - протереть, износилась - заменить. Датчик - любой оптический (по возможности, хоть мышь лазерная), с простыми прямоугольным сигналом на выходе. Ну, вот разве математику придется написать.

[mehanik]

А если пойти другим путем - повесить датчик тока на питающий кабель привода, тогда по идее величина тока будет пропорциональна моменту разгона, а через это уже как-нибудь выйти и на обороты ? Конечно, при этом будет зависимость от количества слоев каната на барабане, но идея - с наскоку возникла, не судите строго!

[slimjack]

А если пойти другим путем - повесить датчик тока на питающий кабель привода, тогда по идее величина тока будет пропорциональна моменту разгона, а через это уже как-нибудь выйти и на обороты ? Конечно, при этом будет зависимость от количества слоев каната на барабане, но идея - с наскоку возникла, не судите строго!

Токи и напряжения мы в любом случае меряем - полная диагностика машины. Но без непосредственного сигнала скорости расчет некоторых величин машины постоянного тока становится далеко неточным. А если с асинхронником дело обстоит - так это вобще шарлатанство. Сейчас, конечно, приходится выкручиваться - используем тахогенераторы (если они уже установлены на приводе), косвенно вычисляем (например по току ротора в АД с фазным ротором) - но это некудышний компромис.
Наверное займусь за изготовление клейкой ленты или какого-нибудь ремня с прорезями. Результаты обязательно сообщу.

[mehanik]

эхх... наговорили с три короба тут, а практического результата - кот наплакал Дело в том что у меня та же проблема, только касаемо валов на буровых установках.. Сейчас ставим бесконтактные датчики OMRON с дальностью 3 см - считаем болты на фланцах, результат приемлемый, но не всегда удобномонтируемый - вот и надеялся заодно поразузнать о новых способах.. Лазер хорошо, но выясняется ему тоже метки надо, ко всему - оптика, а в наших-то условиях.. Но в любом случае - рад был пообщаться))))

[slimjack]

эхх... наговорили с три короба тут, а практического результата - кот наплакал Дело в том что у меня та же проблема, только касаемо валов на буровых установках.. Сейчас ставим бесконтактные датчики OMRON с дальностью 3 см - считаем болты на фланцах, результат приемлемый, но не всегда удобномонтируемый - вот и надеялся заодно поразузнать о новых способах.. Лазер хорошо, но выясняется ему тоже метки надо, ко всему - оптика, а в наших-то условиях.. Но в любом случае - рад был пообщаться))))

Станки шарошечного бурения - такая тема у нас тоже есть. Но там проблемы еще серьезней. Мы пока отложили этот вопрос.

[Vladimir201]

эхх... наговорили с три короба тут, а практического результата - кот наплакал Дело в том что у меня та же проблема, только касаемо валов на буровых установках.. Сейчас ставим бесконтактные датчики OMRON с дальностью 3 см - считаем болты на фланцах, результат приемлемый, но не всегда удобномонтируемый - вот и надеялся заодно поразузнать о новых способах.. Лазер хорошо, но выясняется ему тоже метки надо, ко всему - оптика, а в наших-то условиях.. Но в любом случае - рад был пообщаться))))

Оптика бывает разная, а то и грязь не очень помешает. Вряд ли удастся найти простое решение для пуско-наладочных работ и рутинного контроля - слишком разнятся требования, один диапазон измеряемых скоростей чего стоит.
Метки нужны (и существуют) в том или ином виде при любом измерении, даже если использовать остаточную намагниченность вала во взаимодействии с каким-нибудь магнитометром. Собственно, измерение и есть соотнесение результата с некой мерой.
А что готового нет - не беда, все-таки здесь разработчики собрались (во всяком случае так заявлено), а не потребители готовых решений.
Я прикинул, что с ультразвуковым излучателем, приклеенным на вал (было такое предложение), при двух приемниках получается вполне простая математика. Сам излучатель невелик (активный и с ним проще), и еще меньше пассивный (но сложнее).
В общем, кто хочет делает, кто не хочет - ждет готового.

[mehanik]

.. Датчик - любой оптический (по возможности, хоть мышь лазерная)..

Может это смешно - но почему бы и нет))) Ей не надо никаких рисок - лишь бы вал был шероховатым, прошелся пару раз рашпилем и готово! Конечно я утрирую - но взять принцип за идею и поломать тут голову есть наверное смысл.. Как думаете?

[Vladimir201]

.. Датчик - любой оптический (по возможности, хоть мышь лазерная)..

Может это смешно - но почему бы и нет))) Ей не надо никаких рисок - лишь бы вал был шероховатым, прошелся пару раз рашпилем и готово! Конечно я утрирую - но взять принцип за идею и поломать тут голову есть наверное смысл.. Как думаете?

Думаю, что заработает обязательно. Про мышь я писал не просто так: меряет она как раз с помощью двухкоординатного Доплера! Вы подумайте, откуда она знает в какую сторону и с какой СКОРОСТЬЮ Вы енту животину двинули? Из недостатков - малая дистанция. Из достоинств - воткнул в порт и меряй. Придется, правда программу написать.

[mehanik]

Думаю, что заработает обязательно... Из недостатков - малая дистанция...

Как это всегда бывает - решение - под носом))) Не поленился, разобрал, оказалось - чип стоит со встроенным фотоприемником! Готовый датчик)) А дистанция - дык для мыши ей больше и не надо, все определено фокусировкой линзы: перенастроить и сантиметры нам уже гарантированы.. Для проверки взял абсолютно ровную (на глаз, конечно) металлическую поверхность, поюзал - работает. Выходит, остались чисто технические доработки... А прогу состряпать наверное тут любой ламер сможет, алгоритм нехитрый.

[_Sam_]

Думаю, что заработает обязательно. Про мышь я писал не просто так: меряет она как раз с помощью двухкоординатного Доплера! Вы подумайте, откуда она знает в какую сторону и с какой СКОРОСТЬЮ Вы енту животину двинули?

Заработает, но работает не по доплеру! Вся информация получается за счёт автокорреляции, именно поэтому нужна неоднородная поверхность. Т.е. там пластиковая линза, пзс и вся последующая обработка. Именно поэтому таки мыши можно использовать как сканеры. Тут на форуме где-то приводились ссылки на ресурс, посвящённый этой теме, с подробным описанием, как из мыши сделать сканер.

[Vladimir201]

Думаю, что заработает обязательно. Про мышь я писал не просто так: меряет она как раз с помощью двухкоординатного Доплера! Вы подумайте, откуда она знает в какую сторону и с какой СКОРОСТЬЮ Вы енту животину двинули?

Заработает, но работает не по доплеру! Вся информация получается за счёт автокорреляции, именно поэтому нужна неоднородная поверхность. Т.е. там пластиковая линза, пзс и вся последующая обработка. Именно поэтому таки мыши можно использовать как сканеры. Тут на форуме где-то приводились ссылки на ресурс, посвящённый этой теме, с подробным описанием, как из мыши сделать сканер.

Автокорреляция (перемножение падающего на отраженный(задержанный) сигнал+интегрирование) = смеситель с фильтром. И доплер вычисляется также (от долей герца до чего получится). Оптическая обработка не просто линза и пзс, это прежде всего дифракционная решетка или другой (частотный) шаблон. Это не мешает сделать из мыши сканер (контраст по отражению(амплитуде)). Читал. Здорово.

[blackfin]

И доплер вычисляется также (от долей герца до чего получится). Оптическая обработка не просто линза и пзс, это прежде всего дифракционная решетка или другой (частотный) шаблон. Это не мешает сделать из мыши сканер (контраст по отражению(амплитуде)). Читал. Здорово.

Плохо читали. Theory of Operation

The ADNS-2610 is based on
Optical Navigation Technology. It
contains an Image Acquisition
System (IAS), a Digital Signal
Processor (DSP).
The IAS acquires microscopic
surface images via the lens and
illumination system provided by
the HDNS-2100, HDNS-2200, and
HLMP-ED80-xx000. These images
are processed by the DSP to
determine the direction and
distance of motion.

И фото на стр. 25.

Сообщение отредактировал blackfin - Mar 2 2007, 20:11

[Vladimir201]

И доплер вычисляется также (от долей герца до чего получится). Оптическая обработка не просто линза и пзс, это прежде всего дифракционная решетка или другой (частотный) шаблон. Это не мешает сделать из мыши сканер (контраст по отражению(амплитуде)). Читал. Здорово.

Плохо читали. Theory of Operation

The ADNS-2610 is based on
Optical Navigation Technology. It
contains an Image Acquisition
System (IAS), a Digital Signal
Processor (DSP).
The IAS acquires microscopic
surface images via the lens and
illumination system provided by
the HDNS-2100, HDNS-2200, and
HLMP-ED80-xx000. These images
are processed by the DSP to
determine the direction and
distance of motion.

И фото на стр. 25.

Согласен. Последовательный анализ изображений.
Здорово относится к сканеру из мыши. Встретил его на iXbt.

[НЕХ]

Существуют мышиные датчики, использующие эффект Допплера, например, PLN2020.
Информации по ним немного - видимо погрязли в патентных войнах.
стоят в желтой мыше логитеч

[blackfin]

Существуют мышиные датчики, использующие эффект Допплера, например, PLN2020.
Информации по ним немного - видимо погрязли в патентных войнах.
стоят в желтой мыше логитеч

Вы хоть представляете себе порядок величин для "поперечного" эффекта Доплера,
ширины спектральной линии ПП лазера/светодиода и размеров спектроанализатора
на основе диффракционной решетки, которым этот эффект можно обнаружить?

[НЕХ]

Не одну неделю эксперементировал...
Представление имею.
Эффект, лежащий в основе этого прибора - оптическое смешение внутри лазерного кристалла при
попадании на него отраженного сигнала.
тут главная заморочка - определение направления
для этого приходится модулировать ток лазера - менять длину волны 850 нм
этим же способом определяют расстояния порядка метра с разрешением десятки микрометров
тема широко представлена в сети - ключевое слово "self-mixing"

[blackfin]

Эффект, лежащий в основе этого прибора - оптическое смешение внутри лазерного кристалла при
попадании на него отраженного сигнала.

Тогда объясните, как можно использовать
"оптическое смешение внутри лазерного кристалла" если свет, отраженный от поверхности стола
имеет диффузное распределение как по фазе, по поляризации, так и по углу отражения..

[НЕХ]

Возьмите лазерный диод со встроенным фотодиодом контроля мощности, снабдите его объективчиком
сигнал с фотодиода подайте на усилитель, а с него на динамик.
При перемещении предметов с небольшой скоростью Вы услышите характерный свист
направив луч на руку с расстояния метр легко слышен пульс живого человека
ток через лазер выше порога , но не на максимуме - есть оптимум
луч не обязательно сфокусирован на предмете - эффект наблюдается и с коллимированным лучом
Вопрос как из этой забавы отжать метрологию - длина волны гуляет от температуры, тока, возраста
и тогда простая схема обрастает...

[blackfin]

Возьмите лазерный диод..

Взять то можно, только вот эффект Доплера здесь ни при чем.. Так что, деза..

Почитал я первую попавшуюся статейку по "self-mixing".
Речь идет, соб-сно, об изменении геометрических размеров объемного
резонатора, построенного на основе двух слабосвязанных резонаторов Фабри-Перо.
Один из них - кристалл ПП лазера, второй - поверхность_лазера+внешнее_зеркало.
Отсюда и изменение частоты. Отсюда и возможность измерять расстояние.
Работать будет, но при условии, что шероховатость поверхности в точке отражения
луча много меньше длины волны лазера. В противном случае - диффузное рассеяние света.
IMHO, для мышки как раз второе.

И потом, этим способом можно определить перемещение только в направлении луча лазера..
Поперечные перемещения, что как раз и необходимо для работы мышки,
таким способом не определить.

[НЕХ]

рекомендую почитать не только первую попавшуюся, но и последующие...
даташит, например, PLN2020
А мышка у меня работающая - сейчас, правда, из продажи спрятались они
лазер светит не по нормали, а под углом к поверхности
лучики острые видны в видео
Допплеровская частота при классическом методе двух пучков совпадает, если
рассматривать ее с точки зрения рассеяния неоднородностями с изменением оптической частоты и с позиции прохождения неоднородностью полосатого освещения

[blackfin]

...рекомендую почитать не только первую попавшуюся, но и последующие...
даташит, например, PLN2020

Вынужден согласиться, хотя сомнения остались...
Ширина спектральной линии ПП лазера порядка 0,1нм:
То есть добротность резонатора равна 800 нм / 0,1 нм = 8000.
Доплеровский свиг частоты при скорости мышки 30 см/сек составляет F*10^-9.
Следовательно, добротность резонатора Фабри-Перо должна иметь порядок 10^9.
Вопрос как?

Сообщение отредактировал blackfin - Mar 6 2007, 17:18

[НЕХ]

длина когерентности тоже должно быть маленькой - мал кристалл
А на поверку - метры бывают
И еще там всяких чудес !!!

[DS]

0.1 нм - это огромная ширина линии. Нормальный одномодовый лазер имеет ширины в мегагерцы. Длина когерентности совершенно не связана с длиной резонатора, это время сохранения фазы. Она связана с уровнем инверсии и другими свойствами среды.
В данном случае допплер вообще не причем. У фабри-перошных лазеров все моды сильно флуктуируют, а зеркала имеют большое пропускание - 30 - 50%. Соостветственно - огромный уровень инверсии в среде. Если не принято специальных мер даже очень слабый отраженный сигнал будет изменять и пространственную, и частотную модовую структуру генерации, а поскольку по маленькому фотодиоду в лазере бегает интерференция, вы будете это все на нем видеть. Допплера вы не померяете с шириной линии 0.1 нм - это порядка 10 Ггц. Внутри нее частоты меняются хаотически - это связано с флуктуациями тока через лазерную структкру, и много еще с чем.

[НЕХ]

допплеровский сигнал можно снимать не с фотодиода, а напрямую с выводов полупроводникового
лазера - правда он слабее и сильно зашумлен, но уловим. Прелесть в том, что усиление и детектирование происходит в активной области кристалла на оптических частотах.
большинство современных допплеровских промышленных измерителей скорости - длины в качестве источника используется обыкновенный диод, а непостоянство длины волны излучения невелируется
применением в качестве светоделителя дифракционной решетки - угол отклонения тоже меняется, а ширина полосок интерференционной картинки остается постоянной. Ширина спектра излучения особой
роли не играет - лишь малость изменится контраст полосок. Сложности возникают при необходимости
контроля направления перемещения и тогда добавляются акусто-оптические и электро-оптические
дополнения, а цена выростает до 5(россия) 10-15 тыс. уе(запад)(хотя вызвана скорее сроком окупаемости). разрешение обычно 10 микрометров, точность заявляется лучше 0.1%

Сообщение отредактировал НЕХ - Mar 7 2007, 13:40

[DS]

Формулу в студию - как можно при ширине спектра в 10 Ггц измерить 10e-9 от примерно 10e14 герц ?

Не путайте с интерферометрами Майкельсона и другими устройствами со свтетоделителями. Там прямо измеряется перемещение по количеству интерференционных максимумов-минимумов.

В дорогих системах позиционирования, в частности, в лазерных гироскопах, используется генерация с шириной линии в килогерцы от силы. Тогда можно говорить о допплеровском сигнале.

[blackfin]

0.1 нм - это огромная ширина линии. Нормальный одномодовый лазер имеет ширины в мегагерцы. Длина когерентности совершенно не связана с длиной резонатора, это время сохранения фазы. Она связана с уровнем инверсии и другими свойствами среды.
В данном случае допплер вообще не причем. У фабри-перошных лазеров все моды сильно флуктуируют, а зеркала имеют большое пропускание - 30 - 50%. Соостветственно - огромный уровень инверсии в среде. Если не принято специальных мер даже очень слабый отраженный сигнал будет изменять и пространственную, и частотную модовую структуру генерации, а поскольку по маленькому фотодиоду в лазере бегает интерференция, вы будете это все на нем видеть. Допплера вы не померяете с шириной линии 0.1 нм - это порядка 10 Ггц. Внутри нее частоты меняются хаотически - это связано с флуктуациями тока через лазерную структкру, и много еще с чем.

Ну да, я тоже был убежден,что Доплер ни при чем.. Пришлось читать DataSheets.
Теперь думаю, что принципиальная возможность есть и связана именно со времененем
когерентности луча. Если это время больше, чем 2*L/C, где L-расстояние до объекта,
а C-скорость света, то при сложении падающего и отраженного луча на поверхности
фотодиода возникают биения, т.е. амплитуда интерференционной картины меняется
с частотой ~sin(2*pi*(F-Fотр)*t), т.е. фактически речь идет о разности фаз падающего
и отраженного света. Но все же непонятно, как при диффузном рассеянии света
сохраняется фаза отраженного луча.
Термин "self-mixing", IMHO, все же к вопросу не относится, поскольку "смешение"
происходит не внутри кристалла ПП лазера.

[НЕХ]

"self-mixing" именно относится к процессам внутри лазера - автодинный прием.
В мышином датчике лазер с вертикальным резонатором - размер активной области десяток нанометров
Уважаемый господин Допплер для демонстрации своих опытов катал на платформе целый оркестр.
Вот Вам, неверящие, ширина спектра. А сдвиг по частоте был и в те годы.

[DS]

Так там набор очень узких линий - чистых нот, а на прием - "узкополосные" приемники - уши профессиональных музыкантов, которые чуввствуют сдвиг каждого отдельного колебания.Так что для столь сильного утверждения приведите доказательство в виде формул.

blackfin:
Фаза не сохраняется. Просто из-за возврата части излучения меняется частота и пространственная структура генерации. На фотодиоде всегда есть интерференционные полосы. От изменения частоты и пространственного распределения света полосы перемещаются, Вы видите изменение сигнала.
Время когерентности (т.е. жизни фотона) в таком лазере никак не больше 5 нс, а скорее сего - пикосекунды.

[НЕХ]

Музыка - Шум

[blackfin]

Время когерентности (т.е. жизни фотона) в таком лазере никак не больше 5 нс, а скорее сего - пикосекунды.

Так 5 нс это ж 1,5 метра. Вроде достаточно..

[DS]

По поводу шума - почитайте внимательно описание исходного эксперимента с музыкантами. Ну, а про отличие комбинации узкополосных сигналов и белого шума, по - моему есть в любом учебнике.

5 нс - насколько я помню, теоретическое ограничение в AsGa, связанное с временем жизни возбужденного состояния. Т.е. за 5 нс фотон без всякого лазерного эффекта излучится. При стимулированном излучении падает на порядки. У меня в голове вертится 5 - 10 пс, но без книжки я не уверен.

[НЕХ]

Эффект Допплера происходит при рассеянии - отражении от движущейся поверхности - вне лазера.
А сигнал фотоприемника образуется из-за процессов в ЛД.
Частота наблюдаемого сигнала однозначно связана с длиной волны излучения и скоростью
относительного перемещения.
На эту тематику защищены десятки патентов и созданы, например, виброметры.
(и всякие нано-пико-фемто-секунды не мешают мышке елозить)

[DS]

Я же не пишу, что эффекта нет. Эффект есть, от него хрен избавишься, когда он мешает. Только старик Допплер к нему не имеет отношения. Это эффект интерференции типа Майкельсона. А люди, которые пишут патенты на мышки, могут в оптике и не разбираться.

[НЕХ]

Резюмирую: лазерный диод, изменяя выходную оптическую мощность, контролируемую встроенным фотодиодом, позволяет оценить допплеровский СДВИГ-частоту биений.
Процессы, приводящие к этому, связаны с образованием внешнего оптического резонатора.
Наверно, их можно рассматривать с позиции пространства-размера резонатора или времени-частоты излучения.
Лазерное поведение можно наблюдать и в статике, а допплеровский сдвиг всегда ассоциируется со скоростью.
Интересует аспект применения результатов явления.

Хотелось побудить интерес публики, одаренной свободным временем, к опытам с лазерными диодами.

(интерференционный полосы, бегающие по поверхности встроенного фотодиода, к описанному явлению отношения
не имеют. Это крайний случай, например, при отражении луча от зеркала обратно в объектив, приводящее порой к гибели лазера от чрезмерного тока, поданного обманутой схемой контроля мощности)

Что касается первого вопроса темы, то на мой взгляд, оптические методы незаменимы при измерениях скорости-длины легко деформируемых, раскаленных, жидких субстанций. А для решения текущей задачи советовал поискать производителей рекламных,забавных магнитиков для наклеЙки на холодильники. Попадавшийся мне имел период намагниченности порядка 8 мм. Сигнал уверенно снимался А3422 - замечательная микросхемка - рекомендую.
Надеюсь, резиновые магниты производятся экструзией и длина может быть любой.

Для желающих поглумиться над останками CD-ROMов, старая статейка.

Прикрепленные файлы

 ldv.pdf ( 253.61 килобайт ) Кол-во скачиваний: 185

 

[DS]

Вы упустили ключевой момент, который особо отмечен в статье - для наблюдения допплеровского эффекта в широкополосном сигнале необходим beamsplitter и выровненные оптические пути двух лучей, чтобы фазы всех частотных составляющих сигнала на детекторе совпадали. Для лазера можно не выравнивать с точностью 1/4 длины волны, как для белого света, но с точностью в доли мм выравнивать придется. Попробуйте это реализовать в мышке или при отражении от большой поверхности.

[НЕХ]

Статья к грызунам отношения не имеет.
А всякие beamsplitters, призмы Волластона, поляризующие кубики, дифракционные решетки, pin-фотодиоды и,конечно, лазерные диоды в достатке валяются под ногами на барахолках.
В одном таком устройстве стоит примечательный диод fld6a2tk - кристалл изолирован от корпуса,
пятно света 685 нм 35 мВт имеет КРУГЛУЮ форму, а диффракционная картинка коллимированного
луча на 15 метрах идеальна. И все это съюстированно и предназначено для измерений
поворота плоскости поляризации +-0,5 градуса. Цена вопроса 50 рублей.
Желаю успехов.

[Jakob]

Как можно бесконтактно измерить скорость вращения вала двигателя, елси торцы вала закрыты?
Датчик должен легко устанавливаться.
Вал двигателя диаметром от 20 см до 1 м. Поверхность вала доступна, но не гладкая (бывает с краской, но это можно зашкурить). Получается, что нужен датчик линейной скорости. Точность не хуже 20 см/мин. Максимальная скорость до 4 км/мин (до 2 тоже неплохо).

Существует ли в природе что-то для таких измерений?

Для этого и других аналогичных случаев, где надо контролировать скорость или позицию вращающегося вала, и где невозможно с торца поставить энкодер, есть хорошее готовое решение.

GCI0L - линейный датчик магнитного поля для бесконтактного позиционирования подвижных объектов от фирмы BG electric e.K. из Германии.

Магнитная лнта наклеивается на вал, а бесконтактный датчик закрепляется в непосредственной близости от ленты.

На выходе датчика две последовательности прямоугольных импульсов со смещением на 90 град для определения направления вращения. Разрешающая способность такой системы зависит от выбранной ленты (количество полюсов на см) и от выбранного сенсора.

[Vladimir201]

С мышкой все работает. Проверка очень грубая.
Взял программку шутейную - измерение пробега (и скорости) мыши по экрану (их много - и со спидометром, и без, и в чем ни попадя меряют...), колесико диаметром около 5-ти см (что попалось под руку).
Заработало! Но не хватает при больших оборотах скорости обработки и расстояние маловато.

[LII]

Можно измерять центробежную силу. На вал закрепить датчик давления с грузом. Для компенсации веса груза на разных участках траектории можно закрепить два датчика диаметрально и брать их полусумму. Сигнал передавать по радиоканалу. Будем иметь непрерывный аналоговый сигнал пропорциональный скорости вращения.

[Dmitriy_V]

Вы упустили ключевой момент, который особо отмечен в статье - для наблюдения допплеровского эффекта в широкополосном сигнале необходим beamsplitter и выровненные оптические пути двух лучей, чтобы фазы всех частотных составляющих сигнала на детекторе совпадали. Для лазера можно не выравнивать с точностью 1/4 длины волны, как для белого света, но с точностью в доли мм выравнивать придется. Попробуйте это реализовать в мышке или при отражении от большой поверхности.

А почему бы не использовать звук? Ширина полосы небольшая, исходный сигнал известен.
Излучатель генерирует звук в направлении вала под некоторым углом, микрофон ловит сигнал и сравнивает по фазе с генерируемым. Если вал вращается, то за счет эффекта доплера фаза будет меняться. Неравномерность вала компенсируется калибровкой, грязь не мешает, элементная база на порядок дешевле лазерного аналога.

[alexQ]

Если двигатель 3-х фазный электрический и есть доступ к обмоткам, то вал трогать не нужно, нужно нормализовать противоэдс с обмоток двигателя и потом на сигнальнике расчитать вектора и получить скорость вращения