Inductosyn resolver projekt

Tekniska beskrivningar rörande monteringar, drivning, elektronik etc.
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2014-02-01 14:22:15

Håller på att ta fram lite kretskort för att testa hur bra prestanda man kan få ut av ett system baserat på billiga standardkomponenter. För att vara användbart för astrophotos behöver den kunna ge en felsignal till guideporten men en noggrannhet på ca +-1” under några minuter (900”/min dvs ~ +-100ppm för 10min exp).

Jag har gjort en preliminär layout (se bifogade bilder) som jag gärna skulle vilja få lite synpunkter på om det finns någon som har erfarenhet av sådana system. Det gäller framför allt geometri på transformatorn då jag tänkte få korten gjorda om ca 1 vecka (får hänga med på samma panel som en del andra så jag kan hålla kostnaderna nere).

Noggrannheten i dagens laserfilms baserad kretskortstillverkning är ju hög men då fräsning borrning sker i ett annat steg så har man ofta 20-100um fel positionering mellan dessa. Eftersom mätningen sker över hela varvet samtidigt så jämnar sig mycket av felen ut sig men man kan räkna med att där kommer till att bli en felsignal med 24 graders periodicitet (360/antal sensorer=15). Hur stor denna skulle bli med en wobbling på 100um har jag ingen aning om (skulle gärna få feedback om detta). Med en rotationshastighet på ¼ grad per minut så borde man kunna göra även långa exponeringar utan att drabbas av detta (någon absolutgivare med 20bitas noggrannhet har jag inga ambitioner att göra:).

Jag har även tänkt lägga förförstärkare på resolver kortet direkt vid anslutningen till lindningen så man inte behöver få in störningar via kablaget. En noggrann index puls funktion skall också finnas så man har möjlighet att använda den som absolutenkoder (med den noggrannhet som man kan få).

Jag tänker inte använda färdiga resolverkretsar (tex från analog devices) då dagen ad/dsp system är överlägsna (och billigare) än dessa. Jag har inte bestämt mig helt men tror jag satsar på 2 synkrona sigma-delta omvandlare där dataflödet synkroniseras med drivsignalen. Jag ser ingen anledning till att använda sinus (som brukligt förr) då en fyrkantsvåg ger maximal sampligstid till omvandlaren då man kan ställa fasen så att man plockar värdet i bakkanten. Hastighetskraven är låga så tex en 1kHz bärvåg kommer att samplas 33ggr/bågsekund.

Det största problemet jag ser just nu är att generera överföringfunktionen mellan vinkel och kvoten på sin/cos signalerna. Den matematiska funktionen (arctang(Usin/Ucos)/180) måste kompenseras för geometrifel och parasit kapacitans. Detta måste mätas upp och då vore det ju bra att ha en resolver att jämföra med. Det har jag inte och jag tror inte jag kan finansiera inköp av en så länge det är ett hobby projekt. Jag har dock designat en motorstyrning som har en upplösning på 0.65”/steg. Även om där sitter en harmonic drive som spökar till det lite så med lämpligt filter/medelvärdesbildning borde jag kunna få fram en hyfsad överföringsfunktion.

Jag gör det mest för att det är roligt med utmaningar, för dom bekväma så finns det färdiga system att köpa för 10kkr
http://www.mda-telescoop.com/index.php? ... &Itemid=40
men visst hade det vara roligt att kunna tillhandahålla ett litet kit för ca 500:- till dom som vill göra det själv.

Den som har något att tillföra i form av kunskap (eller en 20bitars resolver för utlåning:) är välkommen att höra av sig. Bifogar några bilder på transformatorn.

Håkan Barregård
Bilagor
tr2.jpg
tr2.jpg (97.42 KiB) Visad 2840 gånger
tr1.jpg
tr1.jpg (164.7 KiB) Visad 2840 gånger
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 4070
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav AstroFriend » 2014-02-01 19:07:30

Hej Håkan!
Vilket spännande projekt du håller på, om jag nu inte helt missförstått det är transformatorn du har på bilden hjärtat i vinkelgivaren. När jag i det militära höll på med radarteknik fanns det där vinkelgivare som kallades för Elgoner, de byggde på trefasprincio vill jag minnas. Är det här samma grundteknik?

Hur har du tänkt den skall kommunicera med omvärlden? Jag har själv ett EG6 mount, jag använder EQMOD ihop med det för styrningen, är det kanske via det du tänker koppla ihop det?

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2014-02-01 19:35:10

Det du tänker på är förmodligen en syncro resolver, dessa bygger på motsvarande princip.

Enkla applikationen är ju att den kommunicerar via guideporten. Man har en in-port till elektroniken dit man kan koppla en guidekamera och utgången kombinerar felsignalen från resolvern med guidekamerans styrsigna. I princip så blir det att den snabba felkorrigeringen kommer från resolvern så monteringen uppför sig som en med så perfekt drivning som möjligt. Guidekameran tar hand om fel pga atmosfär, polfel mm. Är det en bra rätt inställd montering så kan man förhoppningsvis köra oguidat några minuter.

Jag skall först testa signalkvalitet och se om jag tror på en fortsättning. Faller den väl ut så är det en hel del jobb med att göra en riktig utvärdering av noggrannheten. Om detta går bra så kan jag satsa på en integrering av systemet med de monteringar som finns ute och då får de som vill hjälpa till med testning o utvärdering (mekaniska anpassningen är nog tyvärr det svåraste/dyraste, inte alla som har tillgång till en svarv o kan få tillverkat den adapter som kommer att behövas).

För dom skeptiska så får man tänka på att det är en mycket stor skillnad att tillverka en enhet som skall kunna fungera med full noggrannhet över hela varvet, har pratar vi om tracking under 1-2grader. Kommer absolutnoggrannheten i närheten av en tiondel av de kommersiella så är jag fullt nöjd (+-10" över 360 grader är mycket mer än en glad amatör behöver:). Första fasen bör vara klar om en månad. Resten beror på hur mycket tid jag kan lägga ner på det. Som en mans konsult så är man tyvärr mer livegen än som anställd så länge man förväntas dra in pengar till hushållet.

Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
perfrej
Inlägg: 257
Blev medlem: 2010-12-04 07:57:08
spamtest: JA
Ort: Saltsjöbaden

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav perfrej » 2014-02-01 21:45:42

Kul!

Jag tror att den största utmaningen är att passa in kortet på axeln. Jag gjorde en beräkning på det en gång (hittar den inte nu) och kom fram till att någon mikron ocentrerat medförde fel som var helt oförenliga med funktion. Eftersom det är analoga signaler du avser att behandla kan det också var, som du mycket riktigt påpekar, extremt störkänsligt.

Det kan vara idé att köra med en riktigt bra A/D och signalbehandla lite för att filtrera sig fram till lite större noggrannhet.

Toppenprojekt!

/per
Takahashi FSQ106EDX III
190MN med Moonlite
TEC-140ED med TEC flattener
10Micron GM2000HPS II UP, GM1000HPS
SBIG ST8300M, QSI 683swg
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2014-02-03 12:58:32

Hej Per

Jag har letat på nätet efter dokument som tar upp felkällor i inductosyn system men hittade inget användbart (några kinesiska avhandlingar som inte är så lätt tillgängliga).

Jag har spridit ut sin/cos spolarna jämt över varvet just för att man så långt det går skall medelvärdesbilda bort sådana fel. Eftersom det är kvoten mellan sin/cos signalerna som används och mätningen av dessa är peak to peak värden så undertrycks alla symmetriska störningar. Där är heller inget behov av någon spänningsreferens i systemet.

De mekaniska fel som kommer fram är sådana som kan påverka förhållandet mellan sin/cos signalerna. Förutom centrerings fel så måste avståndet mellan kretskorten hållas konstant. Kommersiella givare löser detta med att fixera transformatorn med hög noggrannhet i ett metallhus (detta är förmodligen den största kostnaden i tillverkning). Eftersom man alltid måste ta hänsyn till termiska rörelser och glapp i lagring måste man sen ge en vridstyv men ändå flexibel anslutning mellan givare och utrustning.

För våra behov med det låga varvtalet och inget större krav på absolutnoggrannhet så tänkte jag att sensor-kortet monteras fast i gem-huset (detta har flest ledningar och då behöver inte dessa rotera). Sändarkortet (För att förenkla konstruktionen så gör jag inte denna trådlös utan här får man acceptera en anslutningsledning som följer rotationen) monteras på en bricka som är fjäderbelastad mot infästningen. Mellan korten har man en nylon/teflon film som via fjäderkraften ger ett någorlunda konstant avstånd mellan spolarna. Detta innebär att centreringsfel både på kort och ra-axel kommer att slå igenom fullt ut.

Om någon kan ge en beräkning av hur mycket fel detta kommer att generera så vore det bra att veta annars är detta en av de första parametrar jag kommer att försöka mäta upp. Även om man har ett rätt stort fel här så är det ändå mycket lättare för en guidekamera att bara behöva kompensera för ett långsamt hastighetsfel (man kan tolerera lång exponeringstid/reaktionstid) än att försöka hantera de mycket snabbare fluktuationer som dålig snäckväxel ger.

Skall detta bli en användbar givare för amatörer så måste man försöka göra något som är så enkelt o billigt som möjligt speciellt vad gäller mekanik och montering. De som har råd att köpa specialtillverkade adaptrar o kopplingar gör nog en bättre affär om de köper ett färdigt masstillverkat system. Den enkoder som Telescope Drive Master använder är en optisk enkoder med 5000 linjer (260"/linje) där man sen interpolerar mellan linjerna. Här medelvärdesbildas inte positioneringsfel då man bara mäter på enstaka linjer och inte över hela varvet samtidigt som inductosyn givaren.

Men som sagt, det skall bli spännande o se hur bra/dåligt det kan bli
Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2014-02-22 18:17:55

Kretskorten anlänt, återkommer när jag fått tid att göra de första testerna.

Håkan
pcb.jpg
pcb.jpg (524.42 KiB) Visad 2632 gånger
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
ragge
Inlägg: 1370
Blev medlem: 2014-03-23 22:25:03
spamtest: JA
Ort: Uddevalla
Kontakt:

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav ragge » 2019-09-13 09:54:05

hbar skrev:Kretskorten anlänt, återkommer när jag fått tid att göra de första testerna.

Håkan


Hej Håkan,

Denna tråden hade jag missat (tack happyleila som bumpade upp den).
Mycket intressant projekt, och imponerande. Jag begriper bara principerna i ditt projekt, inte detaljerna, men det vore roligt att höra hur det gick.

Själv har jag gjort en fungerande lösning till min HEQ5:a, som delvis kompenserar bort RA-motorns olinjära tracking-hastighet genom att skicka in pulser via ST4-porten (med prioritet för guidekameran). Här behövs ingen resolver, bara en trigpuls från RA-motorns helsteg, sedan är det alltid samma avvikelser som skall motverkas. Du minns kanske när den tråden var aktuell här på AN.

Nu håller jag däremot på med ett återkopplat system, tänkt för en portabel kameravridare (max c:a 300 mm FL), det bygger på en simpel optisk encoder. Men det är väldigt kul och lärorikt att experimentera med sådant här.

Ragnar
Prylar :HEQ5 Pro "AI" (Arduino Inside) , TS APO 107mm f/6.5, TS Imaging Star 71 f/4.9, Meade 8" LX200 ACF, Nexguider, 2 x moddade Nikon D7000, DslrDashboard (Android)
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2019-09-16 13:37:21

Hej Ragnar

Grundfunktion är där och en hyfsad signal överförs till mottagaren. Det problem jag såg var att förutom den inducerade signalen så fick jag en rätt stor signal som var pga den kapacitiva kopplingen. Tyvärr ligger denna 90 grader förskjuten och när den adderas till nyttosignalen så ger detta en fasförskjutning av resultatet. Det går att kompensera för detta och ev även att till viss del skärma bort den men för mer ingående mätning så behöver jag ta fram ett kort med en audio codec som ger mig möjlighet att kontrollera fasen på insignalen relativt styrsignalen. Testriggen står inte mer än en meter ifrån mig men som vanligt räcker inte tiden till.

Jag har gått lite i halvpension nu så det blir förhoppningsvis mer tid att lägga på detta framöver men där finns några mer prioriterade projekt som ligger före.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
ragge
Inlägg: 1370
Blev medlem: 2014-03-23 22:25:03
spamtest: JA
Ort: Uddevalla
Kontakt:

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav ragge » 2019-09-16 20:08:43

@hbar,

Kul med sådana här kreativa och nyskapande projekt, och inspirerande läsning - hoppas fortsättning följer.
Och respekt för felsökningen/analysen av varför den inte levererade som avsett (ännu). Själv hade jag bara kunnat konstatera att det inte fungerade, utan en aning om varför.

Ragnar
Prylar :HEQ5 Pro "AI" (Arduino Inside) , TS APO 107mm f/6.5, TS Imaging Star 71 f/4.9, Meade 8" LX200 ACF, Nexguider, 2 x moddade Nikon D7000, DslrDashboard (Android)
lboc
Inlägg: 1
Blev medlem: 2012-01-12 18:54:54
spamtest: JA

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav lboc » 2019-09-16 20:24:55

Hej, vilket spännande projekt. Jag är dock lite konfunderad.. När ledningarna går fram och tillbaks sådär blir det väl ingen transformator, då tar ju fältstyrkorna ut varandra efter två vändor. Eller hur ska det fungera?
mvh Lars
Användarvisningsbild
ragge
Inlägg: 1370
Blev medlem: 2014-03-23 22:25:03
spamtest: JA
Ort: Uddevalla
Kontakt:

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav ragge » 2019-09-16 22:52:36

Hej Lars,

Som jag ser det borde det bli en samverkan från två intilliggande ban-delar på det ena kretskortet (alltså ett "U"), så att magnetfältet (riktat upp eller ned) mellan dessa två blir starkare än om det hade varit en ensam ledare.
Se https://sv.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6gerhandsregeln

Ragnar
Prylar :HEQ5 Pro "AI" (Arduino Inside) , TS APO 107mm f/6.5, TS Imaging Star 71 f/4.9, Meade 8" LX200 ACF, Nexguider, 2 x moddade Nikon D7000, DslrDashboard (Android)
hbar
Inlägg: 518
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Inductosyn resolver projekt

Inläggav hbar » 2019-09-17 10:46:11

Lars, enklaste transformatorn består bara av två parallella trådar. Förhållandet mellan den raka delen och böjarna skall vara så stort som möjligt för att få en bra signal. Du får se det som en serie parallella trådar där varannan sändartråd har ett magnetfält som roterar åt ena hållet och de andra åt motsatt. När mottagartråden ligger nära någon av dom så ger den en stark signal. När skivan roterar och ligger mitt emellan så blir den noll för sen få motsatt polaritet när den närmar sig nästa.

Magnetfältet är starkt avståndsberoende i luft och det är inga effekter som överförs. Ett sätt att minska den kapacitiva överföringen (som jag inte vill ha) är att försöka lägga en tunn jordfilm mellan men detta kommer också att minska nyttosignalen. Ett roligt men lite tidskrävande projekt men det finns ju fler saker som är det, astrofoto är väl en sådan eller?

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro

Återgå till "Monteringar"

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: 2 och 0 gäster