Verkabelungsideen für einen beweglichen Sensor

Ich suche nach Ideen zur Verkabelung eines Sensors, der zyklischen Bewegungen unterzogen wird, um Ermüdungsausfälle im Kabel zu vermeiden.

Der Sensor ist ein Beschleunigungsmesser, der auf einer Welle montiert ist, die sich mit etwa 15-60 U / min um ~ 375 Grad und zurück dreht. Der Schaft hat einen Durchmesser von etwa 100 mm. Es kann in der Lebensdauer des Sensors etwa 250.000 Zyklen durchlaufen. Es ist in Ordnung, dass das Kabel versagt, wenn es mehr als 375 Grad durchläuft. Was ist der beste Kabeltyp, damit das wiederholte Auf- und Abwickeln keine Fehler verursacht?

Bonuspunkte, wenn die Lösung (a) billig ist und (b) viel herumflatterndes Kabel vermeidet.

Alternativ kann jeder, der gute Ideen zur genauen Messung der Bewegung einer Kirchenglocke hat, diese gerne vorbringen. Mit "genau" meine ich eine bessere Auflösung als 0,5 Grad in der Bewegung der Glocke, Bonuspunkte für die direkte Messung der Winkelbeschleunigung.

Warum dreht sich Ihre Welle so stark und wofür benötigen Sie die genauen Rotationsinformationen? Was bewegt die Glocken? Wenn sie reibungslos von einem Motor angetrieben werden, können Sie möglicherweise die Position der Glocke aus dem Verhältnis zwischen dem an die Glocke angelegten Strom und der Geschwindigkeit, mit der sie sich ändert, ableiten (letztere wird über IR-kompensierte Spannungsrückkopplung abgeleitet).
Es macht diese Bewegung, weil jemand 40 Fuß unter ihm steht und an dem Seil zieht. Ich möchte die genaue Drehung messen, damit ich die Bewegung des Klöppels damit modellieren und die Zeit, zu der der Klöppel auf die Glocke trifft, genau vorhersagen kann, um sie mit einem Klingelsimulator zu verwenden.
Wenn Sie ein Seil haben, wie wäre es, wenn Sie ein dünnes elektrisches Kabel daran befestigen? Irgendwo entlang seiner Länge könnte das Kabel in einer "U"-Form herabhängen. Ich würde schätzen, dass die vom Seil zurückgelegte Entfernung wahrscheinlich 5 'oder weniger beträgt, also sollte man in der Lage sein, ein "U" zu machen, das nicht einmal in die Nähe einer der beiden Bewegungsgrenzen kommt.
Tatsächlich bewegt sich das Seil bis zu 20 Fuß, und es gibt keine 5 Fuß Abstand zwischen der Welle und dem Boden.

Antworten (4)

Verwenden Sie ein FFC-Kabel .

FFC-Kabel

Ordnen Sie es in einer Spirale an, mit Ihrem Beschleunigungsmesser in der Mitte. Wie von ThePhoton erwähnt, müssen Sie an jedem Ende des Kabels eine Zugentlastung verwenden, da Sie sonst dort ermüden können.

Rotierender FFC

Verwenden Sie alternativ einen längeren FFC und ordnen Sie ihn so an, wenn Sie viel mehr Rotation wünschen:

Umlaufende Kette

YouTube-Video der umlaufenden Kabelkette.

Diese Anwendung verwendet Kabelketten, was besser ist, und kann beliebige Kabel aufnehmen. Es ist teurer, aber immer noch erschwinglich. 2,4 Fuß Kette kostet weniger als 20 GBP von RS . Sie können die Kette spiralförmig anordnen, wie ich es in meinem lila Rendering gezeigt habe.

Wenn Sie wirklich knapp bei Kasse sind, können Sie möglicherweise einfach Ihr Kabel ein paar Mal in einer Spirale um die Achse wickeln. Dadurch wird die Biegebewegung des Kabels entlang der Spirallänge verteilt, sodass kein Teil des Kabels stark gebogen wird. Wir tun dies in unseren Robotern, wo für Lösungen mit Kabelketten absolut kein Platz ist. Und obwohl diese Roboter normalerweise keine 250.000 Zyklen ausführen, haben wir in dieser Situation noch nie einen Kabelausfall gesehen.

Spiralkabel

Ich empfehle dringend eine Lösung wie eine umlaufende Kette oder eine ähnliche Kabelbahn.
Ich weiß, dass die mittlere Zeichnung wirklich nur eine Skizze ist, aber wenn Sie etwas bauen würden, das der Zeichnung entspricht, würde ich mir Sorgen um Ermüdungsbrüche an der Verbindung zwischen dem rotierenden Teil und dem Kabel machen. Es ist eine Art Zugentlastung erforderlich, um eine Spannungskonzentration an dem scharfen Winkel zwischen diesen beiden Teilen zu vermeiden.
@ThePhoton - Ja, das ist absolut richtig. Er müsste dort sicherlich eine Zugentlastung hinzufügen.
Danke. Ich war mir nicht sicher, wie dieses Kabel mit den Ermüdungszyklen umgehen würde. Gibt es eine Meinung dazu, ob ein normales IDC-Kabel geeignet wäre oder ob ich starrere Sachen in Laptops / Druckern usw. benötigen würde?
Zugentlastung ist dabei selbstverständlich, denke ich.
Und... irgendeine Idee, wo ich sie lange genug hinbekomme??? Die Welle hat einen Durchmesser von 100 mm, also einen Umfang von 315 mm. RS hat sie nur bis 200 mm, Farnell bis 305. Ich brauche eher 350 oder besser 4-500.
@Tom - Wie viele Wege brauchst du?
@Rocketmagnet - wahrscheinlich 6 Möglichkeiten, abhängig vom Beschleunigungsmesser, den ich am Ende habe.

Da die Lagerenden geschlossen sind, warum wickeln Sie nicht einen linearen Encoderstreifen um den Umfang der Welle und verwenden dann einen festen Encoder, um ihn abzulesen. Sie können sogar den Radius der Welle vergrößern, indem Sie eine flache Riemenscheibe verwenden und den Streifen an deren Umfang montieren. Keine der Elektronik muss sich auf diese Weise bewegen, und es ist einfacher, die Position zu decodieren. Avago hat einige reflektierende SMT-Quadratur-Encoder, die etwa 3-4 $ kosten, was mehr als ausreichend sein sollte. Auch lineare magnetische Encoder sind möglich.

Das wollte ich vorschlagen!
Ausgezeichneter Vorschlag! Bei 150 LPI um eine Welle mit 14 Zoll Umfang sollte die Auflösung ausreichend sein. Nur zwei Probleme: 1, niemand scheint Codestrips zu verkaufen (zumindest in UK0. 2, ich strebe etwas an, das ein Bastler mit minimalen Lötkenntnissen ist kann reproduzieren (meine sind nichts, worüber man nach Hause schreiben könnte) - smt ist hier eine Kehrseite. Kennt jemand ein ähnliches Gerät in DIP oder einem anderen einfachen Paket? Und wo kann man Cudestrip kaufen?

Verwenden Sie einen Kabelkanal .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es verhindert, dass das Kupfer Ihres Drahtes scharfe Biegungen macht, die dazu führen würden, dass sie brechen. Kabelschläuche haben eine längere Lebensdauer als Kupfer.

Achten Sie besonders auf die Anschlüsse der Leitungen. Das Kabel sollte direkt in den Kabelkanal geführt werden.

Beantwortung Ihrer "alternativ" Frage.

Es gibt viele berührungslose, hochauflösende Drehsensoren. Wie wäre es mit diesen magnetischen, auf dem Hall-Effekt basierenden Sensoren von Renishaw ?

Drehsensor von Renishaw

Diese bestehen aus zwei Teilen: Einer ist ein einfacher Magnet, der auf den rotierenden Teil am Ende der Achse passt. Der andere ist der stationäre Teil, der alle Drähte hat.

Sie sind ein bisschen teuer, aber laufen fast ewig. Alternativ können Sie auch nur die Elektronik von innen oder nur den Chip selbst kaufen:

Drehsensormodul von Renishaw Drehsensorchip von Renishaw

Diese sind ziemlich nett und haben eine 13-Bit-Auflösung über 360º, was eine Auflösung von 0,044º ergibt.

Ich habe mir diese angesehen und wollte schon lange eine verwenden - insbesondere die Cherry AN820032 oder ähnliche. Es passt ziemlich genau in das Budget (ca. £ 25 für den Sensor) und macht das, wonach ich suche. Aber als ich in den Glockenturm kam, um mich umzusehen, wurden die alten Kolbenbolzen aus Holz durch moderne Lager mit geschlossenen Enden ersetzt, sodass ich keinen Zugang zum Wellenende habe.
@Tom - In diesem Fall können Sie den Beschleunigungsmesser auch nicht am Wellenende anbringen, und der Messwert des Beschleunigungsmessers wird von der Winkelgeschwindigkeit beeinflusst, es sei denn, Sie verwenden ein Paar zweiachsiger Beschleunigungsmesser, die auf gegenüberliegenden Seiten montiert sind der Welle und mitteln ihre Messwerte.
Ich plante, einen linearen Beschleunigungsmesser auf der Welle zu montieren, so dass eine Achse tangential zur Drehung ist und daraus die Drehung ableitet, wobei ich den Radius des Bezugspunkts des Beschleunigungsmessers kenne.
Verkabelungsideen für einen beweglichen Sensor
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