Wie diese Lasershowsysteme funktionieren

Laut camtech gibt es zwei Arten von Aktuatorkonfigurationen (Moving Magnet und Moving Coil) und zwei Arten von Positionserkennungssystemen (optisch und kapazitiv), die üblicherweise für Galvanometer mit Laserspiegeln verwendet werden:

Der Galvo selbst besteht aus zwei Hauptteilen: dem Aktuator, der die Spiegellast manipuliert, und dem integrierten Positionsdetektor, der dem geschlossenen Regelkreis Informationen über die Spiegelposition liefert. Heutige Hochleistungssysteme werden üblicherweise von zwei Aktuatorkonfigurationen bedient.

Der Moving Magnet, bei dem der Magnet Teil des Rotors und die Spule Teil des Stators ist, liefert aufgrund seines einheitlichen Rotordesigns die höchsten Systemresonanzfrequenzen. Die bewegliche Spule, bei der die Spule in den Rotor integriert ist und bei der der Magnet Teil des Stators ist, bietet das höchste Verhältnis von Drehmoment zu Trägheit und die höchste Drehmomenteffizienz.

Bei den beiden gängigen Arten von Positionsdetektoren bewegt sich das Detektorelement als Teil der Galvorotorstruktur. Beim beweglichen dielektrischen kapazitiven Design treibt eine Hochfrequenzquelle zwei variable Kondensatoren an, und die resultierenden gleichgerichteten Differenzströme melden die Position des Galvo-Aktuators und des Spiegels. Bei den neuen optischen Positionsdetektordesigns beleuchtet eine Lichtquelle Teile von vier Fotozellen. Zwischen der Lichtquelle und den Empfängern wirft eine sich bewegende schmetterlingsähnliche Form mehr oder weniger Schatten auf Paare der Empfängerzellen. Die resultierenden Ströme geben die Position des Galvoaktuators und des Spiegels an.

Das Design des Positionierungsdetektors bestimmt stark die Positionierungsgenauigkeit des Systems, und seine Trägheits- und Resonanzfrequenzeigenschaften beeinflussen die Geschwindigkeit des Systems. Die kompakten, rauscharmen und trägheitsarmen Eigenschaften der patentierten optischen Positionsdetektoren von Cambridge Technology Inc. bieten im Vergleich zu kapazitiven Geräten eine höhere Geschwindigkeit, kleinere Größe und geringere Kosten, ohne Genauigkeit oder Stabilität zu opfern. Darüber hinaus können einige kapazitive Detektoren elektrisches HF-Rauschen aussenden, das benachbarte Elektronik im System stören kann, während dieses Rauschen mit optischen Positionsdetektoren eliminiert wird.

Die eBay-Seite, auf die Sie verlinken, gibt nicht an, welchen internen Aufbau die Galvanometer haben (weder Aktuatortyp noch Positionsdetektortyp), aber es heißt PID-Regler für die Rückkopplungsschleife.

Es ist kein Motor, es ist ein Galvanometer: ein System, das eine zum Strom proportionale Auslenkung erzeugt. Es unterscheidet sich stark von einem Schrittmotor, da es keine diskreten „Schritte“ gibt.

Eine Webseite für ein Beispiel einer professionellen Galvo-Einheit: http://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3770

Das tut die Höflichkeit, beide zu erklären, wie es funktioniert

Die Winkelausrichtung (Position) des Spiegels wird optisch codiert, indem eine Reihe von Fotozellen und eine Lichtquelle verwendet werden, die beide in das Innere des Galvanometergehäuses integriert sind. Jede Spiegelorientierung entspricht einem einzigartigen Verhältnis von Signalen von den Fotodioden, was den Betrieb des Galvo-Spiegelsystems mit geschlossener Schleife ermöglicht

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Die Proportional Derivative (PD)-Servotreiberschaltung interpretiert die Signale vom optischen Positionserkennungssystem im Motor und erzeugt dann die Antriebsspannung, die erforderlich ist, um den Spiegel in die gewünschte Position zu drehen.

und auch die Winkelgenauigkeit von 0,0008 ° (15 µrad), wenn Sie ihre spezielle saubere Stromversorgung verwenden.

Die Lichtshow-Einheit gibt keine Winkelauflösung an, sondern nur eine Scannergeschwindigkeit in "Punkten pro Sekunde" .

Laut diesem Typen gibt Ihnen ein Galvanometer mit geschlossener Schleife ein Rückkopplungssignal, mit dem Sie die aktuelle Position des Ankers erkennen können.
Sie senden also ein Signal an das Galvanometer, das die Position darstellt, die es einnehmen soll, und verstärken dann die Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem angelegten Signal, um die Position zu korrigieren, bis sie mit Ihrer gewünschten Position übereinstimmt.

Das Beispiel, das ich verlinkt habe, verwendet eine kapazitive Rückkopplung, aber es gibt auch optische Systeme und Potentiometer-basierte Systeme.

Es ist also wirklich ein Galvanometer und kein Servo oder anderer Motor.

Diese Seite geht auch detailliert auf den Aufbau und die Verwendung des Positionsdetektors und der erforderlichen Rückkopplungsschleife ein. Es gibt auch viele Fachbegriffe und Abkürzungen, die hilfreich sein können, um nützlichere Spezifikationen für Gewerbeeinheiten zu finden.

Genauigkeit und Wiederholbarkeit hängen von den mechanischen Teilen (Lagern) sowie dem Geräuschpegel in der Steuerschaltung ab. Darüber konnte ich nichts finden. Ich denke, Sie müssen nach Informationen zu den ILDA-Testmustern suchen , um in diese Richtung zu gehen.

Die Winkelauflösung hängt (teilweise) von der Auflösung des DAC ab, den Sie zum Ansteuern des Galvanometers verwenden, sowie von der Ansteuerelektronik und der Rückkopplungsschaltung. Es hängt auch vom Scanwinkel ab. Der Scanwinkel dividiert durch die Anzahl der Bits Ihres DAC ergibt die theoretische Auflösung des Scanners.

Um Ihre benötigten 50 Mikrometer bei 3 cm Abstand zu erhalten, benötigen Sie eine Winkelgenauigkeit von etwa 0,095 Grad. Bei einer maximalen Auslenkung von 40 Grad (ich finde Hinweise, dass dies das Maximum für Closed-Loop-Systeme ist), sind das nur etwa 420 Schritte - ein 10-Bit-DAC sollte ausreichen, obwohl ich verfügbare Einheiten sehe, die digitale Eingaben mit bis zu 24 Bit.

Punkte pro Sekunde ist ein Maß dafür, wie schnell das Galvanometer auf Winkeländerungen reagieren kann.