Benötigte Genauigkeit einzelner Komponenten berechnen

[weißnix_]

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Welche? Erzähl' mal!

1. Fakt: Davon hab ich keinen Plan

Unter Vakuum verhalten sich manche Sachen seltsam. Zum Beispiel Schmierstoffe in Lagern könnten anfangen zu sieden und die Dämpfe könnten Oberflächen kontaminieren. Luftkammern im Gerät können zum einen das Gerät beschädigen (Überdruck im Gerät) und zum anderen den Vakuumaufbau stören (verzögerte Freisetzung). Ein handelsüblicher Drehgeber mit optischer Erfassung könnte Probleme mit Kondensattröpfchen auf der Geberscheibe/Auswerteelektronik bekommen. Kondensat ist zwar idR schlecht Leitfähig aber korrosiv.
So mal als lose Gedankensammlung.

 

[oliver.tonn]

Zusätzlich zu dem was weißnix_ schon richtig angemerkt hat gasen Bestandteile von bestimmten Materialien (z.B. Weichmacher bei Kunststoffen) aus und dann brauchst Du ewig bist Du ein Hochvakuum hast. Hier im Haus gibt es eine Vakuum-Expertin die neue Komponenten und Materialien in eine kleine Testkammer legt und dann mit einem Massenspektrometer schaut was für Dreck da rauskommt und wie lange. Wenn die hört, dass bestimmte Materialien in einem Produkt enthalten sind bekommt die Ausschlag. Um mal einen Eindruck zu vermitteln was für ein Aufwand es ist ein hohes Vakuum zu erhalten hier mal ein Beispiel. Wir haben hier Kammern aus Edelstahl die so 1mx1mx2,5m groß sind, die Türen haben Dichtungen aus speziellem Kunststoff. Steht diese Kammer jetzt zu lange offen (mehrere Stunden) saugen sich diese Dichtungen und andere Dinge mit Wasser aus der Luft voll. Würde man jetzt einfach anfangen abzupumpen würde das Wasser aufgrund des niedrigen Luftdrucks anfangen zu sieden und zu verdampfen. Bis alles Wasser aus den Dichtungen und anderen Stellen raus ist bräuchte man mehr als einen Tag. Aus diesem Grunde wird in die Kammer ein Aufbau mit Quarzstrahlern reingestellt und die Kammer dann 12h unter Vakuum ausgeheizt. Ganz schlecht ist auch eine Oberfläche die später im Vakuum sein wird mit bloßen Fingern zu berühren, den Dreck den man dabei hinterlässt versaut einem das Vakuum auch für ein paar Stunden. Bei Drücken von 1E-5 - 1E-7 mBar reichen schon ein paar hundert Moleküle um den Druck deutlich steigen zu lassen und auf das Produkt sollen ja auch nur gewollte Ablagerungen kommen.

 

[oliver.tonn]

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Erstmal danke für die zahlreichen Antworten, es gibt noch eine Frage die noch offen ist. Wie bekomme ich den Linearitätsfehler in meine Formel. Die Abweichung ist klar, das wäre der Fehler in Prozent, aber was ist der erwartete Wert?

 

[Larry Laffer]

... Das Poti hat einen Widerstand von 1kOhm, eine Toleranz von 15% ...

Hallo Oliver,
was hast du denn da für ein Poti ? Ich hatte angenommen, dass du ein Präzisions-Poti für deine Anwendung genommen hast ... 8) (15% Toleranz - das ist ja dann doch eher ein 08-15 Schätzeisen)
Bei einem von mir gedachten Präzisions-Poti müßtest du eigentlich auch eine Angabe über den möglichen Linearitätsfehler erhalten.
Sag doch mal, was du da hast (Hersteller -Typ).
Außerdem : welcher Eingangskarte verwendest du / willst du verwenden ? Wie schon von mir geschrieben wird dir die 12-Bit-Karte vermutlich nicht allzu viele Messungen/Sekunde ermöglichen. Ich unterstelle hier mal, das du dies auch "etwas häufiger" benötigst ...

Gruß
Larry

Nachsatz : Sorry - sehe jetzt erst, dass du zumindestens die Karte genannt hast - die würde (bis auf die Auflösung, die mir nicht so gefällt) passen ...

 

[oliver.tonn]

Hallo Larry,

Hallo Oliver,
was hast du denn da für ein Poti ? Ich hatte angenommen, dass du ein Präzisions-Poti für deine Anwendung genommen hast ... 8) (15% Toleranz - das ist ja dann doch eher ein 08-15 Schätzeisen)
Bei einem von mir gedachten Präzisions-Poti müßtest du eigentlich auch eine Angabe über den möglichen Linearitätsfehler erhalten.
Sag doch mal, was du da hast (Hersteller -Typ).
...
Nachsatz : Sorry - sehe jetzt erst, dass du zumindestens die Karte genannt hast - die würde (bis auf die Auflösung, die mir nicht so gefällt) passen ...

das Poti war nur mal ein Beispiel, ausgewählt ist da noch nichts, allerdings verursacht die Toleranz beim Widerstandswert kaum eine Abweichung. Ich habe z.B. eins von MEGATRON ausgesucht (MCP30, Toleranz: 10%, Linearität: 0,25%) oder BOURNS (6534, Toleranz: 10%, Linearität: 0,5%). Die Frage ist jetzt nur, wie ich den Linearitätsfehler in meine Formel bekomme. Die Analogkarte geht leider auch nicht. Wenn ich die Daten richtig interpretiere trit ein Fehler von 30mV auf und das ist zuviel, würde nur diese Karte einen Fehler verursachen würde es gerade reichen, aber da spucken ja noch andere Teile ind die Suppe. Ich werde wohl die EL3602 vorschlagen. Die Auflösung der "alten" Karte hätte für eine Genauigkeit von 1° gereicht, bei 12 Bit beträgt die Abstufung pro Bit 2,44mV, geht man von einer Verstellung beim Poti von 270° aus ergibt sich eine Spannung von 37mV/°.

 

[weißnix_]

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Den Linearitätsfehler müsstest Du vermessen (Stichwort Kalibrierung) und die erhaltene Abweichung kannst Du dann formelmäßig erfassen. Dieser Prozess ist dann bei jedem Potitausch erforderlich, sollte also ggf. vom Programm unterstützt werden.
Der direkte theoretische Ausgleich der Nichtlinearität ist m.E. nicht möglich.
Mal von der anderen Seite gefragt: Wie wird die Achse bewegt? Besteht die Möglichkeit, vom Antrieb auf den Winkel zu schließen? Hat der Antrieb eein Feedbacksystem, oder entwickelst Du gerade genau das?

 

[oliver.tonn]

Hallo weißnix_,

Den Linearitätsfehler müsstest Du vermessen (Stichwort Kalibrierung) und die erhaltene Abweichung kannst Du dann formelmäßig erfassen. Dieser Prozess ist dann bei jedem Potitausch erforderlich, sollte also ggf. vom Programm unterstützt werden.

am liebsten würde ich mit dem Fehler leben, denn wenn ich hier damit ankomme, dass jedes Poti erst vermessen werden muss springen die Jungs und Mädels hier im Dreieck. Deswegen wäre es für mich ja wichtig, wie ich den Linearitätsfehler in meine Formel bekomme.

Mal von der anderen Seite gefragt: Wie wird die Achse bewegt? Besteht die Möglichkeit, vom Antrieb auf den Winkel zu schließen? Hat der Antrieb eein Feedbacksystem, oder entwickelst Du gerade genau das?

Der eigentliche Antrieb ist ein Servo (Wie beim Modellbau) über eine Magnetkupplung wird dann eine Welle angetrieben und von der möchte ich die Position wissen. Das Problem ist halt, dass der Messaufnehmer maximal einen Durchmesser von34mm haben darf und so niedrig wie möglich sein muss, da wir nach oben wohl nur 24mm Platz haben.

 

[oliver.tonn]

Der Kollege der mir die Formel gezeigt hat die ich zur Zeit verwende meinte, dass ich den Linearitätsfehler einfach auf den Widerstandswert des Potis anwenden soll, aber dann käme eine Abweichung von 5Ohm raus was bei 270° einem Fehler von 1,35° entspräche und das kommt mir etwas hoch vor.

 

[PN/DP]

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Der absolute Widerstandswert des Poti spielt (fast) keine Rolle, wenn Du nur Spannungen misst. Du mußt allerdings die Schleiferspannung und die Spannung am oberen Poti-Anschlag messen.
Den Linearitätsfehler, der durch die nicht ideal hochohmige Belastung des Spannungsteilers entsteht, kann man rausrechnen.

So ein Stellungs-Poti wird doch sicher nicht oft gewechselt? Du könntest die Umrechnung Potistellung-->Volt-->Grad auch kalibrieren (ausmessen), sprich z.B. für 10 Stellungen den Analogeingangswert ermitteln und eine Umrechnungskurve oder Interpolationstabelle erstellen.

Harald

 

[Heinileini]

Besten Dank an Oliver und Weißnix für den Blick über den TellerRand!
Was ich immer noch nicht verstanden habe: wie ist Weißnix auf das Thema Vakuum gekommen? Was habe ich in Olivers Frage überlesen oder un-interpretiert gelassen?
Egal - zum Thema NichtLinearität des Potis: ich neige dazu, die gemessenen WertePärchen in eine Liste/Tabelle zu speichern und bei Bedarf die ZwischenWerte durch lineare Interpolation zu berechnen. Dann muss nicht bei jeder Kalibrierung wieder neu nach einem passenden Polynom für die Formel geforscht werden.
Gruss, Heinileini

 

[weißnix_]

@ Heinileini: Das Thema geht über 2 Threads.
Sorry, ich hatte übersehen, das Oliver in diesem hier vorher das Vakuum nicht explizit erwähnte.

 

[oliver.tonn]

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Hallo,
erneut danke an alle für die Vorschläge. Natürlich kann man diverse Dinge vermessen um diverse Fehler auszuschließen, da ich aber nicht weiß, welcher Aufwand hier betrieben werden wird wollte ich den Worst Case errechnen und dafür wollte ich halt wissen, ob ich, so wie der Kollege es hier vorgeschlagen hatte, den Fehler der Linearität einfach über den Messbereich errechne und das Ergebnis dann in meine Formel einfließen lassen kann, bei 0,25% also (2,5Ohm/1000Ohm)[SUP]2[/SUP].