Peo

Motorstyrning till skivspelaren, behövs det????

Recommended Posts

Jag har blivit mer och mer nyfiken på om/hur driften av en synkronmotor påverkas av matningsspänningens kvalitet och hur det påverkar slutresultatet d.v.s. var går gränsen för hörbara skillnader.
En synkronmotor roterar ju synkront med frekvensen och en stabil frekvens ger ett stabilt varvtal.

AC_2-pol[1].jpg
(lite mer om synkronmotorn finns att läsa här)

Rent teoretiskt ska varvtalet vara helt okänsligt för spänningsvariationer så länge det inte inkräktar på momentet, d.v.s. att motorn blir så svag att den inte längre orkar driva tallriken med rätt varvtal.
Det finns dock en del frågor att besvara, t.ex:


Vad händer om spänningen innehåller övertoner?

Gundton+3e[1].jpg
(mer info om övertoner hittar du här)

Påverkar nättransienter en motor?

transienter2[1].jpg
(mer info om nättransienter hittar du här)


Vad händer om matningsspänningen är asymmetrisk, d.v.s. att positiv och negativ halvperiod inte är lika stora (DC-offset)?

Offset[1].jpg
(lite mer info om DC-offset finns  här)

Det finns flera tillverkare som sänker motorspänningen rejält för att minska vibrationerna i motorn, hur mycket gör det och var går gränsen?
Ganska ofta sitter det bara ett förkopplingsmotstånd för att sänka spänningen från våra 230 VAC till den av tillverkaren valda spänningen.
Problemet med en resistor i serie är att när motorn behöver ström som mest (vid uppstart) blir spänningen till den ännu lägre p.g.a. att spänningsfallet över förkopplingsmotståndet ökar med ökad strömförbrukning.

Många skivspelare har en 2-fas 110 VAC motor, exempelvis min Kuzma.
För att fixa den 2:a fasen använder man oftast en kondensator som teoretiskt ska ge den 90º fasförskjutning som önskas.

1-fas%20med%20R[1].jpg
(även detta förfarande finns omnämnt i denna länk)


Kondensatorns värde är inte vansinnigt kritiskt, men en för stor kondensator är lika illa som en för liten.
För liten "konding" gör den förskjutna fasen svagare än den andra, motorn tappar därför moment och går "ryckigt". Det blir som en tvåcylindrig motor med dålig kompression på den ena cylindern.

En för stor kondensator orsakar oönskade vibrationer ("cogging"). 
Det är näst intill omöjligt att perfekt anpassa en kondensator för att både få ett tillräckligt jämt moment, men utan att driva motorn till "cogging" och samtidigt uppnå "exakt" 90º fasförskjutning.

Frekvensvariationer påverkar givetvis motorns varvtal, men hur snabba variationer filtreras bort av driftens tröghet?
(det borde rimligtvis inte gå att förändra tallrikens varvtal 100 gånger/sekund)
Hur små frekvensvariationer hör vi? (hör vi t.ex 2 sek 49,95 Hz omväxlande med 2 sek 50,05 Hz)

För att söka svaret på bl.a. dessa frågor har jag börjat bygga en motorstyrning. Nu har jag redan en mycket bra motorstyrning (tror jag) till min skivspelare, men den ger mig inte några svar.
Jag är alltså inte ute efter att bygga något som ska ersätta min befintliga, utan bara i rent experimentsyfte.


Jag baserar bygget på en Arduino DUE som är en enkortsdator med två inbyggda 12-bitars DACar. Den har en tillräckligt hög klockfrekvens (84MHz) för att jag ska slippa lägga orimligt mycket tid på att tidsoptimera koden.
Sinuskurvan skapas genom att programmet läser av en tabell (en array) med kurvans olika samplevärden och skickar detta till respektive DAC.
Jag har valt en samplingsfrekvens på 36 KHz (justerbar) och jag använder 12 bitar (+/- 2047 steg). Detta borde räcka för att åstadkomma en tillräckligt bra sinuskurva för att driva en motor. 
Data-utmatningen till DAC:arna sker med timerinterrupt, för den som undrar. 
Sinustabellen innehåller 720 värden (samplingar) för en komplett period och fas 2 ligger normalt 180 samplingar efter "huvudfasen" vilket då ger en fasförskjutning på exakt 90º, men jag kan enkelt ändra fasförskjutningen i steg om +/- 0,5º under drift.
36 KHz samplingsfrekvens ger mig en finjustering av frekvensen i steg om 0,0014 Hz.

Amplituden på utgående sinuskurva avgörs av respektive samplings bitvärde, jag kan därför enkelt styra utspänningen under drift men som vanligt i den digitala värden tappar man upplösning när man sänker bitvärdet. Det verkar dock inte som att det blir någon större påverkan av signalkvalitén vid rimliga dämpningar (en av anledningarna till att jag valde 12-bitars DAC).  

Motorstyrningen manövreras med en s.k. "rotary encoder" vilket är en 2-bitars roterande pulsgivare som kan detektera rotationsriktning och som även är utrustad med tryckknappsfunktion.
Det visuella sker med en 1,77" TFT-skärm för visning av aktuell status och för menynavigering. Alla parametrar är även justerbara från soffan medelst fjärrkontroll. :)

Eftersom allt är mjukvarustyrt kan jag påverka samtliga parametrar under drift och jag kan även tillföra div. "störsignaler" som t.ex. addera en 3:e överton eller få frekvensen och/eller amplituden att variera enligt ett visst mönster. Det är bara fantasin som begränsar.

Här är ett blockschema över kopplingen.

motorst_block[1].jpg


Jag fyller på med mer information under byggets gång.
Koden är i princip klar, lite små finesser återstår.

När hård- och mjukvaran är klar tänkte jag börja med att mäta motorns vibrationer vid olika spänningar på resp. fas, med tillskott av div. övertoner och transienter och med olika fasförskjutningar. Som vibrationsgivare kommer jag att använda en vanlig pickup. Pickuphuset blir fast monterat utanför skivspelarens vibrationer och nålen vilar mot motorn. Det borde fungera, jag har använt mätprincipen tidigare för att mäta vibrationer på högtalare och apparater när jag har utvärderat olika typer av fötter.

Efter mätning blir det spännande att undersöka vad som verkligen påverkar slutresultatet, d.v.s. hur det låter, inte bara göra "torra" mätningar. 
Det blir antagligen (åtminstone enligt vissas sätt att se det) en alldeles för trubbig analys för att ha något större värde eftersom det bara kommer att ske i min anläggning och med mina öron, men jag litar på min hörsel.

//PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kommer att följa detta med stort intresse eftersom jag kämpat en del med min egen styrning till Clearaudion. Dock på ett mer praktiskt plan med hjälp av Phoenix Roadrunner och Falcon PSU. http://www.analogplanet.com/content/phoenix-engineerings-falcon-psu-and-roadrunner-tachometer#3ogPVf2zGoxlQOJl.97

Till slut lyckades det med lite egna modifieringar bla ett nytt nätaggregat.

Jag saknar naturligtvis din kompetens och får därför förlita mig på det som finns på marknaden.

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kul att ni är på hugget.

Detta är inget som jag kommer att forcera fram, vägen är lång innan allt är klart, så ni får ge er till tåls.

22 hours ago, Morello said:

Om det behövs någon input gällande elektronikbiten hjälper jag givetvis till.

Det tackar jag för. Jag misstänker att mina erfarenheter kan vara något bristfälliga , så det kanske kan komma väl till pass.

 

Här kommer en presentation av mjukvaran och användargränssnittet så länge.
Nu får ni ha lite förståelse för att det inte är ett korrekt språkbruk och kanske en något virrig layout i menyerna. Det är ju ingen produkt som ska ut till konsument, det är bara ett experiment för eget bruk.
Jag vill gärna få lite feedback, vad har jag glömt, vad är direkt fel och vad är totalt onödigt.

Först en snabb genomgång av den digitala delen av systemet.
Styrningen baseras på en Arduino DUE, till den har anslutits en 1,77" TFT färgskärm, en rotary encoder (kallas hädanefter för RE), en SD-kortläsare (mikro) och en ir-mottagare för fjärrkontrollen.

När systemet startas upp visas en "startbild" under tiden som alla parametrar läses in från SD-kortet. En totalt meningslös bild, men ger ändå en viss feelgood-känsla.
startbild.jpg
(startbild)

Efter ungefär 3-5 sek är inladdningen klar och nu visas "huvudbilden".
rpmVal.jpg
(Huvudbild 33 resp 45 rpm)
Vrider jag RE medurs (CW) ändras hastigheten till 45 rpm (utfrekvensen höjs från 50 Hz till  67,5 Hz), vrider jag RE moturs(CCW) blir det 33 rpm.

Varje hastighet har sina egna parametrar såsom fintrimmning av frekvens, fasförskjutning, ev. spänningsskillnad mellan faserna och uspänningen till motorn.

Ett kort tryck på RE startar motorn med begärd hastighet, givetvis kan man ändra hastighet under drift. Nästa tryck på RE stoppar speleverket.
Direkt vid uppstart blir utspänningen 100%. Detta värde ställs in i den analoga delen genom att styra förstärkningen i förstärkarsteget.
Efter tiden "Boost time" (som jag valt att kalla den för) kommer utspänningen att rampas ner från 100% till den inställda driftspänningen. Anledningen är att så snabbt som möjligt få snurr på tallriken utan att behöva "springa igång" den, men efter några sekunder sänker jag spänningen för att på så vis minska vibrationerna. Det bästa ur två världar.
boost.jpg
Tiden för hur länge Boost ska pågå är justerbar, likaså är tiden det tar att rampa ner från 100% till den inställda driftspänningen.
Statusen visas på huvudbilden i form av texten: Boost, Ramp och Run.
startup.jpg
Om man växlar från 33 till 45 under drift kommer Boost att gå in för att snabba upp varvtalsändringen, dock inte på andra hållet.


Huvudmeny:
huvudmeny.jpg
Speed: Här finjusteras frekvensen för det aktuella varvtalet.
Phase: Inställning för det aktuella varvtalets fasförskjutning.
Boost/ramp: Hur länge det ska vara 100% spänning efter start och hur snabbt ska den rampas till önskad nivå.
Voltage: Vilken spänning vill jag ha efter Boost, anges i %. Här finns även individuell justering av resp. fas.
Setup: Tar oss till övriga inställningar.
Exit: Gå tillbaka till huvudbilden.

Ett exempel på en undermeny
voltage.jpg
Här ställer jag in hur stor utspänningen ska vara under drift (common). Det anges i % av full spänning (110V i mitt fall).
Jag kan även sänka spänningen på en enskild fas, även detta anges i %.
Rad 4 (Vout) visar den aktuella utspänningen (på fas 1). Enkortsdatorn har inbyggd AD-omvandlare, så varför inte.

Setup:
setup.jpg
Ir-Remote: Öppnar en ny meny (se nedan).
ScreenSaver: En annan bild kan visas på TFT-skärmen när enheten varit overksam i xx minuter. Tiden xx ställs in här. Jag har valt Kuzmas logga.
Default rpm: Vilket varvtal (33/45) vill jag att motorstyrningen ska starta med efter tillslag (om den varit avstängd).
X-file: Aktiverar en fil som manipulerar sinuskurvan med t.ex. övertoner.
Save: Sparar alla Setup-inställningarna på det inbyggda SD-kortet.
Exit: Går tillbaka till Huvudmenyn.


Ir-Remote:
remote.jpg
Enabled: På/av. Aktiverar/deaktiverar stöd för fjärrkontroll.
Start/Stopp: Vilken knapp på fjärren ska sköta start/stopp. Rikta fjärren mot mottagaren och tryck på valfri knapp. 
CW: Vilken knapp på fjärren ska motsvara medurs rotation av RE. Rikta fjärren mot mottagaren och tryck på valfri knapp.
CCW: Vilken knapp på fjärren ska motsvara moturs rotation av RE. Rikta fjärren mot mottagaren och tryck på valfri knapp.
Save: Spara IR-inställningarna.
Exit: Gå tillbaka till Setup-menyn.

Siffrorna 128 - 129 som står efter  "Start/stop" är fjärrkontrollens koder. 128 är sändarens adress och 129 är knappens kod.


Menyerna kan nog tyckas ologiska för den oinvigde, men jag har valt att lägga de parametrar som kommer att ändras oftast i första menyn.
Den lilla TFT-skärmen tillåter inte heller fler än 6 rader text per meny.

På SD-kortet kan jag lägga till en fil med störningar (X-file) som adderas till den befintliga sinuskurvan. Störningsfilerna skapar jag enkelt i Excel.
Det kan t.ex. vara en fil med ett speciellt övertonsspektra (t.ex. 5% av 3:e, 7% av 5:e och 1% av 7:e överton).
Alla inställningar sparas på SD-kortet och man kan ha flera kort med olika inställningar på vilket ger snabba konfigurationsbyten vid olika tester.

Som sagt, jag vill gärna få lite synpunkter på vad jag kan ha glömt, vad som är bra och vad som kan tas bort.
 

/PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/30/2017 at 15:36, Peo said:

Jag är alltså inte ute efter att bygga något som ska ersätta min befintliga, utan bara i rent experimentsyfte.

:app:

 

On 1/30/2017 at 15:36, Peo said:

Hur små frekvensvariationer hör vi? (hör vi t.ex 2 sek 49,95 Hz omväxlande med 2 sek 50,05 Hz)

Som du vet anser jag att det är omöjligt att höra skillnad på så små skillnader. Däremot är vi väldigt känsliga för själva ändringen, alltså de korta tillfällen när ändringen sker. Jag inser att det är en delikat uppgift att optimera en motorstyrning från ett sånt kriterie. Vore oerhört intressant om man kunde formulera det.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Lysande beskrivning Peo!

Har utifrån min egen begränsning förstått att målet är att uppnå bästa möjliga frekvensstabilitet och därmed bästa möjliga stabila rotationshastighet. Men finns någon avläsning av den faktiska hastigheten i relation till börvärde? Håller med Calle att det är inte hastigheten i sig som är avgörande utan variationen i den som kan skapa problem. Det är väl där problemet vanligen ligger om snabba hastighetsförändringar sker till exempel i långsam pianomusik, så hörs det svajigt. Att hantera dessa variationer brukar motverkas av tunga tallrikar etc. men även av korrigeringskretsar som avläser hastigheten på skivtallriken mot börvärdet och korrigerar detta. Den korrigeringen är kritisk för att inte skapa nya problem. Vad är dina tankar kring detta? Kan du på något sätt avläsa förändringar av hastigheten över tiden.

Kan mycket väl sälla mig till de som kan agera försökskaniner om du har behov av detta.:D

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

Peo, jag antar att du avser koppla utgångarna från DAC-arna till ett motordrivarkort?

Har du någon plan för den biten?

Blir väldigt sugen på att förse min gamla maskin med adekvat motorstyrning så man slipper flytta remmen!:)

(Den gamla spelaren kommer framöver att tjänstgöra i kontorsanläggningen.:app:)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, calm said:

Har utifrån min egen begränsning förstått att målet är att uppnå bästa möjliga frekvensstabilitet och därmed bästa möjliga stabila rotationshastighet. Men finns någon avläsning av den faktiska hastigheten i relation till börvärde? Håller med Calle att det är inte hastigheten i sig som är avgörande utan variationen i den som kan skapa problem. Det är väl där problemet vanligen ligger om snabba hastighetsförändringar sker till exempel i långsam pianomusik, så hörs det svajigt. Att hantera dessa variationer brukar motverkas av tunga tallrikar etc. men även av korrigeringskretsar som avläser hastigheten på skivtallriken mot börvärdet och korrigerar detta. Den korrigeringen är kritisk för att inte skapa nya problem. Vad är dina tankar kring detta? Kan du på något sätt avläsa förändringar av hastigheten över tiden.

Jag har haft funderingar på att implementera en enkel rpm/svaj-mätning.
I sin enklaste form mäter man hur lång tid ett tallriksvarv tar. Denna mätning kommer inte att kunna avslöja variationer inom varvet, bara hur lång tid varvet tog.
Ett tallriksvarv kommer att ta 1,8 sekunder (vid 33 rpm) och frågan är om det kan bli så snabba variationer på en tallrik som väger många kilo att totaltiden ändå blir densamma?
svaj_1.jpg

På 1,8 sekunder kommer jag att få 64800 pulser från den timern som styr DAC:en, om jag räknar dessa pulser och jämför med antalet pulser från föregående varv kan jag enkelt se om det svajar. Jag tror nog att den upplösningen räcker. Skillnaden på t.ex. 64800 och 64795 pulser/tallriksvarv motsvarar en skillnad på 33,3333 och 33,3359 rpm.

Frågan är om man hör ett svaj på 0,008% (om jag nu har räknat rätt).

Nästa fråga är hur jag ska läsa av när tallriken har fullbordat exakt ett varv. Ska det bara vara en provisorisk mätning för enstaka kontroll eller en permanent lösning?
Många tillverkare använder en magnet under tallriken och en lämplig sensor monterad på plinten, jag tror nog att jag föredrar en tillfällig variant. En bit eltejp som sticker ut från tallriken och en optisk läsgaffel.

optek-opb-960t51.jpg
Den fungerar som en fotocell och reagerar när eltejpen blockerar ljusstrålen i gapet.

Funktionen (mätningen) är lätt att implementera i befintligt bygge, frågan är hur resultatet ska presenteras.
En visning av hastigheten med fyra decimaler som uppdateras med 1,8 sekunders intervall, eller en visning (kanske till och med en trendkurva) som relaterar till det teoretiska värdet (64800) i form av ett +/- värde, d.v.s. att jag bara ser avvikelserna.

I förlängningen kan man med en fast monterad sensor korrigera tallrikens hastighet efter några sekunders drift för att korrigera ev. statisk hastighetsavvikelse, men jag är lite tveksam till behovet om motorstyrningen bara är tids- och temperaturstabil. Motorns remhjul och tallriken kommer väl inte att förändra sin diameter i någon större utsträckning från dag till dag så det felet behöver man inte kompensera för mer än en gång.

Kom gärna med motargument, jag är ovanligt mottaglig i det här läget.

 

/PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Morello said:

Peo, jag antar att du avser koppla utgångarna från DAC-arna till ett motordrivarkort?

Har du någon plan för den biten?

DAC:arna ger en utsignal mellan 0,5 - 2,5 v (fullt utstyda), d.v.s. 2 Vpp.

Jag behöver 110 V till motorn och min tanke är att skicka DAC:ens utsignal till en OP-förstärkare som via ett enkelt diskret PP slutsteg (klass AB) som i sin tur driver en "vanlig" 220 (2x110) / 12 V transformator fast med insignalen på sekundärlindningen. OP'ns förstärkning borde då teoretiskt ligga på ungefär 6 ggr för att få ut 110 V från trafons ena primärlindning. Om det fungerar kommer jag att ansluta OP'n motkoppling på 110 V sidan av trafon via lämplig spänningsdelning, vilket gör utspänningen hyfsat okänslig för varierande belastning.

Ev. kommer jag att "fega ur" och använda en färdig förstärkarkrets typ LM675, LM1875, LM3886 eller motsvarande för att ersätta OP och slutsteg.
Det lär nog att bli några timmars experimenterande innan analogdelen är helt till belåtenhet, men som sagt, en chipamp gör det betydligt enklare. 

5 hours ago, Morello said:

Blir väldigt sugen på att förse min gamla maskin med adekvat motorstyrning så man slipper flytta remmen!

Tanken är att  motorstyrningen även ska kunna användas till en ren 230 v spelare (utan modifieringar) , men ha fördelen med en stabil utfrekvens, justerbar utspänning efter uppstart, och frekvensbyte för 45 rpm. I mitt förslag till analogdel ovan är det bara att ta ut signalen över båda primärlindningarna för att få ut 220 V.

/PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 minutes ago, Morello said:

Tror du klarar dig med att kunna kalibrera mot strobskiva.  Det ligger ju i synkronmaskinens natur att inte driva givet att frekvensen är stabil.

Det blir väl färre antal pulser med en stobskiva, de brukar väl inte ha mer än några hundra streck på ett varv. Man kan däremot detektera svaj som sker inom ett varv genom att mäta tiden mellan varje puls istället för att räkna klockpulser per varv som jag hade tänkt mig.

Tror ni att man kan få ett så högfrekvent svaj att det ryms inom ett tallriksvarv?

 

/PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Peo said:

Jag har haft funderingar på att implementera en enkel rpm/svaj-mätning.
I sin enklaste form mäter man hur lång tid ett tallriksvarv tar. Denna mätning kommer inte att kunna avslöja variationer inom varvet, bara hur lång tid varvet tog.
Ett tallriksvarv kommer att ta 1,8 sekunder (vid 33 rpm) och frågan är om det kan bli så snabba variationer på en tallrik som väger många kilo att totaltiden ändå blir densamma?
svaj_1.jpg

På 1,8 sekunder kommer jag att få 64800 pulser från den timern som styr DAC:en, om jag räknar dessa pulser och jämför med antalet pulser från föregående varv kan jag enkelt se om det svajar. Jag tror nog att den upplösningen räcker. Skillnaden på t.ex. 64800 och 64795 pulser/tallriksvarv motsvarar en skillnad på 33,3333 och 33,3359 rpm.

Frågan är om man hör ett svaj på 0,008% (om jag nu har räknat rätt).

Nästa fråga är hur jag ska läsa av när tallriken har fullbordat exakt ett varv. Ska det bara vara en provisorisk mätning för enstaka kontroll eller en permanent lösning?
Många tillverkare använder en magnet under tallriken och en lämplig sensor monterad på plinten, jag tror nog att jag föredrar en tillfällig variant. En bit eltejp som sticker ut från tallriken och en optisk läsgaffel.

optek-opb-960t51.jpg
Den fungerar som en fotocell och reagerar när eltejpen blockerar ljusstrålen i gapet.

Funktionen (mätningen) är lätt att implementera i befintligt bygge, frågan är hur resultatet ska presenteras.
En visning av hastigheten med fyra decimaler som uppdateras med 1,8 sekunders intervall, eller en visning (kanske till och med en trendkurva) som relaterar till det teoretiska värdet (64800) i form av ett +/- värde, d.v.s. att jag bara ser avvikelserna.

I förlängningen kan man med en fast monterad sensor korrigera tallrikens hastighet efter några sekunders drift för att korrigera ev. statisk hastighetsavvikelse, men jag är lite tveksam till behovet om motorstyrningen bara är tids- och temperaturstabil. Motorns remhjul och tallriken kommer väl inte att förändra sin diameter i någon större utsträckning från dag till dag så det felet behöver man inte kompensera för mer än en gång.

Kom gärna med motargument, jag är ovanligt mottaglig i det här läget.

 

/PEO

Min Fenix/Roadrunner fungerar så att det sitter en liten magnet under skivtallriken som går mot en tatchometer på plinten. Den rapporterar antal varv med tre decimaler en gång per varv och korrigerar avvikelse med någon form av "extra puls". Är för dåligt insatt i tekniken för att riktigt tränga in i detta. Men resultatet är i vart fall att gången sällan avviker mer än på tredje decimalen och det är som du skriver ett minimalt svaj som inte borde vara hörbart. Har dessutom en ganska tung skivtallrik med tung skivpuck  och ovanpå detta en "outer ring" som läggs på skivan om man vill. En varvtalsmätare har jag inte haft tidigare innan köpet av Fenix/Roadrunnern och tycker att det är ganska bra att ha. Elektronisk omkoppling av varvtalet kräver någon form av indikator för vald hastighet.

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kan du sampla t.ex. ett 3150Hz spår samtidigt är det väl inga stora bekymmer att samla data för t.ex. en sån här graf?:
sl1210_2_graph.png

(Detta är för övrigt en Technics SL-1210MkII med en Analogue Productions testlp)

För övrigt är det intressant att mäta avvikelser under ett varv, inte bara det absoluta gehöret! ;) 
Den gula kurvans cykler representerar ju ett varv på LP'n, med dess inneboende avvikelse i form av ocentrering, horisontell skevhet etc. Även de små hacken i kurvorna är ju intressanta. Dessa tolkar jag som styrpulser från motorn, fel eller rätt..

Edited by AlfaGTV

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 hours ago, Peo said:

Nästa fråga är hur jag ska läsa av när tallriken har fullbordat exakt ett varv. Ska det bara vara en provisorisk mätning för enstaka kontroll eller en permanent lösning?
Många tillverkare använder en magnet under tallriken och en lämplig sensor monterad på plinten, jag tror nog att jag föredrar en tillfällig variant. En bit eltejp som sticker ut från tallriken och en optisk läsgaffel.

Det slog mig att du kan använda en sådan optisk läsare och helt enkelt lägga en papp-skiva under albumet som spelas. Låt pappskivan vara ca 13" i diameter och i ytterkanten på den gör du så små hål som du kan med tanke på att få en impuls för varje hål som passerar givaren. Borra sedan hålen med en 1mm borr så får du riktigt bra upplösning på varvet?

Runt 500 punkter per varv om du borrar varannan mm tror jag... :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag ägnade mer tid åt att tänka än att "knappa" i går kväll och ja, jag kommer definitivt att implementera en hastighets/svaj-mätning, men det blir inte på tallriken utan på motoraxeln.

Varför det?
Jo, det är ju en motorstyrning som byggs och det är vilka parametrar som påverkar motorns rotationsprecision och dess vibrationer som projektet primärt handlar om.
Att få motorn att snurra så exakt som möjligt och med så lite vibrationer som möjligt ger ju ändå alla förutsättningarna för en stabil tallriksdrift. 

Om nu tallriken svajar på grund av undermålig precision vid tillverkningen av skivspelarens ingående delar, t.ex. oval/excentrisk tallrik eller drivhjul, defekt rem eller dåliga lager, är det inte motorstyrningens bekymmer. 


Det är bättre att använda de verktyg som redan finns till förfogande t.ex. PlatterSpeed eller Adjust + för att detektera tallrikssvaj. Snurrar motorn med bevisat konstant hastighet, men PlatterSpeed ändå registrerar svaj är det ett mekanisk fel. 

Jag kommer därför att placera varvtalsmätningen på motoraxeln istället. 
Vet jag att motorn snurrar perfekt så gör motorstyrningen sitt jobb. Svajar tallriken trots att motorn snurrar med perfekt hastighet ska man nog rätta till det felet istället för att låta motorstyrningen tillföra ett motfel.

En 24-polig motor snurrar med 250 rpm när tallriken snurrar med 33.33 rpm, d.v.s. en utväxling på 7,5. Genom att mäta på motoraxeln istället kan jag detektera 7,5 gånger högre svajfrekvens än vad jag kan genom att mäta på tallriken.

Jag tror det blir svårt att tillverka en strobe disc till motoraxeln med tillräckligt hög precision för att höja upplösningen ännu mer (jag ska göra ett praktiskt experiment i helgen) så en enkel "en puls/varv" mätning verkar vara det säkraste alternativet hittills. En massa pulser/varv har jag ingen glädje av om inte längden på dem eller avståndet mellan dem är 100% konsekvent, då kan jag lika bra läsa en gång/varv med hög precision.

smfig01.jpg
(exempel på strobe discs)

Anledningen till att jag är tveksam är bl.a. skrivarens taskiga upplösning. Jag har provat att skriva ut en CAD-ritad strobedisc med 12 svarta fält på OH-plast, med det syns med blotta ögat att precisionen inte räcker till. Skrivaren har enligt tillverkaren en upplösning på 2400 dpi.
Jag kommer att montera disken istället för sekundvisaren på en elektrisk klocka (sekundvisaren har jämn gång) och mäta tiden för puls resp. pulslucka. Jämför jag dem med föregående minuts värde kan jag nog lista ut om det är klockan som svajar eller om det är precisionen på strobediscen som ger den ev. avvikelsen.
Det känns ändå som att jag hellre nöjer mig med en puls/motorvarv och får en exakt mätning, än ett tveksamt pulståg från en strobedisc.

Hur reagerar ni på detta resonemanget?
Jag kan ganska ofta ha lite otur när jag tänker, så därför ventilerar jag tankarna med er med förhoppning om att något kan se om jag kommit på villovägar.

/PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, Peo said:

Varför det?
Jo, det är ju en motorstyrning som byggs och det är vilka parametrar som påverkar motorns rotationsprecision och dess vibrationer som projektet primärt handlar om.
Att få motorn att snurra så exakt som möjligt och med så lite vibrationer som möjligt ger ju ändå alla förutsättningarna för en stabil tallriksdrift. 

Om nu tallriken svajar på grund av undermålig precision vid tillverkningen av skivspelarens ingående delar, t.ex. oval/excentrisk tallrik eller drivhjul, defekt rem eller dåliga lager, är det inte motorstyrningens bekymmer. 

Såklart, du har helt rätt!

Vad gäller att mäta på motoraxeln så inbillar jag mig att du borde kunna få ut mycket exakta utskrifter på laserbaserad OH med en 2400dpi skrivare? Men det kanske är värre än jag tror. Jag kan inte precisera men tror att du kommer se tydliga cykliska egenskaper om upplösningen spökar på utskrifterna? Kalibrering???

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, Peo said:

 

Jag kommer därför att placera varvtalsmätningen på motoraxeln istället. 
Vet jag att motorn snurrar perfekt så gör motorstyrningen sitt jobb. Svajar tallriken trots att motorn snurrar med perfekt hastighet ska man nog rätta till det felet istället för att låta motorstyrningen tillföra ett motfel.

 

/PEO

Bra att ta tag i felet så nära källan det går än att blanda in fler parametrar i samma test som har med annat att göra. Det gillar jag.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nu har jag gjort en första, men kanske en lite väl "trubbig" mätning direkt på motorns axel.
En liten bit eltejp och en läsgaffel fick agera avkännare.

Mätningen går till såhär:
I min motorstyrning har jag en stabil klockpuls på 36 KHz (36 000 pulser per sekund).
När tejpbiten passerar läsgaffeln bryts ljusstrålen och en räknare börjar räkna klockpulser. När motorn har snurrat ett varv kommer tejpbiten att bryta ljusstrålen igen och räknarens värde läses av, sparas och nollställs. Värdet sparas i RAM-minnet. Detta sker 25 gånger efter varandra och varje mätserie pågår under 6 sekunder.

Teoretiskt ska det bli 8640 pulser på ett motorvarv om allt stämmer och varje varv ska ju helst ha samma värde.
Ju långsammare motorn snurrar, desto fler klockpulser kommer räknaren att räkna innan tejpbiten kommer tillbaka. Ett högre räknarvärde motsvarar alltså en långsammare motor.
Antalet samplingar som jag kan spara per mätserie begränsas av lagringsutrymmet i processorn och även min bekvämlighet, det blir för mycket data att ta hand om efteråt om varje mätning hade givit 1000-tals mätvärden..

Först matade jag motorn direkt från nätet.
Mätningarna, fyra stycken till antalet, skedde helt slumpmässigt i tiden, det var i storleksordningen 15-60 minuter emellan dem.
Resultatet ser ni här:
Svaj_NÄT.jpg

I respektive mätserie har jag räknat ut ett medelvärde och hur avvikelsen (svajet) ser ut relativt det.
Räknarens värde motsvarar antalet 1/36000-dels sekunder som ett motorvarv tog.
Under varje mätserie finns motorns medel rpm under 25 varv och vilken medelfrekvens nätet hade.

Svajet ligger i storleksordningen +/-0,025% relativt medel vilket inte är speciellt allvarligt, det är värre om man tittar på motorns medelhastighet vi de olika mätningarna. Den varierar från 247,4159 rpm till 250,0451 rpm, se bilden nedan. Detta tror jag är ett större problem än det uppmätta (snabba) svajet.
rpm_NÄT.jpg
(hastighetsskillnaden vid de olika mättillfällena)

Nästa mätning var att driva motorn med 230 VAC/ 50 Hz från min motorstyrning. Fortfarande används original förkopplingsmotstånd och kondensator.
Resultatet talar för sig självt.
Svaj_MS.jpg

Svajet ligger (förutom på en mätpunkt) inom +0,05 till -0,01% och jag ligger på gränsen på vad mätningens upplösning kan detektera, d.v.s. +/- en räknepuls.

Det som är mest slående är hur varvtalsprecisionen har förbättrats när den inte påverkas av nätets frekvensvariationer.
rpm_MS.jpg
Jag har valt samma skalning som i nätmatningens graf ovan för en enklare  jämförelse.

Eftersom klockfrekvensen (36 KHz pulsen) är gemensam för både alstrandet av 50 Hz kurvan och för hastighetsmätningen kan jag inte luta mig tillbaka med övertygelsen att det fungerar som avsett. Jag måste mäta med ett fristående instrument också. Vår varvtalsmätare på jobbet (optisk) har ingen decimal och är därför helt meningslös, den visar bara 250. Att mäta en avspelad testton hjälper inte heller, då har jag hela mekanikens felaktigheter inblandade i resultatet.

Några tips på hur jag ska mäta motorns varvtal med precision? Helst med minst 3 decimaler.

 

//PEO

Share this post


Link to post
Share on other sites

Du behöver sampla rotationen mycjket oftare än 250/60=cirka 4 Hz för att kunna fånga upp svaj.

Man kanske kan tänka sig att man kopplar en optisk vinkelgivare till motoraxeln alternativt gör en elektromagnetisk "frekvensgenerator" av samma typ som bättre direktdrivna skivspelare har?

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wow, jag tycker enda dessa mätningar talar ett tydligt språk.

Jag och även Herr D märkte en klar förbättring när jag investerade i en Kuzma Power Suply ref2, till min StabiS. Jag nöjde mig med att det var en rejäl förbättring från HEED orbiter som "bara" stabiliserade frekvensen i en fas och använde en kondensator samt motstånd. HEED gav en förbättring mot nätspänning direkt.

Men med Kuzma PS blev det otroligt stabilt. Det är en processorstyrd historia som genererar två "perfekta"sinuskurvor exakt 90 grader. Vidare förstärks dessa sinusvågor  med varsitt klass-A steg. Jag kommer inte ihåg hur många Watt de var på.  Jag kan ställa hastigheten med 0,001 variation.

Kul att någon har viljan, kunskapen och nyfikenheten att mäta!!

Edited by Adagio

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now