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Board-AnsichtOerationsverstärker - Problem mit Schaltung (Elektronik)
verfasst von schlenz
, 30.09.2009, 10:54 Uhr
Hallo,
ich absolviere derzeit ein Praktikum und wurde vor ein bereits bestehendes, aber leider etwas fehlerhaftes Projekt gesetzt.
Kleine Projektbeschreibung (Prinzipskizze siehe unten):
Es geht um ein Walzensystem mit dem erhitztes Glas in kleine Formen gewalzt werden soll.
Man darf sich das so vorstellen, dass in einer (natürlich wassergekühlten) Stahlwalze zwei kleine Formen befinden, die exakt gegenüber angeordnet sind. Ist eine der beiden Formen "oben", wird das flüssige Glas eingefüllt. Daraufhin beginnt die Walze, sich um genau 180° zu drehen, so dass genau die andere Form "oben" ist. Bei der Drehung wird der Glasinhalt der befüllten Form an einer anderen Walze platt gewalzt und fällt unten nach der Drehung aus der Form, während "oben" bereits die nächste Füllung beginnt.
Die Walze wird über einen Riehmenantrieb von einer Asynchronmaschine an einem Frequenzumrichter betrieben.
An der Welle der Walze befinden sich zwei kleine Metallstifte, auf die ein nebenstehender induktiver Näherungssensor reagieren soll. Der Näherungssensor soll also ein Signal liefern, sobald die Drehung der Walze einen Metallstift am Sensor vorbeiführt (das ist nämlich genau der Moment, an dem eine der beiden Formen exakt "oben" steht und bereit ist zur nächsten Befüllung).
So nun zum eigentlichen heiklen Thema:
Das ankommende Sensorsignal soll nun mit Hilfe eines OPV (Schmitt-Trigger) ausgewertet werden und das Ausgangssignal an einen digitalen Eingang des Frequenzumrichters für den Walzenantrieb gegeben werden. Die Geschwindigkeit des Antriebs ist vorher fest parametriert wurden - das Signal des OPV soll den Antrieb also nur zuschalten.
Die Auswerteschaltung war bereits vorhanden, hat aber einen kleinen Fehler.
Ziel dieser Schaltung ist es, den Antrieb der Walzen ständig anzusteuern. Erkennt der Sensor einen Metallstift (somit "Form oben" ) soll der Antrieb für eine bestimmte Zeit aussetzen (einstellbar zwischen 10s...40s) und danach wieder anlaufen.
Zur Schaltung (siehe unten):
R1 ist Vorgabe des Herstellers des Näherungssensors, so dass überhaupt ein Signal abgegriffen werden kann.
R7 ist für den open-collector-Ausgang des verwendeten OPV.
C2 soll die Betriebsspannung stützen.
Der OPV ist als invertierender Schmitt-Trigger verbaut (Mittkopplung), dessen Schaltschwelle sich über das Poti (mit Spannungsteiler) einstellen lassen soll. Es dürfte bei der gegebenen Beschaltung ja auch keine Hysterese geben, oder???
Gibt der Sensor ein Signal aus (bei Erreichen des Metallstiftes), lädt sich der Elko mit einer bestimmten Zeitkonstante auf. Der Strom springt also auf den Maximalwert und sinkt dann nach einer e-Funktion. In dieser Zeit überschreitet er den eingestellten Schwellwert-->OPV (invertierender Schmitt-Trigger) schaltet auf low und somit den Antrieb ab, bis sich der Elko nahezu aufgeladen hat. Unterschreitet der Strom den Schwellwert wieder, Schaltet der OPV den Antrieb wieder dazu. Das Signal des Sensors wird daraufhin bald "verschwinden", da sich der Metallstift ja wegbewegt. Somit kann sich der Elko entladen, der entstehende negative Strom wird mit der Diode abgeschnitten (habe mal ein paar Signaldiagramme skizziert). Erkennt der Sensor den zweiten Metallstift, beginnt der Vorgang erneut.
Das eigentliche Problem bei der Sache ist, dass der Antrieb nach der Wartezeit mit einem extremen Ruck anfährt, was nicht am Antrieb oder Umrichter liegt, da der Ruck bereits am Ausgang des OPV erkennbar wird (siehe reales Signal am OPV-Ausgang). Der Ausgang des OPV bricht kurzzeitig komplett weg (konnte man auf einem Oszi auch wunderbar sehen), dem zu Folge bleibt der Antrieb auch kurzzeitig stehen. Aus technologischen Gründen ist dieses kurze Aussetzen des Antriebs aber absolut unerwünscht.
Ich habe jedoch keinen blassen Schimmer, woher dieser Ruck/Einbruch des OPV-Ausgangs stammen kann! Selbst am Eingang des OPV ergibt sich der theoretisch zu erwartende Signalverlauf (wie in den Diagrammen skizziert).
Nun daher meine Frage: Hat jemand eine Idee, woran es liegen könnte, dass das Ausgangssignal des OPV kurz nach dem Schaltmoment wieder zusammenbricht?
Habe die Schaltung nicht entworfen und hoffe daher, dass ich auch nicht einen grundsätzlichen Denkfehler in der Funktion der Schaltung habe!
Also ich hoffe, den Kerngedanken des Aufbaus und des Problems verständlich ausgedrückt zu haben. Sollte es noch Fragen geben (bezüglich Aufbau), werde ich diese natürlich sofort versuchen zu beantworten.
Leider bin ich in der Elektronik nicht ganz so bewandert.
Es würde mich daher wirklich sehr freuen, wenn jemand einen kleinen Tipp für die Problematik hätte und ich möchte mich dafür schon im Vorraus bedanken.
(kleine Ergänzung im nächsten Post)
(habe mal 3 Bilder gezippt)
Grüße Schlenz
http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20090930104627.zip
Gesamter Thread:
, 30.09.2009, 10:54 (Elektronik), 30.09.2009, 10:55, 30.09.2009, 11:58