Sensoriklabor:

Wegerfassung eines Fernschreibertypenhebels


Versuchsaufbau | Induktiver Längsankeraufnehmer | Trägerfrequenzmessverstärker | Was bedeutet Echtzeit ?
Weg-Signal | Geschwindigkeitskurve | Auswertung


Versuchsaufbau:

Am Typenhebel des Fernschreibers ist ein induktiver Längsankeraufnehmer befestigt. Dieser Aufnehmer reagiert auf Bewegungen des Hebels. Der Trägerfrequenzmessverstärker wandelt das Signal des Aufnehmers in eine Gleichspannung, die durch die A/D-Karte des PCs digitalisiert wird. Dadurch kann das Echtzeitbetriebssystem das Signal verarbeiten.

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Induktiver Längsankeraufnehmer

Dieser induktive Aufnehmer basiert auf physikalischen Effekten des Elektromagnetismus.
Er besteht aus einer Spule mit einer magnetischen Rückflusshülse und zwei Abschlussscheiben aus einem weichmagnetischen Werkstoff sowie einem axial verschiebbaren, weichmagnetischen Kern.
Eine Verschiebung des Kerns bewirkt eine Änderung der Aufnehmerinduktivität.

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Trägerfrequenzmessverstärker

Mit einem Trägerfrequenzgerät (TF-Gerät) können induktive Halbbrücken standardmäßig betrieben werden. Es gibt verschiedene TF-Geräte mit unterschiedlichen Frequenzen.

Vorteile des TF-Verfahrens sind geringe Nullpunktdrifts und sehr große Störunterdrückung.

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Was bedeutet Echtzeit ?

Der Begriff Echtzeit bzw. Echtzeitsystem

Ein Echtzeitsystem ist ein System, das ständig anfallende Daten sofort verarbeiten kann, wobei die Daten zufällig oder zu bestimmten Zeitpunkten eintreffen. Da die sofortige Abarbeitung (innerhalb unendlich kurzer Zeit) nicht möglich ist, begnügt man sich damit, dass die Daten innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgearbeitet werden. Man sagt auch, dass zu korrekten Echtzeitsystemen nicht nur die logisch korrekte Abarbeitung sondern auch die Abarbeitung innerhalb eines festgelegten Zeitraums gehört. Ein Echtzeitsystem muss jederzeit unterbrechbar sein, um auf unvorhergesehene Ereignisse unverzüglich reagieren zu können. In diesem Zusammenhang sind weiche und harte Echtzeitanforderungen zu unterscheiden:

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eiche Echtzeitanforderungen:

Echtzeitaufgaben haben eine vorgegebene Reaktionszeit, deren Verletzung aber noch nicht sofort katastrophale Auswirkungen hat.

harte Echtzeitanforderungen:

Bei einer Verletzung der vorgegebenen Reaktionszeit führt sofort zum maximalen Schaden. Die Einhaltung der Zeitvorgaben ist noch wichtiger als bei den weichen Anforderungen.

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Ein Echtzeitsystem erfüllt meistens folgende Aufgaben:


Anwendungsbereiche für Echtzeitsysteme

Für Echtzeitsysteme gibt es hauptsächlich folgende Anwendungsbereiche:

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Existierende Echtzeitsysteme

Die existierenden Echtzeitsysteme lassen sich im wesentlichen in zwei Kategorien trennen:

  1. Systeme, die auf optimierten Versionen von konventionellen Betriebssystemen aufsetzen.
  2. Systeme, die von Grund auf so geschrieben wurden, dass dabei Vorhersagbarkeit als ein grundlegendes Feature über allem anderen steht.

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Weg-Signal

Das Signal wird von der A/D-Karte direkt eingelesen. Es entspricht der Ausgabe des TF-Geräts.

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Geschwindigkeitskurve

grün: Originalkurve | weiss: gefilterte Kurve

Die Geschwindigkeit wird vom Weg-Signal integriert. Es wird vom Programm berechnet.

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Auswertung:

Bei der Kalibrierung ergab sich der Faktor 20 für die Umrechnung der eingelesenen Spannung zur realen Wegstrecke.

Hebellänge: 65 mm

Maximaler Hebelweg: 73,4 mm (83 °)

Maximale Geschwindigkeit: 10,6 m/s ( t = 6,9 ms)

Weitere Erklärung:

Beim Zurücklaufen des Typenhebels trifft dieser auf einen mechanischen Anschlag und federt zurück. Daraus ergibt sich der "Bauch" in der Weg-Signal-Kurve.

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erstellt im Sommersemester 2002 F8: Simon Hörner, Joachim Walter