Selbstbau: PLL-Regelung für Riementriebler

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Hmeck
Inventar
#1 erstellt: 10. Jan 2016, 13:18
Hallo Plattenfreunde,

wie in einem anderen Thread schon erwähnt, versuche ich derzeit, einen alten TD160-Riemenantriebler durch eine PLL-Regelung zu ergänzen. Das Gerät hatte im Keller eines Freundes überlebt, Motor war defekt, das Chassis durchgebogen (liess sich aber leicht zurechtdengeln), Teller, Lager, Federaufhängung aber absolut OK. Als neues Antriebsmotörchen fand sich ein kleiner Dual-Gleichstrommotor, der an sich schon geregelt ist, Drehzahleinstellung normalerweise über einen externen Stellwiderstand. Hier kann man für eine verbesserte Regelung eingreifen. Der logisch richtige Ort für den die IST-Aunahme der Drehzahl war für mich der Plattenteller.

So, das Folgende wird nun eine Bildergeschichte.

01-pl_innenteller
So schöne Teile kann man doch nicht weggeben oder versauern lassen! Sind doch auch erst schlappe 44 Jahre alt.


02-pl_scheibenschleifer-2
Erst mal wird eine schöne runde Scheibe als Träger für den ganzen Reflexions-Lichtschranken-Kram benötigt. Leider geht der Durchmesser nicht mehr in meine kleine Drehbank. Folglich ist Improvisation angesagt - wie überhaupt bei der gesamten Frickelei.


03-pl_reflex-schranke
Zwei mal Lichtschranke. Die zusätzliche Fokussierung durch schräge Anordnung brachte aber gar nix, eher eine Verschlechterung.


04-pl_strobo-02
Erste Tests. Nur mit anständiger Reflexionsschicht gibt es brauchbare Ergebnisse. Also eine CD zweckentfremdet.



05-pl_strobo01
Eine feste Abdeckung wird auch benötigt, sonst wellt sich der Kram.


06-pl_strobo-02a
Bei der 1. Srobo-Scheibe löste sich die Aluschicht von der CD. Eine weitere Scheibe wird, mit noch mehr Sorgfalt, produziert. Die auf Folie ausgedruckte Strobo-Scheibe zweilagig ausgeführt, um Fehler im Rundlauf zu kompensieren. Die Scheiben mit mini-Schräubchen zusammen fixiert. Versuche, die Materialien mit Heißkleber und Bügeleisen zusammenzupappen, misslangen.

Natürlich habe ich vor dem ganzen Projekt die Strobos erst mal zur Probe gedruckt und im Gegenlicht geprüft, übereinander gelegt und gegeneinander verdreht. Dabei waren keine Abweichungen vom perfekten Rundlauf zu erkennen. Auch ein Druck-u.Copyshop wude um Ausdrucke bemüht, diese waren aber weder schwärzer noch sonstwie besser als meine eigenen Ausdrucke mit dem SW-Laser.


07-pl_strobo-01
Nach den ersten Tests, Aufnahmen mit USB-Soundkarte. Zentrierung hatte ich hier noch durch die kleinen Löcher von oben versucht.

08-pl_strobo_04
Zentrierung mit einer kleinen hilfsweise zusammengetackerten Lehre. War am genauesten.


09-pl_motorregelun_01
Testlauf mit äußerem Strobo zur Kontrolle. Mit einem FET als Stellglied läßt funktioniert es ganz prima

10-pl_strobo-06
Kontrolle mit dem Oszi. 1. Strahl Quarzkotrollierter NF-Generator, unten der Output des Strobs. Durch die Belichtungsszeit sieht man die ganze Frequenzschwankung der Anordnung.
Eine PLL könnte zwar wohl gerade noch einrasten darauf, eine vernünftige Regelung erscheint nicht möglich.


11-strobo-mess-2
Hier haben wir die Ergebnisse, ausgewertet die Frequenz jeder einzelnen Schwingung der Strobo-Scheibe. Was sich hier durch Optimierungsversuche erreichen läßt, ist eher bescheiden. Da ich nichts fertiges fand, habe ich ein Pascal-Prog geschrieben, das die Abstände zwischen den Nulldurchgängen in einem WAV-File auswertet und ausgibt, per Tabellenklac. dann die Auswertung.

12-strobo-mess-2
Aber nun der Hoffnungsschimmer: Die Geschwindigkeit von Motor und Teller laufen doch sehr schön parallel!
Wenn man also den Motor selber regelt, wird alles gleich viel einfacher und machbarer.

Wenn ich damit weiter komme, werde ich hier davon berichten.

Schönen Sonntag wünscht
Hmeck


[Beitrag von Hmeck am 10. Jan 2016, 13:20 bearbeitet]
Hmeck
Inventar
#2 erstellt: 07. Feb 2016, 22:24
Hallo Plattenfreunde,

bis jetzt gibt es hier noch keinen Kommentar von Euch. Ist ja eigentlich auch eher ein Elektronik-Thema - aber vielleicht interessiert es trotzdem, wie es weiter ging.

Hinbekommen habe ich sie endlich, die PLL-Regelung. Mein erster Fehler war, dass ich das PLL-IC 4046 nicht richtig kapiert habe, speziell den sog. Tri-State-Ausgang. Der nächste war ganz blöd: Regelkennlinie falsch herum: Wenn zu schnell, dann noch schneller. Da das rasante Dual-Motörchen sowieso schon eine Regelung hat, hat auch das ´ne Weile gedauert, bis ich es merkte.
(In Wirklichkeit, das wissen wir ja alle, liegt es daran, dass der Dual-Motor und der Thorens-Rest sich nicht mögen.)

Ok, nun die Elektronik:
12-testschaltung_pll

Tatsächlich ist der Drehzahlverlauf, über 30 Minuten gemittelt, anders als beim oberen Bild, nunmehr linealgerade.
13-PLL-geregelt-30min
(die PLL-Frequenz beträgt 209 Hz, damit ergibt sich dann am Teller die korrekte Drehzahl. Die einzelnen blauen Punkte zeigen die Stärke des Regelimpulses, der Motor produziert die "Zackenlinie" um die qarzgenaue Sollfrequenz. Am Plattenteller selber habe ich hier nicht gemessen, sondern der konstanten Friktion des Antriebriemens vertraut.

AABER, und jetzt kommt der "Wehmutstropfen":
14-PLL-geregelt-Ausschnitt
Ein kleiner Ausschnitt von ca. 1 Minute zeigt es auf, das Schreckensbild aller Regeltechniker: Regelschwingungen! Zwar pendelt die Motordrehzahl sehr brav um die Sollfrequenz, aber doch für meinen Geschmack erheblich zu stark.
Vermutlich wird die Riemen-Elastizität das eventuell bis zur Unhörbarkeit runterdämpfen, aber schön ist das keinesfalls. Zwar würden mir auch noch einfallen, diesen Effekt wieder elektronisch zu dämpfen (PID-Regelung), aber jetzt reicht es mir erst mal mit der Elektronikentwicklung.

Unter Umständen käme ich mit einem anderen, von sich aus ungeregelten Motor viel besser klar, aber ich habe keinen, und jetzt wird erst mal an der Mechanik weiter gebastelt. Wenn es neue Ergebnisse gibt, wird es auch wieder Bilder geben.

Grüße, Hmeck
raphael.t
Inventar
#3 erstellt: 08. Feb 2016, 17:13
Hallo!

Chapeau vor soviel Entdeckergeist, die Frage ist nur, wohin er führt. Dual und Philips hatten quartzgeregelte Riemenantriebe, das finde ich eine feine Sache, andere lehnen sowas strikt ab.
Bescheidene Frage: Der Thorens-Motor ist defekt, was hat er denn?! Einen Schluss?

Mit freundlichen Grüßen
Raphael
akem
Inventar
#4 erstellt: 08. Feb 2016, 17:55
Interessant...
Was mir nicht klar ist und was weder aus den Bildern noch aus dem Text hervorgeht: wie sind denn nun der Thorens-Subteller und der Dual-Direktantriebsmotor miteinander verheiratet?

Gruß
Andreas
Feebe
Stammgast
#5 erstellt: 08. Feb 2016, 18:05
Servus
Leider kann ich, obwohl sehr an dem Thema und deinen Arbeiten generell interessiert, nichts sinnvolles beisteuern.
Möchte dir jedoch mein Interesse kundtun. Vielleicht kommt ja was dabei heraus, was ich in meine Projekte einfließen lassen kann.
Besten Gruß, Andreas
PS. Zu deinen Regel Schwingungen kann ich doch noch eine Frage stellen.
Wenn ich mir die Skalierung so anschauen ist es doch gar nicht si schlimm? Hast du dir das denn auch mal angehört? Ist das Überschwingen denn hörbar?
Hmeck
Inventar
#6 erstellt: 08. Feb 2016, 21:31
Vielen Dank für Eure Beiträge!

Zunächst zu den Fragen:


raphael.t (Beitrag #3) schrieb:
... Der Thorens-Motor ist defekt, was hat er denn?! Einen Schluss?


Es handelte sich um den alten TD160 Netz-Synchronmotor mit den 2 Wicklungen. Eine davon hatte keinen Durchgang mehr. Leider war das äußere Wicklungsende noch OK, so dass die Spule am inneren Ende kaputt sein musste. Geschätzte 10000 Wdg. manuell ab- und wieder aufwickeln - oh nee.


akem (Beitrag #4) schrieb:
... wie sind denn nun der Thorens-Subteller und der Dual-Direktantriebsmotor miteinander verheiratet?

Es handelt sich hier um den ganz einfachen Gleichstrommotor für den Riemenantrieb mit zwei Anschlüssen für die Stromversorgung und zwei weiteren, an die im Original ein Stellwiderstand für die Geschwindigkeit kommt. Bzw. mit zwei Reglern und Schalter für 33/45. Hier, an diesen Anschlüssen, greift meine PLL-Regelung ein.


Feebe (Beitrag #5) schrieb:
... Hast du dir das denn auch mal angehört? Ist das Überschwingen denn hörbar?

Mit dem Anhören ist grad nix, das Dingens hat gerade keinen Tonarm. Aber es ist nicht nur die Regelschwingung im eingeregelten Zustand, die mich stört, es braucht auch sehr lange, bis es stabil läuft.

Außerdem besteht die Gefahr, dass die Regelung den stabilen Zustand unter ungünstigeren Bedingungen nicht erreicht. Mal den Staub wegpusten und das Ding eiert anschließend 10 bis 20 Sec - das geht ja nun gar nicht, selbst wenn es dann wieder quarzstabil läuft.

Ich werde, wie gesagt, mich jetzt erst mal dem mech. Aufbau des Gerätes widmen und Euch dann wieder berichten.

Grüße, Hmeck
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