Hallo Thomas, sehr interessant.
Könnte man den Torsionsschwingungsdämpfer nicht besser (ring-)kreisförmig am Stativ bzw. Kopf ausführen?
Dann wäre die Position des Kopfes (Richtung Azimut) unabhängig. Und man hätte mehr Fläche. Mechanisch vielleicht einfacher zu realisieren?
CS Peter
1) Der Torsionsdämpfer bearbeitet offenbar nur eine Achse. Bräuchte man dann zwei? Generell braucht es eine sehr feine Regelung um geringe Winkeländerungen zu erfassen und auch ordentlich Drehmoment = Strom.
2) Meine Anordnung von der Vorseite wäre eine Bastellösung - sozusagen die KI-Variante der passiven Honig-dämpfer-Lösung und ja, sie wäre nicht so flexibel einstellbar. Man müsste die Spitze des Teleskops mit eben jener Anordnung bewegen, also durch Ausziehen der Stange und Bewegung derselben auf Rollen und dann das Teleskop an der eigentlichen Befestigung wieder arretieren. Einmal eingerichtet wäre das aber unschlagbar windstabil, würde ich sagen. Mit dem Trick der schwebenden Magnete, ließe es sich auch noch im Zehntel-mm-Bereich justieren, um einen Stern maximal perfekt zu fokussieren.
3) Einen weiteren Ansatzpunkt hätte ich noch: Ein EX-Kunde von mir baut OP-Mikroskope. Diese sind sehr träge und schwergängig, haben das Servo-unterstützte Bewegung und eine intelligente Bremse, die die Ausschwingzeit minimiert. Die Steuerung sieht ein wenig aus, wie ein Motorradlenker. Man löst die Bremse per Knopfdruck elektronisch, kann das System justieren und lässt sie los. So etwas Ähnliches bräuchte man für ein Teleskop. Keine Ahnung ob es das fertig zu kaufen gibt.
So ungefähr ist das gedacht:
Blauer Ring = Schelle um das Teleskop an einem von der Schwingungsachse weit entfernten Punkt
Rote Buchsen = Dämpfer, entweder mechanisch oder eben elektrisch.
Weißer Block = Halter der Dämpfer und gfs Elektronik. Muss noch per Gelenk auf ein Stativ.
"Elektrisch" hat den Vorteil, dass man über Gyrosensoren eine aktive Lageregelung bauen könnte. Die Mimik läuft in etwa so wie bei den Drohnen, die eine Kamera ausbalancieren. Das geht mittlerweile so gut, dass man trotz wackelnden Drohen, Wind und Resonanzen im System ein sehr stabiles Bild hat. Der weiße Block hätte dann ausreichend Masse, um sich davon "abzustoßen". Damit muss das Stativ nicht so stabil sein.
Die Anordnung steuert in 2 Achsen, weil Sin-Cos-Anordnung. Damit kann man rotatorisches Schwenken = Umlenken des Wackelns in die andere Achse sehr gut bekämpfen. Diese besteht z.T. aus Schwingen in Y unc Y, z.T. auch Torsion. Selbige lässt sich auch ausgleichen, weil die Rotation des Tubus (da Stäbe aus der Achse) eine Positionsänderung verursachen will. Auch ohne Regelung wirkt da schon die effektive Trägheit des Systems. Mit einer Regelung kann aus den Gyrosensoren die Bewegung extrahiert- und auf die Lageregelung angewandt werden. Dabei werden Sin und Cos über einen PID-Regler angesteuert, der sich mittelfrisitig auf 0 stellt, um wieder Regelreserve zu haben. Wenn man sich vor Augen führt, dass Hochhäuser und Brücken auf diese Weise mit aktiven Gegengewichten gegen Wind und sogar Erdbeben gesichert werden, könnte das eigentlich sehr gut funktionieren. Im Grunde muss die Masse dann nicht einmal auf ein Stativ sondern nimmt nur die Schwingung auf. 2 Achsen sollten für ein Dobson rein, weil das nicht längs der Achse wegschieben sollte. Bei einem klassischen Stativ braucht man gfs ein 3-Achsen-System. Für ein Dobson stelle ich mir einen Drucknopf an dem weissen Block vor, der sowohl die Regelung ausschaltet, eine Bremse auf die Zapfen setzt, damit das stabil beweglich wird und gleichzeitig eine elektronische Bremse am Lager des Dobson löst, damit man das System frei bewegen kann. Bei der Zielposionen einfach Knopf loslassen.
Eine passive, rein mechanische Variante müsste sich mit 2 Stoßdämpfern für Modellautos bauen lassen. Die Feder schiebt das Teil auf Mittenposition und die Dämpfung (meistens ein leichtviskoses Öl) sorgt für Energieverluste. Da sich zwischen den Bewegungen des Block und der Teleskopspitze eine zeitliche Phasenverschiebung ergibt, wird die Auslenkung immer sehr viel geringer ausfallen und besser vernichtet. Die Federwirkung des eingespannten Fernrohrs (Schwingskonstante) wäre auf die der Dämpfer abzustimmen. Die Masse des Blocks müsste vermutlich (nur) so hoch sein, dass sie unter Berücksichtigung des Montageabstands ungefähr dem Trägheitsmoment des Fernrohrs entspricht.
So ungefähr ist das gedacht:
Blauer Ring = Schelle um das Teleskop an einem von der Schwingungsachse weit entfernten PunktRote Buchsen = Dämpfer, entweder mechanisch oder eben elektrisch.
Weißer Block = Halter der Dämpfer und gfs Elektronik. Muss noch per Gelenk auf ein Stativ.
Hast du die Zeichnug extra für die Diskussion hier gemacht? Da bin ich beeindruckt!
Den letzten Punkt verstehe ich nicht. Wird eine Halterung an einenm Stativ benötigt? Das macht einen riesigen Unterschied!
...
"Elektrisch" hat den Vorteil, dass man über Gyrosensoren eine aktive Lageregelung bauen könnte. Die Mimik läuft in etwa so wie bei den Drohnen, die eine Kamera ausbalancieren. Das geht mittlerweile so gut, dass man trotz wackelnden Drohen, Wind und Resonanzen im System ein sehr stabiles Bild hat. Der weiße Block hätte dann ausreichend Masse, um sich davon "abzustoßen".Eine passive, rein mechanische Variante müsste sich mit 2 Stoßdämpfern für Modellautos bauen lassen. Die Feder schiebt das Teil auf Mittenposition und die Dämpfung (meistens ein leichtviskoses Öl) sorgt für Energieverluste. Da sich zwischen den Bewegungen des Block und der Teleskopspitze eine zeitliche Phasenverschiebung ergibt, wird die Auslenkung immer sehr viel geringer ausfallen und besser vernichtet. Die Federwirkung des eingespannten Fernrohrs (Schwingskonstante) wäre auf die der Dämpfer abzustimmen. Die Masse des Blocks müsste vermutlich (nur) so hoch sein, dass sie unter Berücksichtigung des Montageabstands ungefähr dem Trägheitsmoment des Fernrohrs entspricht.
Hier klingt das eher so, als schlägst du eine Lösung ohne externe Halterung vor, im Sinne von abstimmbaren Massendämpfern
https://en.wikipedia.org/wiki/Tuned_mass_damper wie sie schon hier in die Diskussion eingebracht wurden. Danke für den Hinweis auf Stoßdämpfer für Modellautos.
Wie gesagt, mir ist nicht klar was du vorschlägtst, ob eine Halterung benötigt wird.
beste Grüße
Thomas
a) Ja, die Zeichnung ist mit einem Animator gemacht. Sie soll aber auch der Planung meines Fernrohrs dienen. Ich will mir was zulegen und muss ein wenig Platzdesign betreiben, weil dort, wo das Gerät plaziert / geparkt werden soll, wenig Raum ist. Am besten wäre wohl ein Dobson zu verstauen.
b) Die erste Idee war einfach eine weiche und selbststellende Lageregelung als Verbesserung nach der "Honigmethode" von weiter vorn. Braucht eine Auflage, also ein weiteres Stativ. Das ist natürlich umständlich und für manche Anordnungen wohl nicht zu gebrauchen.
c) Die Verbesserung kam mir beim Zeichnen unter "Ausleihen" einer bereits anderweitig realisierten Vorgehensweise: Man nimmt einfach richtig Masse und installiert eine aktive Gegenregelung. Im Prinzip ein Bildstabilisator wie bei Objektiven nur eben etwas kräftiger. Der "tuned mass damper" geht schon in diese Richtung, allerdings bekämpft der ja Schwingungen, also in erster Linie Beschleunigung und Geschwindigkeit und wirkt Resonanzen entgegen. Diese Systeme sind passiv oder nur begrenzt aktiv. Die Teleskopsteuerung muss wie ein PID-Regler funktionieren und auch die Lage möglichst perfekt regeln. Wahrscheinlich muss man visuelles Beobachten quantitativ anders regeln, als fotografisches Abbilden mit Nachführung, wenn man leicht verschobene Bilder tolerieren kann, da eh nachzentriert und gestackt wird. Die Problematik hatte ich schon mal bei Lageregelung für eine Kamera in einen sich bewegenden Objekt, wo man die Bewegungen des Trägers, die Torsionsschwingungen wegregeln musste, aber einen Kompromiss brauchte, um dem Zielobjekt zu folgen. Ich würde jetzt mal schätzen, dass man bei deep sky mehr Lagetoleranz verkaften kann, aber dafür V nahe an Null braucht (?) Mir fehlt da jetzt ein wenig die Erfahrung. Allerdings habe ich, was schnelles Ausregeln von Lagestörung angeht, bereits Lösungen im Bereich Akustik gemacht und da auch einiges rumliegen. Möglicherweise braucht man gar keine allzugroße Masse. Mal sehen.
Ich will jetzt keine Pferde scheu machen und muss erst mal recherchieren, ob es das nicht schon irgendwie gibt - aber angehen werde ich das Thema irgendwann in jedem Fall. Ich habe mal testweise meine Kamera mit Objektiv auf meinem Stativ aufgebaut und etwas probefotografiert und sehe da bereits Windanfälligkeit. Wenn man das hinbekäme, würde man auch mit durchschnittlich stabilen Stativen die Lageruhe von einem sehr schweren statischen Teleskop nachbilden können. Am Ende ist es nur eine Frage des genauen Messens der Lageänderung. Die Natur macht es uns ja vor: Es gibt Greifvögel und Eulen, die kannst du auf den Arm nehmen und intuitiv hin- und herbewegen, um nicht zu sagen "schütteln" und der Kopf bleibt wie festgenagelt in der Luft stehen, sodas Augen ein ruhiges Bild haben.
Hallo engineer,
vielen Dank für die Infos.
b) Die erste Idee war einfach eine weiche und selbststellende Lageregelung als Verbesserung nach der "Honigmethode" von weiter vorn. Braucht eine Auflage, also ein weiteres Stativ. Das ist natürlich umständlich und für manche Anordnungen wohl nicht zu gebrauchen.
Für Schwingungsdämpfung interessiert man sich in erster Linie bei Leichbau-Teleskopen, dann ist ein zustätzlichs Stativ - da stimme wir überein - mit weiterer Halterung kontrapoduktiv, oder ganz klar ein no go, man hätte besser gleich schwerer und damit steifer bauen können.
c) Die Verbesserung kam mir beim Zeichnen unter "Ausleihen" einer bereits anderweitig realisierten Vorgehensweise: Man nimmt einfach richtig Masse und installiert eine aktive Gegenregelung. Im Prinzip ein Bildstabilisator wie bei Objektiven nur eben etwas kräftiger. Der "tuned mass damper" geht schon in diese Richtung, allerdings bekämpft der ja Schwingungen, also in erster Linie Beschleunigung und Geschwindigkeit und wirkt Resonanzen entgegen. Diese Systeme sind passiv oder nur begrenzt aktiv. Die Teleskopsteuerung muss wie ein PID-Regler funktionieren und auch die Lage möglichst perfekt regeln. Wahrscheinlich muss man visuelles Beobachten quantitativ anders regeln, als fotografisches Abbilden mit Nachführung, wenn man leicht verschobene Bilder tolerieren kann, da eh nachzentriert und gestackt wird. Die Problematik hatte ich schon mal bei Lageregelung für eine Kamera in einen sich bewegenden Objekt, wo man die Bewegungen des Trägers, die Torsionsschwingungen wegregeln musste, aber einen Kompromiss brauchte, um dem Zielobjekt zu folgen. Ich würde jetzt mal schätzen, dass man bei deep sky mehr Lagetoleranz verkaften kann, aber dafür V nahe an Null braucht (?) Mir fehlt da jetzt ein wenig die Erfahrung. Allerdings habe ich, was schnelles Ausregeln von Lagestörung angeht, bereits Lösungen im Bereich Akustik gemacht und da auch einiges rumliegen. Möglicherweise braucht man gar keine allzugroße Masse. Mal sehen.
Aktive Regelung klingt natürlich gut und interessant, ich meine jetzt eine Regelung ohne zustäzliches Stativ. Mich würde mal interessieren, wie du den Aufwand schätzt, was wird benörigt, wie schwer würde so eine Regelung werden?
beste Grüße
Thomas
Ja, ist eine Lösung für Leichtbaustative - oder sagen wir "grenzwertbelastete" Stative, wenn viel montiert ist und eben die, die bewegt werden sollen und dabei nachschwingen, bzw die nicht bewegt werden sollen und durch Wind gestört werden.
Die benötigte Masse, die geregelt werden muss, dürfte bei bis zu 50% der Masse des Teleskops liegen, weil die Masse in etwa linear verteil ist und damit das Trägheitsmoment, bei der halben effektiven Masse liegt, wenn diese komplett vorn wäre. Man kann aber sicher auch mit weniger auskommen, wenn man sich mit weniger schnellen Regelung zufrieden gibt. Wahrscheinlich gehen 20% ... 30%. Wenn man unterstellt, dass das Teleskop in sich sehr starr ist und man Längsbiegung irgnoriert, was man sicher kann, würde man die Zusatzmasse auch auf der Gegenseite montieren können. U.u entfällt dann ein Teil der Gegengewichte.
Mir fehlt leider für genauere Betrachtungen die Erfahrung mit den Teleskopmontierungen und deren Lagerverhalten. Da muss ich erst mal testen und messen.
Ganz einfach: Je größer die Masse, desto besser ist die Gegenregelung. Im Extremfall wird der Stoss von der Seite komplett an das Gegengewicht weitergegeben. Ähnlich wie das Kugelpendel, wenn die 1. auf die 2. stösst und die letzte fliegt, während die anderen in Ruhe bleiben.
Naja, man bräuchte maximal 50%, weil die da vorn das gleiche Trägheitsmoment bilden, wie 100% Rohr über der Achse verteilt. Außerdem braucht man nur das, was die Aufhängung nicht kann. Wenn das ein Kompromiss werden soll, dann wieder 25% Masse. Sagen wir 2 Kg?
Zur anderen Frage: Eine aktive Masse (geändert: Eine Regelung mit ...) aktiver Masse wird um Größenordnungen besser sein, weil sie mit bis zu 180° Gegenbeschleunigung arbeiten kann, während die Passive nur auf maximal 90° Phasenverschiebung kommt. Das Problem ist vor allem, dass ein passives System nur auf eine Frequenz abgestimmt werden kann. Ein Aktives kümmert sich um mehrere gleichzeitig.
Als Beispiel mal eine aktive Gegenregelung von Störschall an einem Blech, bzw einer Scheibe mit einem Gegenschwinger: Man bekommt das bis zu über 90% weggedämpft. Ich mache bei Gelegenheit mal eine Simulation.
Die aktive gesteuerte Masse muss nicht größer sein, als die Passive. Wo hast du das hineingelesen? Im Gegenteil.
Deine Überlegung zur Auslenkung stimmt, wobei die Zahlen etwas klein sind, finde ich. Ich rechne mit größeren Elongationen im Bereich von bis zu 1mm.
Dann: Wenn ein System angenommen 10x sichtbar ausschwingt und dabei mit 0,05mm beginnt, wird pro Schwingung nur rund 15% Energie vernichtet. Um das aperiodisch zu korrigieren, braucht es dann einen Faktor 6 auf die Masse. 5mm Auslenkung ist wiederum recht viel. Rechnen wir mal mit 2-3mm.
Massenfaktor 100:1 wird nichts bringen. Eventuell 10:1.
Du könntest ja mal reale Zahlen zu deinem System posten. Schwingungsfrequenz wäre schon mal ein guter Anhaltspunkt und Halbwertszahl (wieviele Schwingungen bis zur Halbierung der Elongation). Und die Masse natürlich.
Hallo zusammenen,
inzwischen hat der Thread sich etwas vom Ursprungsthema entfernt. Die Dämpfung von Schwingungen mit einem sehr zähflüssigen Fluid gelingt, siehe Post #98, allerdings nur die Torsion. Für die vertikalen Schwingungen werde ich in die Stativbeine Elastomerdämpfungen einbauen, dazu später mehr. Alle diese Dämpfer sind sehr leicht, benötiigen aber einen festen Bezugspunkt, das ist sicherlich nicht immer so einfach wie in meinem Fall zu realisieren.
Im Grunde bin ich also fast am Ziel, doch die Idee einer aktiven Dämpfung, bei der man auf eine Halterung mit festem Bezugspunkt verzichten kann ist reizvoll und es lohnt sich darüber nachzudenken wie sie funktionert und wie aufwendig sie ist. Denn ein passives Äquivalent mit einer nur am Teleskop gehalterten, schwingenden Hilfsmasse dämpft entweder schlecht oder ist schwer.
Die aktive gesteuerte Masse muss nicht größer sein, als die Passive. Wo hast du das hineingelesen? Im Gegenteil.
Deine Überlegung zur Auslenkung stimmt, wobei die Zahlen etwas klein sind, finde ich. Ich rechne mit größeren Elongationen im Bereich von bis zu 1mm.
Dann: Wenn ein System angenommen 10x sichtbar ausschwingt und dabei mit 0,05mm beginnt, wird pro Schwingung nur rund 15% Energie vernichtet. Um das aperiodisch zu korrigieren, braucht es dann einen Faktor 6 auf die Masse. 5mm Auslenkung ist wiederum recht viel. Rechnen wir mal mit 2-3mm.
Massenfaktor 100:1 wird nichts bringen. Eventuell 10:1.
Hallo engineer,
Meine Sicht der Dinge, eine aktive Dämpfung macht nur Sinn, wenn die Masse deutlich kleiner als bei einer Passiven ist. Ich verstehe nicht wieso man bei einer Aktiven die Masse so groß wählen muss um die Dämpfung zu erhöhen, du gibst hier einen Faktor 6 an, meinst du da, dass die Masse des Dämfpers höchstens 6 mal kleiner als die des Teleskops sein darf? Ich hätte erwartet, dass bei einer aktiven Dämpfung die Schwingunsenergie in Widerständen in der Elektronik in Wärme umgewandelt wird. Wenn das nicht der Fall ist, verstehe ich den Sinn nicht und ich frage mich ob sie sich lohnt. Wieso spielt das Massenverhältnis eine große Rolle?
beste Grüße
Thomas
Ja, das Thema verselbständigt sich etwas, man sollte das eventuell abtrennen.
Eine Vernichtung in Widerständen findet ja statt, ist / wäre aber alleine eine passive Vernichtung. Wahrscheinlich auch eine komplexere, weil die mechanische Bewegung erst generatorisch in elektrische Energie um gesetzt werden müsste. Das erfordert aber (auch) eine Träge Masse oder wie bei Maschinen und rekuperierenden Autos eine Einspannung zur Drehmomenteinspeisung. Beim Auto z.B. ist es z.B. das Widerlager, das das Auto in seiner Länge zur Vorderachse bildet. Nur damit kann das bewegte Teil eine magnetisch aktive Anordung antreiben. Irgendwo muss das Drehmoment hin. Bei einem Teleskop ohne eine Befestigung vorne geht es nur über eine zusätzliche träge Masse.
Und ja, wie ich schrieb, kann und soll die kleiner sein, als die passive, weil man sie steuern kann. Es hängt am Ende daran, wie schnell die gegenregeln soll. Um einen Schlag komplett zu Schlucken, also einen Stoss von der Seite mit quasi-Null zu beantworten, muss eine Masse eben sehr hoch sein. Gibt man sich mit weniger zufrieden, reicht weniger. Zu beachten muss man dabei, dass diese Anordnung beim Teleskop nicht die volle Energie abfangen muss, sondern nur das, was die Montierung nicht packt.
Hallo zusammen,
nach längerer Pause ist die Dämpfung praktisch fertig.
Wie sich Projekte verändern können:
So sah der erste Test mit Honig ine einem Topf aus und ich wurde vor Bienen und Bären gewarnt...
Hier nun die aktuelle Version:
Der Honig im Topf ist durch eine 0,2 mm dicke Schicht extrem zähflüssigen Silikonöl ersetzt und der Dämpfer kompakt geworden.
Diese dünne Schickt läuft auch kaum aus, eine Art Deckel schüzt den Dämpfer vor Staub oder Ähnlichem.
Für den Transport kann er am Stativ verbleiben, selbst während einer Autofahrt von einigen Stunden läuft das Fluid nicht aus, auch wenn der Dämpfer horizontal mit dem Stativ im Kofferraum liegt.
Wenn die weißen Nächte vorbei sind werde ihn unter dunklem Himmel testen.
Für die Dämpfung in vertikaler Richtung ist mir eine Flüssigkeitsdämpfung zu aufwendig und eine Elastomerdämfpung scheint mir ausreichend.
beste Grüße
Thomas
Hallo Thomas,
vielleicht kannst Du ja, eine arretierte Dämpfung mit Eisenspänen im Öl und Elektromagneten realisieren, die auch ein zurück auf die Mittelstellung erleichtert!
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