¿Medir RPM con un componente discreto?

Tengo el problema de que necesito medir las RPM de un eje giratorio con un solo elemento (circuito) adjunto, es decir, no puedo usar un sensor de efecto Hall, porque no puedo usar un imán separado, solo puedo use lo que es montador en el eje. El eje girará solo sobre un eje, pero podría ser X, Y o Z. Por lo tanto, la solución debería ser modular en ese sentido. Estoy buscando medir hasta 150 RPM como máximo, y estoy usando un Arduino para las lecturas.

Estaba pensando en usar un acelerómetro, un giroscopio o una brújula. Compass se siente como si llenara mejor la factura, pero no estoy seguro de que funcione correctamente en todos los ejes, no solo en Z.

¿Cuál sería el mejor componente y estrategia de implementación para una solución a tal problema?

Gracias por los "-1", aquí están las aclaraciones:

  • Un solo elemento como en un producto de una parte: para el efecto Hall necesitaremos dos partes: el sensor y el imán. Entonces, todo el producto final debe ser un solo elemento.
  • Un eje puede girar solo en un eje, pero podría colocarse inicialmente en diferentes ángulos, por lo que el mismo circuito debería funcionar para cualquier tipo de configuración (cualquier eje).
  • La información de velocidad se recogerá en la parte giratoria.
¿Eh? Muchas cosas tienen poco sentido. ¿Cómo es un circuito un "elemento único" y qué restricción está poniendo exactamente en el diseño por eso? ¿Cómo puede un "eje" girar sobre varios ejes? ¿Se necesita la información de velocidad en la parte giratoria en la parte estacionaria?
Un modelo de sensor de velocidad de giro de cohetes es un LDR simple, que se basa en el hecho de que la luz ambiental casi siempre no es lo suficientemente uniforme para que esto funcione.
@OlinLathrop está bien, editado.
@DaveTweed gracias por la sugerencia, pero el circuito de medición está diseñado para un entorno "no limpio", por lo que si el LDR se ensucia, supongo que dejará de funcionar.
Esta sigue siendo una pregunta mal especificada. ¿Cuáles son las limitaciones de espacio, masa y potencia? ¿Cuáles son los requisitos de precisión y tasa de actualización? Usted menciona un entorno "no limpio", entonces, ¿cuáles son exactamente los requisitos ambientales, como la tolerancia a la temperatura, el polvo y la humedad?
Tengo que admitir que esta es probablemente la peor experiencia de preguntas y respuestas que he tenido en los sitios de intercambio de pilas. Continuaré con mi búsqueda en Google, mientras tanto aquí hay una lectura chicos: blog.stackoverflow.com/2012/07/kicking-off-the-summer-of-love
Además (y no puedo creer que me haya olvidado de esto), ¿qué tipo de interfaz de salida espera que tenga este sensor? ¿Cosa análoga? ¿Digital? ¿Óptico? ¿Algo más?
@MeLight ¿Podría volver a exponer el problema especificando el problema real, las restricciones operativas y ambientales y los desafíos clave? Tal como está la pregunta ahora, el mouse tradicional con la pequeña esfera giratoria, detectada por dos ejes, con la velocidad de rotación que se mide usando un par de sensor/emisor de infrarrojos sin contacto, posiblemente podría cumplir con sus requisitos, y ese no es un ambiente limpio.
@AnindoGhosh Creo que Justin abordó todas mis preocupaciones por ahora :) Gracias
@MeLight Excelente. :-)

Respuestas (2)

Los giroscopios están diseñados para esto: medir la velocidad angular en un cuerpo giratorio sin necesidad de un componente estacionario separado. Recomiendo un giroscopio MEMS. Varios están disponibles con salidas analógicas o digitales (SPI o I²C). Por lo general, se especifican en grados por segundo: 150 RPM son 900 °/segundo, que es alto pero aún está fácilmente disponible. Parece que un giroscopio de 1 eje es todo lo que necesita; hoy en día los giroscopios de 3 ejes parecen ser algo más comunes; también estarían bien, ya que podrías ignorar los otros 2 ejes.

En cuanto a las otras opciones que estabas pensando:

La desventaja de una brújula es que probablemente solo funcionará bien para la rotación vertical. También pueden tener problemas con hierros o motores cercanos. Por lo general, están diseñados para medir la posición angular, no la velocidad. Dudo que puedas medir fácilmente 150 RPM con una brújula.

Para medir la velocidad angular con un acelerómetro, tendría que montarlo en el eje lejos del centro y medir la aceleración centrípeta. Esto podría funcionar asumiendo que la distancia desde el centro es lo suficientemente grande y controlada para obtener la precisión que necesita, pero eso puede ser difícil si el eje es angosto. Sería necesario tener en cuenta cualquier aceleración lineal adicional en todo el eje.

Justin, gracias por los consejos directos y claros: respondiste las preguntas que tenía y, de hecho, me permitiste pasar a la siguiente fase de mi proyecto, razón por la cual vine aquí en primer lugar.

Iría con un interruptor óptico, ya sea con una interrupción mecánica o basada en reflexión. Cualquiera de los dos le dará fácilmente un pulso por revolución (¡o más!), Lo que debería darle una estimación bastante buena de las rpm si la velocidad es lo suficientemente rápida. Bonificación: sin conexión mecánica al eje. Si necesita una mayor precisión a baja velocidad, o más de una o dos estimaciones por revolución, optaría por un codificador de cuadratura.

Esto es mucho más simple que los enfoques de giroscopio o acelerómetro MEMS, y estará en funcionamiento mucho más rápido.

Basado en reflexión (Mouser):

De Mouser

interruptor (hoja de datos directa)

Desde hoja de datosdirect

Sospecho que esto no satisface el requisito de "debe ser una sola parte", ya que necesita dos partes separadas: una rueda codificadora en el eje y un sensor (o viceversa). Por supuesto, es un poco difícil saber qué quiere decir realmente el OP con ese requisito, pero sospecho que está buscando una manera de medir la rotación absoluta del "eje" (que en realidad podría no ser un eje), en lugar de la relativa rotación entre el eje y algún otro objeto.
Sin embargo, solo una parte es electrónica. ¡El otro puede ser un trozo de papel de aluminio! Si está buscando algo más que velocidad, el acelerómetro es probablemente la mejor opción, aunque ninguna de las soluciones (aparte del codificador) es sencilla para eso.
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