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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kraft an einem Servo über die Stromaufnahme messen?


Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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Hallo,

die Stromaufnahme eines Modellbauservo ist von der zu überwindenden Last 
abhängig, das ist klar. Hat sich hier schon mal jemand damit 
beschäftigt, mit welcher (Wiederhol-) Genauigkeit man aus der 
Stromaufnahme auf die Last (in Newton) schließen kann? Ich gehe jetzt 
mal von einem hochwertigen Servo mit Metallgetriebe und Kugellager aus.

Hintergrund:

In der industriellen Buchherstellung gibt es einen typischen Test für 
die Qualität der Bindung: der Pulltest. Dabei wird die Kraft gemessen, 
die erforderlich ist, aus der Mitte des Buches eine Seite auszureißen. 
Natürlich gibt es dafür hochpräzise Laborgeräte.
Aber es soll untersucht werden, ein einfaches Prüfgerät direkt in der 
Produktion unterzubringen: Buch einlegen, Knopf drücken, Anzeige 
gut/mittel/schlecht. Dazu bräuchte man aber eine Auflösung von 
wenigstens 1/2 Newton, Maximalwert ca. 20 Newton (was ca. 2 kg 
entspricht) ...

Frank

Autor: rotzfrech (Gast)
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Ich habe sowas mal gemacht.
Kraftschätzung eines DC Getriebemotors.

War sehr kompliziert. 1 Jahr Arbeit. Luenberg Beobachter ... Schätzung 
der Motorkonstanten .. usw.

Da war's aber so, dass der Motor bis zu 105°C heiss werden konnte. 
Dadurch verändern sich die Motorkonstante (also der Zusammengang 
zwischen Strom und Drehmoment). Ausserdem wurde das Getriebe warm. 
Dadurch veränderte sich der Getriebewirkungsgrad.

Bei nem Modellbauservo hast Du fast unveränderte Temperaturen und die 
Motorkonstante bleibt damit auch gleich.
Ich würde mal sagen, die Motorkonstate ändert sich um max. 10%.

Dazu kommt jedoch der Getriebewirkungsgrad. Der liegt wahrscheinlich bei 
ca 25% bis 50%. Wenn er sich also (je nach Temperatur) zwischen 30% und 
40% ändert, hast Du schon eine Änderung von 4/3= 33%.

Du sieht. Du hast locker 10%+33% Messfehler.

Weiter musst Du beachten, dass die Stromaufnahme proportional zum 
Drehmoment ist. Dreht der Motor konstant, ist das das abgegebene 
Drehmoment. Ändert er jedoch seine Geschwindigkeit, so wird mit dem 
Drehmoment die Masse von Getriebe, Anker .. usw beschleunigt. Das muss 
man dann vom tatsächlichen Drehmoment wieder subtrahieren.

Autor: daniel (Gast)
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Hi,

wie waere es mit der Formel: F = m* a
So hast du einen Motor und probierst ihn mit einer definierten 
Beschleunigung anfahren zu lassen. Die Masse muss man natuerlich auch 
fest definieren.
Wenn die Seite reisst muessete man das in eine Geschwindigkeitsansprung 
sehen.
Reist sie nicht, mit erhoehter Beschleunigung anfahren.
Muss die Seite unbedingt reisen?

Somit wuerdest du die Probleme mit den Motorparametern umgehen. Ich 
denke mal so einen Servomotor koennte man sicher fuer seine 
Beschleunigung regeln.

Ob es dann aber ein einfaches Geraet wird?!

Mit freundlichen Gruessen
Daniel

Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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Die Messvorschriften besagen, dass mit einer langsam wachsenden Kraft 
zu messen ist. Und zwar so lange, bis sich die Seite deutlich bewegt.

Nicht das Papier reißt (das ist extrem selten), sondern die Seite löst 
sich im Bund aus dem Buchrücken (Klebebindung oder Klammer- bzw. 
Fadenheftung). Also möglichst keine dynamischen Prozesse, immer schön 
(quasi-) statisch ...

Es geht dabei um einen Weg von etwa 1 cm über 10..15 Sekunden.

Frank

Autor: daniel (Gast)
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Hi,
naja dann geht die Vairante wohl nicht.
Ich stelle mir das kompliziert vor dass man die Motorparameter bestimmt. 
Aber kannst du nicht eine Messfeder zwischen Motor und Papier befestigen 
ueber welche du dann die Messung machst. So ist der Servomotor nur der 
Initiator einer Kraft, aber die Feder bestimmt die Kraft exakt.
Sowas gibt bestimmt digitale Kraftmessung, vielleicht sogar sowas mit 
Piezo da hat man es gleich in Volt.

Naja ansonsten, wird es wohl kompliziert definierte Motorparameter zu 
erhalten. Man muesste dann wohl eine Temperaturkennlinie ueber die 
Motorparameter aufnehmen und dem Getriebe. Ob das dann so billig wird?

Das mit den Kennlinien ist fuer einen Kontroller kein Problem, bleibt 
dann nur noch die reproduzierbarkeit dieser Kennlinien, bzw. die 
Genauigkeit der Kennlinien.

Daniel

Autor: Vizequistore (Gast)
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Elektrotauchmagnet - Strom aus Stromquelle(nicht Spannungsquelle)  durch 
diesen, zieht den Anker rein, dieser ist an der Buchseite befestigt.... 
fertig


naja...so ganz grob überlegt...

Autor: tom (Gast)
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Hi,

ich hätte auch eher gesagt: Elektro(-Tauch)Magnet und entsprechende 
Hebeluntersetzung, das Reißen läßt sich dann ganz einfach per Anschlag 
und Schaltkontakt ermitteln. Und ein Tauch-Magnet läßt sich m.E. nach 
besser berechnen. Eventuell statt Schaltkontakt ein Lagesensor verwenden 
oder noch etwas "verrückter", per Messung der Induktivität des Magneten 
(die abh. vom eingetauchten Eisenkern ist, ansteuern per Gleichstrom, 
messen per kleinem höherfrequenten Wechselstrom) die Lage des Kerns u. 
damit das Reißen ermitteln.

Schönen Tag noch,
Thomas

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