Hallo! Ich habe hier eine Art Hebel, mit einem DMS im Auflager (B) und einem auf Seite (A) (siehe Skizze). Ich moechte mit diesem Aufbau eine Gewichtskraft (C) messen, die irgendwo rechts vom Auflager liegt. Es gilt, dass F_C = F_B - F_A ist. Die DMS-Aufnehmer habe ich aus einer Personenwaage. Das sind so E-foermige Metallteile mit 3 Anschluessen, quasi ein DMS-Poti mit 2k Gesamtwiderstand. Die DMS beider Aufnehmer habe ich zu einer Vollbruecke zusammengeschaltet, die wiederrum zu einem INA125 fuehrt. Durch die Brueckenschaltung muesste ja automatisch die Subtraktion der beiden DMS-Werte stattfinden. Nun ist es so, dass es zwar grundsaetzlich zu funktionieren scheint, aber dennoch habe ich gewichtsabhaengig Abweichungen in dem System, je nachdem ob das Gewicht naeher oder weiter vom Auflager sitzt. - Wie ist das zu erklaeren? Haben die DMS womoeglich unterschiedliche Kennlinien, so dass der abgezogene Wert nicht genau gross genug ist? Mit steigendem Gewicht werden die Abweichungen groesser. - Wie koennte man eventuell unterschiedliche Kennlinien kompensieren? - Kann das ueberhaupt so funktionieren wie ich mir das vorstelle, oder habe ich da ein physikalisches Problem? Wenn jemand eine andere Idee hat, wie man entlang einer einseitig befestigten Stange das Gewicht unabaengig von der Lage bestimmen kann, waere mir auch geholfen. ;-) Gruss, --Stefan
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Hi, könntest du mal ein Bild deines Aufbaus posten? Wahrscheinlich liegt es daran, dass sich deine Dehnunmessstreifen nicht identisch auslenken, bzw. sich das Material nicht identisch verformt. Um das genauer zu analysieren müsste man eine FEM Berechnung durchführen. Aber grundsätzlich ist es so, dass die Auslenkung geringer ist je näher das Gewicht an der Auflage ist. Stichwort: Drehmoment. Zur Berechnung muss man Wissen an welcher Stelle sich das Gewicht befindet !
Stefan schrieb: > Wenn jemand eine andere Idee hat, wie man entlang einer einseitig > befestigten Stange das Gewicht unabaengig von der Lage bestimmen kann, Wenn ich Deine Messanordnung recht verstanden habe, mißt Du damit nicht das Gewicht, sondern das Moment. Das ist natürlich davon abhängig, wo auf dem Hebel sich das Gewicht befindet.
Die Funktionsweise eines Hebels ist dir bekannt? Was Du mißt ist eine Kraft. Und die ist in beiden Punkten umso größer, je weiter das Gewicht an das Ende der Stange rückt. Die beiden Lager müssen irgendwo befestigt sein. Kannst du das, woran beide Lager befestigt sind, abwiegen? Dort sollte sich der Hebel nicht mehr auswirken.
Hallo zusammen! Mir ist klar, dass die Kraefte groesser sind wenn das Gewicht weiter aussen ist. Aber die Differenz aus beiden muesste doch ortsunabhaengig die Gewichtskraft von C sein? Beim Hebel gilt doch, dass die Summe der Kraefte (und Momente) 0 ist, also die Kraft im Auflager plus die Kraft in C plus (mit negativem Vorzeichen) die Kraft in A gleich 0. Der Ort taucht dann doch nicht mehr auf? Ein Foto von dem Aufbau habe ich gerade nicht, kann ich aber nachreichen. Prinzipiell sind das 2 Alu-Deckel mit jeweils einer Ausfraesung fuer die Waegezellen. Die Hebelstange liegt nur in den beiden halbkugelfoermigen Auflagepunkten der Waegezellen auf. Gruss, --Stefan
Stefan schrieb: > Beim Hebel gilt doch, dass die Summe der Kraefte (und Momente) 0 ist, > also die Kraft im Auflager plus die Kraft in C plus (mit negativem > Vorzeichen) die Kraft in A gleich 0. Der Ort taucht dann doch nicht mehr > auf? Doch, die Kraft in C resultiert ja aus Masse und Position... Volker
Volker Schulz schrieb:
> Doch, die Kraft in C resultiert ja aus Masse und Position...
Die Kraft nach unten ist doch nur m*g?
Gruss,
--Stefan
Stefan schrieb:
> Die Kraft nach unten ist doch nur m*g?
Du hast einen Hebel, und je nachdem, wie weit weg du dort mit der
Gewichtskraft angreifst, umsomehr Kraft kommt auf den DMS.
Oder umgangssprachlich:
Gewaltig ist des Schlossers Kraft, wenn er mit Verlängerung schafft.
Grundsätzlich "misst" ein DMS eine Dehnung. Für eine Vollbrückenschaltung sind positive und negative Dehnungen notwendig. Deshalb solltest du auch "unten" im Punkt B DMS Verbaut haben. Mit dieser Anordnung wird die Dehnung im Punkt B aber durch die Biegung verursacht. D.H. m*g*sBC = FA *sAB wobei sBC die Strecke zwichen Punkt B und C ist, diese geht hier immer ins Ergebnis ein. Neben einem aussagekräftigen Bild wäre hier ein Schaltplan hilfreich! Grüße
1. >aber dennoch habe ich gewichtsabhaengig Abweichungen in dem System, je nachdem ob das Gewicht naeher oder weiter vom Auflager sitzt. Hebelgesetz http://de.wikipedia.org/wiki/Hebelgesetz 2.Abgesehen davon daß auch eine Feder nicht ewig elastisch ist, wird zufällig irgendwann die Elastizitätsgrenze überschritten? 3. In einfachen Fällen macht man mehrere Messungen und bildet den Durchschnitt. Im Computerzeitalter wäre eine Korrekturtabelle eine Idee.
Wichtig ist, daß die Reaktionskräfte des Hebels entkoppelt in die Messzellen eingekoppelt werden! D.h. der Hebel soll möglichst über Schneiden oder Kugeln an den Zellen angekoppelt werden. Ich kann mir vorstellen, daß es zu Verspannungen im System kommt oder irgendwelche Biegemomente die Messung verfälschen.
Ich versuche heute abend Bilder zu machen und reinzustellen. Ein Bild
sagt mehr als 1000 Worte, das ist mir klar. :-)
Ich habe mir das Hebelgesetz angesehen und mir ist klar, dass die
Kraefte groesser werden, wenn das Gewicht weiter aussen ist. Aber die
Kraft wird ja nicht nur im Punkt A ("auf der anderen Seite des Hebels")
sondern auch im Punkt B (im Lager) groesser und meiner Ueberlegung nach
muesste die Differenz dann ortsunabhaengig der Kraft in C entsprechen.
Wenn diese Hebelanordnung nur in den 2 Punkten A und B aufliegt, muss
sich die Kraft C doch auf diese beiden Punkte verteilen?!
Vielleicht habe ich wirklich einen Denkfehler in dem ganzen, aber trotz
all eurer Bemuehungen sehe ich bisher nicht wo.
http://www.wakla.de/40845.html
Auf dieser Seite ueber Hebelmechanik heisst es "Nach Bild 2 lautet die
Gleichgewichtsbedingung für die 3 Kräfte ganz einfach: F1 + F2 + F3 = 0"
Und in diesem Forenbeitrag ->
http://www.wer-weiss-was.de/theme50/article3849561.html heisst es in der
ersten Antwort "Nun muss auch noch das Kräftegleichgewicht stimmen:
F1+FLager+F2=0 -> FLager= ... das ist deine "fehlende" Kraft."
Wenn ich nur einen DMS an dem Hebel haette, im Punkt A, dann waere klar,
dass es nicht funktioniert. Ich habe es interessehalber mal nur mit
einem DMS getestet und da laufen die Werte extrem auseinander, wie zu
erwarten. Mit dem DMS in A und B, sind die Abweichungen bei dem
Differenzwert gar nicht mehr so gross. Ich kann es leider nicht
beziffern, da es bisher nur irgendein unnormierte Wert vom ADC ist, aber
wenn ich beispielsweise eine Rolle Klebeband auf die Stange haenge,
springt der Wert z.B. um 25 nach oben und wenn ich es entlang der ca. 40
cm langen Stange verschiebe aendert sich der Wert um +/- 5. Ich habe
dazu jetzt nicht den Vergleichswert mit nur einem DMS, aber da duerfte
die Aenderung deutlich groesser ausfallen.
Vielleicht kommen wir weiter wenn ich die Bilder machen konnte.
Danke auf jeden Fall fuer eure rege Mithilfe. :-)
Gruss,
--Stefan
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dms_offen.jpg
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dms_gesamt.jpg
9,7 KB -
dms_schaltung.jpg
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So, hier nun einige Fotos. Die Stange liegt nur auf den beiden halbkugelfoermigen Auflagepunkten der Waegezellen auf. Die Waegezellen bestehen, wie schon geschrieben, aus einer Art DMS-Poti, jeder der Widerstaende in der Schaltung hat 1k. Angeschlossen sind sie an einen INA125 in Standardbeschaltung nach Datenblatt. Der generiert auch die 2.5V Brueckspannung (V+). Ich komme einfach nicht drauf, warum das nicht funktionieren soll. Hier nochmal was mir zu denken gibt: - Es gilt F_links + F_auflage + F_rechts = 0 - Wenn die Stange nur auf 2 Punkten aufliegt, dann muss die gesuchte Kraft doch irgendwie darauf verteilt sein Warum sollte das also nicht funktionieren ?! Vielleicht hat jemand die alles entscheidene Idee? ;-) Gruss, --Stefan
Hallo, ich greife diesen Thread nochmal auf, weil ich nun eine interessante Beobachtung gemacht habe: Wenn ich den Alu-Block umdrehe und die Stange von der andere Seite einbaue, also quasi Waegezellen A und B vertausche (auch den Anschluss am Messverstaerker), dann wird der ADC-Wert groesser je naeher das Gewicht innen ist, also genau umgekehrt wie davor. Der Wert steigt nach wie vor fuer zunehmendes Gewicht, d.h. hier ist nicht einfach eine Vorzeichenumkehr im Spiel. Ich schlussfolgere daraus, dass die Kennlinien der baugleichen Waegezellen unterschiedlich sind und die Differenz mit zunehmendem Gewicht auseinanderlaeuft. Wenn beide Waegezellen exakt identische Kennlinien haetten, dann muesste eine Waage nach dem Prinzip funktionieren. (Die Masse auf der Stange muss sich positionsunabhaengig auf die beiden einzigen Auflagepunkte A und B verteilen, wo soll sie sonst hin?) Nun die Frage: Wie kann ich das messtechnisch korrigieren? Bis jetzt sind die Waegezellen zu einer Vollbruecke zusammengeschaltet (Bild "dms_schaltung.jpg" in meinem vorigen Posting) welche dann an einem INA125 gemaess Standardschaltung laut Datenblatt angeschlossen ist. Gruss, --Stefan
Du hast zwei Unbekannte: Fg und den Hebelarm. Du hast aber nur eine Formel: Summe(Fn)=0 Da fehlt was!!! Die Summe der Drehmomente muss auch Null sein: Summe(Mn)=Summe(Fn*ln)=0 Wenn du jetzt alles richtig umstellst und einsetzt, kannst du nicht nur die Gewichtskraft sondern auch die Position errechnen.
Hallo zusammen! Da ich einfach nicht auf die Loesung dieses Wiegeproblems komme, habe ich einem Professor fuer technische Mechanik das vorliegende Problem geschildert. Die Antwort: > Von der Mechanik her ist nichts gegen Ihre Vorgehensweise einzuwenden. > Wesentlich ist, dass jede Wägezelle für sich die möglichen Kräfte > richtig erfasst. Wenn dies gewährleistet ist, sollte auch Ihr > Messprinzip funktionieren. Entgegen einiger Meinungen hier, muss es also moeglich sein, ohne Ortskenntnis die Masse des Gewichts durch die beiden Waegezellen zu bestimmen. Koennte der Messfehler dadurch verursacht werden, dass die Waegezellen die Kraefte nicht korrekt erfassen? Bisher liegt die Stange einfach auf den beiden halbkugelfoermigen Auflagepunkten der Waegezellen. Ein interdisziplinaeres Problem, aber ich hoffe mit eurer Hilfe doch noch die Loesung zu finden. :-) Gruss, --Stefan
Halbkugelförmig ist möglicherweise unpassend, dadurch das der hebelarm sich durchbiegt kommen möglicherweise unterscheidliche querkräfte auf die zellen. Ob eine schneidenförmige auflage das verbessert müsste man mal durchdenken. Es läuft darauf hinaus das ganze mechanisch so aufzubauen das sich die der eintrag der kräfte (richtung der vektoren) exakt gleich auf beide messzellen verteilt. Wie sieht es mit der genauigkeit der Fräßung des gehäuses aus? Stehen die Zellen wirklich parallel zueinander eventuell ist eine um ein paar 1/100mm gekippt. (Erfahrungsgemäß muss man sich schon sehr mühe geben um diese genauigkeit zu ereichen!) Vieleicht wäre mal ein experiment mit der unterlage von fühlerlehrenblechen zwichen die gehäuse halbschalen ganz aufschlussreich... Gruß Torsten
Die "Wägezellen" sind nicht ernsthaft zu gebrauchen und definitiv nur dafür ausgelegt 2x am Tag für ein paar Sekunden belastet zu werden (Personenwaage). Belaste die Waage mit 50kg für zwei Wochen und aus den DMS kommt nichts mehr sinnvolles raus / driftet alles weg. Ich rate Dir zum Kauf von zwei richtige Wägezellen, mit den Dingern wirst Du keine Freude haben.
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