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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie kann ich vibrationen mit einfachen Mitteln messen?


Autor: Sepp (Gast)
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Guten Tag

Einmal zur Vorgeschichte:
Ich baue mir diverse Modellflieger selbst und versehe sie mit 
unterstützender Elektronik, die mir das Fliegen dieser Modelle 
erleichtert/ermöglicht.

Leider sind die verwendeten Sensoren unter anderem anfällig für 
Vibrationen.

Da ich die Vibrationen bis jetzt nur durch herumprobieren mit 
verschiedenen Dämpfungsmethoden gefühlsmäßig in den Griff bekommen, 
möchte ich mir einen Messstand/eine Messvorrichtung bauen um genauere 
Informationen zu bekommen.
Denn jede Motor-Propeller-Rahmen Kombination verhält sich anders.

Da die auf der Reglerplatine verwendeten Sensoren leider nicht 
themperaturstabil sind, kann ich  nicht so einfach von den Sensordaten 
auf die Vibrationsamplitude zurückrechnen bzw. die Amplituden bei 
verschiedenen Dämpfungsmethoden vergleichen.

Die auftretenden Frequenzen sind normalerweise im Bereich von 5KHz bis 
15KHz.

Ich habe schon daran gedacht ein Mikrofon an die Rahmenkonstruktion 
anzubringen und die ermittelten Daten (analog) über Funk an einen PC zu 
übermitteln bzw. die Daten mit einem uC zu digitalisieren und auf einer 
SD-Karte aufzuzeichnen.

Ist das machbar?
Wenn ja, welche Art von Mikrofon eignet sich dafür?
Das Mikrofon sollte dabei aber möglichst klein und leicht sein damit es 
auch kleinere Flieger ohne größere Probleme transportieren können.
Oder gibt es eine andere Methode mit der man aussagekräftige 
Messergebnisse bekommt?

Autor: Johannes G. (johannesg00)
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Hallo,

ich hab dafür mal eine einfache Methode gesehn, leider weiß ich nicht 
mehr wo... Jemand hat einen Piezo-Tongeber auf einer Seite mit einem 
kleinen Gewicht beschwert, und die andere Seite irgendwo hingeklebt. 
Durch die Vibration werden ja dann kleine Spannungen erzeugt. Diese hat 
er mit einem OpAmp verstärkt und dann ausgewertet.
Vielleicht bringt dir das was ;)

Schönen Sonntag,
  Johannes

Autor: Andreas K. (derandi)
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Schon oft gesehen triffts besser. Piezo-Lautsprecher am Rand festmachen 
(falls nicht schon in einem Gehäuse) und in die mitte ein kleines 
Gewicht reinkleben, fertig.

Autor: oszi40 (Gast)
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sonst z.B Spule und Magnet mit Schaumgummi beweglich befestigt

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Bei der Verwendung von Piezos sollte man unbedingt darauf achten, dass 
der (A/D-Wandler-)Eingang der Aufzeichnungselektronik gegen 
Überspannungen geschützt ist, z.B. durch ein Diodenpaar. Piezos, die im 
Normalbetrieb nur ein paar Millivolt abgeben, können bei Stößen durchaus 
auch einige zig bis hundert Volt erzeugen!

Autor: Jürgen (Gast)
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Mikrofone unterscheiden nicht zwischen Vibration (Körperschall),
oder Schalldruck.

und die achse ist auch schwierig zu ermitteln.

da bleibt wohl nur ein Beschleunigungssensor,
und die gibt es sogar mit 3 Achsen.
zb. MMA7368LT   - http://de.mouser.com/Search/Refine.aspx?Keyword=mma73

mit Analogausgang, kann man sich das sogar auf einen Skop anzeigen 
lassen.

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Jürgen schrieb:
> zb. MMA7368LT

Nein, die normalen Beschleunigungssensoren haben eine viel zu niedrige 
Grenzfrequenz im Bereich von einigen hundert Hertz.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Nein. ein Beschleunigungssensor macht bei spaetestens 100Hz Schluss. Ein 
Mikrophon ist das Richtige. Man muss nur das Schall-loch zukleben und 
die empfindliche Achse ist senkrecht zur Oeffnung. Dh man braucht 
wahrscheinlich 3 Pieomikrophone.

Autor: Sepp (Gast)
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Danke für den Tipp mit dem Piezzo-Laudsprecher.
Erste Versuche mit Darstellung am Oszi schauten schon mal 
vielversprechend aus.

Leider konnte ich bis jetzt noch nicht überprüfen wie themperaturstabil 
das Ganze ist.

Aber eines weis ich jetzt.
Wenn der Piezzolaudsprecher parallel zur Vibrationsebene angebracht 
wird, zerlegt es ihn wenn man einen unwucht laufenden Motor voll 
aufdreht.

@Andreas Schweigstill
Danke für den Tipp mit den Schutzdioden.
Da ich plane die Messeinrichtung mitfliegen zu lassen, kommt es sicher 
des öfteren zu stärkeren schlägen.

Übrigens.
Jürgen lag mit seiner Idee nichtmal so falsch.
Es gab einmal Billig-Piezzo Gyros, bei denen die Vibrationen wesentlich 
stärker als die Drehrate angezeigt wurde.
Leider waren diese Sensoren nicht themperaturstabiel, wodurch man die 
Amplitude nicht zuverlässig messen konnte.

Autor: Tine Schwerzel (tine)
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Such mal, wo Deine Störungen herkommen, und zwar nicht im Flugzeug, 
sondern in der Elektronik. Da gibt es meist irgendwelche Probleme, wenn 
es bei Vibrationen Mikrofonie gibt. Kondensatoren sind oft einen Blick 
wert, Basismaterial, etc... Elektronik kann man auch vergießen usw.

Autor: Ulrich (Gast)
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Es sollte auch Beschleunigungssensoren für den passenden Frequenzbereich 
geben. Intern sind die dann oft auch mit einem Piezo und einer kleinen 
Testmasse aufgebaut. Wegen der relativ hohen Frequenz muß das ganze aber 
ziehmlich kleine sein, was den Selberbau etwas kompliziert macht. Die 
Möglichkeit mit den Tonaufnehmer vom Plattenspieler sollte auch gehen, 
aber eher ohne Zusatzgewicht.

Die extra Sensoren haben aber vor allem den Vorteil, dass man die 
Empfindlichkeit und den frequenzgang kennt.

Autor: Sepp (Gast)
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Tine Schwerzel schrieb:
> Such mal, wo Deine Störungen herkommen, und zwar nicht im Flugzeug,
> sondern in der Elektronik. Da gibt es meist irgendwelche Probleme, wenn
> es bei Vibrationen Mikrofonie gibt. Kondensatoren sind oft einen Blick
> wert, Basismaterial, etc... Elektronik kann man auch vergießen usw.
Es sind eindeutig die Beschleunigungs- und Drehratensensoren die da 
durch die Vibrationen beeinflusst werden.
Denn als die Sensoren noch auf einer eigenen Platine waren konnte man 
dass eindeutig sehen.

@Ulrich
Meinen Plattenspiele verwende ich lieber zum Abspielen der Platten.

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