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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Abstand messen


Autor: Silk (Gast)
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Hallo,

ich will mit einem AVR Fahrradfelgen auswuchten.

Dabei muß ich irgendwie die Felge "vermessen", d.h.
das Rad wird in eine Vorrichtung gespannt und gedreht. Ein Fühler 
(Metallstift
auf dem äußeren Rand der Felge) mißt den seitlichen Ausschlag für jeden 
Drehwinkel.
Eine Lichtschranke erkennt die Position der Speichen.

Wie könnte man den Fühler mechanisch, elektronisch und softwaremäßig 
realisieren?

Autor: Power (Gast)
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1. Montiere einen Beschleunigungssensor an der Nabe bei 0°
2. Bringe die Felge auf konstante Drehzahl.
3. Miss die Amplitude des Beschleunigungssensors über die 360°
   (Positionsberechnung mittels Umfang der Felge und der Drehzahl)
4. Dort wo die Peaks sind kannst du die Fliehkraft berechnen und das
   Wuchtgewicht ausrechnen, dann 180° gegenüber platzieren

Die Fa. Schenck baut solche Geräte, die funktionieren nach diesem 
Prinzip.

Autor: let (Gast)
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Fahrradfelgen werden nicht ausgewuchtet wie man es bei Motorrädern
oder Autos macht. Bei den Geschwindigkeiten und der relativ geringen
Masse ist das unnötig.

Es geht darum die Felge durch die mechanische Spannung der Speichen
so zu formen, das sie nicht 'eiert'.

Mediziner, Physiker und Maschinenbauer haben sicher ein paar
lateinische Begriffe dafür parat (radial in einer Ebene oder sowas).

Vielleicht geht als Fühler ein Plastikstift, der mit einer Feder
gegen die Felge gedrückt wird. Ein am anderen Ende befestigter
Fotowiderstand wird dann von dem Stift mehr oder weniger
abgedeckt. Gegenüber vom LDR sitzt dann eine LED.

Ich habe mal versucht etwas zu skizzieren. Ist nicht zuende
gedacht aber vielleicht läßt sich das mechanisch irgendwie
hinbekommen.
LDRs sind etwas träge, vielleicht schon etwas zu träge hierfür.
Aber es gibt ja noch Fotodioden.

 - Michael

Autor: Power (Gast)
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Aha, wieder was gelernt! ;-)
Wenn's um das 'Eiern' geht, dann könnte doch ein Wegaufnehmer in's Spiel 
kommen. Die Dinger gibt's mit Diff-Trafo, werden für 
Wärmeausdehnungsmessung an Maschinen verwendet, vielleicht wäre das was? 
Mit einem Laufrad an der Felge montiert könnte man den maximalen Weg 
ermitteln.

Autor: JojoS (Gast)
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Fahrradfelgen werden doch nicht mit Gewichten ausgewuchtet, wie ich das 
verstehe geht es eher um das gleichmässige Anziehen von Speichen.
Als Sensor könnte ich mir einen Stift mit einem kleinen Rädchen 
vorstellen der mit Federdruck gegen die Felge drückt. Der Stift müsste 
einen Magneten in einer Spule bewegen, damit lässt sich die Bewegung 
sehr genau erfassen.
Alternativ ginge sicher auch eine optische Erfassung mit den 
Sharp-Abstandssensoren (werden gerne für kleine Robots verwendet).
Oder machen die Profis das rein akkustisch? Dann wäre das Hilfmittel ein 
Mikrofon und eine Frequenzanalyse.
Mein Fahrrad hat einige lockere Speichen, eine Lösung würde mich auch 
interessieren.

Autor: Timo (Gast)
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Zu let:

Zitat:
"Vielleicht geht als Fühler ein Plastikstift, der mit einer Feder
gegen die Felge gedrückt wird. Ein am anderen Ende befestigter
Fotowiderstand wird dann von dem Stift mehr oder weniger
abgedeckt. Gegenüber vom LDR sitzt dann eine LED."

Man könnte den Plastikstift auch an einem Pot befestigen (also ein 
schiebepoti). Somit wird der Widerstand mal mehr, mal weniger verändert. 
Diese Änderung kann man zum Beispiel mit dem Analogwandler einlesen.

Autor: JojoS (Gast)
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mit akkustisch meine ich das Anschlagen einer Speiche und das Lauschen 
wie es klingt, also nicht etwa akkustische Abstandsmessung.

Autor: dkm (Gast)
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Vielleicht so ähnlich wie ein Metalldetektor:

eine Spule wird neben der Felge angebracht, wenn sich der Abstand zur 
Felge ändert, ändert sich auch die Induktivität, was man z.B. über die 
Frequenzänderung eines Schwingkreises auswerten könnte.

Mein alter Fahrradmechaniker hat das immer mit dem Daumen gemacht, 
einfach das Rad drehen und mit dem Daumen langsam rangehen. Wenn die 
Felge eiert, spürt man das und kann entsprechend die Speichen Justieren. 
Das hab ich abgeschaut, hat recht gut funktionert.

Autor: JojoS (Gast)
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beim googeln habe ich sowas gefunden (es heisst zentrieren und nicht 
auswuchten):
http://www.fahrradmonteur.de/einspeichen-und-zentrieren.php
da gibts eine mechanische Uhr, ich denke mit dem optischen Sensor kriegt 
man das auch einfach und genau hin. Aber das Gefühl für das richtige 
Anziehen der Speichen muß man trotzdem erstmal haben...

Autor: let (Gast)
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Nur so am Rande: Es gilt Abweichungen von einem zehntel
Milimetern zu vermessen.
Erfahrene 'Auswuchter' (mein Vater macht das seit 30 Jahren) machen
das nach Gehör. Sie lassen zuletzt den (fixen) Metallstift permanent
schleifen. Es ist schon eine gewisse Herausforderung das mit Sensoren
zu erfassen.

 - Michael


Autor: let (Gast)
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Huch! Asche auf mein Haupt. Natürlich heißt es zentrieren.


Auf das mein Vater diese Zeilen nie liest ;)

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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Umständlich könnte man es natürlich mit einer 3D-Meßmaschine machen...

Zumindest den Sensor einer solchen Meßmaschine könnte man benutzen.
Zum Einrichten von Fräsmaschinen bzw. Ausrichter der montierten 
Vorrichtungen benutzt man ja auch Meßuhren.
Die könnte man ja mit einem (Dreh-)Poti nachbilden, auf dessen Achse 
radial ein Hebel wirkt, der durch Federkraft gegen die Aussenseite der 
Felge drückt.
Die Spannung über den Teilwiderständen kann man dann per ADC messen. Die 
Position der "Unwucht" muß man durch einen entsprechenden Geber an der 
Drehachse feststellen.

Autor: Power (Gast)
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>Zum Einrichten von Fräsmaschinen bzw. Ausrichter der montierten
>Vorrichtungen benutzt man ja auch Meßuhren.

Die würde ich auch benutzen. Nicht ganz billig, dafür aber auf's 100stel 
genau!

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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>Die würde ich auch benutzen. Nicht ganz billig, dafür aber auf's 100stel
>genau!

"Mechanische" Messuhren bekommt man eigentlich recht preiswert bei 
Werkzeug-Versendern. Die findet man im Modellbaubereich problemlos 
(Einfach mal in Modellbauzeitungen oder auf Messen gucken).
Die könnte man allerdings nicht soo einfach einen AVR anschliessen...

Autor: Silk (Gast)
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Danke für die vielen, guten Kommentare.

"Der Stift müsste einen Magneten in einer Spule bewegen, damit lässt 
sich die Bewegung sehr genau erfassen." klingt sehr gut.
Könnte jemand darauf genauer eingehen. Wie genau wäre das? Wie 
funktioniert das? Ich habe schon versucht bei google etwas über diese 
Methode herauszufinden. Leider ohne Erfolg :(

Autor: Florian (Gast)
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Durch die Bewegung des Magneten in der Spule hast Du eine Induktion in 
der Spule, allerdings nur solange die Position des Magneten sich ändert. 
Um die absolute Position zu bekommen, müsste ein Integrator dahinter. 
Das könnte meiner Meinung nach schon wieder recht ungenau werden.

Autor: Power (Gast)
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Solche Sensoren gibt es zu kaufen. Habe ich oben schon geschrieben. Das 
sind Wegmess-Sensoren und die Spulen darin nennen sich 'Diff-Trafo'. Das 
sind zwei Spulen in denen ein Metallstab als Eisenkern bewegt wird. Die 
eine Spule wird mit einer Frequenz beaufschlagt und die andere 
(Sekundärspule) liefert eine Spannung, entsprechend dem Maß des 
eingetauchten Metallstabs. Das Ganze muss nur entsprechend linearisiert 
werden wenn du ein exaktes Maß haben willst. Wenn's nur um Differenzen 
geht funktioniert das auch so.

Autor: yalu (Gast)
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Auf die Gefahr hin, dass ich geschlagen werde, weil das hier ein
µC-Forum ist :), es geht, wie so oft, auch ganz leicht ohne
Elektronik:

1. Man lässt das Rad relativ schnell rotieren.

2. Man führt einen Filzschreiber vorsichtig von der Seite an die
   Felge, bis er diese gerade berührt.

3. Rad anhalten. Die vom Filzschreiber markierten bzw. nicht
   markierten Stellen auf der Felge zeigen an, in welche Richtung die
   Speichen gespannt werden müssen.

4. Markierung wieder wegwischen und Vorgang zwei- bis dreimal
   wiederholen (je nach Übung), fertig.

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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>es geht, wie so oft, auch ganz leicht ohne Elektronik:

Selbstverständlich. Nur habe ich den Eindruck, daß viele halt unbedingt
einen µController einsetzen wollen, ganz egal ob das sinnvoll ist oder
nicht.

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