Schönen Mittwoch wünsche ich.
Ich bin für mein Hobbyprojekt auf der Suche nach einem PCB-Modul bzw.
Breakeout-Board zur Aufbereitung/Verstärkung eines einzelnen DMS.
Kennt jemand z.B. ein Bastelmodul, dass ich mit ca. 100-300 kHz samplen
kann (analog) oder digital samplen können? (9-10 Bit ist ausreichend)
Die üblichen Verdächtigen Wägezellenmodule für den BF350 DMS sind wohl
zu langsam für diese zeitliche Auflösung, oder lassen die sich
modifizieren?
Bin ich hier gänzlich auf dem Holzweg und sollte das gleich selbst
aufbauen mit einem Instrumentenverstärker wie den AD8426? Leider fehlt
mir bezüglich solcher Anforderung ein wenig die Erfahrung.
habt ihr einen Tip für mich oder eine Empfehlung?
Roland
Für Messbrücken habe ich den AD620 verwendet, den es auch
bastelfreundlich im DIP gibt. Bei 300 kHz hat er noch eine Verstärkung
von ca. 25. Der Schaltungsaufbau ist einfach.
Ob es aber überhaupt sinnvoll ist, den DMS so schnell abzutasten, ist
mir nicht klar.
>> Bin ich hier gänzlich auf dem Holzweg
Da du nix über dein Ziel erzählst, kann man nur doof raten.
Aber ich sage mal "fast gänzlich".
=> Man verwendet keinen einzelnen DMS. Mindestens zwei als Halbbrücke.
=> Welches Signal (mV/V) erwartest du?
=> Welche Genauigkeit für DMS-Auswertung nötig?
=> Wie willst du die DMS speisen?
=> Du weist nicht mal, wie man einen /mehrere DMS richtig aufklebt.
>> dass ich mit ca. 100-300 kHz samplen kann (analog)
Wozu soll denn die hohe Samplerate gut sein?
Mechanisch bekommst du irgend wo, von einigen hundert Herz bis 4 kHz,
eine ziemlich ausgeprägte Resonanz.
Auch DMS haben mindestens das Widerstandsrauschen. Ohne sinnvolle
TP-Filterung wird das nix. Weil das Signal bestenfalls einige mV groß
ist!
m.n. schrieb:> Für Messbrücken habe ich den AD620 verwendet, den es auch> bastelfreundlich im DIP gibt. Bei 300 kHz hat er noch eine Verstärkung> von ca. 25. Der Schaltungsaufbau ist einfach.> Ob es aber überhaupt sinnvoll ist, den DMS so schnell abzutasten, ist> mir nicht klar.
Vielen Dank! hast du ein Schaltungsbeispiel für mich hierzu?
Ich möchte Kavitations-Druckkurven an einer Hochdruck-Hydraulikleitung
messen. Die Druckkurven liegen im Bereich von 1 bis 3 ms und das Ziel
ist die gemessenen Datenpunkte zu einer Kurve zurückrechnen zu können,
daher die zeitliche Auflösung von 100-300 kHz, sprich ca. 100
datenpunkte je Millisekunde.
>> Ich möchte Kavitations-Druckkurven an einer Hochdruck-Hydraulikleitung
messen
Und welcher Drucksensor soll da zum Einsatz kommen? Eigenbau??
Welche Technologie (Halbbrücke / Vollbrücke)?
Jedenfalls ist dann mit TP-Siebung nix und es wird sogar ein INA mit
hoher Bandbreite fällig - also recht hohem Rauschen.
Deshalb würde ich 100R...250R DMS empfehlen und die mit 5V...10V
speisen.
Als INA wäre z.B. der AD8429 geeignet. Als ADC ein 14...16Bit SAR und
einen ADC-Treiber davor.
Aber ob es mechanisch (Grenzfrequenz Drucksensor) überhaupt möglich ist,
die Druckwellen von Kavitation zu messen weis ich nicht.
>> 9-10 Bit ist ausreichend
Mindestens einen 14 Bit ADC würde ich empfehlen. Weniger Bit bringt
keine Vorteile.
Elektrolurch schrieb:> Ich möchte Kavitations-Druckkurven an einer> Hochdruck-Hydraulikleitung>> messen> Und welcher Drucksensor soll da zum Einsatz kommen? Eigenbau??> Welche Technologie (Halbbrücke / Vollbrücke)?
ein einzelner DMS in einer Wheatstone Brücke
> Jedenfalls ist dann mit TP-Siebung nix und es wird sogar ein INA mit> hoher Bandbreite fällig - also recht hohem Rauschen.> Deshalb würde ich 100R...250R DMS empfehlen und die mit 5V...10V> speisen.> Als INA wäre z.B. der AD8429 geeignet. Als ADC ein 14...16Bit SAR und> einen ADC-Treiber davor. Aber ob es mechanisch (Grenzfrequenz> Drucksensor) überhaupt möglich ist, die Druckwellen von Kavitation zu> messen weis ich nicht.> 9-10 Bit ist ausreichend>> Mindestens einen 14 Bit ADC würde ich empfehlen. Weniger Bit bringt> keine Vorteile.
danke für die Bauteiltips, mit 9-10 Bit meine ich die mindestens
nutzbare Anzahl.
Elektrolurch schrieb:> hast du ein Schaltungsbeispiel für mich hierzu?>> Keine Schaltung für den Drucksensor angeben, nix - aber eine passende,> fertige Schaltung erwarten?
ich erwarte erstmal gar nichts, sondern hoffe auf Hilfe. Mir fehlt in
diesem Bereich schlicht die Erfahrung, aus diesem Grunde frage ich
öffentlich ob Jemand bereit ist hier Ansätze und Beispiele aufzuzeigen.
Dabei geht es nicht darum, dass man mir alles vorkaut, sondern schlicht
um die notwendigen Basisschaltungen und Tweaks die man nur durch
Erfahrung erlangt und ich möchte davon lernen.
Bei der Messung gehts auch nicht um eine wissenschaftliche Anforderung
bzw. Genauigkeit. Mein Problem ist zudem nicht die mechanische Seite,
auch nicht das korrekte Anbringen des DMS an der Messstelle, oder der
Verarbeitung eines Signals mit einem Controller, sondern die
elektronische Messung/Verstärkung des Signals zur späteren Auswertung.
Ich hätte bspw. gerne gewusst:
- wie würde man den DMS an einen InAmp koppeln und welche maximale
Leitungslänge wäre möglich, was muss man da beachten?
- welche Spannungsversorgung wäre praktikabel und wie müsste man diese
realisieren um halbwegs brauchbare Signale erhalten zu können
(Energiequelle wäre eine Batterie)?
- welche Bauteile und Verstärkung wäre praktikabel und wie würde man
diese Verschalten wenn man das Signal mit ca. 100 kS/s mittels eines
Controller-ADC abtasten möchte?
Roland
Ich lese hier nur von Verstärkern.
Eine DMS muss zunächst mal gespeist werden, das gilt für einzelne DMS
wie auch für Wheatstone- Brücken. Die Speisung muss mindestens die
gleiche Qualität haben bzgl. Rauschen, Ausregelung usw. wie sie vom
Gesamtsystem erwartet wird. Also speisen mit einem 7805 und mit einem 24
Bit Wandler auslesen, das wird eng.
Einzel-DMS zu messen ist sehr schwierig, da die zu erwartenden
Widerstandsänderungen minimal sind. Das erfordert letztlich eine etwas
höhere Messzeit, wobei eine Stromspeisung vorteilhaft ist.
Ein kluger Mensch hat die Messbrücke erfunden, welche die winzigen
Widerstandsänderungen sehr viel besser messbar macht. Nutze das. Sieh
zu, dass du mindestens zwei, besser vier aktive DMS unterbringst. Nimm
hochohmige und speise sie mit mindestens 10 V, damit du ein
einigermassen vernünftiges Signal erwarten kannst. Niederohmige DMS sind
vom Rauschen theoretisch besser, aber thermisch ungünstig.
Widerstandsrauschen wirst du vermutlich niemals sehen.
Die erste Verstärkerstufe ist die wichtigste, was danach kommt ist
weniger kritisch. Beschäftige dich mit der Innenbeschaltung bzgl. des
Eingangs des ADC und halte dich an Herstellerbeispiele.
Man muss darüber nachdenken, die ganze Geschichte erstmal aus Batterien
zu speisen, um nicht weiter unnötige Probleme schon zun Anfangs zu
generieren.
@Roland
>> Mein Problem ist zudem nicht die mechanische Seite, auch nicht das korrekte
Anbringen des DMS an der Messstelle
Soso. Du hast keine (praktische) Ahnung von DMS-Brücken - ich habe
über 20 Jahre Erfahrung darin. Einen Drucksensor selbst bauen zu wollen,
auch wenns nicht um Genauigkeit geht, ist illusionorisch!
Damit misst du eher alles andere (Rauschen, Temperatur, Biegung,
Vibration, ...)
Wie willst du denn den maximalen Messbereich designen => mech.
festlegen?
Es gibt fertige Drucksensoren - auch mit DMS-Brückenausgang! Such' mal
selber.
Einen fertigen DMS-Brückenverstärker wirst du für deine Anforderungen
(~100kHz) nicht bekommen.
>> wie würde man den DMS an einen InAmp koppeln...
Meine Güte, Google kaputt?
Nicht DEN, sondern die DMS-Messbrücke! (mit 4x DMS!)
Nur ein DMS ist völliger Murx, glaubs mir oder werd' selber schlau.
- unter "Strain Gauge(amplifier)" sind im Netz etliche schrottige
Schaltungen.
=> AD - EVAL-INAMP-82RZ (antiparallele Schutzdioden zwischen +IN und -IN
nicht vergessen => DaBla AD8429: Fig. 52 & 53)
- für die Brücken-Speisung mit 5V (= ADC-Uref! -> ratiometrisch) / 10V:
z.B: LT3042 / LT3066
- INA-Uref= 0V (nur Überdruck)
@DMS Freak
>> Widerstandsrauschen wirst du vermutlich niemals sehen
LOL! Ja klar, wenn man blind ist oder nicht hinschaut.
Ein 1kOhm Widerstand hat mind. 4nV/rtHz! Das integriere mal über 5
Dekaden, berechne das RMS-Rauschen und vergleiche das dann mal mit dem
Signalpegel von 1mV...10mV. Oder Verstärke das Signal / Rauschen mit
Faktor 400
und überlege wie groß das nutzbare LSB des ADCs ist...
DMS Freak schrieb:
danke für deine Konstruktive Antwort
> Eine DMS muss zunächst mal gespeist werden, das gilt für einzelne DMS> wie auch für Wheatstone- Brücken. Die Speisung muss mindestens die> gleiche Qualität haben bzgl. Rauschen, Ausregelung usw. wie sie vom> Gesamtsystem erwartet wird. Also speisen mit einem 7805 und mit einem 24> Bit Wandler auslesen, das wird eng.
das glaube ich gern, mir reichen hier auch effektive 10 Bit. Wie müsste
Schaltungstechnisch eine solche Spannungsversorgung aussehen, bzw. wie
würdest du das hier realisieren?
>> Einzel-DMS zu messen ist sehr schwierig, da die zu erwartenden> Widerstandsänderungen minimal sind. Das erfordert letztlich eine etwas> höhere Messzeit, wobei eine Stromspeisung vorteilhaft ist.>> Ein kluger Mensch hat die Messbrücke erfunden, welche die winzigen> Widerstandsänderungen sehr viel besser messbar macht. Nutze das. Sieh> zu, dass du mindestens zwei, besser vier aktive DMS unterbringst. Nimm> hochohmige und speise sie mit mindestens 10 V, damit du ein> einigermassen vernünftiges Signal erwarten kannst. Niederohmige DMS sind> vom Rauschen theoretisch besser, aber thermisch ungünstig.
ahh, danke
Leider lässt der Platz nicht mehrere DMS zu. Fallen dir hier Welche ein,
die 4 Stck. vereinen und für die Messung des druckbedingten Aufblähens
der Leitung geeignet wären? Die Abmaße der Fläche die hierfür zur
Verfügung steht beträgt max. ca. 20 mm quer zur Leitung und 10 mm in
Längsrichtung.
> Man muss darüber nachdenken, die ganze Geschichte erstmal aus Batterien> zu speisen, um nicht weiter unnötige Probleme schon zun Anfangs zu> generieren.
absolut, Batteriespeisung hatte ich vorgesehen
danke für den Input. Schaltungsbeispiele zu o.g. Bereichen und
Bauteilvorschlag würden mir sehr helfen.
@Roland
>> Leider lässt der Platz nicht mehrere DMS zu. Fallen dir hier Welche ein,
die 4 Stck. vereinen und für die Messung des druckbedingten Aufblähens
der Leitung geeignet wären?
Viel Spass,
ich bin dann mal weg...
Elektrolurch schrieb:> Soso. Du hast keine (praktische) Ahnung von DMS-Brücken
richtig
> - ich habe über> 20 Jahre Erfahrung darin.
wovon ich gerne etwas lerne
> Nur ein DMS ist völliger Murx, glaubs mir oder werd' selber schlau.
verstanden
> - unter "Strain Gauge(amplifier)" sind im Netz etliche schrottige> Schaltungen. => AD - EVAL-INAMP-82RZ (antiparallele Schutzdioden> zwischen +IN und -IN nicht vergessen => DaBla AD8429: Fig. 52 & 53)> - für die Brücken-Speisung mit 5V (= ADC-Uref! -> ratiometrisch) / 10V:> z.B: LT3042 / LT3066> - INA-Uref= 0V (nur Überdruck)
ahh, danke, wie sähe eine Beispielschaltung aus mit den von dir
vorgeschlagenen Bauteilen?
Elektrolurch schrieb:> @Roland> Leider lässt der Platz nicht mehrere DMS zu. Fallen dir hier Welche ein,>> die 4 Stck. vereinen und für die Messung des druckbedingten Aufblähens> der Leitung geeignet wären?> Viel Spass,> ich bin dann mal weg...
außer Geschwurbel war leider nichts, schade auch
Das Aufkleben von DMS ist eine empirische Wissenschaft für sich. Such
dir auf jeden Fall einen Dienstleister.
Dann müsste man mal darüber hirnen, ob Halbleiter-DMS für diese
Anwendung die bessere Wahl wären, denn hier ist der k-Faktor bedeutend
höher (ca. >100 statt 2) und auch damit das Ausgangssignal der
Messbrücke. Gibt es in winziger Baugröße. Die Applikation ist natürlich
nicht einfach, aber die Hersteller bieten einen Installationsservice an.
HL-DMS haben andere unschöne Eigenschaften, aber für diesen Einsatzfall
könnte es klappen.
Und ja, ich habe zig Schaltungen zu dem Thema entwickelt, aber das kann
ich nicht veröffentlichen.
DMS Freak schrieb:> Das Aufkleben von DMS ist eine empirische Wissenschaft für sich.> Such dir auf jeden Fall einen Dienstleister.> Dann müsste man mal darüber hirnen, ob Halbleiter-DMS für diese> Anwendung die bessere Wahl wären, denn hier ist der k-Faktor bedeutend> höher (ca. >100 statt 2) und auch damit das Ausgangssignal der> Messbrücke. Gibt es in winziger Baugröße. Die Applikation ist natürlich> nicht einfach, aber die Hersteller bieten einen Installationsservice an.>> HL-DMS haben andere unschöne Eigenschaften, aber für diesen Einsatzfall> könnte es klappen.
Danke! die sind dann piezo-basiert, verstehe ich das richtig? Ist sowas
überhaupt fürs Hobby erhältlich und praktikabel?
Ich mache mir damit tatsächlich etwas Sorgen um die Installation. Ein
normaler Dehnmessstreifen ist mit den geeigneten Klebern ja weniger
problematisch.
> Und ja, ich habe zig Schaltungen zu dem Thema entwickelt, aber das kann> ich nicht veröffentlichen.
das ist sehr schade, auch keine vereinfachte Schematik auf die ich
aufbauen kann? Vielleicht ein Hinweis mit welchen Bauteilen ich anfangen
könnte zu experimentieren?
Die HL DMS sind keine Piezos. https://www.microninstruments.com/
Oder BCM oder Kulite.
Normale DMS zu kleben ist alles andere als unproblematisch,HL DMS ist
einfacher, aber lange nicht einfach. Mach einen auf hilfloser Student
und lass die das installieren.
Die richtigen Halbleiterfirmen für sowas sind Analog Devices und Texas
Instruments. Da wirst du fündig.
Es ist aber schon klar, dass DMS ueblicherweise auf speziell ausgelegt
Werkstuecke appliziert werden. Wenn man zB eine Waage bauen moechte,
bedeutet das man muss im linearen Bereich des Materials bleiben und
gleichzeiting maximale Verformumg auf dem Werkstueck haben.
Wenn man nun Druckstoesse auf einem Rohr messen will muss das Rohr auch
maximale Verformung im linearen Bereich aufweisen. Bedeutet verkleinern
der Wandstaerke bis sich das Rohr auch passend verformt.
Ich denke der Poster ist mit einem Beschleunigungssensor besser
aufgehoben. Diese werden aber auch keine 100kHz machen, allenfalls
100Hz. Der naechste Sensor mit mehr Bandbreite waere dann ein Mikrophon.
Aussen aufgeklebt.
