Beschleunigungssensor für Windräder

Bitte beschreibe,
- was eine Windradgondel ist
- wie die Messwerte rausfallen sollen
- warum Du nur quer zur Erdbeschleunigung messen willst (Messbereich 1G) 
BTW: Gibt es eigentlich Sensoren, die nur 1g messen?)

Achim S. schrieb:
> was eine Windradgondel ist

ich musste auch überlegen.

Wind - rad - gondel

also der Kasten auf dem Mast wo der Generator drin ist.

In meinem Verständnis dreht sich eine Windradgondel doch um die 
vertikale Achse, eben um den Rotor genau in den Wind zu stellen.

Dazu würde ich eher einen Erdmagnetfeldsensor nehmen.
Oder einen Absolutdrehencoder da die Gondel ja wohl auf einer 
Stütze/Turm montiert ist.

Windy schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem Sensor zum Messen der Bewegung einer
> Windradgondel.

Was für eine Bewegung? Wenn sich das Teil auf einem Mast dreht, kannst 
du das Erdmagnetfeld messen (Eben wie ein Kompass), wenn noch mehr 
Freiheitsgrade im Spiel sind, solltest du mal mehr Informationen 
rausrücken.

jz23 schrieb:
> Was für eine Bewegung? Wenn sich das Teil auf einem Mast dreht, kannst
> du das Erdmagnetfeld messen (Eben wie ein Kompass), wenn noch mehr
> Freiheitsgrade im Spiel sind, solltest du mal mehr Informationen
> rausrücken.

oder einfach mal nachdenken. Die Gondel schwank, das will er 
(vermutlich) messen.

Peter II schrieb:
> Die Gondel schwank

Was meinst du damit?

Peter II schrieb:

> Die Gondel schwankt, das will er (vermutlich) messen.

Da könnte er einen Matrosen als Referenz heranziehen.

Der Andere schrieb:
>> Die Gondel schwank
>
> Was meinst du damit?

na was wohl. das der Mast nicht so fest ist, das er nicht nachgibt. Der 
Mast verbiegt sich, wenn der Wind kommt. Damit bewegt sich die Gondel.

Peter II schrieb:
> na was wohl. das der Mast nicht so fest ist, das er nicht nachgibt. Der
> Mast verbiegt sich, wenn der Wind kommt. Damit bewegt sich die Gondel.

Ach so. Damit wird er aber die Position nicht genau genug bestimmen 
können weil er zwei mal integrieren muss.
Also eher ein GPS oben auf der Gondel oder ein Lasersystem im hohlen 
Mast, das ihm die Biegung des Mastes in Richtung und Stärke anzeigt.

Achim S. schrieb:
> Bitte beschreibe,
> - was eine Windradgondel ist
> - wie die Messwerte rausfallen sollen
> - warum Du nur quer zur Erdbeschleunigung messen willst (Messbereich 1G)
> BTW: Gibt es eigentlich Sensoren, die nur 1g messen?)

Die Windradgondel schwankt in x und y Richtung, z.B. durch die Unwucht 
des Windrades.
Der Sensor wird auf der Gondel befestigt und soll die Beschleunigung in 
x und y Richtung aufzeichnen.

Peter II schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> was eine Windradgondel ist
>
> ich musste auch überlegen.
>
> Wind - rad - gondel
>
> also der Kasten auf dem Mast wo der Generator drin ist.

Genau das!

Max M. schrieb:
> Windy schrieb:
>> 4Hz/Minute
>
> FREITAG!

4rpm

Peter II schrieb:
> Der Andere schrieb:
>>> Die Gondel schwank
>>
>> Was meinst du damit?
>
> na was wohl. das der Mast nicht so fest ist, das er nicht nachgibt. Der
> Mast verbiegt sich, wenn der Wind kommt. Damit bewegt sich die Gondel.

Exakt!

Windy schrieb:
> Die Windradgondel schwankt in x und y Richtung, z.B. durch die Unwucht
> des Windrades.

das hätte ich nun nicht gedacht. Das bedeutet doch eine extreme 
Belastung der Lager. Oder ist das nicht der Normalfall? Schwanken wegen 
wind ist ja noch nachvollziehbar aber wegen Unwucht? Kann man das nicht 
besser auswuchten?

Der Andere schrieb:

> Ach so. Damit wird er aber die Position nicht genau genug bestimmen
> können weil er zwei mal integrieren muss.

Die Beschleunigungswerte werden wahrscheinlich sinusförmig werden, 
zweimal Integrieren macht dann immer noch was sinusförmiges, deswegen 
kann mann sich das Integrieren wahrscheinlich sparen. Es kommt auch 
nicht exakt auf die Absolutwerte an, je genauer desto besser natürlich.

> Also eher ein GPS oben auf der Gondel oder ein Lasersystem im hohlen
> Mast, das ihm die Biegung des Mastes in Richtung und Stärke anzeigt.

Laser geht nicht immer, da der Turm Schotten hat.

Würde GPS funktionieren, wenn ja wie?

Windy schrieb:
> Würde GPS funktionieren, wenn ja wie?

ich würde sagen nein, viel zu ungenau. Um wie viel cm bewegt sich denn 
die Gondel?

Windy schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem Sensor zum Messen der Bewegung einer
> Windradgondel.

Wenn die Gondel frei hängt würde ich das mit einem Pendel versuchen.
Kann man zu Not noch im Ölbad dämpfen.

Wenn es im die Biegung des Mastes geht sind DMS (Dehnungsmessstreifen) 
für mich mittel der Wahl. Die brauchen dann natürlich einen Träger wie 
z.B eine an zwei Punkten angeschraubte Stahlstange.

Es gibt auch ein System das die Biegung mit Lichtleiter misst, das ist 
aber teuer.

X4U schrieb:
> Wenn die Gondel frei hängt würde ich das mit einem Pendel versuchen.

Pendel und DMS kann man natürlich auch kombinieren in dem man ein 
Gewicht unten an eine Stahlstange schweißt das ganze oben an die Gondel 
schweißt und dann die Biegung misst.

Wenn es noch genauer werden soll 2 Flacheisen mit Gewichten unten dran 
nehmen und die 90° verdreht anschweißen. Dann X und Y Auslenkung 
getrennt messen.

Peter II schrieb:
> Windy schrieb:
>> Würde GPS funktionieren, wenn ja wie?
>
> ich würde sagen nein, viel zu ungenau. Um wie viel cm bewegt sich denn
> die Gondel?

GPS bekommt man so weit ich weiß auf einige mm genau, allerdings fehlt 
dann die zeitliche Auflösung.

X4U schrieb:
> Windy schrieb:
>> ich bin auf der Suche nach einem Sensor zum Messen der Bewegung einer
>> Windradgondel.
>
> Wenn die Gondel frei hängt würde ich das mit einem Pendel versuchen.
> Kann man zu Not noch im Ölbad dämpfen.

Pendel und Auslenkung messen, macht das nicht in etwa ein 
Beschleunigungssensor?

> Wenn es im die Biegung des Mastes geht sind DMS (Dehnungsmessstreifen)
> für mich mittel der Wahl. Die brauchen dann natürlich einen Träger wie
> z.B eine an zwei Punkten angeschraubte Stahlstange.
>
> Es gibt auch ein System das die Biegung mit Lichtleiter misst, das ist
> aber teuer.

Sachen am Mast befestigen ist schwierig, die Messung sollte in oder auf 
der Gondel erfolgen.

Andreas S. schrieb:
> Das Messgerät der Wahl ist für diese Anwendung ein Laserkreisel,
> siehe:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Laserkreisel
>
> Derartige Geräte gibt es mittlerweile in durchaus handlich und robuster
> Ausführung als Standardprodukt zu kaufen.

Soweit ich verstehe, kann ein Laserkreisel Drehungen feststellen, da die 
Bewegung der Gondel im Prinzip eine Drehung um den Fußpunkt ist, könnte 
es funktionieren. Man bräuchte dann zwei davon.

Peter II schrieb:
> ich würde sagen nein, viel zu ungenau. Um wie viel cm bewegt sich denn
> die Gondel?

Ich denke es geht um cm oder dm, das kann ich noch in Erfahrung bringen.

Lustige Anekdote, die Bewegung der Gondel war teilweise so stark, dass 
der Bild-Stabilisator meines Fotoapparates aufgegeben hat und keine 
Bilder mehr gemacht hat. Man kann die Bewegung also durchaus mit Ics 
messen.

Peter II schrieb:
> ich würde sagen nein, viel zu ungenau. Um wie viel cm bewegt sich denn
> die Gondel?

Nicht unbedingt. Mit RTK GPS kommt man auf eine typische Genauigkeit von 
1cm.

Guck dir mal den ADXL355 an, ob der die Anforderungen erfüllt.

Bei einer Großen Windkraftanlage ist normalerweise ein 
Schwingungsdämpfer unter der Gondel. Hier sollte die Auslenkung am 
einfachsten gemessen werden können.

Michael

W.A. schrieb:
> Nicht unbedingt. Mit RTK GPS kommt man auf eine typische Genauigkeit von
> 1cm.

Wie ist die zeitliche Auflösung?

Windy schrieb:
> Pendel und Auslenkung messen, macht das nicht in etwa ein
> Beschleunigungssensor?

JA aber ein DMS ist ungleich genauer höher auflösend

Der Test ist auch bilig ein DMS kostet ab 10 Euro und es gibt z.B. 
Messwandler die das Signal gleich in die SPS einspeisen.

Sind auch vielen Waagen drin, halten ewig und das ist etablierte 
Industrietechnik. Du kannst z.B. bei Omega anrufen (weder verwandt noch 
verschwägert) und dir was zusammenstellen lassen. Oder wenn es ein 
Bastelprojekt ist dir die Dinger bei Conrad kaufen und selbst auswerten.

> Sachen am Mast befestigen ist schwierig, die Messung sollte in oder auf
> der Gondel erfolgen.

Na dann teste doch das Gewicht am Stahlstab mit dem DMS. Must du nur 
irgendwo in der Gondel fest anschrauben wo es frei hängt.

Werner H. schrieb:
> Besorge Dir ein gebrauchtes Reifen-Auswuchtgerät, da sind passende
> Sensoren drin. Anzeige besser 5g Unwucht.

bei 4rpm?

Windy schrieb:
> Soweit ich verstehe, kann ein Laserkreisel Drehungen feststellen, da die
> Bewegung der Gondel im Prinzip eine Drehung um den Fußpunkt ist, könnte
> es funktionieren.

Warum nimmst nicht gleich einen Kompass?


> Man bräuchte dann zwei davon.

Was kostet denn einer so?

Windy schrieb:
> W.A. schrieb:
>> Nicht unbedingt. Mit RTK GPS kommt man auf eine typische Genauigkeit von
>> 1cm.

Aber 2DRMS, soll heißen du weißt zu ca. 80% wo deine Position ist aber 
nicht welche 80% das sind. Das ist für diese Anwendung imho "nicht so 
ganz" geeignet.

>
> Wie ist die zeitliche Auflösung?

Ist schon etwas her dass ich da aktiv war aber:
1cm 2DRMS wirst du wohl mit 0,01 rpm einigermaßen auflösen können, von 
Genauigkeit ist dann noch nicht viel zu sehen.

Die Vermesser stehen nicht umsonst immer lange auf dem Punkt von dem aus 
Sie Koppeln

Es gibt Beschleunigungssensoren in unterschiedlicher Empfindlichkeit. 
Das reicht von den kleinen Chips - etwa so wie die in der 
Bildstabilisierung. Es geht empfindlicher mit größeren Sensoren, 
insbesondere für niedrige Frequenzen. Da gibt es z.B. Sensoren mit Piezo 
und Testmasse. Sehr empfindlich wären fertige Seismometer.

Wenn die Kamera sich schon gestört fühlt, sollten die MEMs Chips wohl 
ausreichen.

Größere Sensoren könnten wegen magnetischer Störungen vom Generator ggf. 
schwierig werden. Ein magnetischer Kompass geht entsprechend eher nicht.

Eine Komponente der Bewegung dürft davon kommen, wenn die Flügel am Mast 
vorbei kommen. In dem Moment verändert sich der Windwiderstand und man 
kann also eine ggf. gar nicht so kleine Axiale Kraft erwarten. Über die 
Bremswirkung dürfte man auch quer Kräfte bekommen.

kannst du nicht einfach mal ein Handy nutzen und die Beschleunigung 
aufzeichnen? Dann hat man zumindest eine Vorstellung davon welche Werte 
zu erwarten sind.

Also für mich siehts nach einem 2Achsen-beschleunigubgssensor aus.

Entweder IC und uC, oder fertiger logger, oder z.B. im Handy. Oder 
analog Sensor und Schreiber.

Alsi, wie sollen die Werte rausfallen?

Wichtige neue Frage'

Soll x/y konstant zum Rad oder konstant zur Himmelsrichtung sein? Bei 
letzterem Sensor halt ganz oben aber noch im Turm platzieren.

Achim S. schrieb:
> Soll x/y konstant zum Rad oder konstant zur Himmelsrichtung sein? Bei
> letzterem Sensor halt ganz oben aber noch im Turm platzieren.

Der Beschleunigungssensor soll die Daten relativ zur Position des 
Windrades aufzeichnen, Montage also auf Gondel und nicht im Turm.

Windy schrieb:
> Wie ist die zeitliche Auflösung?

Tersus gibt für sein BX316 Board an: "20 Hz RTK solution and raw data 
output"
https://www.tersus-gnss.com/products/precis-bx316

Windy schrieb:
> Der Beschleunigungssensor soll die Daten relativ zur Position des
> Windrades aufzeichnen, Montage also auf Gondel und nicht im Turm.

Sind Gondel und Rad nicht fest verbunden?

So wie ich das sehe suchst du erst einmal keinen Beschleunigungssensor, 
sondern einen 2-achsigen Neigungssensor. Das Beschleunigungssensoren 
hierfür zweckentfremdet werden können steht außer Frage, allerdings 
liefern die billigen Dinger aus Smartphones vermutlich aber nicht die 
Auflösung die du benötigen wirst.
Bei 2-achsigen Neigungssensoren kann es dann, je nach Anforderung, 
ziemlich teuer werden, vom 3- bis in den 4-stelligen Eurobereich. Das 
kann dann von fluidischen Neigungssensoren, über optische Libellen bis 
hin zu Servosystemen gehen.
Ob es nur eine Einzelstücklösung oder eine größere Anzahl an Sensoren 
für viele Windräder werden soll wäre interessant. Auch der zu erfassende 
Winkelbereich, welche Messwiederholrate, Auflösung, Genauigkeit, 
Schnittstellen, Umweltbedingungen etc. sind wichtige Angaben. Nur mit 
diesen Angaben kann man dir gezielt weiterhelfen.

-branadic-

Joe F. schrieb:
> Bei 1cm Auslenkung der Turmspitze dehnt sich der Turm auf der
> Aussenseite um ca. 3 micrometer/m, bei 10cm Auslenkung ca. 30
> micrometer/m.

Wenn der Turm aus einer Röhre bestehen würde die sich absolut homogen 
verhält.Von Materialwissenschaft hab ich gar keine Ahnung halte das aber 
trotzdem ;-) für unwahrscheinlich.

Was mir bei den ganzen Beschleunigungsverfahren fehlt ist die Vibration. 
Das Windrad wird sich ja kaum so sanft drehen wie die Elfe bei Peter Pan 
sondern ruckeln. Das auch noch bei naturgemäß einseitiger Windlast so 
dass diese Störsignale vermutlich nicht symmetrisch sind. Das ist dann 
übertrieben gesagt etwas so als wenn man mit dem Auto über eine 
Buckelpiste fährt und versucht mittels Kopplung die Position zu 
ermitteln.

branadic schrieb:
> So wie ich das sehe suchst du erst einmal keinen
> Beschleunigungssensor,
> Bei 2-achsigen Neigungssensoren kann es dann, je nach Anforderung,
> ziemlich teuer werden, vom 3- bis in den 4-stelligen Eurobereich. Das
> kann dann von fluidischen Neigungssensoren, über optische Libellen bis
> hin zu Servosystemen gehen.
> Ob es nur eine Einzelstücklösung oder eine größere Anzahl an Sensoren
> für viele Windräder werden soll wäre interessant. Auch der zu erfassende
> Winkelbereich, welche Messwiederholrate, Auflösung, Genauigkeit,
> Schnittstellen, Umweltbedingungen etc. sind wichtige Angaben. Nur mit
> diesen Angaben kann man dir gezielt weiterhelfen.
>
> -branadic-

Was spricht dann gegen dass von mir weiter oben vorgeschlagene Verfahren 
mit dem Pendelersatz aus Gewicht an der Stange und DMS? Hat den Vorteil 
dass es industrietauglich ist bei jeder Wetterlage und Temperatur 
funktioniert und  selbst von deppen per Hand getestet werden kann. Eine 
abgewandelten Form hab ich mal auf Schiffen im Einsatz gehabt. Lief von 
den Tropen bis ins Packeis. Das wurde dann noch im Ölbad gedämpft.

Joe F. schrieb:
> Das hat mit dem verwendeten Material und damit auch der
> Materialwissenschaft nichts zu tun, sondern mit simpler Geometrie und
> Statik.
> Und davon habe ich Ahnung, insofern darfst du das ruhig für
> wahrscheinlich halten.
Das ist doch mal ne Ansage


> Der Turm verhält sich natürlich nicht absolut homogen, das sieht man
> schon an der Form, die so gewählt ist, dass im oberen Bereich evtl. mehr
> Biegung auftritt, dafür aber der Windwiderstand geringer ist.
> Es ging mir auch nur um eine überschlägige Abschätzung (Faktor 10), ob
> mit DMS etwas zu reissen wäre, und meine Meinung ist: ja.

Gilt dass auch für Beton und was ist wenn die Wandstärke oben wesentlich 
dünner ist?


>
> Zum besseren Verständnis: wenn sich das Material des Turms nicht an der
> Aussenseite (windzugewandt) elastisch dehnen und an der Innenseite
> (windabgewandt) stauchen würde, warum würde sich der Turm dann bei
> aussetzender Windlast wieder in die Senkrechte (seine ursprüngliche
> Form) bewegen?

Das ist schon klar das er elastisch sein muss.

ZF schrieb:
> Guck dir mal den ADXL355 an, ob der die Anforderungen erfüllt.

Der sieht sehr interessant aus, 20-Bit Adc.

branadic schrieb:
> So wie ich das sehe suchst du erst einmal keinen
> Beschleunigungssensor,
> sondern einen 2-achsigen Neigungssensor. Das Beschleunigungssensoren
> hierfür zweckentfremdet werden können steht außer Frage, allerdings
> liefern die billigen Dinger aus Smartphones vermutlich aber nicht die
> Auflösung die du benötigen wirst.


Ich denke Neigungssensoren sind nicht geeignet da die Gondel sich zwar 
starkt bewegt, aber wenig neigt, da der Radius(Turmhöhe) sehr groß ist.

>
> Was spricht dann gegen dass von mir weiter oben vorgeschlagene Verfahren
> mit dem Pendelersatz aus Gewicht an der Stange und DMS? Hat den Vorteil
> dass es industrietauglich ist bei jeder Wetterlage und Temperatur
> funktioniert und  selbst von deppen per Hand getestet werden kann. Eine
> abgewandelten Form hab ich mal auf Schiffen im Einsatz gehabt. Lief von
> den Tropen bis ins Packeis. Das wurde dann noch im Ölbad gedämpft.

Das sollte funktionieren! Man kann Gewicht und Steifigkeit des Stabes 
frei variieren.

Joe F. schrieb:
> Ich habs mal überschlägig ausgerechnet:
> Turmhöhe 100m, Durchmesser 3m
> Bei 1cm Auslenkung der Turmspitze dehnt sich der Turm auf der
> Aussenseite um ca. 3 micrometer/m, bei 10cm Auslenkung ca. 30
> micrometer/m.
> Das sind ideale Bedingungen für Dehnungsmessstreifen.

Am Turm etwas anbringen ist schwierig, das System sollte mobil sein.

Windy schrieb:

> Am Turm etwas anbringen ist schwierig, das System sollte mobil sein.

Etwas spät diese Anforderung oder? Wie ist es mit schwimmfähig und 
nachtsichttauglich?

Nimm halt ne Granitplatte und kleb 3 Wägezellen drunter (das sind auch 
DMS). Oder mach auf Vollmobil und mess das ganze von unten mittels n 
paar Leica disto o ä.

Viel Erfolg noch.

Joe F. schrieb:
> Wenn ich mich nicht verrechnet habe, komme ich bei einer 0.25 Hz
> Schwingung mit 1cm Auslenkung auf 0,00123 g Beschleunigung (horizontal)
> in den Scheitelpunkten.

Also ich bezweifle das du 0,00123g bei einem Gerät mit ca. 180m 
Rotordurchmesser (die Gondel ist ja nicht grundlos in 100m Höhe) 
überhaupt aus dem rauschen Filtern kannst. Die ADXL sind wirklich gute 
Kisten aber es gibt imho bei solchen Anwendungen einen Nachteil. Es ist 
ein MEMS was bedeutet das dieses Gerät eine verschwindend geringe Masse 
hat.

Da wirkt sich alles drauf aus was in der Industrie nun mal so 
rumschwirrt. Vibration, Laufgeräusche Resonanzen usw usf. Das ist alles 
min ein zwei Größenordungen höher als diese 0,00123g (was als Waage 
gebaut 1 Millgramm und ein paar zerquetsche wären).

Damit kannst du wunderbar den asymetrischen Schneeflockenbefall des 
ruhenden Systems messen aber das so etwas im Betrieb funzt wage ich 
jetzt mal zu bezweifeln.

Deshalb die Massen, ob nun Granitplatte oder Pendel mit Gewicht ist 
egal. Sie haben schon mal einen ganz anderen Resonanzpunkt als der 
miniMEMS und filtern alles weg was zu schnell ist um Sie zu bewegen.

Dann drücken Sie bei Be- oder Entschleunigung mit einer belieben Masse 
im Kilogrammbereich auf den Sensor und nicht mit Milligramm. Das sind 
mal eben 5-6 Größenordnungen die du weniger empfindlich bist. Du hast 
mit dieser Messung auch die Chance Piezos für die Sensorik zu arbeiten. 
Die geben ein paar hundert Volt raus was den Störabstand zum Generator 
(der ja vermutlich nicht weit weg ist) angenehm erhöht.

My2cts macht doch watt ihr wollt

X4U schrieb:
> Windy schrieb:
>
> Am Turm etwas anbringen ist schwierig, das System sollte mobil sein.
>
> Etwas spät diese Anforderung oder? Wie ist es mit schwimmfähig und
> nachtsichttauglich?
>
> Nimm halt ne Granitplatte und kleb 3 Wägezellen drunter (das sind auch
> DMS). Oder mach auf Vollmobil und mess das ganze von unten mittels n
> paar Leica disto o ä.
>
> Viel Erfolg noch.

Ganz oben schrieb ich, der Sensor soll an der Gondel montiert worden 
sein,  hat wohl der eine oder andere überlesen. Alles was nicht 
angeschweisst ist, ist für mich noch mobil.

X4U schrieb:

> Also ich bezweifle das du 0,00123g bei einem Gerät mit ca. 180m
> Rotordurchmesser (die Gondel ist ja nicht grundlos in 100m Höhe)
> überhaupt aus dem rauschen Filtern kannst. Die ADXL sind wirklich gute
> Kisten aber es gibt imho bei solchen Anwendungen einen Nachteil. Es ist
> ein MEMS was bedeutet das dieses Gerät eine verschwindend geringe Masse
> hat.
>
> Da wirkt sich alles drauf aus was in der Industrie nun mal so
> rumschwirrt. Vibration, Laufgeräusche Resonanzen usw usf. Das ist alles
> min ein zwei Größenordungen höher als diese 0,00123g (was als Waage
> gebaut 1 Millgramm und ein paar zerquetsche wären).
>
> Damit kannst du wunderbar den asymetrischen Schneeflockenbefall des
> ruhenden Systems messen aber das so etwas im Betrieb funzt wage ich
> jetzt mal zu bezweifeln.
>
> Deshalb die Massen, ob nun Granitplatte oder Pendel mit Gewicht ist
> egal. Sie haben schon mal einen ganz anderen Resonanzpunkt als der
> miniMEMS und filtern alles weg was zu schnell ist um Sie zu bewegen.
>
> Dann drücken Sie bei Be- oder Entschleunigung mit einer belieben Masse
> im Kilogrammbereich auf den Sensor und nicht mit Milligramm. Das sind
> mal eben 5-6 Größenordnungen die du weniger empfindlich bist. Du hast
> mit dieser Messung auch die Chance Piezos für die Sensorik zu arbeiten.
> Die geben ein paar hundert Volt raus was den Störabstand zum Generator
> (der ja vermutlich nicht weit weg ist) angenehm erhöht.
>
> My2cts macht doch watt ihr wollt

Die MEMs werden mit Sicherheit viel Rauschen erzeugen, das Rauschen ist 
aber statistisch gleich verteilt und das Nutzsignal sollte nach dem 
Filtern übrig bleiben. Manchmal ist ein "Störrauschen" sogar hilfreich, 
wenn das Nutzsignal kleiner ist, als die minimale Empfindlichkeit des 
Sensors.

Ein Pendel aus Metall wird Vibrationen auch nicht wegdämpfen, das 
Problem der Filterung gibt es also sowieso. Da das Nutzsignal aber so 
eine kleine Frequenz hat, kann man es sehr leicht von Störungen 
unterscheiden.
Je mehr man natürlich mechanisch wegfiltert, desto weniger muss man 
nachher wegrechnen.

So eine MEMs Sensor ist zwar klein, aber damit auch einfach zu benutzen. 
Wenn der Sensor von der Empfindlichkeit ausreicht spricht eigentlich 
nichts dagegen. Wenn da zu viel höherfrequente Störungen drauf sind, 
könnte man die ggf. mechanisch filtern - vermutlich wäre das aber nicht 
nötig. Ein Bereich bis 1 G sollte alle mal ausreichen für horizontale 
Beschleunigungen - vertikal wäre ein wenig mehr aber offensichtlich 
schon gut.

Ein selber aufgebauter Beschleunigungssensor mit Maktroskoperischer 
Testmasse und DMS (oder piezo) als Kraftsensor wäre schon etwas 
aufwändiger und auf nur niedrige Frequenzen beschränkt. Auch da hat man 
das Problem den richtigen Messbereich zu finden, denn auch da ist die 
Dynamik begrenzt. Die Auswertung von DMS ist auch schon nicht so 
einfach.

Eine einfache Version wäre übrigens eine Testmasse (einige 10 Gramm) auf 
einen Lautsprecher geklebt und die Spannung dann entsprechend 
verstärken. Auch da gibt es Bauvorschläge um so ein einfaches 
Seismometer zu bauen.

Windy schrieb:
> Je mehr man natürlich mechanisch wegfiltert, desto weniger muss man
> nachher wegrechnen.

Eben, grad wenn man nicht weiß was kommt. Hauptkriterium ist für mich 
das bei so einer Anwendung die Chance besteht mit einer großen Masse zu 
arbeiten die bei dieser fast statischen Anwendung imho Vorteile hat.

Joe F. schrieb:
> 1 "g" ist in diesem Fall nicht 1 Gramm, sondern 9,81 m/s^2...
> Es ist ja ein Beschleunigungssensor und keine Waage.
>
> Man kann die Beschleunigung natürlich mit einer Masse in Kraft
> umwandeln, ein 1 kg Block würde bei 0,00123 g (oder 0,012 m/s^2)
> Beschleunigung eine Kraft von 0,012 N erzeugen.

Stimmt, danke für den Hinweis. Es ging mir darum das einfach 
darzustellen. Also jetzt 12 Milligramm zu wiegen ist leichter 
verständlich als 0,00123g zu beschleunigen.

Bei diese Anwendung ist ja der Vorteil faktisch eine beliebige Masse 
verwenden zu können. Du kannst als ne 10 kG Granitplatte nehmen 
(natürlich poliert weil es dann wichtiger aussieht ;-) ) und bist bei 
120 Milligramm in diesem Szenario. Meiner bescheidenen Meinung nach sind 
diese Werte aber unrealistisch zu klein.

Wenn dann unter der Platte bsp. drei Wägezellen montiert sind werden 
Störungen mMn. auch von selbst rausgefiltert. Sie wirken sich ja auf 
alle Sensoren gleich aus, während der Betrag der "Beschleunigung" aus 
einer Richtung kommt und somit unterschiedlich ist. Mit einfacher 
Differenzmessung kommen im Optimalfall schon brauchbare Signale.

Was mit Beschleunigung gemeint ist hab ich noch nicht verstanden, 
vermutlich eher Gier- und Nickbewegungen da die Gondel ja nicht für 
Peterchens Mondfahrt gebaut ist. Kann also sein das ich hier ein ganz 
anderes Thema bearbeite als der TE.

Windy schrieb:
> Ganz oben schrieb ich, der Sensor soll an der Gondel montiert worden
> sein,  hat wohl der eine oder andere überlesen. Alles was nicht
> angeschweisst ist, ist für mich noch mobil.

Ohne feste Verbindung wird die Kraftübertragung auf deine Apparatur aber 
schwierig. Das geht aber zur Not mit ein paar dicken Magneten oder 
Saugnäpfen.

Joe F. schrieb:
> Der 10 Kg Block erzeugt dann eine Kraft von 0,12 N (Newton).
> Wenn du das unbedingt in ein Äquivalent einer Masse bei
> Erdbeschleunigung umrechnen möchtest sind das eben 12 Gramm.

Eben, 12 Gramm sind ja schon mal was anders wie 12 Milligramm.

Nun steht aber meine schöne blankpolierte Granitplatte auf drei 
Wägezellen.
Sagen wir mal jede hat einen Sensordurchmesser von 1cm²

Das sieht dann in meiner Welt so aus das die Platte von sagen wir mal 
jetzt 9kg eine Kraft von 9kg / 3  = 3 kg pro/cm² ausübt. Wenn Sie jetzt 
mit 1G beschleunigt wird sind das 6 kg. Das zu messen ist imho 
wesentlich einfacher als 0,00xxx g.

Ich verstehe das hier nicht.

Der TO will einen einfachen Beschleunigungssensor, sagt aber nicht, 
welches Interface er möchte. Und welche Informationen er braucht, bzw. 
messen will.

Und darum wird ihm empfohlen, direkt was eigenes zu entwickeln.weil er 
da 2€ für den billigsten Sensor sparen kann?

X4U schrieb:
> Ohne feste Verbindung wird die Kraftübertragung auf deine Apparatur aber
> schwierig. Das geht aber zur Not mit ein paar dicken Magneten oder
> Saugnäpfen.

Eine Feste Verbindung ist natürlich möglich, nur eben nicht Anschweißen.
Wahrscheinlich reicht eine schwere Fußplatte, die man einfach in die 
Gondel stellt.

Achim S. schrieb:
> Ich verstehe das hier nicht.
>
> Der TO will einen einfachen Beschleunigungssensor, sagt aber nicht,
> welches Interface er möchte. Und welche Informationen er braucht, bzw.
> messen will.
>
> Und darum wird ihm empfohlen, direkt was eigenes zu entwickeln.weil er
> da 2€ für den billigsten Sensor sparen kann?

Das Interface ist zweitrangig, zuerst einmal muss die Messung 
funktionieren.

Es geht hier nicht um ein günstiges System, es muss funktionieren und 
einfach in der Handhabung sein.

Joe G. schrieb:

> z.B.KB12VD
> Ausgang: IEPE
> Empfindlichkeit: 10000 mV/g
> Messbereich: ±0,6 g
> Eigenrauschen: 1 µg(0,5..300Hz)
> linearer Frequenzbereich (±3 dB): 0,08 .. 260 Hz
> Buchse: UNF 10-32, radial
> Masse: 150 g

Der sieht schon mal sehr interessant aus, der lineare Frequenzbereich 
könnte etwas weiter runtergehen. 0,08Hz -> 12,5rpm, die Drehzahl kann 
auch deutlich kleiner sein (4rpm siehe oben).

Joe G. schrieb:
> z.B.KB12VD

Hier kann man sehen, wie er funktioniert:

https://www.mmf.de/seismic_accelerometers.htm

Eine Masse mit Piezogebern.

Windy schrieb:
> Das Interface ist zweitrangig, zuerst einmal muss die Messung
> funktionieren.

Es gibt 1000 Sensoren im SMD-Gehäuse. Mit SPI, I2C, 
analog-Spannungsausgang oder sogar die direkten Thermoelement-Abgriffe.

Von unter 2€ das Stück bis in den 3-stelligen Bereich. 
Temperaturkompensiert oder unkalibriert.

Oder als fertige Geräte, vom Handy angefangen bis über einfache 
Datenlogger bis zu Rack-Systemen mit Gyros.

Wenn Du Deine ungefähre untere Grenzfrequenz kennst, kommt es neben der 
Auflösung nur noch auf das Interface an.

Die Befestigung ist dabei praktisch kein Thema. Da reicht im einfachsten 
Fall ein starker Magnet oder eine Rohrschelle.

Henrik V. schrieb:
> dass der BS nicht
> zwischen einer Schieflage (die Gondel stellt sich schief, aus welchen
> gründen auch immer) und horizontaler Bewegung unterscheiden kann.

Das stimmt nicht ganz: bei einer Schieflage ist die maximale 
Beschleunigung immer noch 1g, bei einer (beschleunigten) Bewegung ist 
sie in einer Richtung grösser als 1g, weil sich die Beschleunigung zur 
Gravitation addiert*. Ob man das unter den Bedingungen des TO noch 
messen kann ist eine andere Frage.

*Eine seitliche unbeschleunigte Bewegung kann man ausschliessen - die 
Gondel kann ja nicht wegfliegen. Jedenfalls normalerweise.

Ich kann mir vorstellen, dass sich der Turm seitlich biegt, d.h. die 
Gondel bewegt sich nach der Seite - die Neigung dabei ist allerdings 
wegen der Trigonometrie unmessbar klein. Der Turm könnte auch 
Torsionschwingungen ausführen, so dass sich die Richtung der Gondel 
ändert, was schwierig zu erfassen ist, weil sie sich ja gesteuert drehen 
kann. Mehr Freiheitsgrade im messbaren Bereich sehe ich nicht.

Georg

Henrik V. schrieb:
> So schön 'einfach' eine Messung der Beschleunigung (oder der
> Geschwindigkeit) auch ist, so bleibt bei der im Startpost beschrieben
> Aufgabe die Kopfposition zu messen, das Problem, dass der BS nicht
> zwischen einer Schieflage (die Gondel stellt sich schief, aus welchen
> gründen auch immer) und horizontaler Bewegung unterscheiden kann.
>


Es geht geht nur darum die Schwingung der Gondel zu Messen, die 
Position(Ausrichtung) der Gondel spielt keine Rolle, da die Bewegung in 
Bezug auf die Rotorachse gemessen werden soll.

> Es bleibt ein Inertial-Messsystem, ob die einfachen reichen weiss nur
> the TO.

Der Vorteil bei dem System ist, dass die Gondel immer wieder durch den 
Nullpunkt geht, und damit ein Fehler sich nicht aufsummieren kann.

Achim S. schrieb:
> Windy schrieb:
>> Das Interface ist zweitrangig, zuerst einmal muss die Messung
>> funktionieren.
>
> Es gibt 1000 Sensoren im SMD-Gehäuse. Mit SPI, I2C,
> analog-Spannungsausgang oder sogar die direkten Thermoelement-Abgriffe.
>
> Von unter 2€ das Stück bis in den 3-stelligen Bereich.
> Temperaturkompensiert oder unkalibriert.
>
> Oder als fertige Geräte, vom Handy angefangen bis über einfache
> Datenlogger bis zu Rack-Systemen mit Gyros.
>
> Wenn Du Deine ungefähre untere Grenzfrequenz kennst, kommt es neben der
> Auflösung nur noch auf das Interface an.
>
> Die Befestigung ist dabei praktisch kein Thema. Da reicht im einfachsten
> Fall ein starker Magnet oder eine Rohrschelle.

Der Sensor sollte für die Anwendung passen, wenn man dann noch die Wahl 
hat, würde ich eine digitale Schnittstelle bevorzugen.

Ein fertiger Sensor im Gehäuse wäre die beste Lösung. Die Sensoren für 
seismische Anwendung scheinen sehr gut geeignet.