Schubmessung

Ich würde einen Dehnungsmeßstreifen (DMS) benutzen. Die Verstärkung des 
Meßsignals und das Befestigen (Reinigen und kleben) des DMS auf dem 
Täger (Metallplatte mit zwei Löchern z.B.) ist nicht so einfach. Um 
wieviel Schub geht es ( Vielleicht Missbrauch einer Personenwaage ?).

Die Federwaagen aus dem Baumarkt sind nur Schätzeisen ob die linear sinf 
glaub ich nicht. Aber mit Anbringen (mechanisch Koppeln) eines 
Linearpotentiometer (Die Betonung liegt auf linear weil es die vom 
Grabbeltisch nicht sind) (Strommessung und dann Umwandlung in Spannung 
am MC) könnte ich mir Vorstellen, eine Tendenz zu messen.

Hallo Frank

Tönt ja alles ziemlich kompliziert, die Federwaage die ich benutze sind 
sehr genau und falls sie doch nicht ganz linear ist wäre das auch nicht 
so schlimm.
Der Schubl liegt so zwische 2-6Kg.
Für mich wäre eine ablesbare Skala oder Drehrad die einfachste
Methode nur weiss ich nicht wie oder mit was ich lesen soll (?).

Danke & Gruss
Dani

Wenn der gemessende Wert in ein MC soll. Dann kannst Du die Schiebepoti 
Methode nehmen.(Siehe Mail vorher). Spnnungsteiler in AD Converter. Eine 
Skala hast Du ja auf der Federwaage. Oder vielleicht verstehe ich Dein 
Problem nicht.

Hallo von Braun,
ich verstehe nicht wo Dein Problem liegt!
Du hast einen Schlitten, gekoppelt mit einer Federwage. Parallel zum 
Schlitten eine Skala, z.B. ein Lineal. Am Schlitten einen Referenzpfeil 
der auf die Skala zeigt. Wenn Schub erfolgt (ich denke hier handelt es 
sich um einen Raketen-Motor) wird der Schlitten nach vorn bewegt und mit 
ihm der Referenzpfeil. Wichtig: wenn sich das System im Ruhestand 
befindet muss der Referenzpfeil am Schlitten irgendwie auf z.B. Null 
zeigen (Vorspannen des Schlittens).
Wenn jetzt z.B. bei einem Schub von 1 kp oder 9,81 N der Referenzpfeil 
auf 10mm zeigt, entspricht jeder Milimeter 0,1 kp oder 0,981 N 
(vorausgesetzt dein Federsystem ist linear). Um das ganze Ding zu 
eichen, musst Du ein Min. bzw. ein Max. festlegen.
Übrigens, die Sache mit DMS aufzubauen, würde ich lassen - das ist was 
für Profis!
bis

Hallo Harry

Wie ich sehe weisst du genau was ich meine, mein Problem liegt jetzt 
aber darin, dass ich den Wert (Anzahl Striche) den der Pfeil beim 
Beschleunigen überfährt irgendwie elektronisch zählen und in den MC 
einlesen muss, um die Werte zum Bsp in Funktion der Zeit auswerten 
könnte.
Je enger die Striche auf der Skala beieinander sind desto genauer die 
Werte.

Hast du da eine Idee ?

@Frank:
Das mit dem Poti schau ich mir doch auch noch mal an.

Vielen Dank nochmals für eure Vorschläge
Dani

> Hallo von Braun,
Wer ist das?

Eine Federwaage ist doch in einem gewissen Bereich linear! Ich bin mir 
sicher, daß dieser lineare Bereich mindestens den gesamten Meßbereich 
abdeckt. F=D*s (F: Kraft, D: Federkonstante, s: Weg). Aber das ist dir 
egal, die Federwaage ist ja bereits skaliert. (Übrigens daran erkennbar, 
daß zwischen der 0 und der 1 auf der Skala, genau der selbe Abstand 
liegt wie zwischen 8 und 9, wenn doch nicht, dann kannst du daraus 
Rückschlüsse auf die Nichtliniearität ziehen).

- Du könntest schwarze Linien auf den Boden malen und diese mit 
Reflexlichtschranken abfragen.
http://www.emt.uni-linz.ac.at/roland/messtech_pr/node101.html
(aber wahrscheinlich zu geringe Auflösung, eher theoretische Idee).

- Oder wie bereits vorgeschlagen, am Schlitten einen Faden befestigen, 
der (evtl. übersetzt) ein Poti (evtl. Mehrgangpoti) dreht. Wenn du keine 
Rückstellung integrierst, dann hast du gleich eine Maximalwertmessung 
gebaut.
- oder so ein kleines Speichenrad mitdrehen lassen. Prinzip und 
Auswertung wie bei einer mechanischen Maus (Inkrementalgeber).

- du könntest einen kleinen Ferritkern in eine Luftspule ziehen 
(mechanisch könntest du das dann aufbauen wie eine Federwaage).
Und dann induktiv auswerten.

http://www.emt.uni-linz.ac.at/roland/messtech_pr/lab_.html
Kapitel 7 und 8 geben da einiges her.

Schmittchen.

WOW !! Das ist ja ne ganze Menge vielen Dank Schmittchen.
Das mit den Reflexlichtschranken wird wahrscheilich aber nichts, da 
diese sehr schmal sein müssten, am liebsten wären mir Abstände so um 1mm 
damit die Auflösung einigermassen hinkommt. Das mit der Übersetzung auf 
ein Poti finde ich tönt aber auch nicht schlecht, muss mich mal 
umschauen was es da so an elektronischen "Teilchen" gibt :)

Gruss & Dank
Dani

> am liebsten wären mir Abstände so um 1mm damit die Auflösung einigermassen 
hinkommt
Eigentlich willst du nicht eine Auflösung auf 1mm, sondern eher auf 
vielleicht 0.1N oder 1N. Stell dir vor wenn du den Schlitten 1mm 
weiterschiebst, um wieviel Grad/mm dreht sich dann dein Poti weiter? Um 
fast nix -> Potikratzen und AD-Wandler Rauschen größer als Meßsignal...
Also am besten eine schwächere Federwaage nehmen, also eine, die für 1N 
mehr Weg zurücklegt als nur ein paar Millimeter. Und dann per 
Mehrgangpoti abfragen oder induktiv mit langer Spule.

Welche Größe willst du mit deinem Aufbau eigentlich messen? Drehmoment 
des Motors? Oder sind nur Vergleiche zwischen verschiedenen 
Motorexemplaren geplant? Elektromotoren oder Verbrennungsmotoren?

Schmittchen.

Ich möchte den Standschub von Verbrennungsmotoren mit ca 5-10ccm Hubraum 
messen.
Die Waage sollte demzufolge eine Messbereich von ca. 0-5Kg aufweisen 
(sowas gibt es auch) die Wagge zieht sich in diesem 14cm auseinander.
Ob es da ein passendes Poti gibt wiess ich nicht.
aber die Linearpotis wären doch auch noch ne Lösung oder ?

Dani

Reichelt hat 10Gang-Potis (S.103) für 5,80€. Wie immer leider keine 
genaue Bezeichnung, so daß sich auch kein Datenblatt dafür finden 
läßt...
Evtl. nimmst du so eines und montierst auf der Achse eine größere 
Scheibe, auf die du dann den Faden wickelst.

hm, mal kurz überschlagen:
Scheibendurchmesser d
abwickelbare Fadenlänge L: 14cm
Anzahl der Gänge n: 10

Umfang = pi*d
L = n*Umfang
-> L = n*pi*d
-> d = l/(pi*n) = 14cm/(pi*10) = 0,45cm
tja, 4,5mm ist als Achse recht dünn. Aber es müssen ja nicht alle 10 
Gänge ausgenutzt werden.

Und für ein normales 270° (1-Gang-)Poti:
n = 270°/360° = 0.75
d = 14cm/(pi*0.75) = ~6cm.
daran ließe sich der Faden besser befestigen.


Bei 14cm Auslenkung würde sich das Rad/Scheibe um 270° drehen.
(Zur Veranschaulichung: -> 270°/14cm = ~20°/cm = ~2°/mm)

für die oben geforderte Genauigkeit von 1mm (ist ja offensichtlich ein 
Wert aus der Praxis und von der Auslenkung der Waage als sinnvoll 
vorgegeben):
1mm/14cm = ~0.7%
Ein 10Bit AD-Wandler kann das Poti in 1024 verschiedenen Spannungswerten 
auflösen. 1 Digit entpricht damit etwa 0.1%.

Du könntest dann sogar mit einem normalen linearen Poti, zusammen mit 
einem 10Bit AD-Wandler (z.B. dem 8535), eine theoretische Auflösung von 
0.14mm erreichen. Praktisch wird das (u.a. je nach Leichtgängigkeit des 
Potis) weniger werden.

Das Problem mit der "Rückaufwicklung" ist noch nicht gelöst. Evtl. 
nimmst du Federstahl (oder sowas) statt einem Faden, oder eine andere 
Konstruktion, um das Problem zu umgehen.

Meine oben erwähnten Befürchtungen sind also teilweise ausgeräumt - was 
eine Abschätzung doch letztendlich an Klarheit bringt. :-)
Oder was habe ich übersehen?

Schmittchen.

Hi!
Baue es wie den Seilantrieb in nem älteren Radio. Wo früher der Zeiger 
war kommt jetzt deine Waage drann. Dreko weg Poti(lin) drann, mit ADW 
messen, eichen, fertig.
Noch Fragen??
Gruss Uwe

Hallo Dani,
die Ideen mit dem linearen Poti, Reflexlichtschranken, induktive 
Wegaufnehmer, usw. sind alle bestens, nur: verdammt teuer! Ich gehe 
davon aus dass Du die Sache als Hobby betreibst, oder?
Ich habe sehr gute Erfahrungen gemacht mit sog. analogen 
Halleffektsensoren: sie liefern eine der einwirkenden magnetischen 
Flußdichte B proportionale Analogspannung.  Wenn Du einen Stabmagneten 
bei festem Abstand gegenüber eines Halleffektsensors hin und her 
bewegst, kannst Du sehr gut die Position des Stabmagneten erfassen. Die 
Positionslänge hängt von der Länge des Magneten ab. Bei einer 
Magnetenlänge von z.B. 25mm und einem Abstand zum Sensor von ca. 7mm, 
kommst Du immerhin auf eine Positionsmessung von 20mm Länge - und dass 
im linearen Bereich! Ich kam zu Auflösungen im µm-Bereich! Bei 
zusätzlichen Hebelarm kommst Du auf noch wesentlich größere Bereiche.
Bei z.B. 5V Betriebsspannung ändert sich das Ausgangssignal zwischen 
1...3V. Man kann es also sehr gut über einen ADW digitalisieren und dann 
weiter verarbeiten. Der weitere Vorteil ist der, dass kein mechanisches 
Koppel zum Sensor notwendig wird. Die Sensoren die ich damals einsetzte 
waren von der Firma Honeywell 
http://www.honeywell.de/sensorik/produkte.htm
Ich dachte Du machst mit Raketenmotoren die Gegend unsicher (daher"von 
Braun"). Was verstehst Du unter 'Standschub von Verbrennungsmotoren'?
bis

Wiso eigentlich über ein Analogsignal? Ne alte Maus aufbrechen, 
Gabellichtschranke und Lochscheibe nehmen,
ne Untersetzung ist meist auch schon drin damit kriegst du sicher ne 
bessere Auflösung.

@Schmittchen
Das tönt ja saugut, die letzter Version mit dem einfachen Poti würde 
meines Erachtens ausreichen. Ja das mit dem Rücklauf ist noch nicht ganz 
durchdacht, doch das mit der festen Verbindung ist ein guter Ansatz. Mit 
einem 10Bit ADW hab ich noch nie gearbeitet doch wir dies auch keine 
grosse Hexerei sein.

@Harry
Auch dieser Vorschlag klingt genial, vorallem das mit der "keine feste 
Verbindung" gefällt mir.
Ja du hast recht, dies ist meine Diplomarbeit uns sollte mich schon 
nicht in den Ruin treiben (smile).
Wie teuer sind diese Halleffektsensoren ?
Ich muss mich noch schlau machen, ich weiss nämlich nicht genau wie 
diese Sensoren genau funktionieren (wie Abstandmesser ?).
Der auszumessende Bereich würde sich zwischen 0-14cm bewegen, ist dies 
möglich ?

@Bernhard
Hallo, ja von anfang an Digital wäre perfekt, leider kann ich mir unter 
dieser Gabellichschranke und der Lochscheibe nichts Vorstellen, wie 
sieht das aus (Link) ? Wie teuer kommt mich sowas ?

Was ich hier noch anfügen sollte, da auf dem ganzen ein (zwar kleiner) 
Verbrennungsmotor sitzt ist es auch nicht ganz vibrationsfrei, was unter 
Umständen auch noch einen Einfluss auf die Konstruktion habe kann.

Unglaublich was Ihr mir hier für viele genial Ideen und Vorschläg 
schreibt, vielen Dank.

Dani

Hallöchen!

Hab mit großem Interesse den Thread verfolgt und wollte nur mal kurz 
eines mit in den Raum werfen, weil davon noch keiner gesprochen hat:

Wenn die elektonische Erfassung des zurückgelegten Weges der Federwage 
mittels mechanischischer Komponenten erfolgt, wie zum Beispiel Poti 
o.ä., so verändert sich auch der mechanische Widerstand und die Waage 
ist nicht mehr geeicht. Wenn das Poti schwergängig ist oder/und noch ne 
Übesetzuug realisiert wird, so denke ich, daß bei gleichem Schub die 
Waage erheblich weniger Anzeigen könnte. Beim Erfassen und 
digitalisieren des Signals muß das also auch berücksichtigt werden.

Zum Beispiel: Den Schub eines Motors ohne elektronische Erfassung 
messen, dann den Krempel anbauen und unter den gleichen Bedingungen den 
Schub erneut messen. Den Wert, den die Waage nach dem Anbau der 
'elektronischen Erfassung' anzeigt, entspricht dann der Schubstärke, den 
die Waage vor dem Anbau des 'Klimbims' anzeigte.

ciao,
Andi

Hallo Andreas

Ja, hast vollkommen rech, da müsste man irgenwie was "herumeichen". 
Spricht für eine mechanisch freie Verbindung wie sie Harry vorgeschlagen 
hat.
Andrerseits könnte man diese Ungenauigkeit unter Umständen auch unter 
den Tisch kehren, denn bei 3 oder 5 Kilo ist es je nach Poti 
wahrscheinlich zu vernachlässigen.
Danke für den Tip

Dani

Hallo Dani,
schraub doch einfach mal deine Maus auf (muss unbedingt ne Kugel haben). 
Da sieht du zwei Scheiben mit kleinen Löchern drin die über Walzen von 
der Kugel bewegt werden. Diese Scheiben laufen durch eine 
Gabellichtschranke direkt unterhalb auf der Platine. Bei der kleinsten 
Drehbewegung werden an der Lichtschranke digitale 1er und 0er abgegeben 
> Licht an / Licht aus. Das Grundprinzip heißt optischer 
Inkrementalgeber oder auch Winkel-Encoder wobei man noch sagen muss das 
eigentlich dank 2 versetzter Lichtschranken sogar noch die Drehrichtung 
erfasst wird. Kommerzielle Inkrementgeber werden in der Industrie z.B. 
zur Wegemessung benötigt und sind als optische kaum bezahlbar. Meine 
eigentliche Idee auf die Drehrichtung zu verzichten also im Prinzip nur 
Impulse der Gabellichtschranke direkt auf einen Zähler zu geben.  Der 
Zähler wird beim Start zurückgesetzt und gibt mit seinem Maximalwert 
eine der Wegstrecke proportionalen Wert. Mechanisches zurückstellen ist 
nicht mehr nötig. Das mit den Vibrationen ist allerdings ein Problem das 
Rad könnte gelegentlich hin und zurück Springen das würde zu 
Fehlmessungen führen. Daher müsstest du allerdings die Auswertung 
Inklusive Drehrichtung vornehmen. Ich würde sogar überlegen die 
Mauselektronik zu nutzen die das ja auch macht.
Die Kräfte die du hier benötigst kannst du getrost vergessen!

Hallo,

wenn du keine Lust auf einen mechanischen Aufbau hast mit Poti oder so 
(ich würde das bisher als die beste Lösung betrachten) könntest du auch 
einen Distanzsensor verwenden (ich hoffe das hat noch keiner gesagt - 
ich hab' die Beträge teilw. nur überflogen)
passende Sensoren findest du z. Bsp. auf 
http://www.micromaus.de/Sensoren/sensoren.html
der GP2D120 wäre wohl am besten und erreicht ca. eine Auflösung von 
1-4mm denke ich. Ansonsten könntest du dir von der Seite auch noch die 
Gabellichtschranken anschauen, dann brauchst du dich nicht um die 
Anschlussbelegung deiner Maus innereien zu kümmern.

Viel Erfolg

Christian

Hallo Dani,
nochmal zurück zu meiner Frage: Was verstehst Du unter 'Standschub von 
Verbrennungsmotoren'???? - denn wenn es sich um Kolbenmotoren handelt 
gibt es diesen Begriff doch gar nicht...

Die Sensoren kosten nur n'paar Euros.

Unter http://www.honeywell.de/sensorik/produkte.htm findest Du n'e Menge 
Links über die Eigenschaften dieser Sensoren (allerdings alles in 
Englisch).
bis

Hallo Harry

Da könntest du recht haben, doch in der Flugmodellbauszene wird so oft 
von Stanschub gesprochen, dass ich das irgenwie übernommen habe, tja.

Ich schau mir die sache mal an (englisch ist kein Problem) und falls es 
wie du sagst problemlos mit der AD-Wandlung klappt werd ich mir mal 
welche bestellen und ein bisschen rumprobieren.

Falls ich später mal ne kleiner Frage über diese Sensoren habe sollte, 
könnte ich dich kontaktieren ?
Könntest mir ja deine E-Mail Adr. senden (leeres E-Mail)

Gruss
Dani

Hallo Dani,
ich dachte es geht hier ausschließlich um "echte" Schubmotoren 
(Raketenantriebe, Gasturbinen, usw.). Wie ich's nun verstanden habe, 
möchtest Du den "Schub" eines Kolbenmotors mit Propeller messen!? - also 
handelt es sich hier um eine rein statische Kraftmessung. Mit einer 
Federwaage brauchst Du meiner Meinung nach einen viel zu langen Messweg 
um auf vernünftige Ergebnisse zu kommen, von dem anderen Krempel wie 
Kugellagerten Wagen, Schienen, usw. ganz zu schweigen. Ich denke einen 
auf Blattfedern gestützter Alu-Block, auf dem dann dein Propellermotor 
aufgebaut wird, reicht völlig aus. In Schubrichtung bringst Du eine 
kleine Kraftmeßzelle an, die wiederum an einen Messverstärker (den 
kannste gut selber bauen) angeschlossen ist. Das Messsignal kann dann 
leicht über einen PC oder durch einen MC ausgewertet werden.
Kraftmeßzellen gibt es bereits bei verschiedenen Herstellern. Hier 
einige Links:
http://www.entran.com
http://www.me-system.de
http://www.honeywell.de/sensorik/produkte.htm
bis

Nur so als Tip von nem Maschinenbauer.

Lass die drehenden Teile weg. Die bringen immer Probleme. Bei so Fällen 
Verbauen wir Linearpotis. Ich mach dir morgen mal ein Foto.

Hi Harry

Kann mir nicht ganz vorstellen wie deine Version aussehen soll (?).

Die Waage hat 14cm Ausdehnung (im max.), wenn ich nun diese Stecke von 
0-140mm kontinuierlich auslesen kann, würde dies für meinen Gebrauch 
doch ausreichen.
Das eigentliche Ziel dieses Messstands ist neben der Hard- und Software 
für die Diplomarbeit, dass sich verschiedene Motoren mit versch. 
Luftschrauben und diversen Dämpfern ausmessen und optimieren lassen.
Ich denke für diesen Zweck reicht diese Genauigkeit aus.
Was meinst du ?
Gerne würde ich mich mehr mit dieser Materie befassen, doch leider steht 
die Diplomarbeit im Vordergrund und darum möchte ich die 
Kontruktionsdetails möglichst einfach halten da ich mit der 
Hard-/Softwar schon eine nicht ganz einfache Aufgabe habe :)

Gruss
Dani

hab dir ne skizze per e-mail geschickt
bis

Bau doch einfach ein so ein Linearpoti ein. (Links Poti, rechts 
Luftzylinder).

Nimm ein Lineal und taste die Skalierung mit einem Gabelkoppler GP1A70 
oder '71 (für Drehgeber) ab.
-nur 1 Bauteil
-Signal bereits digitalisiert.
Wenn die Striche am Lineal zu fein sind, bedrucke
eine Klarsichtfolie mit Linien, schneide das Ganze
mit der Schere ab und klebe es auf den Schlitten.
Die Gabelkoppler gibts in meinem
http://www.tech-shop.de
und die Koppler ohne Codierscheibe müsstest Du bitte gesondert anfragen.
Ein Koppler alleine kostet unter 10 EUR.
Datenblätter findest Du im Download Bereich.

mfg wolli_r

Hi!
Mir ist nochwas eingefallen. Hast du keinen def. Drucker der neueren 
Sorte. Die haben für den Druckkopf keine Schrittmotoren mehr sondern 
messen mit nem Lineal ca.30 cm Plastikband mit Strichen drauf. 
Leseeinheit ist auch dabei und es ist alles digital. Einfacher geht es 
bald nicht mehr und das noch ohne "Zusatzkräfte."
Gruss Uwe