Moin, Mein Anwendungsfall: Ich möchte die seitliche Auslenkung einer Geigensaite bestimmen. Dazu will ich die Grundspannung von ca 6 kg messen und die aktuelle Zugspannung mit der Grundspannung vergleichen. Ich brauche keine absoluten Werte, sondern nur die relative Veränderung zur Grundspannung. Die minimale Genauigkeit sollte 0.3mm betragen, d.h. bei einer maximalen Auslenkung von 30mm sollten insgesamt 100 verschiedene Werte ermittelt werden können. Ich schätze die Spannungsänderung bei voller Auslenkung beträgt ca. 1-2 kg (bin mir aber nicht sicher!), d.h. ich brauche ca. 10g Genauigkeit, lieber etwas höher. Die Werte sollten dabei annähernd linear zur Auslenkung sein. Die Grundspannung wird sich über die Zeit eventuell stark verändern, d.h. Grundspannungen von 0 bis ca. 8 kg sind möglich, da ich auch Saiten aus anderen Materialien und unterschiedlichen Tonhöhen messen möchte. Ich möchte 5 - 10 Messungen pro Sekunde durchführen können. Idee: Die Saite an einem Ende mit einem Stahlstab mit aufgeklebtem DMS zu verbinden. Der Stahlstab wird (hoffentlich) durch die Saite ausreichend gestreckt, um eine messbare Widerstandsänderung im DMS zu erzeugen. Den DMS werte ich mit einer Viertelbrücke aus und verstärke die Spannung in einen Bereich, der vom ADC eines ATmega16 ausgewertet werden kann. Um die stark veränderliche Grundspannung zu kompensieren, könnte ich ein Trimmpoti in die Viertelbrücke einbauen. Dabei sind mir aber einige Sachen noch sehr unklar. Vielleicht kann mir ja jemand von euch helfen. Fragen: - Wo kann ich als Privatperson einen passenden DMS bestellen? - Wie verstärke ich die elektrische Spannung aus der Viertelbrücke möglichst einfach und kostengünstig, so dass auch mit der stark schwankenden Grundspannung der Saite meine Messwerte immer noch in den ADC Messbereich fallen und ich auf meine geforderte Genauigkeit komme? - Da ich nicht an absoluten Werten interessiert bin, komme ich hoffentlich mit einer Viertelbrücke aus und muss mir keine großen Gedanken über Temperaturkompensation machen... sehe ich das richtig? Über Ideen oder Web-/Literaturhinweise wäre ich euch sehr dankbar! Viele Grüße, Marcus P.S.: ich bin mir im klaren darüber, dass die physikalischen Einheiten und Bezeichnungen für die Kräfte/Spannungen nicht ganz korrekt sind. Aber ich hoffe das ist für das Verständnis meiner Fragen nicht so wichtig... :-)
Wenn die Saite länger wird, steigt auch ihr elektrischer Widerstand. Es kann einfacher sein, den zu messen, als indirekt den Zug zu messen.
Die Firma Lorenz hat für uns mal DMS auf Meßkörper geklebt. Vielleicht dort einfach mal anfragen. http://www.lorenz-messtechnik.de
MaWin schrieb: > Wenn die Saite länger wird, steigt auch ihr elektrischer Widerstand. Es > kann einfacher sein, den zu messen, als indirekt den Zug zu messen. Ich werde zwar nur metallumsponnene Nylonsaiten oder Stahlsaiten messen, aber nutze die Saite schon als Erdung für mehrere "Kontaktschalter" (um festzustellen, welcher von 24 Metallstiften die Saite gerade auslenkt). Das würde die Widerstandsmessung wahrscheinlich unmöglich machen, oder?
mineo y. schrieb: > Die Firma Lorenz hat für uns mal DMS auf Meßkörper geklebt. Vielleicht > dort einfach mal anfragen. Danke für den Tipp! Ich würde kostenmäßig gerne unter 25 Euro bleiben. Meinst du, dass wäre über die Firma möglich?
Marcus W schrieb: > Danke für den Tipp! Ich würde kostenmäßig gerne unter 25 Euro bleiben. > Meinst du, dass wäre über die Firma möglich? Dazu kann ich nichts sagen. Aber dort mal anrufen und fragen wird sicher nichts kosten. Vielleicht haben die ja einen guten Tip wie man Dir weiterhelfen kann. Zumindest in Bezug auf einen DMS. Die Auswerteelektronik bleibt dann noch offen.
Zum DMS: Schau mal da:http://www.hjm-messtechnik.de/ Zur Verstärkung: Ich würde auf dem Stahlstab auf JEDEN FALL oben und unten einen DMS kleben (lassen) und diese zu einer Vollbrücke ergänzen. Dann würde ich gleich einen Vernünftigen ADC verwenden, am besten mit internen PGA und 24bit. Dann bekommst Du den DMS vernünftig eingelesen.
Marcus W schrieb: > Ich möchte 5 - 10 Messungen pro Sekunde durchführen können. Was bringt das wenn die Seite mit mehreren 10 oder gar 100 (1000) Hz schwingt? Abtasttheorem! Marcus W schrieb: > Der Stahlstab wird (hoffentlich) durch die Saite ausreichend > gestreckt, kommt auf den Stahlstab an. Je stabiler desto geringer die Verlängerung Ich halte die Methode für nicht besonders gut. Erstens wird das Aufkleben eines DMS an einem dünnen Stahldraht (Stahlstab) alles andere als trivial. 2. ist die Auslenkung im Verhältnis zur Länge doch ziemlich gering, so daß die Kraftänderung evt. nicht sehr groß ist. Marcus W schrieb: > Ich werde zwar nur metallumsponnene Nylonsaiten oder Stahlsaiten messen Andere Idee: Warum nimmst du nicht einen induktiven Sensor und misst damit den Abstand der Saite. Solange die Saite aus Metall ist solltest du da gut was messen können.
frankman schrieb: > Zum DMS: Schau mal da:http://www.hjm-messtechnik.de/ Vielen Dank, E-Mail ist unterwegs. :-) > Ich würde auf dem Stahlstab auf JEDEN FALL oben und unten einen DMS > kleben (lassen) und diese zu einer Vollbrücke ergänzen. > Dann würde ich gleich einen Vernünftigen ADC verwenden, am besten mit > internen PGA und 24bit. Dann bekommst Du den DMS vernünftig eingelesen. Warum auf jeden Fall zwei DMS? Ich brauche keine absoluten Werte und kann den "Nullpunkt" softwaremäßig ja ständig nachregeln. Und die Werte der Auslenkung müssen typischerweise nur einige Sekunden stabil bleiben. Was sind die Nachteile, wenn ich nur einen DMS benutze?
Udo Schmitt schrieb: >> Ich möchte 5 - 10 Messungen pro Sekunde durchführen können. > Was bringt das wenn die Seite mit mehreren 10 oder gar 100 (1000) Hz > schwingt? > Abtasttheorem! Die Saite schwingt nicht, was ich messen möchte ist tatsächlich nur die Auslenkung. In sofern könnte man statt "Geigensaite" wohl auch einfach "Stahldraht" sagen. > Ich halte die Methode für nicht besonders gut. Erstens wird das > Aufkleben eines DMS an einem dünnen Stahldraht (Stahlstab) alles andere > als trivial. 2. ist die Auslenkung im Verhältnis zur Länge doch ziemlich > gering, so daß die Kraftänderung evt. nicht sehr groß ist. Das hatte ich auch befürchtet, aber meine Hoffnung war, das DMS so empfindlich sind, dass ich trotzdem damit messen kann. Eine Lösung wäre vielleicht, ein wesentlich elastischereres Material für den Aufnahmer zu verwenden? > Andere Idee: Warum nimmst du nicht einen induktiven Sensor und misst > damit den Abstand der Saite. Solange die Saite aus Metall ist solltest > du da gut was messen können. Auch eine gute Idee! Allerdings kann die Auslenkung an einem von 24 Punkten entlang der Seite (ca 30 cm Länge) geschehen. Da müsste ich wohl an jedem Punkt einen Sensor anbringen. Das klingt nach viel Aufwand...
Marcus W schrieb: > Die Saite schwingt nicht, was ich messen möchte ist tatsächlich nur die > Auslenkung. In sofern könnte man statt "Geigensaite" wohl auch einfach > "Stahldraht" sagen. Eine interessante Information, die im Eröffnungspost besser aufgehoben wäre. Wie wird der "Stahldraht" denn ausgelenkt?
Na ja, Dein DMS soll ja Zugspannungen messen. Wenn Du nur einen DMS klebst, reagiert er auch auf Biegespannungen. Die kannst du mit dem zweiten DMS kompensieren. Dann dehnt sich ja der Stab mit dem DMS, wenn sich die Temperatur ändert. Somit klebt mann immer 2 DMS, die jeweils mit einem Längs und Quergitter versehen sind. Das kompensiert einen Teil der Temperaturdrift.
Marcus W schrieb: > Auch eine gute Idee! Allerdings kann die Auslenkung an einem von 24 > Punkten entlang der Seite (ca 30 cm Länge) geschehen. Da müsste ich wohl > an jedem Punkt einen Sensor anbringen. Dann gehts natürlich eher nicht so. Schau doch mal ob es keine fertige DMS Module für Zugspannnung von bis zu 5 oder 10kg gibt. Ich denke selberkleben und selbst ein geeignetes Material zu finden das entsprechende Eigenschaften hat ist aufwendig und bietet viel Raum für Misserfolg. Die Auswertung wird noch schwierig genug. Nebenbei, wenn dein Draht irgendwo und nicht nur in der Mitte ausgelenkt wird, dann ist das Verhältnis Auslenkung zu Zugsspannung abhängig vom Ort der Auslenkung (Trigonometrie)
Angehängte Dateien:
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taste_saite.jpg
19 KB
J.-u. G. schrieb: > Marcus W schrieb: >> Die Saite schwingt nicht, was ich messen möchte ist tatsächlich nur die >> Auslenkung. In sofern könnte man statt "Geigensaite" wohl auch einfach >> "Stahldraht" sagen. > > Eine interessante Information, die im Eröffnungspost besser aufgehoben > wäre. Na klar, bei Saiten denkt man sofort an Frequenzmessung. Tut mir Leid, das habt ich nicht bedacht. > Wie wird der "Stahldraht" denn ausgelenkt? Mit Stahlstiften, die an Schiebetasten befestigt sind. Siehe angehängtes Bild.
Wäre es nicht vielleicht möglich die Position optisch zu bestimmen? Spontan denke ich da an eine CCD-Zeile, wie sie z.B in Scannern verwendet wird. Ich könnte mir vorstellen das sich so eine große Genauigkeit relisieren lässt. Mit zwei Sensoren (einer links, einer rechts von den Stiften) müsste sich doch sogar der Punkt der Auslenkung entlang der Saite bestimmen lassen?
Udo Schmitt schrieb: > Marcus W schrieb: > Schau doch mal ob es keine fertige DMS Module für Zugspannnung von bis > zu 5 oder 10kg gibt. Hatte ich schon mal gemacht, allerdings bin ich bei den Preisen vom Stuhl gefallen... :-/ Die Hersteller gehen ja (verständlicherweise) davon aus, dass man absolute Werte mit großer Genauigkeit braucht. Ich dachte, meine Anforderungen sind relativ niedrig, so dass ich mit einem Selbstbau die kosten niedrig halten kann. > Nebenbei, wenn dein Draht irgendwo und nicht nur in der Mitte ausgelenkt > wird, dann ist das Verhältnis Auslenkung zu Zugsspannung abhängig vom > Ort der Auslenkung (Trigonometrie) Das darf auch so sein, passt sogar hervorragend zu meinem Anwendungsfall: ich möchte per Midi einen PitchBend (Tonhöhenveränderung) Befehl senden, die stärke soll durch die Auslenkung des Stahldrahts/der Saite bestimmt werden. Welcher Ton gespielt wird, wird durch den Kontakt Stahlstift-Saite ermittelt (was schon gut funktioniert).
Die Auslenkung kann man viel einfacher mit einem magnetischen Kreis ermitteln. Also ein Ferritring, der aufgeschlitzt ist, dessen Feld nahe der Saite verlaeuft. Die Saite ist ja magnetisch, dh der Kreis veraendert sich.
Nennt sich dann Tonabnehmer. http://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer#Elektromagnetische_Tonabnehmer
Dekad Oschi schrieb: > Die Auslenkung kann man viel einfacher mit einem magnetischen Kreis > ermitteln. Also ein Ferritring, der aufgeschlitzt ist, dessen Feld nahe > der Saite verlaeuft. Die Saite ist ja magnetisch, dh der Kreis > veraendert sich. Simon K. schrieb: > Nennt sich dann Tonabnehmer. > http://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer#Elektroma... Davon bräuchte ich dann allerdings 24 Stück, außerdem muss der Abstand von Abnehmer zur Seite > 3cm betragen. Mit einem "normalen" Magnettonabnehmer ist das wahrscheinlich nicht möglich.
ottifant schrieb: > Wäre es nicht vielleicht möglich die Position optisch zu bestimmen? Hatte ich auch schon überlegt, aber gerade weil ich 24 Punkte über eine 30cm breiten Bereich messen will, schien mir das zu aufwändig oder sogar unmöglich, jedenfalls mit vertretbarem Aufwand. Ich habe die beiden vorgeschlagenen Firmen kontaktiert, vielleicht haben sie ja etwas passendes im Programm, das man sich als Normalsterblicher auch leisten kann. Sobald ich eine Rückmeldung habe, melde ich mich wahrscheinlich nochmal wg. der Auswertung der Signale. Danke schonmal an euch alle für die vielen Ideen und Ratschläge! Viele Grüße, Marcus
Marcus W schrieb: > Hatte ich auch schon überlegt, aber gerade weil ich 24 Punkte über eine > 30cm breiten Bereich messen will, schien mir das zu aufwändig oder sogar > unmöglich, jedenfalls mit vertretbarem Aufwand. Was spricht dagegen, die Verschiebung der betätigten Taste zu bestimmen (z.B. mittels Linearpoti)?
J.-u. G. schrieb: > Was spricht dagegen, die Verschiebung der betätigten Taste zu bestimmen > (z.B. mittels Linearpoti)? Die Tasten müssen frei laufen und dürfen keinen mechanischen Widerstand bieten.
Wieso nicht gefedert aufhängen? In etwa wo wie bei nem Tremolo: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/Floyd_Rose.svg die verschiebung/auslenkung der Feder oder der Aufnahme lässt sich dann auf vielfältige Art und Weise aufnehmen.
Hauke Radtki schrieb: > Wieso nicht gefedert aufhängen? > In etwa wo wie bei nem Tremolo: > http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05... > > die verschiebung/auslenkung der Feder oder der Aufnahme lässt sich dann > auf vielfältige Art und Weise aufnehmen. Spannend! Aber wie würdest du dann die Verschiebung der Feder aufnehmen? Ich hatte auch schon über einen Drucksensor nachgedacht, habe sogar schon einen gekauft (FSR-402) und damit etwas rumgespielt. Den Widerstand des Sensors habe ich über einen Spannungsteiler gemessen. Die logarithmische Kennline des Sensors machte mir allerdings zu schaffen, den die ersten hundert Gramm bewirken einen Spannungsanstieg, danach verändert er sich nur noch wenig. Ausserdem ist der Sensor nicht für Dauerlasten geeignet...
Da gibt es einige möglichkeiten, wenn du durch die federnde Aufhängung ein bewegliches Teil hast kannst du das entweder über ein Poti (evtl schwierige Mechanik, verschleißteil), oder kapazitiv/induktive abstandsmessung oder ähnliches die Auslenkung auswerten. Dazu wäre es nicht schlecht zu wissen wie dein aktueller Aufbau aussieht.
Um den Thread abzuschliessen: ich habe bei diversen DMS und Zugstab Herstellern angefragt, die Preise für solche Sensoren liegen jedoch weit jenseits meines Budgets. Ich werde mein Problem also doch mit linearen Hall-Sensoren und Magneten für die Wegerfassung jeder Taste lösen, das kommt letztendlich dann doch günstiger. Danke nochmal für eure Ideen und Antworten.
Marcus, falls Du doch auf den DMS Ansatz zurückkommen willst: Für <10EUR bekommt man einfache Küchenwaagen mit DMS Kraftmessdose . Die liegen zwar meist bei 5kg aber bei Deine Ansprüchen sollte das trotzdem gehen (Zur Not per Hebel runterteilen). Meine Waage (12EUR CE 'Soehnle') hat ab 3kg Tara plus 5kg angefangen zu meckern ... Falls Du das Testen möchtest würde ich die Auswerteelektronik erst noch dran lassen um ein Gefühl für die 'tatsächlichen' Kraftänderungen zu bekommen. Da Du nur Änderungen detektieren willst (lassen wir mal das Wort messen weg ;) ) kannst Du Deinen DMS-Verstärker dann mit einem Hochpass versehen, da ist dann der Offset und Drift weg, und ab 20Hz einen Tiefpass, dann brummt da auch nix mehr. Sollte schon ein 324 reichen :) Ich wünsche Dir viel Erfolg und Spaß bei Deinem Projekt :)
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