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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drucksensor als Waage


Autor: Billiboy 16 (billiboy16)
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hi leute

im zuge eines schulprojekt muss ich einen drucksensor FSR
151(datenblatt beigelegt) als waage realisieren.
bin jedoch ein relativer Anfänger auf diesem gebiet.
ich benutze einen AVR ATMega 16 controller.
vielleicht gibts vorschläge wie ich am besten den drucksensor bediene
bzw. ansteuere.
am schwierigesten ist für mich den druck auf die ganze Auflagefläche zu
verteilen und eine linearisierung der kennlinie mit hilfe des
microcontrollers zu erreichen.

Vielleicht hat das schon einmal irgendwer gemacht und kann mir
vielleicht helfen.

bin sehr dankbar für jeden beitrag

mfg billiboy

Autor: Rahul (Gast)
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Bastel dir doch eine Art Balkenwaage:
die eine Seite des Balkens ist fest mit einem Gelenk verbunden, auf der
anderen Seite hängt deine Last. Irgendwo dazwischen hast du dann ein
Lager mit dem Sensor. Damit misst du dann die Kraft an diesem Punkt,
und musst sie noch auf den gesamten Hebelarm umrechnen.

Oder die baust eine Waage, wo die Waagschale auf dem Drucksensor
gelagert wird.
Dann hättest du die direkte Kraftmessung.

Zur Linearisierung der Kennlinie müsstest du deine Waage dann mit
Gewichten belasten und die resultierende Kennlinie aufnehmen.
Die Messwerte trägst du dann in eine Tabelle ein. Zwischenwerte
könnte/müsste man interpolieren.

Autor: Billiboy 16 (billiboy16)
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hi

danke für den beitrag.

ein problem bleibt noch immer:
wie verteil ich das gewicht gleichmäßig auf die auflagefläche (bzw. auf
die waagschale) und das nochdazu ohne den sensor zu beschädigen ??

mfg billiboy

Autor: Rahul (Gast)
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mit einem Stempel in Form des Sensors bspw. Vielleicht noch
Führungsschienen...

Mal dir doch mal was auf, zeig es deinem Lehrer. Vielleicht hat er noch
Verbesserungsvorschläge...

Autor: Billiboy 16 (billiboy16)
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danke

das hört sich schon sehr gut.

Autor: Peter Dannegger (Gast)
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Das Ding ist doch eher ein Druckschalter.

Mit nur 5% Auflösung bei der Kraftmessung kannst Du es als Waage voll
vergessen.



Peter

Autor: Daniel Braun (khani)
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Hallo,

aus dem Datenblatt "Verwenden Sie den Sensor nicht für statische
Lasten". Wer daraus befohlen hat, eine Waage zu bauen, der sollte mal
ein wenig nachdenken (milde ausgedrückt).

Zur Krafteinleitung : Im Datenblatt steht, dass man bei der
Konstruktion des Aktuators eine Elastomerschicht verwenden soll.
Aha. Mein Tip einen Stempel konstruieren, welcher mit einem (selbst
gegossenen oder gekauften) Silikonstopfen auf den Sensor drückt, dann
ist die gleichmäßige Auslastung sehr gut. Genauigkeit ist eh schnurz,
wenn der Sensor selbst +-5% hat und auch noch kriecht (mag heißen, der
Meßwert ändert sich auch dann, wenn diue Belastung sich nicht
ändert...).

MfG, Daniel.

Autor: Rahul (Gast)
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Pädagogen halt...

Autor: PeterL (Gast)
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so würde ich es machen

Autor: Billiboy 16 (billiboy16)
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danke peterL

das ist keine schlechte idee vorallem leicht zu realisieren

Autor: PeterL (Gast)
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diese Sensoren funktionieren so wie früher Kohlemikrofone,
den Hebel musst halt beim Nichtwägen durch hochklappen oder unterlegen
entlasten

Autor: Jens D. (jens) Benutzerseite
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Noch eine idee
ich meine so wird es bei personen waagen gemacht..

nim einfach 3 sensoren, auf denen du deine schale (oder was auch immer)
darauf legst..

       Sensor1


Sensor2       Sensor3

Also im dreieck anordnen

Hat den vorteil, dass du keine lager und schienen brauchst, die dir
dein ergebnis verfaelschen
kommt aber darauf an, wieviel du messen willst..

Gruss

Autor: don hendi (dg3hda) (Gast)
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Hallo,

zuerst einmal Beileid zu diesem Lehrer !
Kannst ihm sagen daß jemand der beruflich Drucksensoren entwickelt
ziemlich entsetzt von ihm ist.

Es gibt zwar den festen Zusammenhang von Kraft und Druck bei konstanter
Fläche, aber manches in dem Datenblatt ist schon etwas radebrechend
(Druck von bla bis fasel Newton bei Fläche von blubb).

Wenn der Leerkörper die Aufgabe nicht zurückzieht empfehle ich dir
(Daniel Braun hat recht) das abkupfern des Koppelmechanismus im
Datenblatt: "Sonde aus Edelstahl (...) mit einem <Ball> aus
Polyurethan mit der Shorehärte 60."
Nimm eine einigermaßen schwere Platte für das Meßobjekt, die du erst
kurz vor der Messung auflegst, setze einen gewöhnlichen Flummi auf den
Sensor und lass diesen von der Platte mit Gewicht grade so
runterdrücken.

An die Ecken der Platte bitte jeweils wieder so ein Flummi oder ne
Feder.

Die Distanz zwischen Sensor und Platte in Ruhelage bitte so wählen, daß
die Gewichtskraft der Platte allein durch den Flummi hindurch den
FSR-Sensor gerade so in den Meßbereich fummelt.

Den Sensor bitte mit so wenig Strom wie möglich betreiben und unbedingt
eine (bei Waagen heißt das wohl Tara-)funktion für die 0 g-Einstellung
und eine Justierfunktion für mindestens ein Mustergewicht vorsehen,
denn die Meßwerte laufen dir mit Sicherheit mit der Zeit weg.

Beim Microcontroller darauf achten, daß Maximal- und Minimalgewicht den
AD-Wandler möglichst voll aussteuern (0-100%), das kannst du durch die
Beschaltung des Sensors und falls nötig einen Vorverstärker (Stichwort
Instrumentenverstärker) erreichen. Falls der Sensor driftet, d.h.
Minimal- und Maximalsignal sich hin und wieder ändern, musst du etwas
Abstand zu den ADC-Grenzen vorsehen.
Bei der Kennlinie des Sensors ist eine möglichst engmaschige Tabelle
angesagt:
Waage nicht belasten, ADC-Wert auslesen und dem Gewicht 0 zuordnen.
Dann möglichst fein abgestuft mit Gewichten belasten und die Zuordnung
ADC-Wert zu Gewicht wieder erfassen. Bei dem unbekannten zu messenden
Gewicht ADC-Wert lesen und vergleichen, welcher vorher aufgenommene
Wert am ehesten passt. Der kommt dem Gewicht dann am nächsten.

Sehr praxisfremd aber trotzdem viel Spaß und Erfolg bei dem Projekt !

Viele Grüße,
Hendi

Autor: stefan glasches (Gast)
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ha, genau mit solch einem drucksensor habe ich auch einen Stossmesser
konstruiert (wie bereits diskutiert mit einem stempel und einer tabelle
widerstand zu anliegendem gewicht) .
Die ersten paar messwerte waren ja brauchbar soweit ich das beurteilen
kann, aber das unveränderte gewicht ändert sich für den sensor um ca
0,05kg/s relativ schnell.
Ich überlegte mir die messung zwecks genauigkeitsverbesserung und
stabilität mittels eines dms zu machen, jedoch finde ich keinen
(zumindest keinen leistbaren, der FSR Drucksensor ca. 10€ beim grossen
C)
Ich möchte die kraft mit der eine automatische türe (zb. lift) zumacht
messen (maximal 400N (40kg) bei einer genauigkeit von max. 10N (besser
nur 1N) und einer abtastfrequenz von ca 10Hz).
Hat jemand eine idee womit ich das bewerktelligen kann?
frohes schaffen, danke,
Stefan

Autor: don_hendi (dg3hda) (Gast)
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Lifttür einmalig messen ? Federwaage :-)

Autor: Edi-edi (Gast)
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im Datenblatt steht doch,dass das Ding fuer dynamische Messungen
einsetzbar ist.Bei 2-stelliger 'Ungenauigkeit',
Nichtlinearitaet,mechanischer Schwache....ist das ein denkbar
ungeeignetes Objek und Projekt um einem jungen Schueler Freude und
Zufriedenheit zukommen zu lassen.

....statische Messung ist eine ganz andere Sache

Autor: stefan glasches (Gast)
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@don_hendi:
ja, federwage war auch schon ein versuch, habe also einen zylinder mit
einer feder drinnen, federt max 2cm, normalerweise bei einer lifttüre
aber weniger.
allein jetzt muss ich den weg der da zurückgelegt wurde messen-und das
mit einer ziemlich grossen genauigkeit (auflösung min. 0,01mm bei einer
länge des zylinders von 12 cm).
ultraschall und so funktioniert nicht, lasermessung ist weit zu teuer.
umgeschaut habe ich mich wegen einer digitalen mikrometerschraube, aber
nicht wirklich viel gefunden (garnix).
andere vorschläge?

Autor: don hendi (dg3hda) (Gast)
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Hi Stefan,

Vorschläge:
1. TÜV/DEKRA fragen wie die messen
2. Hersteller des Aufzugs fragen
3. Hersteller des Kraftschalters fragen
4. Kraftschalter ausbauen und mit "Zwicki" Prüfgerät testen (sowas
haben Firmen, die einigermaßen anspruchsvolle Verpackungen machen - bei
uns gibts sowas, da muss die Naht halten :-)) im Zweifelsfall zusammen
mit nem Sixpack guten Bieres zu mir schicken. :-)
5. elektronische Waage, Analogsignal anzapfen und Spitzenwert notieren
(lassen).

Grüße,
Hendrik.

Autor: Matti (Gast)
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Noch ne Frage:
Mit was für einem Sensor kann man eine statische Last einigermaßen genau 
messen? Gibt es da Möglichkeiten in der Größe einens Drucksensors. Bei 
ihm ist die Wiederholbarkeit selbst bei der Verwendung des gleichen 
Sensors extrem ungenau.

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Mit was für einem Sensor kann man eine statische Last einigermaßen genau
messen? Gibt es da Möglichkeiten in der Größe einens Drucksensors

Mit einem Dehnmesstreifen auf einem Biegebalken (Metall) und der 
entsprechenden Verstärkerschaltung, die Hardware findest Du in den 
digitalen Waagen schon im 5 EUR Bereich. Es geht sehr genau, Feinwaagen 
wie diese hier zeigen den Bruchteil eines Gramms an:

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=...

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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1) Der Thread ist steinalt.
2) Die 5€-Teile arbeiten aber nicht mit DMS. Da ist einfach eine Feder 
und eine Mechanik mit Inkrementalgeber drin. Ob so ein Chinadreck 
reproduzierbar auf 0,1g genau misst? Da glaube ich doch lieber an 
intelligenten Besuch von Alpha Centauri...

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Die 5€-Teile arbeiten aber nicht mit DMS.

Die 6 EUR-Waage, die ich als Link angegeben habe, arbeitet mit einem 
Dehnmesstreifen, ich habe sie selber auseinandergenommen.

Autor: Dietmar E (Gast)
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(und die Genauigkeit stimmt auch, denn sie ist eichfähig, und wenn man 
kein Eichgewicht mitkauft, kann man die anfängliche Genauigkeit mit 
einem 2 EUR-Stück gut überprüfen - das wiegt 8.5g).

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Ok, glaube ich Dir, würde ich aber zu gerne mal sehen.
Es gibt nichts, was die Chinesen nicht noch billiger machen können... 
ich würde mich nicht auf so ein Teil verlassen. Auf der Seite wird ja 
auch gleich ein Kalibriergewicht "empfohlen"...

Autor: Matti (Gast)
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@ DietmarE: Danke, das schau ich mir mal genauer an
@ Tcf Kat: Wenn er dir zu alt ist brachst ja net antworten. Bin auf 
Zufall drauf gestoßen.

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Es gibt nichts, was die Chinesen nicht noch billiger machen können...

Ein Dehnmesstreifen ohne bewegte Teile ist vermutlich billiger, als die 
Idee mit Indexrad und fragiler Mechanik. In der Waage steckt ein kleines 
Metallstück (Federbiegebalken), daran ist der Dehnmessteifen geklebt, am 
Ende ist die Wiegeplatte befestigt - und das war's. Einfacher geht es 
nicht. In der Wikipedia ist ein Bild eines - recht ähnlichen - 
Doppelbiegebalken-Federkörpers:
http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4gezellen

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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@Dietmar E (Gast)
Post von 17:09 erst jetzt gesehen. Bitte nicht "Eichen" mit 
"Kalibrieren" verwechseln. Eichen ist ein hoheitlicher Akt, wenn es um 
gewerblichen Verkehr geht, da gibt es ziemlich viele Leute, die da recht 
wenig Spaß verstehen. Und eichfähig ist dieser Müll garantiert nicht, 
wird auch nirgendwo auf der Seite erwähnt.
Kalibrieren darf man alles, und wenn es die eigene Wasserwaage ist...

@Post von 17:33: Das Problem ist nicht der DMS, sondern die aufwändige 
Messtechnik, um die sehr sehr geringe Widerstandsänderung temperatur- 
und langzeitstabil zu messen - das geht nicht mit 5€. Auch hier gilt 
wieder: gute Messtechnik kostet auch gutes Geld.

Autor: Dietmar E (Gast)
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> um die sehr sehr geringe Widerstandsänderung temperatur-
und langzeitstabil zu messen - das geht nicht mit 5€

Ich war mit der Kalibierung sehr zufrieden: Über etwa 6 Monate hinweg 
(bis sie vom Schrank gefallen ist - oops) gab es keine Abweichung von 
mehr als 1/10g - und das bei täglicher Verwendung zum Abwiegen von 
Espresso: Das Brühsiebgewicht wurde am ersten und am letzen Tag bis auf 
1/10g identisch gemessen (ich hatte es auf der Rückseite der Waage 
notiert, weil ich manchmal das Tara vergessen). Deine Einwände scheinen 
mehr auf allgemeinen Gedanken als auf praktischer Erfahrung zu beruhen.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Nein, die beruhen auf Erfahrung mit industrieller Messtechnik.

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Nein, die beruhen auf Erfahrung mit industrieller Messtechnik

Wenn wir von billigen asiatischen Feinwaagen reden, wären Erfahrungen 
mit den billigen asiatischen Feinwaagen vorteilhaft.

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