Hallo Ihr Lieben,
ich hätte mal eine Frage. Ich möchte mit hilfe eines
Beschleunigungssensor, eines Mocrocontrollers und einer
Speichermöglichkeit über ca. einen Tag die Vibrationsstärke an
Fahrzeugteilen eines LKWs messen. Also um genau zu sein die stärke der
Vibration und die Geschwindigkeit.
Ich habe nun überlegt ob ich das mit dem Arduino und dem dazugehörigen
Beschleunigungssensor mahen kann? Oder ob jmd noch eine andere Idee für
die Umsetzung hat?
Ich bin für jeden Tip dankbar.
Liebe Grüße
Jana
Klar kann man das, ich nehme an der Arduino hat bereits alles
vorgefertigt für eine SD Karte oder ähnliches.
Dann brauchst du nur noch einen Timer, der dann quantifiziert den
Beschleunigungssensor ausließt und z.B. als CSV schreibt.
Bedenke: Am besten direkt schon im µC die 1g in Y-Richtung abziehen
(Gravitation).
Gedanken würde ich mir eher um die nachfolgende Analyse machen, wenn du
schon von "Stärke" und "Geschwindigkeit" sprichst. Es würde helfen, zu
wissen was du machen möchtest.
Die Stärke aka Amplitude sieht man ja gleich, aber wenn du mit
"Geschwindigkeit" die Frequenz meinst, muss man wissen, dass das Signal
aus mehreren Überlagerten Geschwindigkeiten entsteht.
Ein Spektrum zu erzeugen wird dann mathematisch schon wieder spannender
und findet bitte am PC statt :P
https://de.wikipedia.org/wiki/Schnelle_Fourier-Transformation < FFT ist
dein Freund
Was genau möchtest du messen?
Den Schwingweg, die Schwinggeschwindigkeit oder die
Schwingbeschleunigung?
In welchen Raumrichtungen?
In welchem Frequenzbereich?
Mit welchem Dynamikumfang?
Wie groß sind die Messobjekte?
Wie können die Sensoren befestigt werden?
Also ich möchte am ende wissen ob die Vibration stark genug ist ein
piezo Element anzubringen. Ich möchte dann daraus mittels Energy
Harvesting Leistung bekommen mit der ich ein Display oder so was
betreiben kann.
Jana schrieb:> Ich möchte dann daraus mittels Energy> Harvesting Leistung
Um über Vibrationen an Fahrzeugteilen Energie zu gewinnen, sollten die
Piezoelemente mit möglichst große Schwinggeschwindigkeiten angeregt
werden (U~v). Das könnte u.a. dadurch erfolgen, dass das Piezoelement
mit einer Zusatzmasse zu einem schwingungsfähigen System verschaltet
werden. Die Resonanzfrequenz sollte dann natürlich mit der
Erregerfrequenz zusammenfallen. Mögliche Erregerfrequenzen könnten
mittels 3-achsiger Beschleunigungssensoren an den auszuwählenden
Fahrzeugteilen gemessen werden.
Ist das ein ernsthaftes Projekt oder nur Spielerei? Bei Spielerei wird
es schon „irgendwie“ gehen, für ein ernsthaftes Projekt ist noch einiges
an Vorüberlegungen zu investieren.
Hallo, also das ist ein ernsthaftes Projekt. Deswegen würde ich auch
gerne die Messreihen so aufbauen das ich Daten für die x, y und z Achse
bekomen. Um dann auch Rückschlüsse auf die Sinnvollste anbringung des
Elements ziehen zu können.
Jana schrieb:> Hallo, also das ist ein ernsthaftes Projekt. Deswegen würde ich auch> gerne die Messreihen so aufbauen das ich Daten für die x, y und z Achse> bekomen. Um dann auch Rückschlüsse auf die Sinnvollste anbringung des> Elements ziehen zu können.
Mal so 3 grundsätzliche Frage:
1. Wie ist das mit dem Energieerhaltungssatz bei Piezoelementen?
2. Wie hoch ist die erwartete Leistung der Piezoelementen, im Vergleich
zur Antriebsleistung?
3. Wenn man schon der Meinung ist, dass man Strom am LKW gewinnen muss,
warum denkt man vorher nicht mal nach? Ein LKW-Motor hat min. 300 kW
Antriebsleistung, das macht eine Heizleistung von 400 kW. Da könnte man
auf die Idee kommen, die Abwärme zur Energiegewinnung zu nutzen!
Karl schrieb:> 3. Wenn man schon der Meinung ist, dass man Strom am LKW gewinnen muss,> warum denkt man vorher nicht mal nach? Ein LKW-Motor hat min. 300 kW> Antriebsleistung, das macht eine Heizleistung von 400 kW. Da könnte man> auf die Idee kommen, die Abwärme zur Energiegewinnung zu nutzen!
Oder warum nicht einfach aus dem Bordnetz entnehmen?
Jana schrieb:> Deswegen würde ich auch> gerne die Messreihen so aufbauen das ich Daten für die x, y und z Achse> bekomen.
Dann würde ich vorschlagen, mit einem Triaxialsensor mit großem
Dynamikbereich zu messen. MEMS sind dafür eher ungeeignet. Das
Messsystem sollte in diesem Fall mindestens 3-kanalig ausgelegt sein und
selbstverständlich den Dynamikbereich des Sensors abdecken. Zur
Beurteilung sind schon im Vorfeld einige Messfunktionen sehr sinnvoll.
Dazu gehören solche Funktionen wie
- Abtastrate und Stützstellenanzahl
- Filterfunktionen
- Math. Funktionen wie Autokorrelation, Autoleistungsdichte,
Kreuzkorrelation, Kohärenz usw.
Irgendwelche Halbleitersensoren an einem Arduino-ADC werden im echten
Feldtest keine sinnvollen Messergebnisse bringen.
Karl schrieb:> 1. Wie ist das mit dem Energieerhaltungssatz bei Piezoelementen?
Selbstverständlich gilt dieser auch hier.
> 2. Wie hoch ist die erwartete Leistung der Piezoelementen, im Vergleich> zur Antriebsleistung?
Diesen wirkungsgrad sollte man im Vorfeld tatsächlich abschätzen.
Kleiner Tipp: Es gibt Herzdetektionsgeräte, die auf empfindlichen Mikros
bestehen und welche helfen, in LKWs versteckte Personen zu finden. Das
wird an Grenzen und im Gefängnis angewendet, damit niemand geschmuggelt
werden kann. Die sollten empfindlich genug sein.
Hallo,
wenn du Schwingungen (= Beschleunigung) sinnvoll messen und auswerten
möchtest, kommst du um professionelle Produkte und Lösungen nicht herum.
Ein ordentlicher Triax- Beschleunigungssensor kostet allerdings auch ein
paar Euros (1-2 k€).
Der dazugehörige Messverstärker kostet dann noch ein paar Euros mehr(20
- 50 k€).
Dann brauchst du noch die entsprechende Software. Dass man dabei wissen
sollte, was man macht, braucht eigentlich nicht besonders erwähnt zu
werden.
Wenn es sich bei deinem Projekt um eine Studienarbeit handelt:
Lehrstühle verfügen i.d.R. über entsprechende Ausstattung oder haben
Budget.
Bei einem komerziellen Projekt kannst du dir einen Dienstleister ins
Boot holen, der (hoffentlich) weiß, was er macht.
Firmen für Sensoren sind z.B. PCB oder Kistler
Verstärker gibt's von IMC oder HBM.
Wichtig ist hierbei, dass die Messkette ungefähr das 10- fache der
erwarteten Frequenzen kann, und somit gibts schnell große Daten. Diese
kann man dann aber wieder kleinrechnen...
Viel Erfolg!
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