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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drahtlose Messwertübertragung durch ein Alugehäuse hindurc


Autor: Jan Purrucker (Gast)
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Hallo,

ich habe ein rotierendes Rohr, auf der Dehnmessstreifen angebracht
sind, um das Drehmoment auf der Welle zu messen. Die
Verstärker-Elektronik und die Spannungsversorgung (Lady-Zellen) sitzen
alle mit auf der rotierenden Welle.

Nun mein Problem:
Ich möchte den verstärkten Spannungspegel der Messbrücke
(Dehnmessstreifen am Rohr) irgendwie drahtlos auf das feste Gestell
übertragen, da sich ja das Rohr dreht. Hier einige Gedankenansätze und
Kriterien von mir:

- Schleifkontakte fallen von vornherein aus (zu wartungintensiv)
- Optische IR-Übertragung geht aufgrund der mechanischen Anordnung
  nicht
- Funkmodule wie bei www.funkmodul.com sind imo auch nicht geeignet,
  da sich die ganze Elektronik in dem besagten Alu-Rohr befindet,
  das ja wie ein Faradayscher Käfig wirkt und somit nur wenig
  Sendeleistung aus dem Rohr gelangt. Außerdem ist das Gestell, das
  das Rohr trägt aus Eisen und schirmt zustätzlich. Oder kann ich
  das Rohr an sich als Antenne anschließen?
- Die Reichweite sollte ja nur 1 Meter betragen, da ich nur den
  Messwert vom rotierenden Teil auf das feste Gestell übertragen will.

Dazu habe ich schon eine "induktive Übertragung" ausprobiert: Ich
habe auf der Senderseite das verstärkte analoge Signal der Messbrücke
durch einen Spannungs-Frequenz-Wandler geschickt, und mit dieser
Rechteck-Frequenz dann eine Induktivität mit 33 mH angesteuert.
(Rechteck deswegen, weil die Flanken steil sind und ich somit auf der
Empfängerspule einen großen Ausschlag erwarten kann)
Dieses Signal habe ich dann mit einer 33 mH Induktivität wieder
empfangen. Allerdings geht das ganze auch nur wenige cm. Und wenn ich
die Sendespule ins Rohr lege, dann noch weniger.

Ich hoffe, ich habe euch jetzt nicht erschlagen mit meiner detailierten
Frage. Vielleicht fällt jemanden ein interessanten Lösungsvorschlag für
mein Problem ein, sei es die Gedankenansätze weiter zu entwickeln oder
etwas neues.
Achja, und all zu viel sollte es natürlich auch nicht kosten, da ich
Student bin ;-)

Gruß
Jan Purrucker

Autor: >---(######)°> (Gast)
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War die Empfängerspule an der Rohrinnenseite gewickelt?

... man könnte die Spule ja offen auf der Rohrinnenseite verlegen (als
Antennen) und dann das Signal auskoppeln....

Wird das Signal dauerhaft gesendet oder als Burst-Databramm
gesendet...

Ahoi D.

einfach mal nebenbei mit welcher Drehzahl läuft die Welle und ist diese
dann mit der Messschaltung dynamisch gewuchtet worden?

Autor: Jan Purrucker (Gast)
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Hallo,

als Sende- und Empfangsspule habe ich keine selbstgewickelte
Kupferwicklung genommen, sondern eine Standard-Drosselspule von
Reichelt (Best.Nr: 09P 33m). Das Signal soll pro Umdrehung nur einmal
kurz gesendet werden. Damit kann ich dann die mechanische Leistung
erfassen, die "über das Rohr" eingewirkt hat. (Aus Drehmoment und
Drehzahl). Die Auswerteelektronik (yC) habe ich dafür fast fertig. Es
scheitert eben nur an der Messwertübertragung vom rotierenden auf den
statischen Teil.
Kannst du deine Aussage mit "... man könnte die Spule ja offen auf der
Rohrinnenseite verlegen (als Antennen) und dann das Signal
auskoppeln...." genauer beschreiben?
Leider habe ich bisher noch nicht viel Ahnung in Sachen Funk und
Telemetrie-Übertragung.
Vielen Dank schon mal für weitere Tipps und Hilfen.

Gruß
Jan Purrucker

Autor: Jan Purrucker (Gast)
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Und noch ein Nachtrag bezüglich deiner Fragen:

Die Drehzahl der Welle beläuft sich auf maximal 200. Dynamisch
gewuchtet wird die Welle nicht, sie wird aber stabil mit zwei Lagern
auf der linken und rechten Seite gehalten.
Das ganze soll dann eine Messeinrichtung werden, mit der man die
mechanische Leistung messen kann.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Das magnetische Feld dieser Standarddrosseln ist nicht besonders gross,
es könnte erheblich mehr bringen, einen Ferritstab von einigen cm im
Rohr unterzubringen. Aussen neben dem Rohr dann den gleichen Ferritstab
nochmal. Nur - Ich denke mal, spätestens bei 10cm Abstand ist endgültig
Schluss, auch Alu schirmt gut ab. Spule offen auf die Rohrinnenseite
könnte meinen, eine kernlose Spule wickeln, die exakt ins Rohr passt
und dann innen verklebt wird, damit sich der Drahtwickel nicht
auflöst.

Gruss
Jadeclaw.

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Jan

Die Firma Manner (ca 80 Kilometer südlich von Stuttgart) baut solche
Systeme. Die Energie für die Meßstelle wird über Hochfrequenz
(Kurzwelle) und Gabelartige Sendeantennen auf rotierende Antennen
übertragen (versorgen die Elektronik der Meßstelle) und die Meßsignale
werden umgekehrt über die gleiche Funkstecke zurückübertragen und
demoduliert. Für den privaten Bereich könntest Du vermutlich (ohne
Patentrechte zu verletzen) die Grundidee vewenden und beispielsweise
eine Ringantenne im Rythmus deiner Daten kurzschließen (über ein
Mosfet) und die Auswirkungen auf ein Hochfrequenzsignal an der
Sendeantenne messen. Die Dämpfung wird sich ändern und Du wirst ein
Signal über geeignete Filter auskoppeln können.

Michael

Achtung für diese Systeme sind natürlich nur bestimmte Frequenzen
freigegeben.

Autor: Jan Purrucker (Gast)
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Hallo,

auf die Firma Manner bin ich durch google auch schon gestoßen. Das ist
schon ein gutes Prinzip. Aber ich denke für mich (noch) zu kompliziert
und zu Platz-Aufwändig, da ich in der Mess-Welle meine Akkus und meine
Auswerteelektronik unterbringen muß. Daher möchte ich voerst das
Konzept mit der induktiven Übertragung weiter verfolgen.
Dazu nun meine Frage:

Liege ich richtig in der Annahme, dass die Sendespule ein umso größeres
Magnetfeld ausstrahlt, je größer die Induktivität ist?

Und bringt mir die Empfängerspule ein umso größeres Signal, je größer
dessen Induktivität ist?

Man könnte ja dann Standard-Festinduktivitäten mit Ferrit-Kernen nehmen
(z.B. Reichelt, Best.Nr: 77A 10m), da man mit selbstgewickelten Spulen
diese Induktivität nur schwer erreicht (sehr vielen Windungen). Das
ganze sollte ja nicht besonders groß sein.
Danke für weitere Tipps.

Gruß
Jan Purrucker

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Jan
Zum Manner Verfahren:
Du kannst bei Deinen Akkus bleiben Du müßtest nur die Ring-Antenne über
einen Transistor im Rythmus Deiner Daten kurzschließen. Dazu ist fast
keine Energie erforderlich so Daß Dein Akku lange Betriebszeiten
ermöglicht.
Zu Deinen induktiven Verfahren:
 Große Induktivitäten sind nur für niedrige Frequenzen geeignet. Du
müßtest vermutlich eine AM oder noch besser da Amplitudenunabhängig FM
Modulation verwenden um vernümftige Signale übertragen zu können.

Michael

Autor: Michael J. (jogibaer)
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Hallo,

bitte nicht gleich schlagen.

Wie sieht es denn mit einer Übertragung per modulierten
Ultraschall oder ähnlichem aus ?

Jogibär

Autor: Jan Purrucker (Gast)
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Hallo,

@Jogibär: das wäre prinzipiell auch eine gute Idee, aber leider habe
ich für meine Sendeelektronik nur wenig Platz, außerdem wäre es sicher
teuerer. Ich will zum einen die beste und gleichzeitig kostengünstigste
Lösung.

@Michael von Gersdorff: Hier wäre ja das Manner-System nicht schlecht.
Aber ich verstehe nicht, warum eine Ring-Antenne, die ich immer nur
kurzschließe, und wieder öffne ein Signal senden soll. Mit der
Frequenz, mit der ich diese Antenne (oder Standard-Induktivität)
schalte (kruzschließe) könnte ich ja den Messwert übermitteln ->
U-f-Umsetzung.
Kannst Du mir genauer erklären, wie das funktioniert. Hört sich
jedenfalls ziemlich interessant an. Vielen Dank für Deine Hilfe.
Das brauche ich natürlich nur für mich privat, also dürften Patente mal
keine Rolle spielen.
Vielen Dank.

Gruß
Jan

Autor: Dr. Marder (Gast)
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Hi,

>>>Funkmodule wie bei www.funkmodul.com sind imo auch nicht geeignet,
  da sich die ganze Elektronik in dem besagten Alu-Rohr befindet,
  das ja wie ein Faradayscher Käfig wirkt und somit nur wenig
  Sendeleistung aus dem Rohr gelangt
>>>

es genuegt,dass die 15cm lange Antenne (Stueck Draht bei 433MHz) durch
ein 2mm Loch isoliert durchgefuehrt wird. Damit ist Senden / Empfang
sehr wohl moeglich.

Autor: Roland Praml (pram)
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Warum scheidet eigentlich IR aus? 3-4 IR Dioden ins Rohr gebohrt und ein
TSOP als Empfänger, damit sollten sich dann ähnliche Entfernungen wie
mit einer IR-Fernbedienung überbrücken.

Gruß
Roland

Autor: Michael J. (jogibaer)
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Hallo,

war nur so eine Idee.

Wenn Du die Übertragung per Funk oder ähnlichem machen willst,
wie schnell dreht sich denn das Rohr ? -> Doppler Effekt

Jogibär

Autor: Profi (Gast)
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aber die käuflichen geschlossenen Induktivitäten behalten die Energie
für sich.
Du brauchst eine offene Spule / Antenne.
Hier im Forum gibt es genügend Threads zum Thema. Suche nach

induktive Datenübertragung
Propellerclock
RFID

Oder Du sendest mit HF, z.B. 433, 9xx oder mehr MHz, da genügt ein
Stück Draht als Antenne.

Bei 200 / min geht optisch (IR) ebenfalls gut.

Du müsstest überlegen, ob Du den Messwert analog (z.B. Frequenz) oder
digital übertragen willst.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Loch bohren ist eine Möglichkeit, doch ist zu bedenken, dass ein Loch
die mechanischen Eigenschaften des Rohres beträchtlich ändern kann.

Gruss
Jadeclaw.

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Jan

Das Kurzschließen einer Antenne kannst Du dir am einfachsten so
vorstellen wie wenn Du an einem Transformator die Sekundärwicklung
kurzschließt. Das hat zwangsweise auswirkungen auf die Primärwicklung.
Das heißt die Spannung an der Sendeantenne geht in die Knie weil am
Ausgang (Ringantenne) ein Kurzschluß ist.

Michael

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