Beschaltung und Signalauswertung Drehmomentsensor

Hat sich erledigt, ich war nur zu blöd, das Drehmoment an der richtigen 
Stelle einzuleiten :-)
Wenn man es richtig macht, ändert sich die an der Sekundärspule 
induzierte Spannung mit dem Drehmoment.

Gruß
hochsitzcola

Hallo !
Super spannend ! Danke fuer den Beitrag und den link .
Zum Bild : Ist der helle zylinder der eigentliche sensor ? Einleitung 
des Moments innen durch einen Innenvierkant ( im Bild unten nicht zu 
sehen ) durch die Welle des Tretlagers?  Ausleitung durch den 
Außenvielzahn auf das Kettenblatt ?
Interessant waeren noch Oazi bilder in belastetem und unbelastetem 
Zustand .

Stephan eitel

Richtig erkannt, nur die Verbindung von der Tretkurbelachse zur Hülse 
ist kein Vierkant, sondern auch ein Vielzahn. Weitere Bilder gibt es 
hier:
http://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/funktionsweise-des-drehmomentsensors-im-panasonic-antrieb.49039/

Die Oszibilder sind relativ langweilig, da man das Drehmomentsignal nur 
in einer leichten Veränderung der Amplitude sehen kann, da müsste man 
schon einen Film machen um was zu sehen.

Gruß
hochsitzcola

Danke !  Wenn man Dein photo stark vergrösßert sieht man die Verzahnung 
zur Einleitung des Moments . Übrigens : Das hier verwendete Design 
scheint mir das " Solenoidal Design " zu sein welches auf den Seiten 18 
u 19 beschrieben wird . Die" Gaps " sind auf Deinem Photo auch gut zu 
sehen . Um ehrlich zu sein hab ich das Prinzip noch nicht ganz 
durchschaut . Es scheint doch so zu sein , daß die " Stege" die durch 
die rillen unterteilt sind ,auf der einen Seite eher Druckkräfte und auf 
der anderen eher Zugkräfte erfahren ? Konntest Du mal die von der 
Originalsteuerung des Fahrrads angelegte Spannung anschauem? Koennte es 
sein , daß die beiden Spulen alternierend senden/empfangen ?
M.f.g.stephan

Die Originalsteuerung kann ich im Moment nicht nachmessen, dafür habe 
ich nicht alle notwendigen Komponenten...

Gruß
hochsitzcola

Hast Du schon mal ausprobiert was im oszibild passiert wenn Du das 
Moment im umgekehrter Drehrichtung anlegst ?
Gruß stephan

Stephan E. schrieb:
> was im oszibild passiert wenn Du das Moment im umgekehrter Drehrichtung
> anlegst

In der einen Richtung ist die Signaländerung deutlich größer als in der 
anderen. Kann ich ehrlich gesagt noch verstehen, da ist doch alles 
symmetrisch aufgebaut...

Gruß
hochsitzcola

Danke . Damit ergibt sich dann ja , sollten die beiden spulen 
alternierend als Empfänger / Sender genutzt werden ein , eine Echofolge 
, deren alternierende signalhöhe ein maß für das Drehmoment ist . Das 
könnte das im Original benutzte Verfahren sein . Damit vermiede man das 
Auswerten und Vergleichen einer absoluten Signlalhöhe .( hoffe ich habe 
mich  verständlich ausgedrückt )
Gruß stephan

Hallo !
Hast Du Dir mal das Literaturverzeichnis des von Dir zitierten Arbeit 
angesehen ?   Unter 21 gibt es eine seite ( HOW A FLUXGATE WORKS ) die 
interessant ist . Der aufbau ist zwar anders , beschreibt aber 
wahrscheinlich das verwendete Grundprinzip Deines Sensors korrekt. Meine 
Interpretation : durch die " Riffelung " entstehen je 3 Ringe ( 
Ringsegmente ) deren einzelne "Stäbchen " durch ein angreifendes moment 
gedehnt ( in den ersten 3 Ringen ) bzw gestaucht ( in den anderen 3 
Ringen ) werden . Hierdurch verändern sich ihre magnetischen 
Eigenschaften unterschiedlich . Wird nun ein durch die in serie 
geschalteten Spulen erzeugtes Magnetfeld ( auf grund der Selbstinduktion 
erhöht sich der magn.Fluß langsam ) angelegt , so kommen die beiden 
Ringsegmente zu unterschiedlichen Augenblicken in die Sättigung . Ab 
diesem Moment ist die das Potential am Mittelabgriff nichtmehr das 
Mittel der beiden Potentiale . Anders ausgedrückt : die beiden 
Teilspannungen sind nichtmehr identisch .
Ob diese Uberlegung stimmt könntest Du einfach experimentell überprüfen 
.

Hallo !
Hast Du Dir mal das Literaturverzeichnis des von Dir zitierten Arbeit 
angesehen ?   Unter 21 gibt es eine seite ( HOW A FLUXGATE WORKS ) die 
interessant ist . Der aufbau ist zwar anders , beschreibt aber 
wahrscheinlich das verwendete Grundprinzip Deines Sensors korrekt. Meine 
Interpretation : durch die " Riffelung " entstehen je 3 Ringe ( 
Ringsegmente ) deren einzelne "Stäbchen " durch ein angreifendes moment 
gedehnt ( in den ersten 3 Ringen ) bzw gestaucht ( in den anderen 3 
Ringen ) werden . Hierdurch verändern sich ihre magnetischen 
Eigenschaften unterschiedlich . Wird nun ein durch die in serie 
geschalteten Spulen erzeugtes Magnetfeld ( auf grund der Selbstinduktion 
erhöht sich der magn.Fluß langsam ) angelegt , so kommen die beiden 
Ringsegmente zu unterschiedlichen Augenblicken in die Sättigung . Ab 
diesem Moment ist die das Potential am Mittelabgriff nichtmehr das 
Mittel der beiden Potentiale . Anders ausgedrückt : die beiden 
Teilspannungen sind nichtmehr identisch .
Ob diese Uberlegung stimmt könntest Du einfach experimentell überprüfen 
.

Herzliche grüße stephan

Versuchsvorschlag .
Hätte ich Deinen sensor wuerde ich mal folgendes ausprobieren : 
Wechselspannung ( ca die von Dir beuntzte Frequenz )  an die in Serie 
geschalteten Spulen anlegen . Gleichzeitig die beiden Anschlüsse mit den 
Enden eines Potis verbinden . Mittelanschluss des Potis und 
Mittelanschluss der in Serie geschalteten Spulen an die beiden 
Anschlüsse eines Spannungsmessgeraetes ( oder potentialfreien oszis ) . 
Das Poti so einstellen , daß ohne Drehmoment kein Spannung gemessen wird 
. Jetzt Drehmoment auf den Sensor . Wenn meine Ueberlegung stimmt sollte 
nun eine Spannung angezeigt werden . Ich denke so funktioniert die 
Auswertung der Fahrradsteuerung im Prinzip .
Gruß stephan

Hmm, das kann ich mal ausprobieren. Die Spannung müsste dann im 
Original-Controller auch differenziell gemessen werden. Auch der 
Nullpunkt muß abgeglichen werden, ich denke mal, der wird ordentlich von 
Fertigungstoleranzen abhängen und Temperaturdrift haben.

Ich muß vielleicht doch mal schauen, ob ich Zugriff auf ein 
funktionierendes Gesamtsystem bekomme, an dem ich messen kann...

Gruß
hochsitzcola

Hallo hochsitzcola . Stimme Dir zu . Hoffe ich habe folgendes richtig 
durchdach : Legt man eine symetrische Wechselspannung anstelle einer 
pulsierenden Gleichspannung an , so hat die in beiden Halbwellen 
gemessene Spannungsdifferenz gleiche Polarität und gleichen 
Signalverlauf  . Sollten die in beiden Halbwellen generierten Signale 
nicht identisch sein , so ist das ein Zeichen für einen nicht richtigen 
Abgleich .Diese Ueberlegung setzt voraus,  daß die beiden Ringtrippel 
symetrisch gearbeitet sind . Bestätigen Dein Experimente dies ?
 Hab auch geschaut ob ich mir die Mimik kaufen kann . Hast Du eine idee 
wo man das günstig bekommen kann ?
Gruß stephan

Ich habe deinen Vorschlag mal ausprobiert. Es ist eine Spannungsänderung 
am Mittenabgriff beim Aufbringen eines Drehmomentes messbar. Anbei noch 
einige "Screenshots" vom Oszi. Zwei mit Bestromung der Primärstufe und 
Darstellung des Signals von Primärspule (oberer Plot) und der Antwort 
der Sekundärspule (unterer Plot) und ein Bild vom Mittenabgriff bei 
Bestromung der in Reihe geschalteten Spulen.

Gruß
hochsitzcola

Hallo !
Konntest Du bei fehlendem Moment das Poti so einstellen , daß das Signal 
verschwindet ? Wie ändert es sich dann wenn ein Moment hinzukommt ? Was 
passiert wenn das Moment sein Vorzeichen wechselt ?
Danke für die gut gelungenen Bilder .
Gruß stephan

Die Aufnahmen sind jeweils im unbelasteten Zustand. Ich habe das Signal 
mit dem einem einfachen Poti (ca. 270° Betätigungswinkel) nich komplett 
auf Null bekommen. Ich kann das noch mal mit einem Spindeltrimmer 
ausprobieren, damit treffe ich vielleicht die Null :-)
In dem gezeigten Setup steigt die Amplitude des Signals bei Drehmoment 
in der einen Richtung, in der Anderen sinkt die Amplitude.

Gruß
hochsitzcola

Hallo ! Kannst Du eventuell auch mal die Stromkurve aufnehmen ? Zusammen 
hast Du ja 150 Ohm . Wuerde vielleicht einfach ca 10 Ohm in Serie 
schalten in den Erregerstrom und den Spannungsabfall an dem Widerstand 
auf den oszi . Welche Spannung hat Dein Rechteck ?  Vielleicht 10 V 
waeren vernünftig denke ich . Die Stromkurve sollte von einer 
Rechtskurve in eine linkskurve ( start der Sättigung ) und dann wieder 
in eine Rexhtskurve Uebergehen . Eventuell dazu f runter und die 
Einschaltzeit vergrößern ..
Gruß stephan

So, jetzt habe ich es noch mal mit einem Spindeltrimmer probiert. Damit 
bekommt man das Signal bis auf kleine Spikes beim Flankenwechsel der 
Versorgungsspannung auf Null.
Anbei drei Bildchen: unbelastet, Drehmoment nach links, Drehmoment nach 
rechts.

Das reicht mir jetzt als Erkenntnis :-)


Stephan E. schrieb:
> Welche Spannung hat Dein Rechteck ?
Das sind 3,3V von einem STM32 direkt auf die Spulen gelegt.

Gruß
hochsitzcola

Perfekter Versuch . Damit ist das Messverfahren dann ja klar. 
Interessant waere noch die zu den Oszibilder gehörige 
Vertikalempfindlichkeit . Danke für den Versuch .
Gruß stephan

Die Vertikalempfindlichkeit ist in den Fotos rechts zu erkennen, bei den 
letzten Messungen 10mV/div

Gruß
hochsitzcola

Hallo und danke  .  Aus dem dritten bild geht dann ja aber , soweit ich 
es verstehe, hervor , daß nicht nur daß die Sättigung früher eintritt , 
sondern die relative Permeabilitätskonstante unter mechanischer 
Belastung ihren Wert ändert .
Gruß stephan