Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Auflagedruck messen


von Chris (chrisshl)



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Hallo in die Runde, mal schauen ob ich hier richtig bin :)

Wir sind beim Training letzte Woche auf die Idee gekommen den 
Auflagedruck der Ellenbogen und vielleicht auch deren Position zu 
messen.
Sportschützen (Luftgewehr oder KK) im Liegendanschlag.
Der linke Arm ist ja mit Gurt/Riemen am Gewehr und Schulter befestigt.
Der rechte Arm gibt zwar Halt aber kann sich bewegen.

Nun sind wir auf die Idee gekommen, dies vielleicht mal messen zu 
können.
Zuerst kam die Idee mit zwei Küchenwagen zu arbeiten, aber als 
Rollstuhlfahrer kam mir auch die Idee mit der Matte die die Sitzpostion 
und Druck misst.

Gibt es eine "kostengünstige" Möglichkeit so ein Matte vielleicht mit 
einem Arduino oder ähnlichem zu nutzen?
Zu messen wäre sozusagen das Gewicht was der Linke Ellenbogen auf dem 
Tisch oder Untergrund auslöst aber auch der rechte Ellenbogen.
Vielleicht könnte man dann auch von Schuss zu Schuss die Postion der 
Ellenbogen anzeigen und aufzeichnen.

Bitte schlagt mich nicht, das einzige was ich bis jetzt selbst gebaut 
habe waren W-Led Dinge und so nen Kleinkram.

LG Chris

von Rainer W. (rawi)


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Chris schrieb:
> Gibt es eine "kostengünstige" Möglichkeit so ein Matte vielleicht mit
> einem Arduino oder ähnlichem zu nutzen?

Platte drunter, vier Wägezellen unter die Ecken, HX711 als 
Messverstärker und Arduino zur Weiterverarbeitung.

von Stephan S. (uxdx)


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Rainer W. schrieb:
> Platte drunter, vier Wägezellen unter die Ecken, HX711 als
> Messverstärker und Arduino zur Weiterverarbeitung.

Gibt es im Satz z.B. bei E***

von Frank K. (fchk)


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Schau Dich mal bei adafruit.com um. Da gibts z.B.:

Wägezellen
https://www.adafruit.com/product/4630
Biegesensoren
https://www.adafruit.com/product/182
Druckempfindliche Widerstände
https://www.adafruit.com/product/166
Drucksensitive Matten
https://www.adafruit.com/product/1361

Die haben auch die passenden Messverstärkerboards dafür. Ansonsten 
einfach da mal nachfragen.

fchk

von Rainer W. (rawi)


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Stephan S. schrieb:
> Gibt es im Satz z.B. bei E***

Verf*kte Geheimniskrämerei

von Harald K. (kirnbichler)


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Rainer W. schrieb:
> Verf*kte Geheimniskrämerei

Sch*r* im K*pf.

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Platte drunter, vier Wägezellen unter die Ecken,

Also eine Personenwage/Küchenwaage mit selbstgebauter auslesbarer 
Auswertung.

von Chris (chrisshl)



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Danke für deine Antwort aber so würde ich ja nur raus bekommen wie viel 
Gewicht man allgemein auf die Platte ausübt.
Mein Gedanke war eher das pro Auflagepunkt zu messen und vielleicht auch 
die genaue Position derer.
So das man dies vielleicht als Bild Speichern kann und beim nächsten 
Schuss dann prüfen kann ob die Arme wieder an gleicher Stelle sind wie 
beim Schuss vorher.

von Frank O. (fop)


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Vielleicht brauchst Du dann echt beides. Eine Matte mit regelmässig 
angeordneten Kontakten, die Dir anzeigen wo, liegt auf einer Platte, die 
auf 4 Wägezellen liegt. Oder Du schaust bei Technik für Orthopäden. Die 
können doch auch irgendwelche Bilder erstellen, wie man sein Gewicht auf 
den Fuß verteilt.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Also eine Personenwage/Küchenwaage mit selbstgebauter auslesbarer
> Auswertung.

Ich bezweifle, dass der Messbereich einer Personenwaage dem Problem 
angemessen ist. Außerdem hatte der TO explizit nach Arduino gefragt. 
Küchenwaagen sind meist so weit gekapselt, dass man vor dem Display 
nicht in die Messkette rein kommt.

von Frank K. (fchk)


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Chris schrieb:
> Mein Gedanke war eher das pro Auflagepunkt zu messen und vielleicht auch
> die genaue Position derer.

Ja, aber "kostengünstig" ist das dann nicht mehr. Du müsstest dann z.B. 
solche Sensoren
https://www.ohmite.com/res-fsr-rev-4.23/
in einem Raster montieren und messen. Die Auflösung ist dann eben die 
Sensorgröße.

Zum Preis:
https://www.digikey.de/de/products/detail/ohmite/FSR05BE/10127621
So ein 10*10 Raster mit 100 Sensoren kostet dann eben mal 380€ nur für 
die Sensoren.

Das was Du als Medizinprodukt gesehen hast, wird wohl noch deutlich mehr 
kosten.

fchk

von Ralf X. (ralf0815)


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Frank K. schrieb:
> So ein 10*10 Raster mit 100 Sensoren kostet dann eben mal 380€ nur für
> die Sensoren.

Zzgl. 19% MwSt.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Die primär entscheidende Frage ist doch: Wie hoch ist die erforderliche 
Auflösung, sowohl örtlich als auch beim Druck. Wie groß ist die Fläche 
ungefähr, in der die beiden Ellenbogen aufsitzen?

DANN dann erst sollte man überlegen, wie man diese Infos gewinnt.

Wahrscheinlich gibt es dazu auch Sport- bzw. sportmedizinische 
Fachliteratur, aus der man sich hinsichtlich der notwendigen 
Größenordnung und dem, was man daraus erfährt, orietieren kann.

Spontan denke ich da an eine Matrix mit gekreuzten Drähten im Abstand 
von z.B. 1cm und einer Fläche von 30x30cm. Dazwischen eine 
Leitgummi-Matte. Aufgrund der Widerstands-Änderung sollte man die 
Positionen der Ellenbogen erkennen und grob die Auflagekraft ermitteln 
können. Wahrscheinlich ist häufiges Kalibrieren notwendig.

: Bearbeitet durch User
von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Ralf X. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> So ein 10*10 Raster mit 100 Sensoren kostet dann eben mal 380€ nur für
>> die Sensoren.
>
> Zzgl. 19% MwSt.

Durch geschickte Interpolation kann man die Auflösung nochmal deutlich 
erhöhen. Das sieht man z.B. bei niedrig auflösenden billigen 
Thermal-Kameras, wo die Sensoren gerade mal 16 x 16 Pixel hergeben, das 
Bild aber aussieht wie mindestens 64x64.

Geht man von einer nahezu punktförmigen Last aus (Idealfall), kann man 
anhand der Lastverteilung zwischen benachbarten Sensoren recht genau die 
tatsächliche Position ermitteln.

von Ralf X. (ralf0815)


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Frank E. schrieb:
> Ralf X. schrieb:
>> Frank K. schrieb:
>>> So ein 10*10 Raster mit 100 Sensoren kostet dann eben mal 380€ nur für
>>> die Sensoren.
>>
>> Zzgl. 19% MwSt.
>
> Durch geschickte Interpolation kann man die Auflösung nochmal deutlich
> erhöhen. Das sieht man z.B. bei niedrig auflösenden billigen
> Thermal-Kameras, wo die Sensoren gerade mal 16 x 16 Pixel hergeben, das
> Bild aber aussieht wie mindestens 64x64.
>
> Geht man von einer nahezu punktförmigen Last aus (Idealfall), kann man
> anhand der Lastverteilung zwischen benachbarten Sensoren recht genau die
> tatsächliche Position ermitteln.

Die Auswertung einer hohen Sensormenge ist schon einige Schritte weiter 
in einem Projekt angesiedelt.
Hier müsste erstmal feststellen, was an und wie viele Sensoren verwendet 
wird, wie deren Anordnung am besten für den Zweck erfolgen soll, welche 
Überdeckung darüber kommt, die gleichzeitig immer für eine gewisse 
Lastverteilung sorgt.
Gewichtssensoren gibt es beim Ali schon ab ~30 Cent mit Halterung, 
Standard schein dort 50kg/Stk. zu sein, die in den 5kg Küchenwagen 
verbauten dürften aber hier sinnvoller sein.

von Stephan S. (uxdx)


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Frank E. schrieb:
> Durch geschickte Interpolation kann man die Auflösung nochmal deutlich
> erhöhen. Das sieht man z.B. bei niedrig auflösenden billigen
> Thermal-Kameras, wo die Sensoren gerade mal 16 x 16 Pixel hergeben, das
> Bild aber aussieht wie mindestens 64x64.
>
> Geht man von einer nahezu punktförmigen Last aus (Idealfall), kann man
> anhand der Lastverteilung zwischen benachbarten Sensoren recht genau die
> tatsächliche Position ermitteln.

Chris schrieb:
> Bitte schlagt mich nicht, das einzige was ich bis jetzt selbst gebaut
> habe waren W-Led Dinge und so nen Kleinkram

von Eduard I. (eiten)


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Hm, kann man da nicht eine Platte mit 4 Wägezellen nehmen und anhand der 
Last auf jeder einzelnen berechnen wo auf der Platte die Kraft einwirkt?

EDIT: Typo

: Bearbeitet durch User
von Johann L. (gjlayde) Benutzerseite


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Chris schrieb:
> den Auflagedruck der Ellenbogen und vielleicht auch deren
> Position zu messen.

Liest sich so als ginge es um die Messung der Kraft und nicht des 
Druckes.

von Frederic S. (frederics)


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Ich würde mit einer Platte mit 4 Wägezellen (je eine an einer Ecke) als 
Armauflage und Liegebereich anfangen.

Daraus kannst Du sowohl das Gewicht das auf jeder Platte liegt berechnen 
als auch anhand der Gewichtsverteilung wo auf der Platte der Ellenbogen 
aufliegt.

von Frederic S. (frederics)


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Ich würde mit einer Platte mit 4 Wägezellen (je eine an einer Ecke) als 
Armauflage und als Liegebereich anfangen.

Daraus kannst Du sowohl das Gewicht das auf jeder Platte liegt berechnen 
als auch anhand der Gewichtsverteilung wo auf der Platte der Ellenbogen 
aufliegt.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Frederic S. schrieb:
> Ich würde mit einer Platte mit 4 Wägezellen (je eine an einer
> Ecke) als
> Armauflage und als Liegebereich anfangen.
>
> Daraus kannst Du sowohl das Gewicht das auf jeder Platte liegt berechnen
> als auch anhand der Gewichtsverteilung wo auf der Platte der Ellenbogen
> aufliegt.

Damit kann man die gesamte Kraft aufnehmen und, wenn es nur einen 
Einleitungspunkt (Ellenbogen) gibt, auch auf dessen Koordinaten 
schließen.

Aber das geht so nur mit EINEM Punkt, die meisten Menschen haben zwei 
davon ... :-)

Die primär entscheidende Frage ist aber immernoch: Wie hoch ist die 
erforderliche Auflösung, sowohl örtlich als auch beim Druck. Wie groß 
ist die Fläche ungefähr, innerhalb der die beiden Ellenbogen aufsitzen?

Keine Antwort ist auch eine Antwort.

: Bearbeitet durch User
von Chris (chrisshl)


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Hallo in die Runde, sorry ich war die Woche sehr eingespannt, deswegen 
hat das mit dem antworten nicht sofort geklappt.

Bis jetzt ist es auch nur eine Idee und ich will raus bekommen ob man es 
umsetzen kann mit meinen Mitteln.

Auf dem Bild dürfte man die Position im Anschlag gut sehen. Rein vom 
Gefühl her steht der linke Arm (unter Waffe) immer am gleichen Punkt, 
verschiebt sich höchstens mal um 2-3 cm, geschätzte Auflagefläche 7x7 
cm. Auf diesem arm dürfte das Hauptgewicht des Gewehres liegen, knapp 
5kg + Eigengewicht arm/Körper.

Der rechte Arm hat vom Gefühl her einen größeren Bereich, vom Gefühl her 
15-20 cm, hier wäre es interessant raus zu bekommen wie groß der Bereich 
wirklich ist. Und wie viel Druck er auf den Tisch ausübt.

Es wäre halt interessant raus zu bekommen, ob sich der Druck der Arme 
und die Position innerhalb von 60 Schuss (Wettkampf-Serien) ändert. In 
einem Match international werden immer 6 Serien mit je 10 Schuss 
geschossen, dafür hat man 59 Minuten Zeit.

Frank E. schrieb:
> Frederic S. schrieb:
>> Ich würde mit einer Platte mit 4 Wägezellen (je eine an einer
>> Ecke) als
>> Armauflage und als Liegebereich anfangen.
>>
>> Daraus kannst Du sowohl das Gewicht das auf jeder Platte liegt berechnen
>> als auch anhand der Gewichtsverteilung wo auf der Platte der Ellenbogen
>> aufliegt.
>
> Damit kann man die gesamte Kraft aufnehmen und, wenn es nur einen
> Einleitungspunkt (Ellenbogen) gibt, auch auf dessen Koordinaten
> schließen.
>
> Aber das geht so nur mit EINEM Punkt, die meisten Menschen haben zwei
> davon ... :-)
>
> Die primär entscheidende Frage ist aber immernoch: Wie hoch ist die
> erforderliche Auflösung, sowohl örtlich als auch beim Druck. Wie groß
> ist die Fläche ungefähr, innerhalb der die beiden Ellenbogen aufsitzen?
>
> Keine Antwort ist auch eine Antwort.

von Chris (chrisshl)


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So wie in der Grafik war eigentlich erster Gedanke, Rot wäre der Bereich 
Linker Ellenbogen, Orange der rechte.

Mein erster Gedanke war eigentlich eine Matte die den ganzen Tisch 
bedeckt, aber ich mitlerweile denke ich das dies zu teuer wird.
Oder gibt es vielleicht matten mit 0,5 cm Sensoren? dann hätte ich wie 
in der Grafik ein Raster von 5mm, welches sicherlich gut zeigen würde ob 
die Ellenbogen "wandern" und wieviel Druck sie ausüben.

Man könnte natürlich die "Matte" in zwei Bereiche teilen. Sozusagen eine 
"Matte" linker Arm und eine "Matte" rechter Arm.

Ich hab eindeutig zu viele "Ideen" im Kopf ;)

von Stephan S. (uxdx)


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Chris schrieb:
> Oder gibt es vielleicht matten mit 0,5 cm Sensoren?

Das wären dann mindestens 6000 Drucksensoren in einer Matte.

von Chris (chrisshl)


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Dann vielleicht doch 2 Messflächen, linker arm, der sich kaum bewegt 10 
x 10 cm und rechter Arm 20 x 20 cm.

ich weiß ja nicht was es dafür für Möglichkeiten gibt. Vielleicht ja 
auch die einzelnen Stellen mit 2 Verfahren?
Eine Schmale Holzplatte unter der man an jeder ecke einen Gewichtssensor 
macht, so würde man ja den Druck der der einzelne Arm ausübt ermitteln 
können, oder? Darauf dann vielleicht sensoren die die wirkliche Position 
des Ellenbogens zeigen. Weiß nicht ob dies sowum einfacher und 
kostengünstiger wäre?

von Stephan S. (uxdx)


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Für jeden Arm ein eigene stabile Platte, jede Platte hat 4 Sensoren in 
den Ecken, die einzeln ! ausgewertet werden. Verschiebung des 
Ellenbogens ergibt Änderungen der Druckwerte in den Ecken.

von Chris (chrisshl)


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Würde man dann eine verschiebung des Ellenbogens um 2mm wirklich messen 
und anzeigen können? grübel

Stephan S. schrieb:
> Für jeden Arm ein eigene stabile Platte, jede Platte hat 4 Sensoren in
> den Ecken, die einzeln ! ausgewertet werden. Verschiebung des
> Ellenbogens ergibt Änderungen der Druckwerte in den Ecken.

von Obelix X. (obelix)


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In der Medizin werden doch Druckplatten verwendet, bei denen man für 
einen Fuß genau sehen kann wie die Druckverteilung ist. Aber 
wahrscheinlich nicht für 1,50 EUR zu bekommen.

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