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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehmoment messn


Autor: opacer (Gast)
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Hallo,

Hintergrund .. ich habe eine rotierende Achse. Dort möchte ich jetzt das 
Drehmoment messen das auf die Achse wirkt.  dabei wollte ich in die 
Achse (am Ende hohl ca. 10cm Durchmesser platz) eine elektronik rein 
machen, die mit Akku + Funk das aktuelle Drehmoment ermittelt.

Womit kann ich das am besten messen? Beschleunigungssensor, Gyroskop .. 
?

Für Tipps bin ich dankbar!!

Grüße

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Hrm. Evtl über die Verformung deiner Achse?
Also innen eine zweite Achse einbauen, die sich mitdreht, aber nur an 
einer Seite mit der äusseren verbunden ist. An der anderen Seite messen, 
um wieviel sich die gegeneinander verdreht haben?

Autor: opacer (Gast)
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Die Achse ist leider nicht durchgängig hohl..

Autor: Thorsten (Gast)
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Da gibt es mehrere Verfahren, Wenn Deine Elektronik mitdreht, kannst Du 
Dehnungsmessstreifen verwenden, die auf die Achse geklebt sind.
Gruss,
Thorsten

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Wenn die Leistung mit der die Achse gedreht wird und die Drehzahl 
bekannt sind, kannst du das Drehmoment auch einfach ausrechnen.

Autor: Thorsten (Gast)
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@ Ernst:
normalerweise misst man das Drehmoment zur Leistungsbestimmung ;-)

Autor: opacer (Gast)
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Die Drehzahl ist bekannt und die Elektronik wird mitgebreht...

Wie müsste man die Drehmesstreifen ausbringen?

@Ernst,Thorsten .. Interessant, bitte etwas genauer ;)

Autor: Thorsten (Gast)
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Zum Beispiel so:
http://www.maschinendiagnose.de/Kompendium/DMS.html
Du brauchst allerdings einen Verstärker, da DMS nur recht kleine Signale 
liefern (typ. 2mv/V Vollausschlag).
Gruss,
Thorsten

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Zur Berechnung:
P = M * w (P: Leistung, M: Drehmoment, w: Winkelgeschwindigkeit)
w = 2*pi*n (n: Drehzahl)

also
M = P / (2*pi*n)

Leider scheint der math-Modus nicht richtig zu funktionieren, deshalb 
alle Formeln doppelt...

Autor: opacer (Gast)
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dafür bräuchte ich aber leider die leistung welche ich nicht habe .. :(

Autor: Stefan (Gast)
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Hi opacer,
also Messung mit Dehnungsmesstreifen ist nicht ganz trivial, 
insbesondere die Auswahl der für deine anwendung richtigen DMS ist 
abhängig vom Material der Welle und extrem abhängig von der geometrie 
der Welle.
Außerdem mußt du Torsion von Biegung entkoppeln. Ganz abgesehen von der 
erforderlichen Meßverstärkerbeschaltung. Das ganze muß dann auch geeicht 
werden.

Besteht nicht vielleicht die Möglichkeit einer Messung der 
Auflagerkräfte des Antriebes von außen? das geht i.d.R. einfacher.

Gruß
Stefan

Autor: Thilo M. (Gast)
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Wenn die Kraft immer in die gleiche Richtung wirkt, dan kannst du auch 
den Druck der Achse auf das dem Antrieb am Nächsten gelegene Lager 
Messen, bzw. (wenn möglich) das Lager auf eine Kraftmessdose montieren.

Autor: opacer (Gast)
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Ich denke so einfach wie ich mir das gedacht habe, funktioniert das 
nicht, werde es deshalb noch überlegen ob ich es nicht einfach von außen 
messe bzw. was fertiges hole.

Trotzdem Danke!

Autor: Thilo M. (Gast)
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An der Welle selbst wird das sicher schwierig ohne mechanische 
Manipulation. Oben wurde glaub' ich schon doe Torsionsmessung 
beschrieben, also durch die Welle (die ganze Länge) einen mit der Welle 
rotierenden Stab an dem die Referenz befestigt ist, der Drehwinkel zur 
Welle kann mit DMS gemessen und in Drehmoment umgerechnet werden. Ist 
allerdings bei einer so dicken Welle schwierig, da sich diese kaum 
verformt.

Autor: Patrick (Gast)
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Ich hab da ein ähnliches Problem. Ich soll ein DC-Motor mit Getriebe 
belasten, bis er kaputt geht und dann das erreichte Drehmoment 
ermitteln. Ich dachte ich könnte die Formel von Ernst Bachmann 
übernehmen:

P=M*2*pi*n.

n erhalte ich durch den eingebauten Encoder und dem 
Übersetzungsverhältnis des Encoders (22). 16 Impulse sind dabei eine 
Umdrehung.
Die Leistung an der Welle errechne ich durch
P=U*I*Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad (WG) setzt sich zusammen aus dem WG des Motors und dem 
WG des Getriebes:

WG=0.73*0.75=0.5475

Daraus kann ich mein Moment berechnen (messen):

M=U*I*0.5475*22/(2*pi*n)

Ich wollte den Motor blockieren und dann Strom und Spannung messen. Das 
Problem: laut Formel müsste dann das Drehmoment unendlich gross werden, 
weil n=0 ist. Ausserdem würde mir wahrscheinlich erst die Wicklung 
abrauchen.

Nun meine Frage:
Sind meine Überlegungen korrekt? Und wie könnte ich den Motor so 
belasten, dass er an seine Grenzen kommt ohne den Motor zu blockieren?

Danke schon mal für Eure Antworten.

Gruss
Patrick

Autor: Patrick (Gast)
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>n erhalte ich durch den eingebauten Encoder und dem >Übersetzungsverhältnis des 
Encoders (22).
Sollte natürlich das Übersetzungsverhältnis des Getriebes heissen ;-)

>Getriebe belasten, bis er kaputt geht
Damit meine ich auch das Getriebe. sorry.

Autor: 2921 (Gast)
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Als weitere Moeglichkeit koennte man eine Welle einbauen, die ihre 
Eigenschaften bei einer Belastung aendert. Ein Plxiglaswelle aendert die 
Polarisation von laengs durchscheindendem Licht. Oder eine Nickelwelle 
aendert die Magnetisation, dh den B-Vektor bei einem angelegten H-Feld.

Autor: Daniel (Gast)
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Wiso so kompiliziert?
Eine Achse hat einen Motor, von einem Motor kennt man die 
Strom/Momentenkennlinie...
dann musst du nur noch den Strom messen ein bisschen rechnen und gut...
Wird ziemlich sicher massiv genauer sein als ein dms, etc bastel...

Autor: 2921 (Gast)
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Die Motorenkennlinie taugt nur fuer statische Belastung, fuer 
hochdynamische Anwendungen kann es unter Umstaenden besser sein, das 
Drehmoment direkt zu messen. Stichwort Regelbandbreite. Stell dir ein 
Brechwerk vor, da aendert das Drehmoment so schnell wie die Drehzahl 
hoch ist.

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