Min. 3 Ausführungen im Bereich von etwa 70g-500g (z.B. 100g, 200g, 500g)
Grenzfrequenz sollte im Bereich von 8-10kHz liegen
Genauigkeitsanforderungen im Bereich von <=1%
Aktuell nutze ich die ADXL100X (https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adxl1005.pdf) von Analog Devices. Die sind eigentlich wunderbar, aber zu empfindlich im höheren Frequenzbereich. Durch Körperschall gelangen wir in den "Overrange"-Bereich vom IC, wo das nicht mehr funktioniert bzw. abschaltet.
Alternativ zu einem anderen IC, würde ich auch Vorschläge zu "mechanischer Filterung" entgegen nehmen. Idealerweise gibt es einen Schaumstoff/Gummi/Silikon der alle Frequenzen oberhalb 10kHz schluckt, aber ich habe zweifle dass es das so definiert gibt.
Wenn ich bei Mouser/Digikey nach analogen Beschleunigungssensoren mit den obigen Randbedingungen suche, kommen nur die Analog Devices ICs... Ich würde sonst auch direkt bei Herstellern einkaufen, falls es da was gibt. Aber wirklich fündig werde ich nicht.
Oder meinst Du statt Beschleuning die von einer entsprechenden Masse
ausgehende Gewichtskraft? Das wären in Deinem Beispiel nur 5 N.
Wenn du seine g als Gramm interpretierst, dann wären 70g bis 500g 0,7N bis 5N. Übern groben Daumen. Ansonsten wurden keine spezifischen Angaben gemacht, aus denen man ausschließlich 5N rauslesen könnte.
Es liest sich im großen und ganzen aber schon so, als suche der TO Beschleunigungssensoren und keine Wägezellen. Wobei ne Waage jetzt auch nicht unendlich weit vom Beschleunigungssensor entfernt ist.
Es geht um 70-500fache Erdbeschleunigung, siehe auch das verlinkte Datenblatt. Die Teile werden an unterschiedlichen Fahrzeugen, wie Fahrrad, Motorrad, Auto/LKW, ... eingesetzt. Teils an gedämpften Stellen, teils direkt am Bremssattel oder am (Verbrenner-)Motor.
Die 500g kommen ebenfalls in ihren Overrange Bereich(>2x Nennmessbereich), vmtl. durch Körperschall.
Danke! Die TE teile sehen auf den ersten Blick vielversprechend aus... wieso hab ich die nicht gefunden?! Werd mal das Datenblatt studieren.
Mir genügt grundsätzlich eine Achse, wenn ich mehr benötige werden die entsprechend kombiniert. Wenn es das ganze jetzt natürlich in einem ähnlich großen Gehäuse gibt, nehm ich natürlich auch 3 Achsen. Es werden allerdings nicht immer alle Achsen benötigt, von daher eher zweitrangig.
Mir genügt grundsätzlich eine Achse, wenn ich mehr benötige werden die
entsprechend kombiniert.
Die 830M1 besitzen 3 Achsen, da brauchst du nichts zu kombinieren.
Wenn du selber drei 1-Achsensensoren kombinierst, musst du mit sehr engen Montagetoleranzen arbeiten, sonst handelst du dir schnell Querempfindlichkeiten zwischen den Kanälen ein. Außerdem stellen sich die Bestücker meist etwas an, wenn man sie bittet, ICs hochkant auf dem PCB zu verlöten, d.h. du würdest dir damit einen Haufen Zirkus einhandeln.
Mal aus Neugier:
Wie viel G hält denn die Lötbefestigung auf einer Platine aus?
Ich hätte jetzt gedacht bei 50 - 80G wäre da Schluss.
Und eine "normale" Platine müsste doch viel zu weich sein und damit den Messwert massiv verfälschen.
@Rainer
Die Montage der Einzelplatinen am Grundträger funktioniert aktuell gut, die Einzelplatine mit dem ADXL100X IC wird am IC-Gehäuse ausgerichtet und verklebt. Da die pro Platine ein einzelner ADXL100X drauf sitzt, werden die als Nutzen bestückt. Da meckert der Bestücker nicht. Klar das könnte man sich alles mit einem 3-Achser IC sparen, keine Frage.
@Udo
Ja das ist eine gute Frage. Ehrlich gesagt: Ich kann es nicht 100% sagen. Die Erfahrung zeigt, dass es funktioniert. Die ICs haben vmtl. nicht ohne Grund relativ viele Pads wovon die meisten ungenutzt sind. Zusätzlich wird bei mir das IC bzw. überwiegend die Kupferlackdrähte zur Verdrahtung der Einzelplatinen mit PU-Lack gesichert. Der fließt zum Teil unter das große IC und verklebt zusätzlich. An der Stelle gibt es jedenfalls keine Probleme.
Ich hab mir jetzt mal die TE 820/830 genauer angeschaut:
Die Nichtlinearität mit 2% würde ich ja noch akzeptieren (die ADXL liegen bei 0.25%)
Aber die Cross-Axis Sensitivity von 8% is schon heftig...da brauch ich mir über Montagetoleranzen kaum mehr Gedanken machen. (die ADXL haben 1,5%...)
Sonst wären die Teile wirklich ne Alternative, sofern sie mit Körperschall zurecht kommen. Das würde ich dann mal testen.
Eigentlich lese ich hier nur zufällig mit. Aber das Thema "Körperschall" hat mich getriggert. Denn den würde ich gerne messen. Das ist orthogonal zu Deiner Frage, ist mir schon klar.
Ich frag mich allerdings, wie der Sensor Körperschall und Beschleunigung unterscheiden soll. Körperschall ist ja auch nur eine Bewegung des Sensors, hervorgerufen durch die Bewegung des zu messenden Gegenstands. Was du aber wohl messen willst (ich vermute) ist, welche Beschleunigung auftritt wenn zwei Körper aufeinander prallen. Dass die danach zu schwingen anfangen ist nicht das was du haben willst.
Die Körper werden durch den Aufprall zur Schwingung angeregt und "klingeln" dann in Eigenfrequenz(en) weiter. Das klingt für mich nach Filtern und zuvor Ermittlung der Eigenfrequenzen.
Der Eine will den Körperschall haben und reagiert spezifisch auf das typische Spektrum, der Andere will keinen Körperschall und filtert das typische Spektrum.
Das Thema ist bei Maschinenüberwachung und Untersuchung auf Defekte (z.B. Risse) interessant. Ein gerissener Rahmen hat ein anderes Spektrum als ein funktionierender, ein gutes Wälzlager ein anderes wie ein defektes.
Ich kann mir nicht so recht vorstellen, wie ein Sensor auf Körperschall unempfindlich sein kann. Ich hab das so beschrieben, weil ich davon ausgehe, dass Du das in Deiner Auswertung unterscheiden musst.
Wenn man sich so ein Signal anschaut, dann sollte sich das Spektrum auch über die Zeit ändern. Die reine Beschleunigung beim Kontakt, der Körperschall kurz danach mit sich ändernden Spektrum durch Dämpfungen.
Weiteres Detail:
Es kommt drauf an, wo der Aufnehmer platziert ist. Stichwort: Schwingungsknotenpunkt, Mode. Kommt natürlich auch auf die Körpergröße an.
https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik)
Hab mal vor Jahren gelesen, dass Tektronix ein Scope hat(te), das Spektren in der Zeitdomäne darstellen kann.
Wenn ich es finde, hab ich glaub ich ein Heft von Bruel&Kjaer das das Thema Körperschall behandelt. Ob das jetzt weiterbringt weiß ich aber nicht mehr.
Und wenn Du das beantworten willst / kannst: Um welche Anwendung geht es denn?
Die Unterscheidung zwischen "Körperschall" und "Beschleunigung" ist glaube ich eher eine Frage des Ausgangs-/Referenzpunkts.
Ich möchte am bewegten Objekt die auftretenden Beschleunigungen (Fahrdynamik, Vibrationen, Anregung durch Motor, ...) im Bereich bis etwa 10kHz erfassen können. Alles drüber interessiert mich nicht.
Beispiel: Fahrrad fährt eine Downhillstrecke runter, ich möchte das Feder-Dämpfer-System optimieren
Die von dir beschriebenen Analysen vom Körperschall interessieren sich nicht für die von außen auftretenden Beschleunigungen sondern für die im/am Bauteil. Bzw. genauergesagt geht es um deren Änderung über die Zeit, wenn man Ausfallvorhersagen machen möchte.
Beispiel: Fräsmaschine fährt immer gleichen Zyklus. Bei beginnenden Lagerschaden ändern sich die Anregungsmodi/Frequenzspektren am Lagerträger.
Ich hätte ja gar kein Problem wenn der ADXL100X-Sensor die Frequenzen bis zu seiner Grenzfrequenz (~20kHz) erfasst und ausgibt. Die könnte ich entspannt wegfiltern. Das Problem ist, dass deren Amplitude so hoch ist (über 1000g), dass der Sensor (als Sicherheitsfeature) aussteigt und damit Probleme macht.
Es gibt sonst aber eig. nur Sensoren die bis etwa 3-4kHz Grenzfrequenz gehen. Die funktionieren diesbezüglich besser, weil sie das drüber vmtl. einfach mechanisch durch ein trägeres Sensorelement filtern. Die reichen aber eben nicht von ihrer Bandbreite. Wenn ich z.B. den 500g Sensor auf den Bremssattel montiere, steigt er regelmäßig aus, obwohl da sicher keine 500g (abgesehen von vllt. Körperschall) auftreten, da ich sonst ganz sicher auf der Klappe liegen würde.
Die von dir beschriebenen Analysen vom Körperschall interessieren sich
nicht für die von außen auftretenden Beschleunigungen sondern für die
im/am Bauteil.
Ich hätte ja gar kein Problem wenn der ADXL100X-Sensor die Frequenzen
bis zu seiner Grenzfrequenz (~20kHz) erfasst und ausgibt. Die könnte ich
entspannt wegfiltern.
OK, versteh ich. Du bräuchtest also einen bandbreitenbegrenzen Sensor. Den scheint es (ich hab mir die DaBla nicht angeschaut) nicht mit Deinem Wunschparameter zu geben. Das könnte man aber durch ein Masse-Dämpfer-System hinbekommen. Einfachlösung: Gummiplatte zwischen Körper und Sensor und eine Zusatzmasse am Sensor.
Das widerspricht natürlich dem üblichen Vorgehen, den Sensor so starr wie möglich an den Körper zu koppeln. Wobei mir die 500 G schon arg hoch vorkommen (unbegründetes Bauchgefühl). Scheint mir eher, als wäre Analog mit den Sensoren komplett übers Ziel hinausgeschossen.
Gibts denn zu den Sensoren Aussagen wie Eigenfrequenz? Ist ja auch nur eine Masse an einer Biegefeder. Da einen glatten Frequenzgang hinzubekommen, scheint mir mechanisch eher unlösbar zu sein. Ein Tiefpass ist mechanisch aber möglich (s.o.).
Ganz anderer Ansatz (als Denkanstoß): Ein klassischer Schwingungsaufnehmer piezoelektrisch. Der hat (eigenlich) keine federnden Massen. Sowas z.B.: Beitrag "[VS] Schwingungsaufnehmer"
Der nimmt natürlich nach wie vor den Körperschall auf, aber das mechanische Eigenschwingen wäre weg. Die Signalauswertung müsstest Du leider komplett selbst übernehmen, aber dann einen Filter zu implementieren wäre deutlich einfacher.
