1/100.000 mm messbar ?

Hallo !

Gestern hat mir ein Bekannter eine elektr. Waage zur Reparatur gebracht - der kleine Fehler im Netzteil war schnell gefungen...aber dann war ich verblüfft...

Die Waage darf bis max. 6 Kg belastet werden und hat eine Auflösung von 0,2 Gramm. Selbst das Gewicht von Münzen ist damit genau messbar.

Dann hab ich versucht herauszufinden, wie das geht und das hat mich noch mehr verblüfft...

Da drin steckt eine "massive Alustange" mit einem Loch in der Mitte. Oben und unten auf der "Stange" ist wohl jeweils ein DMS (Dehnungsmessstreifen) aufgeklebt.

Das zu messende Gewicht verbiegt wohl die "Stange" die aber recht stabil aussieht und selbst bei 6 KG nicht sichtbar nachgibt.

Wenn ich mal von einen Längenunterschied zwischen Ober- und Unterseite von 0,3 mm ausgehe, dann müssten die DMS Wege von (0,3 / 6 KG/0,2g) von 1/100.000 mm erfassen können.

Das kann doch nicht sein - oder ?

Wie funktioniert das wirklich ?

-Klaus-

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Klaus Selver
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  1. Wie ist der Messbereich von Dehnungsmessstreifen? Der typische Messbereich liegt zwischen 0,1=B5m/m bis 1000=B5m/m.

Wenn der Messbereich (nicht die Aufl=F6sung) schon bei 0,1=B5m liegen kann, dann sind die von Dir ermittelten 0,01=B5m Aufl=F6sung sicherlich machbar.

Markus

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Markus Kaufmann

"Markus Kaufmann" schrieb im Newsbeitrag news:dp3hu5$747$00$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

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Danke für den Link. Dass solche minimalen Längenänderungen einen messbaren Einfuß auf den Widerstandswert eines "Drahts" habe, kann ich mir nicht vorstellen, aber so muss es wohl sein...

Die DMS werden ja in Brückenschaltung betrieben um auswertbare Spannungen zu erzeugen, trotzdem kann dabei doch nicht mehr als ein paar uV rauskommen - hast du damit Erfahrungen ? Normale OPVs fangen damit doch nichts mehr an !? Was kostet so dein DMS ungefähr ?

-Klaus-

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Klaus Selver

Doch doch, das passt schon.

Kommt drauf an, womit die Brücke erregt wird - Grössenordnung ein paar mV hat man aber schon zur Verfügung. Um die geforderte Auflösung zu erreichen muss man natürlich Mikrovolt auflösen.

Jein. Entweder man nimmt gechoppte, betreibt die Brücke mit Wechselstrom und richtet phasenempfindlich gleich bei hoher Verstärkung oder "emuliert" das Ganze digital - billige Analogschalter, PWM-Ausgang vom Controller und ein A/D-Wandler, der Rest ist dann ein bisschen Rechnen. Ich habe hier eine Personenwaage, in der auch so ein Biegebalken (genauer: Doppelbiegebalken, es werden ja zwei Stellen gedehnt bzw. gestaucht, einmal über und einmal unter dem Loch) steckt, allerdings aus Stahl. Danach kommt Primitivelektronik, LMV324, 4066 und ein COP8-uC. Wenn man sich die Signalverläufe an den DMS mal ansieht kommt man schnell drauf, dass da wohl sehr viel mit Software gelöst wurde.

In der Masse ein paar Cent, Einzelstücke ein paar Euro und das korrekte Applizieren auf den Träger unbezahlbar ;) Im Ernst: der Kleber dafür hält nach Anbruch ein paar Wochen und kostet etliche zehn Euro für so ein kleines 3ml-Fläschchen oder wieviel da drin war. Ich habe sowas mal kleben wollen, habe dann aber doch einige der o.g. Waagen gekauft und die Biegebalken zweckentfremdet, war um Grössenordnungen billiger und sollte eh nur ein Einzelstück werden.

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Stefan Huebner

"Stefan Huebner" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Es ist immer wieder erstaunlich, welche Fachleute hier antworten...

Vom DMS hatte ich vor der Reparatur der Waage nie was gehört.

Danke für die Infos - wieder was gelernt !

-Klaus-

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Klaus Selver

Hallo Stefan

Ewas Nobler geht das ganze mit speziellen differentiellen delta-sigma AD Wandlern, z.B.: Intersil HI7190IBZ, Texas Instruments ADS1210U, Analog Devices AD7763BSUV

Die versprechen immerhin z.T. eine effektive Auflösung von 23 Bit bei einer "Eingangsspannungsumfang" von 80mV, da braucht man dann gar keine externen Verstärker mehr. Ich versuch da grad einen Drucksensor (sind auch nur vier DMS in Brückenschaltung drin) auszulesen.

Grüße Flo

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Florian Rist

Mit welchem ADU? Ich habe den ADS1100 in einer PT2000-Temperaturmessapplikation sitzen, bin aber noch nicht zur Software gekommen, da neben dem ADU noch einige andere Dinge zu berücksichtigen sind und das Ganze auch "nur so 'ne Idee" war, wie man ein alltägliches Problem lösen könnte. Früher hätte man für die Idee wahrscheinlich nen Umweltengel verliehen bekommen, heute wird wohl eher erstmal geprüft, ob man auch irgendwo registriert, lizenziert und was weiss ich nicht noch alles ist (hui, das musste mal wieder raus ;)

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Stefan Huebner

Hallo Stefan

Ich denk ich werd den von Texas Instruments, eigentlich Burr Brown, den ADS1210U nehmen. Ich hab alle drei hier liegen, kann mich aber nicht so recht entscheiden. :-)

Allein die Software für den ADC ist ja schon nicht so ohne, sind alle drei reichlich kompliziert... (für meine Verhältnisse)

Aber Deine Schaltung würde mich interessieren, die erreichbare Auflösung sollte ja eigentlich sehr gut sein. Im Prinzip das ja dank dieser speziellen ADCs eine einfache Sache, ich bin mir nur nicht so ganz sicher, wie ich die die Versorgung für den Analogteil "sauber", wie ich eine gute Referenzspannung für den ADC bereitstelle (die eingebaute reicht nur für

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Florian Rist

Hallo,

Haben die inzwischen Dehnungsmessstreifen drin? Die Personenwaage die ich mal zerlegt habe (wegen verstärkter Unpräzision, ein 25kg-Zementsack hat laut dem Teil 19kg gewogen)), enthielt eine äusserst primitive Mechanik wie bei einer normalen mechanischen Waage, nur mit einer Taktscheibe und einer Lichtschranke statt dem Ziffernblatt. Dann war eine kleine Platine drin, mit 3 7-Segment-LEDs und einem billigsten Fernost-4bit-Controller.

Robert

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Robert Obermayer

Verrätst du deine Idee auch, oder hast du evtl. vor das kommerziell zu vermarkten? Spann uns nicht auf die Folter ;-)

Gruß, Johannes

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Johannes Bauer

Robert Obermayer wrote: : Hallo,

: Haben die inzwischen Dehnungsmessstreifen drin?

idR ja.

: Die Personenwaage die ich mal zerlegt habe (wegen verstärkter : Unpräzision, ein 25kg-Zementsack hat laut dem Teil 19kg gewogen)),

Riecht nach Mechanik simpelster Machart.

: enthielt eine äusserst primitive Mechanik wie bei einer normalen

Du sagst es...

: mechanischen Waage, nur mit einer Taktscheibe und einer Lichtschranke : statt dem Ziffernblatt. : Dann war eine kleine Platine drin, mit 3 7-Segment-LEDs und einem : billigsten Fernost-4bit-Controller.

Aha, also das Prinzip Computermaus mit Rollkugel und Drehdetektor.

Diese Waagen (also die einfachen mechanischen) koennen praezis sein, wenn der Hersteller es will und der Kunde es bezahlt. Ansonsten kann man sie nur binaer auslesen (wird benutzt --- wird nicht benutzt).

Um mit Umlenkung etc. eine genaue reproduzierbare Anzeige zu bekommen, muessen die Lager gut sein, das Dingen waagrecht stehen, vom Boden nicht verspannt werden (eine Fliese etwas hoeher als die anderen, zB) usw. All das ist in einer Billigwaage nicht zu leisten, deshalb liegen die so oft so grotesk daneben.

Oliver.

--
Dr. Oliver Corff              e-mail:    corff@zedat.fu-berlin.de
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Oliver Corff

Nachgesehen? Oben und unten? Das klingt komisch. Die DMSen sind schon eine Brücke (üblicherweise). Warum will man 2 Brücken haben?

Das wird so nicht stimmen. Der DMS sitzt wohl Nähe der Aufhängung/Mitte und da ist das Biegemoment am gröten und damit auch die Längenänderung. Dann muss man auch beachten, dass die Brücke (Kanten längs ausgerichtet) in einer Richtung gestaucht wird, in der anderen gedehnt. So wird das Signal verdoppelt.

Gruß, Nick

--
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http://www.motor-manufaktur.de
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Nick Müller

Hallo Stefan,

Heute vertickt man die Idee eher an eine Firma in Asien, die es dann vermarktet und wo damit die Arbeitsplaetze entstehen, die in Europa floeten gingen. Dort gibt es kein ElektroG.

Gruesse, Joerg

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Joerg

Es kann auch sein, dass nur oben ein DMS drauf ist. Aber ein DMS ist doch noch keine Brücke, sondern nur ein veränderlicher Widerstand dessen Wert sich nur minimal ändert. Der DMS wird doch dann in eine Widerstandsbrücke eingebaut. Oder sehe ich das falsch ?

Das verstehe ich ja im Prinzip auch... Aber diese "Stange" sieht so massiv aus, dass sie sich bei ein paar Kilo Druck (ok Masse...) gar nicht zu verbiegen scheint. Wenn ich mir dann die Längenänderung bei einem Gramm vorstelle, dann kann ich mir garnicht mehr vorstellen, wie man das messen will. Die Auflösung ist 0,2 Gramm und wenn man 5 Kilo drauflegt und wieder wegnimmt steht sie wieder exakt auf 0,0000 ... Und das geht ja (fast) alles analog...

-Klaus-

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Klaus Selver

Hallo Oliver,

Sogar Nobelwaagen mit Sensoren packen das nicht. Wir hatten mal eine aus Glas, wo also wegen der Aesthetik keine Stange mit DMS drin sein durfte. Sie hatte vier Drucksensoren. Aber eine leicht Unebenheit im Boden und nichts stimmte mehr. Schoenes, solides Design, aber offenbar Unfaehigkeit der Entwicklungsingenieure. Wir gaben sie zurueck, waren wohl nicht die ersten und kurz darauf verschwand das Modell aus den Regalen.

Gruesse, Joerg

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Joerg

Die DMS gibt es sicherlich einzeln (als ein R), aber dann nur einen R draufzukleben ist nicht clever (Temeraturdifferenzen). Man verwendet gerne fertige DMS-Brücken. 4R eben in Brückenschaltung. :-) Sind nur 2 Anschlüsse mehr, die Brücke ist gleicht temperatur-kompensiert, man pappt nur 1-mal...

Nein.

Ja. S.o. Der DMS als Brücke hat solche Vorteile, dass man Einzel-DMS eher nicht verwendet. Wenn, dann verklebt man 2 Stück, muss dann auch 4 Anschlüsse verlöten und hat damit keinen Vorteil (Platz-Beschränkungen mal weggelassen).

Die Stange darf sich auch nur elastisch verbiegen. Alu ist da nicht so gut geeignet.

Dann musst Du die Geometrie der Stange verraten und irgendjemand findet sich, der das ausrechnet.

H&B ist Lieferant von dem Zeugs. Da findet sich bestimmt interessantes, wenn man die URL dazu kennt (ich nicht).

Gruß, Nick

--
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Nick Müller

Geht so. Ich habe schon für diverse ADC's Routinen geschrieben, bisher zwar nur für MCS51, AVR (naja und in Basic für den Brotkasten und in Assembler für PC), irgendwie wird das schon :)

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Stefan Huebner

Nö, verrate ich nicht :) Ist auch nicht wirklich spannend, hier ging es ja nur um den AD-Wandler, viel mehr Drumherum gibt's eigentlich nicht, dass es ein Thermometer werden soll habe ich ja schon verraten. Die Idee ist nicht komplett von mir und nicht für mich, daher kann ich da nichts Konkretes zu sagen. Wenn es so funktioniert wie geplant wird es evtl. durch eine Firma realisiert, steht aber in den Sternen und hat z.Zt. keine Priorität.

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Stefan Huebner

So sieht's aus. Sollte derjenige, mit dem zusammen die Idee entstanden ist, das Ding in seiner Firma platzieren können, mag das sogar hinkommen, aber das ist Zukunftsmusik. Da arbeite ich an wichtigeren Projekten mit greibareren Ergebnissen.

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Stefan Huebner

Um Querverformungen des Doppelbiegebalkens zu kompensieren? Dazu möchte er aber keine zwei Brücken, sondern zwei Brückenhälften auf der Dehn- bzw. Stauchseite der dünnsten Stelle des durch die Aussparung in der Mitte angenährten Federparallelogramms.

Das wird es dabei auch, der Brückeaufbau "frisst" temperaturbedingte Längenänderungen, die sich auf beide Brückenhälften gleichermassen auswirken und die Anordnung aus den entgegengesetzten Seiten unterdrückt einigermassen die Querkräfte, so dass der Einleitpunkt nicht hundertprozentig stimmen muss, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten.

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Stefan Huebner

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