Drehmomentsensor

An einem Prüfstand möchte ich ein Drehmoment im Bereich +/- 2Nm recht genau messen. Der Sensor dreht sich nicht. Er sollte möglist schmal bauen (maximal 2cm in axialer Richtung). Wichtig ist eine recht steifer Aufbau, der Resonanzen im Bereich unter 200 Hz ausschließt. Das Drehmomentsignal sollte sich (als analoges Spannungssignal) im ms-Takt abtasten lassen. Übliche Raumtemperaturschwankungen (18-28°C) sollten den Meßwert unter 1 Promille beeinflussen, absolute und relative Genauigkeit besser 1% müßte ausreichen) Und natürlich: Die Kosten für Sensor und ggf. erforderlicher Meßverstärker sollten sich deutich unter 1000 Euro bewegen.

Eigenbau mittels drehbar gelagertem Arm und Kraftaufnehmer sind auch machbar, dann sollte der Sensor aber schon deutlich preisgünstiger sein.

Was könnt Ihr diesbezüglich empfehlen? Profi-Gerätschaften wie von HBM sprengen mein Budget.

TIA Andreas

Versuche mit Hebel + Digitalwaage oder Feder+Wegmessung haben sich bisher als ungeeignet erwiesen, weil das System zu Schwingungen angeregt wird. Durch Zusatzmassen kann man zwar eine Anregungsfrequenz wieder stabil bekommen - aber nicht den gesamten Messbereich. Deshalb wäre ein deutlich steiferes Mess-System reizvoll.

Dämpfer haben wir auch schon ausprobiert. Das bei uns verwendete Exemplar ist aber filigran und ein irgendwo aufgegabeltes Einzelstück ohne große Einstellbarkeit. Zudem hat es natürlich ggf. seine Verluste.

Ein Mess-System, dessen Resonanzfrequenz weit oberhalb liegt, wäre einfacher, eleganter und robuster.

Wenn es so einen steifen Sensor nicht in bezahlbar gibt, muß ich mich halt mit einem Dämpfer behelfen (Frequenzen unter 200 Hz, Weg vermutlich < 2 cm, Dämpfungsbereich großzügig einstellbar, schön lineares Verhalten ;-) ). Wo gibt es sowas?

Andreas

Baumer DSRC ST020M/TO Das ist geteilter Sensor, der auf eine Stange mit (in diesem Fall) 20 mm Durchmesser geklemmt wird. Auf der Stange nimmt er 25 Länge in Anspruch. Je nach dem, welche Stange verwendet wird, wird ein anderes Drehmoment gemessen. Da muss man sich etwas mit den Werkstoffen befassen oder halt einfach mit Referenzpunkten aus Referenzmessungen begnügen. Gemessen wird mit DMS (Dehnmessstreifen).

Am 10.09.2011 19:17, schrieb Andreas Oehler:

Aluscheibe und die Magnete aus einer Festplatte.

Gruß Dieter

Also nochmal wie ich das verstanden habe:

Du willst die Verdrehung einer fest eingespannten "Stange" messen? Diese Stange kannst Du doch schon als Torsionsfeder betrachen.

An diese TorsionsStange(TS) radial eine andere Stange(MS) anbringen deren Bewegungsweg Du misst.

Wenn Du die Wegmessung per Poti (geringe Reibung) machst, was soll da schwingen, wenn die MS selber steif (Lämmerschwanz geht nicht) genug ist, dass sie von den Potikräften kaum beeinflusst wird?

Der Ansatz mit der Waage war nicht gut, Du bastelst Du Dir schnell eine Feder-Masse-System, was latürnich Schwingfähig ist.

Ggf. Weg Optisch messen: Schattenblende... s.u. oder per induktivem Wegaufnehmer.

Zu Dämpfung sh. Tipp mit Wirbelstrombremse aus Alu + Festplattenmagneten hier im Thread.

Wenn Du den Nicht-Lämmerschwanz senkrecht nach unten und am Ende mit einem Paddel versiehst, was in einem mehr oder weniger tiefem "Honig"topf rumschwabbelt, solltest Du das mit Paddelgrösse, Topftiefe und Flüssigkeits Viskosität auch leicht dämpfen können.

Robuster kann ich mir kaum vorstellen.

Anderer Ansatz:

Saludos Wolfgang

Sat, 10 Sep 2011 19:39:22 +0200, Dieter Wiedmann:

Und das dämpft bei Drehshwingung mit vielleicht 1° Auslenkung und wenigen Herz nennenswert?

Andreas

Hallo Andreas!

...

Schau mal bei Megatron. Als ich nach einem Sensor für eine Messung auf drehender Welle mit integriertem Verstärker gesucht habe, waren die etwa um den Faktor 3-4 billiger als HBM.

Gruß Thorsten

Sat, 10 Sep 2011 19:33:37 +0200, Christoph Müller:

Vielen Dank für den Hinweis. Das wäre mit geringem Aufwand realisierbar.

Statisch eine Reihe Referenzmomente einzuleiten ist nun keine große Kunst.

Was kostet denn so ein Sensorring so ungefähr? Eine 0815-Instrumentation Amp Schaltung nach App-Note bekomme ich schon hin...

Andreas

Hallo Andreas,

Am 10.09.2011 19:17, schrieb Andreas Oehler:

Modellrennwagen haben sehr vielfältig einstellbare Dämpfer, die Deinen Vorgaben entsprechen. Mit der variationn des Öles und der Dämpferplatten (Ventilgröße) lässt sich sicher eine Lösung finden. Vom Dämpfer für 1:10 Geländewagen bis zu 1:4 Rennwagen gibt es die viele Größen :-).

Grüße, Kurt

Vielleicht soetwas?

Du benötigst dann aber noch die Elektronik für die Signalaufbereitung der DMS.

Am 10.09.2011 22:52, schrieb Andreas Oehler:

Hab' ich nicht im Kopf. Irgendwas um 100,- bis 200,- Euro. Details gibt's bei Baumer.

Momentan ist da ein fest eingespannte "Stange" mit 40mm Durchmesser und reichlich 20cm Länge an deren Ende ein zu prüfendes Gerät angekoppelt wird.

Kann man schon. Ich schrieb allerdings am Anfang von +/-2Nm Maximalwert. Durchschnittliches Moment eher bei 0,1-0,2Nm. Der Verdrehwinkel durch das eingeleitete Drehmoment ist vorsichtig ausgedrückt "recht gering". Viel mehr als 20cm Hebel zur Messung eines Weges bekomme ich da schlecht unter

- und der muß schon verdammt steif sein und steif angekoppelt, daß die paar µm Weg im Rauschen erkennbar werden.

Den Poti müßte man brutal hoch übersetzen und dann auch noch spielfrei.

Entweder ich mache ein Bauteil so wenig steif, dass ich den nötigen Weg für das Poti zusammenbekomme. Dann wird das System schwingfähig im relevanten Frequenzbereich. Oder ich mache es ausreichend steif - dann bekomme ich es nicht mehr genug Weg zusammen, um per Poti zu messen. Die nötige Genauigkeit wird zudem per Poti ohnehin nicht erreichbar sein.

Eine moderne Digital-Laborwaage basiert auf vergleichsweise steifen Wägezellen. Da habe ich kaum Weg. Der Hebel und die improvisierte Ankoppelung an die Waage brachten aber schon genug möglichkeit zum Schwingen ins System.

Das braucht auch nennenswert Weg.

Das tut vermutlich auch nur bei nennenswert Weg.

Einen Öldämpfer haben wir jetzt ja im Einsatz. Sollte halt möglichst temperaturunabhängig und lineare Verhalten haben. Honig ist vermutlich nicht das Mittel der Wahl - das Prinzip hat aber Potential.

Sowas sollte theoretisch machbar sein und kostet zum Bau sogut wie nix - allerdings fürchte ich, daß der Aufwand, bis das robust für die raue Praxis (Staub, unvorsichtige Kollegen, etc.) funktioniert, einiges an Zeit frißt.

Drehmomentmessung ist eine Standardaufgabe in der Industrie für die es Standardlösungen geben sollte. Bisher habe ich mich damit aber noch nicht intensiv befaßt. Ich muß das Rad nicht neu erfinden - wenn ich für 500 Euro eine fertige Lösung kaufen kann.

Andreas

Sun, 11 Sep 2011 07:48:47 +0200, Kurt Harders:

Danke für den Hinweis. Welcher Händler hat denn da eine gute Auswahl an hochwertigen Modellen?

Andreas

Sun, 11 Sep 2011 12:21:08 +0200, Volker Bosch:

Danke. Nicht ganz billig aber recht gut meine Anforderungen erfüllend!

Andreas

Sat, 10 Sep 2011 22:40:32 +0200, Thorsten Ostermann:

Sind halt eher für drehende Welle gedaht und bauen für meinen Zwecke eher zu breit.

Andreas

"Andreas Oehler" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@n.nabendynamo.de...

Hi, ne optische Maus auf ner Stelle, die mit definiertem Poliermittel gleichförmige Riefen kriegt? Dam

Die optischen Köpfe von CD/DVD Geräten lassen sich zu sehr feinen Wegsensoren umbauen. Wenn der Rest des mechanischen Aufbaus dann noch dem Hookschen Gesetz folgt ...

Einen einfachen DMS oder Optik (CD Kopf;) ) zur Lageerkennung und dann aktiv per Spulen ein Gegenmoment zur Nulllageregelung.

Hat Kistler da nix in der 500EUR klasse ??

Sun, 11 Sep 2011 23:31:21 +0200, Henrik Volkers:

Ich finde bei Kistler schmale Sensoreinheiten nur für höhere Momente. Nett wären sicher die Sensoren auf Basis von Piezo-Kristallen. Steifer geht es wohl nicht.

Andreas

Am 12.09.2011 08:43, schrieb Andreas Oehler:

Wenn die statische Last nicht so wichtig ist, probier die Piezoscheiben aus den Glückwunschkarten und löte dir einen Ladungsverstärker.

Schau mal bei PCB zb:

Gruß Henrik