Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?

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Hallo,

ich suche zur Zeit nach einer Möglichkeit mit einem Sensor eine Masse zu
wiegen.

Eine Platte (ca.45kg) im/auf dem Boden soll den darauf stehenden/gehenden
kleine Paarhufer (Ziegen, Schafe)wiegen. Der kraftaufnehmende Sensor soll
direkt im Kraftfluss liegen. Eine Messung an einer parallel angebrachten
Messtrecke soll es nicht sein. Unten steht dazu mehr.

An den Sensor werden aber noch eine ganze Menge anderer Anforderungen
gestellt. Ich bin mir nicht sicher ob es einen solchen Sensor gibt. Ich
schreibe die Dinge an die ich so denke einfach mal runter:

+ Messbereich von 40kg bis 80kg
+ Auflösung 0,1kg oder besser
+ Schockfest, einen bestimmten Wert kann ich nicht sagen - 150kg machen aber
Sinn. Das ist der Bereich in dem nicht sinnvoll gemessen werden kann. Der
Sensor sollte jedoch nicht kaputtgehen.
+ Messzyklen ca. 2 Millionen, ohne Kalibrierung
+ Arbeitstemperatur 10 bis 60 Grad
+ Maximale Temperatur,  minus 40 bis plus 90 Grad

Ich habe mir verschiedene Wägezellen angesehen. Die einer Metallfeder
nachempfunden sind haben oft einen Dehnmesstreifen. Da die Metalle aber
praktisch alle einer Dehnung über der Zeit ausgesetzt sind (Relaxion), muss
regelmäßig nachkalibriert werden.
Auch die Messung mit einem Messsystem das nicht unmittelbar im Kraftfluss
liegt hat das Problem das die Messung ungenau ist, sobald sich Eigenschaften
im gesamten Messaufbau mit der Zeit ändern. Das passiert aber nun mal,
sobald Federn im System vorkommen.

Daher bleibt, soweit ich das verstehe, nur die direkte Messungen im
Kraftfluss übrig. Da die Anzahl der Messzyklen sehr gross ist denke ich das
ein Halbleitersensor eine gute Wahl sein kann. Sehe ich das richtig oder
habe ich etwas zu naiv gesehen?

Sven


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
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Vielleicht missverstehe ich das Wort "Kraftfluss", aber es gibt Waagen
die nur noch starre Drucksensoren enthalten. Sogar kleine fuer das
Badezimmer. Die sind oft aus Glas oder aus einem kuenstlichen Marmor.
Egal wie "schief" man draufsteigt, es werden alle vier Drucksensoren
gemessen und addiert. Federn oder bewegen tut sich da fuehlbar nix mehr.

Ich weiss nicht ob diese auch nach dem Prinzip arbeitet, aber generell
sollte es sowas in Europa geben:

http://www.parkside-healthcare.co.uk/p/5776223/digital-large-pet-scales.html

Das Suchwort fuer einen Selbstbau waere "Load Cell" und die meisten sind
"siffresistent", denn Paarhufer sind nicht immer stubenrein und man
weiss nie wann sie pieseln oder gar koetteln :-)

http://www.loadcellsusa.com/lcu /

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?
Am Mon, 10 Sep 2012 23:24:09 +0200 schrieb Sven Schulz:

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Suchst Du einen Sensor für Deien Elektronik oder eine Lösung für das
Problem?

In letzterem Fall sind Industrie-Sensoren durch aus robust und genau
genug. Natürlich auch mechanisch dem Nenndruck gewachsen, usw. Der
Anschaffungswiderstand ist selbstverständlich auch robust ...

Marc



Re: Halbleiterwägezelle direkt i m Kraftfluss - Woher?
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Ich suche einen Sensor, das kam nicht so klar aus dem posting heraus.
Ich kenne solche Art von Sensoren leider nicht.

sven


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Am 11.09.2012 22:42, schrieb Sven Schulz:
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Was den Sensor angeht. Es gibt auch Piezi-Kristalldetektoren, aber die
sind wesentlich aufwendiger, was die Auswertung angeht. Sowas wird wohl
als Drucksensor in Motoren eingesetzt. Kräfte misst man üblicherweise
mit DMS Kraftaufnehmern. Das ist dann im Prinzip der nackte Sensor, ein
Stück Alu mit aufgeklebten Metallbahnen, die eine Brückenschaltung bilden.


Gruß

Stefan

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
    Stefan <Hier-steht-absichtlich-keine-E-Mail-Adresse.xy> writes:
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Mit Piezo kann man nur dynamische Kräfte messen. Also bevorzugt schnelle
Kraftänderungen.

Ich kenne nur 4 Sensortypen die kommerziell verbaut werden.

1. Kondensatorplatten in einem parallellogramm "Federrahmen"
2. Ein Draht der durch die Messkraft gespannt wird und in einem Magnetfeld
   schwingt
3. Biegebalken mit DMS
4. Die Messkraft wird durch einen Elektromagnet kompensiert. Der Strom ist das
   Messergebnis.

4 ist der Einzige bei dem nichts verformt wird, kommt aber für den OP nicht
in Frage.

--
MFG Gernot

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftflu ss - Woher?
Gernot Fink schrieb:

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in den grusligsten Billigwaagen, die ich jemals gesehen hatte.

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"Schwingsaitenwägezelle" wobei das schwingende Element durchaus kein
"Draht" sein muss.

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auch piezoresistiv erhältlich

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Da gibt's schon noch einige andere Verfahren

Piezoelektrisch wurde schon genannt, ist recht verbreitet.

Kreiselwägezellen http://www.woehwa.com/kreiselwaagen.asp - genau und
hochauflösend. Ich habe noch eine herumliegen, ist jemand
interessiert?

Etwas exotischer wird's bei "Induktivitätsänderung von
Schraubenfedern", interferometrische Verfahren etc.

Servus

Oliver
--
Oliver Betz, Munich
despammed.com is broken, use Reply-To:

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Am 10.09.12 23.24, schrieb Sven Schulz:
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Die Anforderungen klingen jetzt erstmal für industrielle
Verhältnisse eher moderat: die Auflösung liegt maximal bei 0,1%, zur
Unsicherheit sagst Du nichts. Die Auflösung kriegt jede halbwegs
vernünftige Wägeplattform hin. Die 2 Millionen Zyklen wären eine
ernstere Betrachtung wert.

Über Federwerkstoffrelaxation wirst Du Dir vermutlich keine Gedanken
machen müssen. Das ist im Paarhuferstall so ziemlich das kleinste
Problem.

Welche Wägezellen hast Du Dir denn angesehen? Eine komplette
Wägeplattform mit 4 Zellen ist das, was normalerweise verwendet wird.

Normalerweise wägt man im Kraftfluss, alles andere macht eher
Probleme. Und Halbleitersensoren - das bedeutet ja Halbleiter als
Federwerkstoff - gibt es nahezu nur als Drucksensoren. Das ginge
natürlich auch (Hydraulische Plattform und Druckmessung) - ich wäre
mir nicht sicher, ob besser und einfacher.

Alternativ könnte auch ein hängender Durchlaufkäfig mit
Zuglast-Wägezelle in Frage kommen, z.B. bei www.hbm.com der Typ U2A.
Dazu eine "stallfähige" Waagenelektronik und die Birne ist geschält.

Und wo ist das Problem, alle hundert Ziegen mal einen Kopf zu
drücken, um den Offset wegzunullen? Den Mist, den Dir die Paarhufer
auf die Plattform schleppen, musst Du sowieso wegnullen.

Gruß, V.

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Irgendwann habe ich da mal einen Zeitungsbericht über eine  spezielle Waage
gelesen. Die Waage konnte Kühe beim Durchlaufen wiegen. Machte automatisch
einen gleitenden Mittelwert - solange da die Kuh drüberlief - nullte auch
automatisch den ganzen Dreck weg, der auf der Waage lag - in der Zeit in der
sie leer war; erkannte auch, wenn da mal 2 Kühe drauf waren und loggte das
automatisch anhand der Ohrmarke. Rundumsorglos Überwachung.
Also machbar ist das schon seit langem. Nur die Frage wie teuer es werden
darf? Ich würde da erst mal beim Landwirtschaftshändler nachschauen, ehe ich
da Industriesensoren suche...

M.

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftf l uss - Woher?
Am 11.09.12 08.38, schrieb Matthias Weingart:
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Vermutlich ist das Problem in der Landwirtschaft nicht unüblich. Ich
war davon ausgegangen, dass jemand aus der Landwirtschaft ohnehin
schon beim Landhandel gesucht hat. Die Anforderungen in der
Landwirtschaft unterscheiden sich von industriellen Anforderungen
(Temperatur, IPxy, ...) wenig. Insofern werden dann ohnehin
Industriekomponenten verbaut und die Preise sind anyway
entsprechend. Nur Gebastel wird billig - aber dafür zahlt man dann
an anderer Stelle.

V.


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftf l uss - Woher?
Am 11.09.2012 09:22, schrieb Volker Staben:
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Eher beim Anlagenbauer. "Big Dutchman" wäre da eine Quelle. Die beziehen
aber einen Teil ihrer Waagen wohl dort: http://www.rotem.com /

Gibt noch einige mehr.

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Ich kenne das aus dem Bereich Geflügel. Wobei da automatische
Gewichtserfassung eher schlecht funktioniert. Bei Schafen und Ziegen
stelle ich mir das prinzipiell etwas einfacher vor.

Es gibt es auch ähnliche Waagen für Schlachtereien.


Gruß

Stefan






Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?
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Was ist in diesem Fall eine 'Unsicherheit'?

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Na ja, die Tiere trampeln ja gehörig über die Bodenplatte. Federn sind dabei
ordentlich am Arbeiten. Aber egal, die Relaxion von Metall(Federn) kommt
(leider) praktisch immer vor.

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Noch gar keine. Ich kenn mich mit solchen Sensoren überhaupt nicht aus. Da
die Platte auf Federn bzw. Dämpfern gelagert werden muss, kommt ein Sensor
mit Druck- oder Zugbeanspruchung direkt im Kraftfluss in Frage. Ich weis
noch nicht mal wie die Dinger aussehen.

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Wie sehen solche Sensoren aus? Als Druck-Pille mit Anschlüssen zum
Anschrauben?

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Das schaue ich mir mal an.

Sven


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Am 11.09.12 22.52, schrieb Sven Schulz:
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Messunsicherheit, engl. uncertainty.

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Ja. Ist bei Kraftaufnehmern tatsächlich von Bedeutung, wenn Du mit
der Auflösung in den Bereich von ppm kommst.

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"Kraftmessdose" als Suchbegriff in der Suchmaschine Deines
geringsten Misstrauens liefert tausende Bilder.


Gruß, V.


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?
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Mich interessiert eher der 'rohe' Sensor, nicht unbedingt das fertig
konfektionierte Teil. Ich denke da an einen Kristall mit 2 Drähten drann.
Gibt es sowas?

Sven


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Am 11.09.12 23.33, schrieb Sven Schulz:
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Ja. Heißt "Diode". Auf welchem Stern lebst Du?

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
Volker Staben schrieb:
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Mann, bei einer Kristalldiode wird der Kristall auf ein Blech
geklebt und dann mit nur _einem_ Draht kontaktiert. Heisst dann
auch Detektordiode oder kurz Detektor. In welchem Jahrhundert
lebst du?

--
mfg Rolf Bombach

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfl uss - Woher?
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http://www.viehl-radio.de/homeda/det.html

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?

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Nennt sich DMS - Dehnmeßstreifen. Den klebst Du direkt auf den Stahlträger
auf. Das Kleben ist aber eine Wissenschaft für sich, nicht nur welcher Kleber
sondern auch welche Art von DMS und wie herum der (bzw. die) DMS aufgeklebt
werden müssen.
Einfacher für Dich wären mindestens 3 normale Kraftmessdosen, die du unter
deine Wägeplatte verteilst. Noch einfacher eine fertige Waage. ;-)

M.

Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftf luss - Woher?
Am 12.09.12 07.43, schrieb Matthias Weingart:
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Ein DMS ist kein "Kristall".

Mit einem DMS ist es nicht getan. Für normalerweise verwendete
Brückenschaltungen, Temperaturkompensation, E-Modul-Kompensation,
Kriechkompensation, Kompensation unsymmetrischer Krafteinleitung,
Abgleich von Nullpunkt und Empfindlichkeit etc. pp. benötigt man i.d.R.
eine ganze Reihe von DMS und Abgleichwiderständen. Dazu kommt ein
geeignetes Design des Federkörpers - Material, Geometrie,...

Das überlässt man besser denjenigen, die sich damit auskennen und setzt
eine Kraftmessdose ein - wenn man nicht basteln möchte, sondern wiegen.

V.


Re: Halbleiterwägezelle direkt im Kraftfluss - Woher?
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Ich würde aber gerne basteln. Mir reicht ein 'druckabhängiger' Kristall.

S.


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