Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Do you have a question? Post it now! No Registration Necessary

Translate This Thread From Swedish to

Threaded View
För en tid sedan demonstrerade jag ett system för analys av golfswingar
som jag byggt för en professionell golftränare.

Han gillade vad han såg, men det fanns något som han sade var viktigt
och som han *inte* såg.

Detta något, är spelarens sätt att förflytta sin vikt under själva swingen.
(För er som inte golfar: En "bra" swing brukar karaktäriseras av att
spelaren under "bakswingen" flyttar det mesta av vikten till bakre foten
(räknat i bollens tänkta  färdriktning...), och under framswingen så
skall vikten flyttas framåt..)

Jag gick hem och tänkte på detta, och började söka på nätet efter en
lösning.
Nu klarnar det.
Detta tycker jag mig förstå:

Problemet kan lösas med kraftgivare av lämplig typ. På dessa bultar man
fast en vridstyv platta som golfaren står på. (Jag vill ha en för varje
fot).
Jag har fått datablad på givare samt mekaniska ritningar på lämpliga
fundament/plattor från leverantörer av givare.

Kraftgivare arbetar tydligen mestadels  med sk trådtöjningsgivare (TTG).
TTG:n ingår i en s.k. "fullbrygga" (wheatstone)

Det är "min" uppgift att mata bryggan med en stabil spänning, typiskt 10V.
Vid belastning ändrar sig motståndet i TTG:n och bryggan hamnar i
obalans vilket ger en liten spänning (typiskt 10mV vid full last) på
bryggans mätpunkter.

Nu skall denna spänning mätas i datorn (sorry, men det är fortfarande
Windows/PC....).

Dom som säljer givare verkar sätta en gräns för sitt ansvarsområde vid
givarens inkopplings-sladdar.
Hanteringen av mätdata får man alltså fixa själv....

Söker nu tips på lämplig hårdvara.
Den analoga signalen skall givetvis in i en A/D-omvandlare, men krävs
det också en  separat förstärkare? (Från någon leverantör påstods detta
med syftning på att bryggan gav så låg spänning).
Eller finns det A/D-omvandlare med tillräcklig känslighet?

A/D-omvandlaren tror jag kan vara antingen ett PCI-kort eller möjligen
en separat enhet med USB-interface. Jag har sett dylika på nätet, men
vet ej om det är något som är lämpligt här...

Jag vill helst ta ett mätvärde för varje video-bild som kommer in och
det blir 25 värden/sekund.

Slutligen kan jag inte undanhålla gruppen en länk till
http://www.phidgets.com /
Dom säljer rätt "coola" grejor, bl.a. ombyggda personvågar med
USB-interface!
Skulle ju kunna vara "mitt i köttet" för min tänkta tillämpning!?....

/Johan S


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

det är nästan det enda sättet om man skall få ut en signal som inte
drunknar i andra störningar, att döräkna fram offetfel,
temperaturglidningar mm i senare led i beräkningarna går sällan bra.



Quoted text here. Click to load it

har ingen betydelse så länge den samlar in data i tänkt takt.


Quoted text here. Click to load it

Ofta kan leverantören ge appnötter på typiska interface och du kan utgå
från att det alltid inkluderar OP-ampar i mer eller mindre listiga
kopplingar (för att just undertrycka brus och störningar) + feature som
autokalibreringar mm - en faktor som måste tas med här om bryggan inte
är kompencerad, är tex. temperatur, då 'skalan' på spänningsförändring
per kilo kan glida runt med temperaturen.

en designparameter är också hur noggrant du vill mäta - gram, hekto,
kilo, om du bara är intresserad av realtiva förändringar eller
om absolutvärde är viktigt osv.



Quoted text here. Click to load it

ja - och räkna med att du själv får tillverka kretskort för att
interfacea detta då dett är knappast något som hittas hos kjell o Co...

däremot har nog lastcellsleverantörer förmodligen förslag på färdiga
enheter på DIN-skena mm. som kan köpas för ganska mycket pengar
- det är industriprylar vi pratar om och de flesta vågleverantörer
bygger sin egen utrustning till stor del med kanske gränssnitt
som 4-20 mA strömloop mm.


Quoted text here. Click to load it

det stämmer - många A/D-omvandlare kanske har en ingångsområde på 0-5
volt (0 - 3.3 Volt) uppdelat i 16384 steg (14 bitar) - 65536 steg
(16 bitar)  och på en sådan skulle du dela upp lastcellens 0 - maxvikt @
10 mV  på 32 steg ungefär vid 14 bit, 128 steg vid 16 bit omvandlare.

dvs väldigt grov upplösning - och du kommer ha enorma bekymmer med
nivåer nära 0 Volt pga. brus samt att AD-omvandlare sällan går
bra i sina ändlägen.

du behöver förstärka signalen ca 500 ggr till och börja med om din
AD-omvandlare skall ge vettig upplösning. Du bör också kunna placera
'0' med DC-offsetjustering så att den inte är utanför eller för långt
upp på AD-omvandlaren  mätområde osv.

Sedan är det en massa praktisk tjafs som måste till
som nollställning, filtrering - utbalansering av brygga
- ja, förutom att det är differetiella ingångar osv.

Har du dessutom 16 bitars upplösning så måste det byggas väl i avseende
brus och uppfångade störningar - 16 bit omvandlare ger ca 2.3 gram
upplösning om lastcellen klarar 150 kilo ( vilket nog är minimum då det
finns väldigt tunga männinskor) och en nivåsteg motsvarar 76.3 uV vid en
5-volts omvandlare.

---

med andra ord finns det en hel del och trassla med om man inte hittar
färdiga prylar och du kommer nog att finna att den analoga delen kommer
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Torbjörn!

Tack för ett som vanligt initierat och uttömmande svar.

Jag *har* googlat och om jag t.ex. söker på "USB strain gage" så hittar
jag en komplett enhet som tycks kunna göra jobbet tillräckligt för mitt
behov. Den har drivspänning för bryggan, förstärkare och A/D-omvandlare
i ett paket.
  Tyvärr bara för en kanal, och jag behöver ju två.

Man hamnar tyvärr ganska/mycket högt i pris. Detta är ju "proffs-grejor".

Den övriga delen att mitt golf-system är ju byggd med
"konsument-elektronik" och när det gäller datorer och DV-kameror så får
man numera mycket för pengarna!

(Det visar sig som en följd av en annan googling att det faktiskt finns
en typ av känsliga A/D-omvandlare med USB-gränssnitt, som faller under
kategorin "billig konsumentelektronik" och det är enheter för in- och
utmatning av ljud. Vet ej om dom kan appliceras på mitt problem, men
anar att så inte är fallet)

Efter ditt inlägg, samt från en del annan information, så inser jag att
detta är ett område som man nog skall ha ganska stor respekt för!

Å andra sidan håller jag på och sätter upp vad som säkert blir landets
bästa "swing-studio", och det vore "smutt" att kunna lägga en snygg
vikt-fördelningskurva ovanpå videon...


Jag skall borra lite djupare i detta!

/Johan


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Kom just på en sak:

Jag har gjort ett stort feltänk!
Man behöver ju bara *en* våg.
Den vikt som inte ligger på den "vägda foten" måste ju ligga på den
andra!...
Spelaren kan ju börja med att ställa bägge fötterna på vågplattan för
att kalibrera.
Sedan vet jag ju vilken procent av vikten som ligger på vilken fot!

Detta gäller så länge spelaren inte hoppar under swingen, men det är
*inte* vanligt.
Däremot hoppar man ibland *efter* slaget, men det är en annan sak....

Projektet blev genast mera rimligt....

/Johan

Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it


Kan gå, men jag tror att du vill ha två vågar förr eller senare ändå
då det är en viss röresedynamik i olika riktningar i kroppen under
slaget, som tex acceleration och retadartion av klubban under slaget
samt att dessa är i olika possition före och efter slaget.



det slog mig - går det inte att använda befintliga lastceller med
förstärkare och allt från vanliga personvågar - signalen
förstärks, buffras och går in till en A/D-omvandlare där också
och kanske är på hanterbara nivåer på ingångspinnen där.

Trögheten är förmodligen på mjukvarenivå vilke innebär att
signalen till A/D-omvandlaren är snabb i respons.


- bara ett förslag (som dock kräver lite reverse engineering)


/TE



Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

En tanke, det är ju inte absoluta vikten du är ute efter utan den
relativa belastningen mellan fötterna. Om du bygger en vippbräda med
gummikuddar under i varje ända och kompletterar den med en
lägesindikator kanske du får samma effekt. Du får antagligen kalibrera
om den emellanåt då kuddarna slits, men det får ställas mot kostnaden
för vågceller.

Annars är någon form av hydraulisk lösning med läsning av tryckskillnad
en annan möjlighet. Att vågceller är dyra beror antagligen på att man
vill ha säker läsning av absoluta vikten även vid stora utslag.


--
It's hip to be square.

Roland


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

tja, då får du ha två enheter... - alternativ bygga en multiplexer med
dom problem det kan medföra när man kopplar ihop två sensorer mot samma
jordar osv.



Quoted text here. Click to load it

troligen för att den inte hanterar DC-spänningar eller väldigt låga
frekvenser pga. en blockerande kondensator på ingången - dessutom kan
det ibland finnas switchcap-filter (som antialisingfilter) som kan
bråka, då en del har både låg och höggpassfilter inbyggd i sig
(tex. för modem och telefoni-bruk då allt under 300 Hz skärs bort för
att inte belasta AD-omvandlaren rent amplitudmässigt
- som 50/100/150 Hz brum)

ofta kan sådant slås av och på med flaggor i själva AD-omvandlaren, men
är inte säkert åtkommligt via USB-gränssnittet.

---


Quoted text here. Click to load it
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
När det gäller möjligheten att använda vanliga personvågar som
utgångspunkt, så är detta just vad phidgets gör, och dom har som du kan
se själv försett dom med USB-interface och säljer för 130 Canadadollar.
Frågan är bara hur snabba dom är. Man sägs få upp till 20 mätvärden per
sekund, men frågan är vad dessa mätvärden representerar...

Funderar på att köpa en och testa, jag tänkte ändå köpa lite andra
prylar från dom.
Dom säljer drivare för vanliga modell-servon med USB-interface, och det
kan bli en mycket enkel lösning för att bygga en boll-matare...

Det här med pengar i golfen är en intressant sak...

Många spelare betalar gladeligen många tusen för en enda klubba om dom
tror att den kan ge dom några meter längre utslag.

Däremot är man ofta ganska obenägen att betala för det som verkligen
skulle ge dom ett bättre spel, nämligen lektioner.

Det är här jag tänker visa vad en riktigt väl uppbyggd swing-studio kan
göra för vinterträningen...

/Johan

Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it

det enda jag ser är att inhandla 1-2 styck dito och se vad det går att
göra ur programeringsperspektiv och utprovning med hjälp av
prakiska övningar.

jag misstänker att själva slaget är en ganska snabb process vilket
innebär få sampel under själva slaget.

Sedan måste man avgöra vad som är viktigt - viktförhållande före och
efter slaget eller om det är förflyttningen under slaget som man sätter
fokus på - det är sådant som kan vara skillnaden mellan enkel våg till
avancerad snabbsamplande dito.

dock är 20 sampel/sek relativt snabbt ändå och är kanske tillräckligt
för dig. (även om jag inser att det blir lite knepigare att koppla
värdena till dina 25/50-frame per sekund.


Quoted text here. Click to load it

mao. materialsportare...

själv har jag skjutit 49:or gång efter gång med skytteklubbens pistoler
som är i varierande skick - medans snubben (oftast) som har 'allt' i
både vapen, kläder och tillbehör, skjuter som en potta skit...

fins ingen utrustning i världen som kan kompensera dåligt/otränat
utförande i idrotten - det är träning, träning och råd och styrning
med träning som ger dom stora framstegen och det är först när man närmar
sig toppen av sin förmåga som utrustningen börja ha betydelse.

Quoted text here. Click to load it



Det är samma sak som att sälja tjänster - saker kan man spara på och
visa upp för att imponera på sina vänner - medan en tjänst är osynlig
och konkurerar alltid med 'sin egent tid' hos personen - dvs. 'det där
kan jag göra själv - om jag har lust' och därmed dess värde - tyvärr...


Quoted text here. Click to load it


Lycka till - någon gång i livet kanske jag också provar på golf :-)

/TE


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it





Vikt kan mätas på många sätt t.ex. trycket i en belastad luftkudde. Eller
optisk avläsning av fjäderlängd (F=kx).

Sedan så finns det digitala vågar i konsumenthandeln. Och dessa borde inte
var så svåra att få ttl tåget till pc'n.
USB interace (1.5 mbps) kan göras mha PIC/Atmel chip i mjukvara.


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it
Lustigt sammanträffande...
Jag har idag på morgonen fått leverans av en elektrisk personvåg från
www.phidgets.com
Det är precis det som du beskriver: en enkel elektronisk personvåg som
är kompletterad med ett USB-interface. Sitter och labbar med den just
nu, och efter en snabb test så verkar det som att den kommer att lösa
mitt problem på ett utmärkt sätt.
Dom tar 130 Canadadollar för en. Jag såg på ÖB i helgen el-vågar för 99
kr, så det vore kul att prova att göra något själv..

Har du egna kunskaper/erfarenheter om att bygga USB-interface som du
beskriver?
M.v.h

/Johan


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it


Jag känner en som har gjort det. I princip samplar man usb paketen. Varefter
sedvanlig bit recovery o.dyl äger rum. USB är egentligen som ethernet men utan
någon större tålighet elektriskt. USB förlängning över 5 meter ska tydligen
kunna slå sönder sändar utgången pga elektrisk reflektion.. :)

USB2 är däremot tydligen en värre nöt att knäcka. Å andra sidan finns det
fpga med inbyggda 10 Gbps interface. Så det fixar sig väl.
Glöm inte firewire om du behöver lite fart. Den klarar tydligen mer än en
host vad jag minns. USB är tämligen hjärndött i det avseendet.

Ett enkelt sätt att mäta vikt skulle kunna vara att ha en fjäder som motstånd
och sedan mäta avståndet mellan plattorna mha skjutpotentiometer.

Piezo kristaller avger ström vid tryck _förändring_. tips.. typ :)


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

möjligen slår sönder datapaketens innehåll ja, inte att det krachar
USB-gränssnittet elektriskt.


Quoted text here. Click to load it

på den punkten kan jag inget annat än hålla med, det är väldigt illa
designat om man tittar efter lite, som tex. att man inte vet vad
impedanmatchning är för något (och orsakar datakorruption vid långa
kablar enligt ovan) förrän vid USB2.0 då man var _tvungen_ att läsa på
lite för att få något alls att fungera... - och för att få det
bakåtkompatibelt mot USB1.1 och USB1.0 så blev intefacen ännu sörjigare
konstruktionsmässigt och med onödigt dyra och skärmade USB-kablar .

usch, fy och blä - inget som en seriös konstruktör skulle vara
stolt över och är en produkt av digitalknuttar som ger sig på
något som de inte känner till och begriper - och ser misstagen
först efter man har byggt sig fast i en standard och kan inte
backa...

IDE-bussen utvecklades på samma fina sätt... alla kommer
väl ihåg dom mångledade dyrare specialbandkablarna när man
skulle över 100 MB/s medan SCSI tutade på vidare med samma
gamla 'glesa' bandkablar i dubbla datatakten per ledare
som IDE-bussen och 12 - 15 ggr längre kabellängd...

I detta avseende är Firewire bättre designat - dock inte
helt bra där heller, men med kretskopplad filosofi kan man där
i allafall garantera banbredd och tidrespons  utan att
konkurera och störas av annan trafik.

sedan är firewire  multihost och kan byta roller i trafikflödet, vilket
USB defintivt lider av då det är ett pollat system med bara en master
( PC:n). det sistämda är också en orsakt till att USB aldrig riktigt
kan ersätta rollerna som tex. RS232 kunde göra med könbyten och
rollbyten mm.


Quoted text here. Click to load it

principmässigt är det enkelt, sedan var det här med att bygga
grejorna också... att bygga en våg som mäter lika mycket oavsett om man
står på mitten eller nära kanterna av vågen är inte helt enkelt - öppna
en badrumsvåg så skall du få se vad man gör där för att minimera
tyngdpunktens placeringsverkan på mätvärdet...

/TE





Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it


Man ska nog inte glömma dom rent affärsmässiga aspekterna. Då apple/firewire
vet att ta betalt per port eller hur det var.

Quoted text here. Click to load it

För att inte tala om olika typer av elektrisk typ. Öppen kollektor, Totempåle,
tristate..blandat i en underbar röra plus att det slarvades friskt med
buslängder, emi, och kapacitans.. crc kontroll av att allt går rätt till
uppnås först med udma.. rysk roulette? :)

Quoted text here. Click to load it


En del digitalkameror har firewire numera. Kanske usb förlorar på längre sikt
pga just multihost möjligheten.

Quoted text here. Click to load it

Berätta gärna .. ;)


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

du menar att upphovsmännen  skulle betala för dyngan som släpptes
ut - som en miljöavgift till köparna som ta emot produkterna.

Det fins ingeting där som är så genialiskt eller har verkshöjd
nog som motiverar några som helst avgifter...

Quoted text here. Click to load it


jojo - dock, det fungerade tillräckligt bra tills datatakten gick över
en viss gräns (166 MB/s ?)och man var tvungen att titta på seriella
alternativ istället - någon borde fråga IDE-konstruktörerna varför
man kan lösa 16 ggr högre datatatakt på ett trådpar på något
som nätt och jämt klarades på 16 trådpar innan - jag skulle
i allafall bli lite röd om halsen som konstruktör :-)...

Var det mr. shugart himself på seagate som visade hur man gör
igen, nu när någon frågade.... :-)

(det var Shugart som uppfann gränsnitten till SCSI, MFM-diskar och
diskettstationer som används än idag - och dom använder terminatorer där
det behövs!!! - dvs. utvecklarna där hade lite känsla för
transmissionsteori och gjorde fungerande kompromisser även
om de var långt ifrån perfekta lösningar.

ST som i ST506 på seagates hårddiskar stod för Shugart Technology
alltså shugart-kompatibel hårddisk i en tid då det inte var
självklart vad som var standard. )

Quoted text here. Click to load it

du har rätt - det käns som en brytning nu då det tidigare verkade som
att firewire förlorade mot USB - snarar går åt andra hållet nu.
dessutom finns firevire med 800 MBit/s och planlagt tom. 1600 MBit/s

ett race som USB kommer att ha väldigt svårt att hänga med på om de inte
offrar bakåtkompabiliteten...

själv vet jag i allafall vilken alternativ som gäller vid inkoppling av
externa hårddiskar - inte USB i allafall, har för dålig prestanda...



Quoted text here. Click to load it

Undras inte om ny teknik eller liknande tidning hade
en not om detta - det är ganska klurigt och har helt klart högre
genalitetsklass än ovanstående USB-buss... ;-)


/TE




Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it


Det handlar mer om möjligheten att ta betalt. Kan dom så gör dom.

Quoted text here. Click to load it

IDE har patchats varje gång företagen behöver sälja mer eller behöver utöka
begränsningar som t.ex. udma33 med crc16. För att inte tala om 127 Gbyte.. :)
(btw scsi-U160 kör crc32)

Quoted text here. Click to load it



ST, RT, Floppy diskar hadde rätt mycket gemensamt. IDE diskar var mer som en
förlängning av AT-bussen med implicita komplikationer....
Således AT diskar är i princip en bussförlängning utan full adress bus och
en del andra signaler. Compactflash är mycket likvärdigt.. varav trådlösa kort
etc.. med CF anslutning.

Quoted text here. Click to load it


Deja vju a "int 21" ;)

Quoted text here. Click to load it

Beror på uppgiften. En fördel med USB är ju att varenda moderkort fick det
pålött vare sig man ville ha det eller inte.

Quoted text here. Click to load it

Beror väl på att konsumenter kan se själva omgående om vikten är åt h-vete :=)
Och jämför med föregående analoga modeller.


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare

Quoted text here. Click to load it

jo, men det ligger mera på mjukvara och överenkommna CHS-adresseringar
om man nu inte kör SCSI-paket för hela slanten numera när OS:t väl har
snurrat igång. Även SCSI-protokollet har ju växt till efter hand
med allt större bitrymd för rymma adresserna till sektorerna på även
gigantiska hårddiskar - det var få som kunde tänka sig 2-300 GB
diskar runt 1982 då 12 Mbyte var enormt stort...



Quoted text here. Click to load it

Jo - sätta en 74HC244 och 74HC373/374 som buffrar mot bandkabeln från
ISA-bussen är precis en lösning värdig digitalknuttar...
- och det går väl an så länge man håller sig runt 8 MHz som
ISA-bussen...


Quoted text here. Click to load it

jo, det är ju så man etablerar en standard - se till att pyra
in det så att bättre alterntiv inte har en chans att konkurera
den dåliga lösningen i pris... - om det inte är väldigt mycket bättre.

Nu kom ju firewire och USB samtidigt och slaget är inte
avgjort ännu - trots allt är det svårt att undvika se
prestandaskillnaden mellan USB och firewire till firewires
fördel i det verkliga livet och att folk upptäcker USB:s
480 MBit/s är mest bara papperssiffor som inte kan bevisas
praktiskt...

Jag tror att man får leva med båda busstyperna lång tid framöver
då dom löser lite olika saker, trots allt.

Quoted text here. Click to load it

har dock för mig att de enklare digitala vågarna har precis samma
upphängning som de med roterande skiva, nu med elektronisk avläsning
istället :-)

/TE




Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it

Där har vi lösningen.. :>
Spraya greykod på baksidan av skivan, sätt lämpligt antal optotransistorer
som kopplas till ett parallell-in/seriell-ut chip vidare till en PIC som
snackar usb 1.5mbps.

Btw, har du något tips på usb2/fw chip som man kan koppla till sina digital
konstruktioner?


Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it


är också idel öra!

dvs hur mycket fins färdigt i form av libbar för USB-stöd i
utvecklingskitet resp. hur mycket måste man snickra själv.

Då min mnemonickstack i huvudet är full sedan motorola 6800
och 8051-tiden  så förutsätter jag förståss att utvecklingen
görs i C-kod utan dyr separat inköpt utvecklingsmiljö
utan allt sådant följer med i utveckligskitet samt att det
inte är snöpt i avseende kodstorlek som tidigare brukade vara
vanlig begränsning...

jag har ett flertal projekt som har stanna i hyllan just för
att utvecklingsmiljö med C-kompilator har varit aldelles för
dyrt för att vara motiverbar i kostnad - speciellt för hobbybruk...





/TE





Re: Kraftmätning Trådtöjningsgivare
Quoted text here. Click to load it




Kan ha varit C.. kan ha varit assembler. Men timeing beräkning borde ge svar.
Tror inte det vart libbar el utvecklingsmiljö. Dessutom kommer både PIC & Atmel
med färdig kompilatormiljö för win32 (usch :) som är gratis. Till PIC
finns en del fri källkods verktyg också.

Den lägsta hastigheten på USB är 1.5 Mbps (modulation?). En enchips dator går
väl på 1-20 MHz.


Site Timeline