Heute morgen kam die neue Elektor und beim Blättern blieb ich hier hängen:

Küchenwaage als Kraftmessgerät

Schubmessung leicht gemacht

Erschienen in Ausgabe 457, Januar 2009
Küchenwaage als Kraftmessgerät
Vor allem Raketen-Modellbauer interessieren sich für den Schub(-Verlauf) ihrer Motoren. Entsprechendes Mess-Equipment ist aber nicht billig. Mit Hilfe einer einfachen elektronischen Küchenwaage, einem Operationsverstärker und einem ATmega8 lässt sich ein günstiger Messstand mit PC-Anschluss aufbauen.

Grüße
Tom

Geändert von Tom am 13. Dezember 2008 um 10:23

Na das hört sich ja super an
Wie sieht es denn mit der Qualität der Messdaten aus? Steht da was zum Thema Abtastzeit etc.?
In welchem preislichen Rahmen bewegt sich das denn?

Gruß
Scorpion_XIII

Das wird vom Aufbau her nicht viel Unterschied zu meinem Prüfstand haben.
Ich habe Dehnungsmessstreifen aus einer digitalen Personenwaage genommen. Aber es stimmt schon, die Messelektronik schlug mit 150 €(oder sogar mehr) zu Buche.Glücklicherweise lief es ja als Schulprojekt
Ich wollte das Projekt auch noch mal wieder neuaufgreifen, aber mir fehlt leider die Zeit...


mfg
Dennis

Hallo,

das klingt ja super. Der Aufbau der Platine siht ja recht einfach aus.
Nur wie bekomme ich den Baustein programmiert?
Wenn ich so etwas lese bekomme ich irgendwie Panikattacken :-)
Ich bin leider nie so richtig aus der Analogtechnik herausgekommen.
Könnte und würde jemand von euch mir den Baustein programmieren?

Viele Grüße Ralf

Hi,

da gibt es eine Menge an Leuten im Forum die das können. Mit der richtigen (nicht sehr teuren) Hardware ist das keine Kunst. Wenn du willst kann ich das gerne für dich erledigen.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

danke für Dein Angebot. Was haltet Ihr den von der Technik an sich?
Ist das ein brauchbares Konzept oder sollte ich waren bis die Entwicklung im Forum soweit ist?

Der Vorteil ist, das es eine abgeschlossene Hardware-Entwicklung mit entsprechender Software ist.

Gruß Ralf

Hi,

wenn du damit Winfrieds Prüfstand meinst, so würde ich sagen das es sich auf alle Fälle lohnen wird zu warten. Das mit dem abgeschlossen läst sich auch auf Winfrieds Lösung anwenden.

Gruß

Neil

Hallo Neil,

wie schaut es denn von der Kostenseite aus? Die Schaltung aus dem Artikel Kommt mit recht wehnigen Bauteile aus, Kostenpunkt ca 30€.

Was hältst Du den vom Aufbau der Schaltung?

Gruß Ralf

Hallo,

für eure Entscheidungsfindung hier ein paar Anmerkungen:

soviel ich gesehen habe ist der PS von Jürgen eine einfache, kostengünstige Version, die den meisten Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit genügen dürfte.
Er besitzt 10 Bit Auflösung (3000 Messungen/s), aber keine Datenloggerfunktionalität. Das bedeutet, daß der PS bei der Messung mit einem Notebook verbunden sein muß. Das könnte bei größeren Motoren eine gewisse Gefahr für den Notebook (auch z.B. HCL) darstellen.

Wer allerdings mehrere Sensoren und Druckmessung des Motors benötigt, kommt mit Jürgen's PS nicht aus. Auf der anderen Seite macht mein PS nur Sinn, wenn auch auf der mechanischen Seite ein Äquivalent zur Verfügung steht. Das heißt, daß hochwertige Sensoren verwendet werden sollten und Gehäuse, die auch die teuren Sensoren gegen jede Art von Einfluß schützen können. Die 2x24 Char LCD sollte man auch einbauen können (-> Aussparung fräsen). Ich verbaue teure Sensorverstärker mit Null-Temperaturdrift und geringstem Rauschen. Billigsensoren würden den ganzen Aufwand zunichte machen. Allein mein 16- oder 24-Bit A/D-Wandler kostet in etwa so viel, wie die ganze Baugruppe von Jürgen. Das bringt bei richtigem Design zwar eine 64 mal höhere Auflösung und mindestens 15 mal höhere Genauigkeit, aber das macht nur Sinn für jemand, der dies auch benötigt. Selten-User sollten sich meinen PS4 nicht antun.

P.S.: es muß sich niemand an seine Zusage bzgl. der Abnahme einer PS4-Baugruppe gebunden fühlen. Ich müßte nur wissen, wer nicht mehr daran interessiert ist. Ich möchte nicht auf zu vielen Bauteilesätzen sitzen bleiben.

Winfried

Hallo zusammen,

ein paar Kommentare zu meiner Schaltung aus der Elektor, um sie vielleicht besser einschätzen zu können:

Die vorgestellte Elektronik ist schon etwas betagt und wurde bereits zu Beginn des Jahres 2004 entwickelt, zunächst als fliegender Aufbau auf Lochrasterplatine und einem Analyse-Skript in ROOT (von Norman alias unicorn). Das Ziel war, Motoren für den Sportbereich (damals S1F) selber charakterisieren zu können. Winfried hat uns damals mit seinem PS unermüdlich Motoren gemessen, aber auf Dauer will man ja auch selbständig werden...

Wir haben damals mal ein paar Messungen von Motoren (gleicher Typ und gleiche SP-Masse) mit denen von Winfrieds-PS verglichen und der Gesamtimpulswert war sehr ähnlich (Abweichung einige wenige Prozent). Diese gute Übereinstimmung liegt vor allem daran, dass der Impuls als Integral der Kraft über die Zeit rel. robust gegen Rauschen im Kraftverlauf ist. Die Auflösung der Momentanwerte sind bei 10 Bit Auflösung natürlich deutlich geringer als die von Winfrieds PS.

10 Bit sind aber auch nicht so schlecht! Wenn es gelingt; diese optimal auf den Kraftbereich des Motors (Null bis Motorpeak) aufzuteilen, erhält damit ja immerhin eine (theoretische) Auflösung von rund 1/1000. Deshalb bietet die vorgeschlagene Elektronik vier unterschiedliche Messbereiche, mit denen die Elektronik vor der Messung an den jeweiligen Motor angepasst werden kann. In Schneeberg haben wir im empfindlichsten Messbereich immerhin mal den Schubverlauf eines Jetex–Motors messen können.

Die Samplerate war mit 3 kSample/s für meine bisherigen Messungen ausreichend.

Die Waage wird über einen Stecker mit der Elektronik verbunden. Es ist deshalb durchaus möglich, auch andere (kommerzielle) DMS-Biegebalken etc. anzuschließen (Innenwiderstand ist allerdings zu berücksichtigen, siehe Elektor-Artikel). Ich habe mir einen hochwertigen Biegebalken für 300N zugelegt und problemlos anschließen können.

Daten werden nicht in einem internen Speicher geloggt, sondern während der Messung an einen Rechner übertragen. Dies hat Nach- aber auch Vorteile. Auf einem Flugtag, wäre eine Logfunktion schon sehr nützlich. Wenn man aber zuhause (z.B. hinter einem Kellerfenster ) seine Messungen durchführt, ist das direkte Übertragen sehr komfortabel…

Die Messung passiert trotz der permanenten Übertragung in Echtzeit, da der Sampletakt durch den Atmel vorgegeben wird und im Zweifelsfall eine Datenpufferung erfolgt.

Die Software zur Messdatenerfassung und zur Analyse der Diagramme ist inzwischen in LabVIEW geschrieben und kann bei Elektor unter folgendem Link als Standalone-Applikation heruntergeladen werden:

http://www.elektor.de/jahrgang/2009/januar/kuchenwaage-als-kraftmessgerat.769166.lynkx?tab=3

Bei Interesse wäre auch eine Linux-Version denkbar.

Das Platinenlayout und das Hexfile für den ATmega8 haben‘s leider nicht auf die Website von Elektor geschafft (warum auch immer…). Interessierten kann ich die Files aber auch gerne direkt zukommen lassen.

Fazit:. Die vorgestelle Elektronik hat mich (da Küchenwaage mit DMS vorhanden) nicht viel gekostet und mir in den letzten Jahren gute Dienste geleistet. Es ist aber ganz sicher nicht so professionell, wie das von Winfried!

Viele Grüße
Jürgen