Brückenschaltung Dehnungsmessstreifen Einsteigerprojekt

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Autor
Brückenschaltung Dehnungsmessstreifen Einsteigerprojekt

    







BID = 962881

Katar53

Gerade angekommen


Beiträge: 2
 

  


Hallo

ich habe ein Problem und zwar habe ich eigentlich keine Ahnung von Elektrotechnik, naja aus dem ersten Semester haben wir gelernt wie man Schaltungen umformt und berechnet aber ich bin jetzt im 2. Semester und habe ein elektronik basierendes Projekt begonnen.
Es ist eigentlich sehr simpel (so hieß es am Anfang), ich möchte mit einem Dehnungsmessstreifen eine Kraft erkennen und sobald die Kraft erreicht wird soll ein Geräusch erklingen.
Den Dehnungsmesstreifen(DMS) möchte ich in eine Brückenschaltung einbauen und in die Brücke muss jetzt ein Bauteil welches bei einer bestimmten Spannungoder Stromstärke den Strom durchlässt. Auserdem überlege ich noch ob ich einen einfachen Buzzer nehme oder ein "Soundmodul" (https://cache-kontor.de/Soundmodul-.....rofon, sowas in der Art).





So stelle ich mit das erstmal vor. Zwischen v1 und v2 könnte ich eine Last anlegen welches erst mit Strom gespeist wird, wenn die Brücke nicht mehr ausgeglichen ist. Das geschieht halt dann wenn der DMS gedehnt wird.

Ich hoffe ich bekomme einen Tipp welche Bauteile ich zwischen v1 und v2 einbauen kann und ob das so überhaupt funktioniert.

Liebe Grüße

Katar53

BID = 962889

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen

 

  

Hallo,

zuerst muss das Signal (die Signaldifferenz) verstärker werden. Dazu würde sich z.B. ein Instrumentenverstärker eignen. https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverst%C3%A4rker

Allerdings soltlest du dich zuerst mit der Funktionsweise von Operationsverstärkern vertraut machen.

Danach wird es wohl einen Komparator brauchen um das verstärkte Signal mit einem Schwellwert zu vergleichen und bei dessen Überschreiten das Tonsignal auszulösen.

Ich würde, je nach Anwendung, aber auf fertige Wägezellen mit eingebauter Verstärkerelektronik zurückgreifen. Bei solchen Messschaltungen kann man ohne die entsprechende Erfahrung viel falsch machen.

Grüße
Simon

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Simon
IW3BWH

BID = 962896

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Es ist eigentlich sehr simpel (so hieß es am Anfang), ich möchte mit einem Dehnungsmessstreifen eine Kraft erkennen
Nun ja, Spannungen im µV-Bereich zu verstärken, ohne dass man in Wirklichkeit ein Thermometer baut, ist nicht gerade ein Anfängerprojekt.

BID = 962920

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
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So kompliziert wird das im zweiten Semester nicht sein.

Ich gehe davon aus, daß schon brauchbar gedehnt wird und die Genauigkeit keine ernsthafte Rolle spielt. Nehmen wir mal an, der Streifen wird um 1 Promille gedehnt und es gilt k = 2. Möge über dem Streifen eine Spannung von 1 Volt anliegen. In dem Fall erhöht sich die Spannung um 2 mV. Da geht noch was mit eher einfacher Elektronik, ist spannungsmäßig Bereich Tonabnehmer.
Ich würde die Schaltung etwas anders aufbauen, die Widerstände oben und unten gegeneinander vertauschen, also DMS und R1 nach Masse. An die Punkte V1 und V2 schließt Du dann einen Komparator (Operationsverstärker) an. Der meldet dann, wenn der gewünschte Wert überschritten wird. Reicht eine LED als Melder, kannst Du die LED mit Vorwiderstand direkt an den Ausgang des Komparators anschließen.
Für R1 nimmst Du nicht einen festen Wert 120 Ω, sondern eine Kombination aus 110 Ω und Spindeltrimmer Mehrgang 20 Ω. Damit kannst Du dann jeden beliebigen Wert zwischen 110 und 130 Ω einstellen, der Messstreifen wird nicht exakt 120 Ω haben und handelsübliche Widerstände auch nicht. Auch stellst Du mit dem Trimmer den Punkt ein, ab dem die Schaltung auslösen soll.
Super exakt wird die Sache nicht. Beim Einstellen des Trimmers wirst Du etwas Fingerspitzengefühl benötigen, eine Umdrehung entspricht je nach Trimmer etwa 1 - 2 Ω.

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 962927

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
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Ich habe mal etwas recherchiert.

Bei der Firma gibt es interessante Informationen:
https://dms-technik.de/index.php?op.....d=835
Man findet da allgemeine Informationen als PDF und Online-Rechner.
Prinzipiell sollte die Spannung über dem DMS möglichst groß sein. Man darf es nur nicht übertreiben, weil ja dann auch die Verlustleistung steigt, er sich erwärmt.

DL2JAS

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BID = 962930

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17434

Die Sache ist mit einer Brückenschaltung und einem Komparator ( http://elektroniktutor.oszkim.de/analogverstaerker/kompar.html ) leicht zu lösen. Der Zweig ohne DMS stellt deine Referenzspannung zur Verfügung und der Zweig mit dem DMS ist deine Eingangsspannung. Der Komparator (Vergleicher) vergleicht die Referenzspannung mit der Eingangsspannung. Je nach Beschaltung des Komparators wechselt der Ausgang zwischen -(GND) oder + (Versorgungsspannung).

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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am  8 Jun 2015 17:24 ]

BID = 962955

Katar53

Gerade angekommen


Beiträge: 2

Hey danke Leute bin grad echt glücklich das ich soviele Antworten bekommen habe :DD
Wie gesagt ich kenn mich nicht so gut aus das ich alles nachvollziehen kann, ich muss mir jetzt etwas wissen zu den genannten Bauteilen aneignen.
Die Wiederstandswerte auf meiner Zeichnung habe ich frei erfunden (auser DMS), ich könnte theoretisch kleinere wiederstände nehmen damit am DMS ne höhere Spannung anliegt. Und ja es geht nicht wirklich um Genauigkein nur um Funktionalität.

LG

BID = 962957

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17434

Einfache Überlegung du speist deine Brücke mit 12V und ein Zweig besteht aus 120 ohm DMS+120 Ohm dann ergibt sich am Verbindungspunkt eine Spannung von 6 V aber 12V:240Ohm ergeben 50mA ! dieser Strom ist schon zu hoch da er zur unerwünschten Erwärmung führt! Legst du den Strom auf 5 mA aus ergibt sich ein Gesamtwiderstand eines Brückenzweiges von 12V: 0,005A=2400Ohm
Mit einem Strom von 0,005A an 120 Ohm hast du über dem R eine Spannung von 0,6V. Gehen wir mal weiter davon aus das sich die Spannung auf 0,61V erhöht (10mV) dann siehst du das die Änderung der Spannung relativ gering ist. Deshalb benötigst du einen Verstärker der sehr hoch verstärkt, das tun OPV in der Regel mit dem Faktor 10000 und höher!
Der Komparator ist wie gesagt ein Vergleicher der die Spannung an dem Zweig ohne DMS mit der Spannung am DMS vergleicht und entsprechen seine Ausgangsspannung anhand des Vergleichs ändert. Die Höhe der Spannung ist relativ wurscht! Wichtig ist nur die Spannungsänderung über dem DMS!


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BID = 963079

dl2jas

Inventar



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Langbein, die Dinger vertragen schon etwas Strom!

Eine Faustformel ist 30 mA bei mittlerem Werkstoff, gilt für die üblichen einfachen Folien 120 Ω. Hat man Alu, was die Wärme gut leitet, kann man merklich höher gehen. Ich setzte einen Link, da gibt es sogar einen Onlinerechner, um eine sinnvolle Betriebsspannung zu ermitteln.
Katar53, hast Du schon ein Werkstück mit aufgeklebtem DMS?
Dann baue einfach nur mal die Brücke mit sinnvollen Widerstandswerten.
Die Brückenspannung kannst Du mit einem etwas besseren Digitalmultimeter messen, reicht erst mal um was zu sehen. Hast Du das gemacht, berichte davon mit Messwerten.

DL2JAS

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BID = 963083

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen


Zitat :
dl2jas hat am 10 Jun 2015 12:06 geschrieben :

... die Dinger vertragen schon etwas Strom!
...


Aber wohl nur wenn die Messbrücke komplett aus DMS besteht und sich somit alle vier Widerstände gleich erwärmen (bei gleichem Tk), sonst wird wohl die Temperaturdrift eher ein (von Perl schon besagtes) "Thermometer" verursachen.

Katar53 scheint (laut bisheriger Beschreibung) nur einen "einfachen" DMS zu wollen, und die drei restlichen Widerstände für die Brücke in seine Schaltung zu verlegen. Das geht höchstwahrscheinlich schief, egal wie hoch der Strom durch den DMS ist.

Deshalb auch mein Tipp einen fertigen Kraftaufnehmer bzw. eine Wägezelle mit integrierter Messelektronik und analogem linearen Ausgang zu verwenden.
Wenn das ganze nur der eigenen Fortbildung dienen soll kann man aber natürlich experimentieren um selbst draufzukommen warum etwas nicht funktioniert .

Grüße
Simon

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Simon
IW3BWH

[ Diese Nachricht wurde geändert von: wulf am 10 Jun 2015 12:32 ]


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