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Vibrations/Schwingungstest im Selbstbau? |
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BID = 645473
Wolfes
Gerade angekommen
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Hallo zusammen,
mein erster Thread 
Und gleich das erste Projekt:
Für einen Messaufbau im Bereich Sensorik möchte ich mir einen "Rütteltisch" bauen!
Ziel ist es, eine käuflich erwerbbare Elektronik auf "Vibrationsempfindlichkeit" zu testen.
Meine Überlegungen sind bisher etwas gereift und ich wollte mal bei Euch nachfragen, ob ich damit total falsch liege, oder ob es in die Richtung weitergehen kann?
Die zu prüfende Sensorik wird im Modellbaubereich (Helikopter) eingesetzt, um die Lagestabilisierung des Helis (Heckrotor) auf elektronischem Wege zu ermöglichen. Da ein Helikopter durch das Drehmoment am Hauptrotor sich ohne den Heckrotor ständig um die eigene Achse drehen würde, sorgt der Heckrotor dafür, dass der Heli in der Fluglage stabil bleibt. Früher wurde der Heckrotor mit statischen Drehmomentausgleich (DMA) gesteuert, was heute elektronische Teile (Gyros) übernehmen. Diese Gyros haben eine "gewisse" Vibraionsempfindlichkeit. Leider geben die Hersteller hierzu keine Daten bekannt. Da jeder Hubschrauber etwas vibriert, der eine weniger der andere mehr, müssen diese Gyros vibrationsresistend sein. Um jetzt herauszufinden, bei welchen Vibrationen ein solcher Gyro "aussteigt" (und dass kommt in der Praxis vor) will ich mich eine Art Rütteltisch bauen.
Mein Konzept sieht folgenden Aufbau vor (LS=Lautsprecher):
- Frequenzgenerator per PC über die Soundkarte (wenn die es mitmacht) über einen Vorverstärker auf einen LS
- Plattform (40x40mm)auf dem LS bauen
- Impulslogger an den Gyroausgang (um zu sehen, wann das Ding aussteigt)
- Ozzi an LS um die tätsächliche Frequnez zu ermitteln
Soweit habe ich alles zusammen, dass Einzigste was mir fehlt, ist ein geeigneter LS. Die Frequenz, bei der vermutlich der Gyro aussteigt, wird so um die 140 bis 160 kHz sein. Ich glaub die LS sind so bis ca. 22.000 Hz ausgelegt, darüber hört man ja eh nichts. Da bin ich noch auf der Suche.
Meine Frage ist jetzt, ob ich mit dem Gedanken für solch einen Mesaufbau richtig liege, oder total daneben? Diese Gyros haben in der Regel die Abmesungen von 30x30 bis auf 40x40 und wiegen so im Schnitt zwichen 10 und 20 Gramm.
Für die Amplitude würde ich entsprechend die Lautstärke ändern, für Sinus die Frequenz. Die freien Frequenzgeneratoren für den PC können normal Sinus, Sägezahn, Rechteck usw.
Was meint Ihr zu der Idee. Ok, oder total daneben -> was wäre die Alternative.
Vielen Dnak und Grüße
Wolfgang |
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BID = 645475
Ltof
Inventar
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Zitat :
Wolfes hat am 5 Nov 2009 12:23 geschrieben :
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Die Frequenz, bei der vermutlich der Gyro aussteigt, wird so um die 140 bis 160 kHz sein.
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Das glaube ich nicht. Und wenn das so ist, wirst Du mit Hausmitteln einen solchen "Rütteltisch" nicht hinbekommen. Das ist Ultraschall. Meinst Du nicht vielleicht eher 140 bis 160 Hz?
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(Hanlon’s Razor) |
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BID = 645476
Mr.Ed
Moderator
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Ähm, bist du dir bei den Frequenzen sicher? 160kHz liegt bereits mitten im Langwellenrundfunkbereich, auf 153kHz sendet z.B. der DLF. Mit einer Soundkarte kommst du da auch nicht mehr hin, die besten gehen bis 96kHz rauf (bei 192kHz Samplingfrequenz).
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-=MR.ED=-
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BID = 645477
Otiffany
Urgestein
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Googl mal nach Klopfsensor.
Gruß
Peter
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BID = 645481
perl
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Zitat : Ltof hat am 5 Nov 2009 12:36 geschrieben :
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Zitat :
Wolfes hat am 5 Nov 2009 12:23 geschrieben :
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Die Frequenz, bei der vermutlich der Gyro aussteigt, wird so um die 140 bis 160 kHz sein.
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Das glaube ich nicht. Und wenn das so ist, wirst Du mit Hausmitteln einen solchen "Rütteltisch" nicht hinbekommen. Das ist Ultraschall. Meinst Du nicht vielleicht eher 140 bis 160 Hz? |
Mit ein paar hundert Hertz funktionieren vielleicht die Schwingkölbchen einer Mücke, aber die piezoelektrischen oder MEMS Gyros schwingen durchaus im oberen NF- und Ultraschallbereich.
Die Schwingfrequenz kann man aber in Erfahrung bringen und dann den Sensor dort besonders gut dämpfen.
Als mindestens genauso problematisch wie mechanische Störungen schätze ich die starken elektromagnetischen Störfelder ein, die vom PWM-geregelten Antrieb ausgehen.
Was den Shaker angeht, der hochfrequente Drehschwingungen erzeugen soll, so kann man ja einen Brushlessmotor ohne seine Steuerung verwenden.
http://www.watson-gyro.com/files/gyro_technology_report.pdf
P.S.:
@Mr.Ed:
Zitat :
| | die besten gehen bis 96kHz rauf (bei 192kHz Samplingfrequenz |
Dass man ein Ausgangssignal bis zur halben Samplingfrequenz erzeugen kann, ist graue Diarrhoe.
Tatsächlich liegt da eine Nullstelle im Frequenzgang und natürlich fällt die Signalamplitude auch schon vorher ab.
Oberhalb fs/2 liegt dann bis fs (und höher) die Spiegelfrequenz (und Oberwellen), die man mit einem analogen Filter beseitigen muss.
Weil dieses Filter eine endliche Flankensteilheit hat, kann man praktisch nur den Bereich bis etwa 40% der Samplingfrequenz ausnutzen.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 5 Nov 2009 14:08 ]
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BID = 645483
Wolfes
Gerade angekommen
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Hi,
Zitat :
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Zitat :
Wolfes hat am 5 Nov 2009 12:23 geschrieben :
Die Frequenz, bei der vermutlich der Gyro aussteigt, wird so um die 140 bis 160 kHz sein.
Das glaube ich nicht. Und wenn das so ist, wirst Du mit Hausmitteln einen solchen "Rütteltisch" nicht hinbekommen. Das ist Ultraschall. Meinst Du nicht vielleicht eher 140 bis 160 Hz?
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OK, dann vergesst mal den Satz mit den 160 kHz, evtl. sind auch nur 20 Hz 
Wäre der Aufbau dann Ok?
gruß
Wolfgang
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BID = 645484
Wolfes
Gerade angekommen
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Zitat :
| Die Schwingfrequenz kann man aber in Erfahrung bringen und dann den Sensor dort besonders gut dämpfen.
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Ohne den Sensortyp genau zu kennen? Wie könnte man an die Info herankommen?
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BID = 645487
perl
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Zitat :
| | dann vergesst mal den Satz mit den 160 kHz, evtl. sind auch nur 20 Hz |
Du solltest nicht die Bandbreite des Ausgangssignal mit der Betriebsfrequenz des Gyros verwechseln!
Die Oszillatorfrequenz ist tatsächlich hoch und Störungen hier führen zu Offset des Phasenvergleichers.
Zitat :
| | Ohne den Sensortyp genau zu kennen? Wie könnte man an die Info herankommen? |
Am einfachsten den Hersteller fragen.
Gelegentlich stehts auch schon im Datenblatt, aber notfalls kann man auch messen.
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BID = 645488
GeorgS
Inventar
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Zitat :
| | OK, dann vergesst mal den Satz mit den 160 kHz, evtl. sind auch nur 20 Hz |
Das ist keine vernünfige Basis für eine Beratung!
Eklär doch bitte mal, was man bisher eher ahnt als
weiß durch deine Fragen:
-Handelt es sich um Piezo-Kreisel wie die in perls Link?
-Welche Art von Vibrationen gibt es im Modell?
-Wie ist dein Wissensstand bezüglich Schallausbreitung/übertragung
in festen Stoffen bzw. in "Konstruktionen"?
Eins vorab:
Mit einem Lautsprecher kannst du einige Kiloherz in deinem
"Rütteltisch" erzeugen, es wird aber immer schwieriger zu
wissen, in welchem Ausmaß dein Meßobjekt überhaupt
die Bewegungen des Tisches mitmacht, je höher die
Frequenz. Da für einen Piezokreisel die 160 kHz durchaus
zutreffen könnten: Vergiß alles! Das übersteigt Amateurmöglichkeiten!
Georg
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Dimmen ist für die Dummen
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BID = 645492
hajos118
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Einfachste Möglichkeit:
Man nehme einen alten Lautsprecher mit ausreichend leistung und einen entsprechenden Verstärker.
Lege den Lautsprecher mit der Membrane nach oben auf den Boden.
Lege Dein zu testendes Gerät darauf und halte z.B. einen Finger an die "heisse" Ader des Mikrofon-Eingangs (Brummspannung mit ca. 50 Hz).
Beobachte Deine Testkörper, wie fröhlich dieser auf der Membran herumtanzt.
Also bau' Dir eine Halterung für Dein testgerät, bestimme die Gesammtmasse, berechne die nötige Leistung, um diese Masse mit der gewünschten Frequenz zu bewegen, besorge Dir einen entsprechenden Lautsprecher in dieser Größenordnung (Empfehlung - Musikerlautsprecher im 14" Bereich) und eine entsprechende Endstufe und verklebe die Halterung mit der Membran. Dann mach den o.g. Versuch nochmal ....
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Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!
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BID = 645499
perl
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Zitat :
| | Lege Dein zu testendes Gerät darauf und halte z.B. einen Finger an die "heisse" Ader des Mikrofon-Eingangs (Brummspannung mit ca. 50 Hz). |
50Hz und 50kHz sind aber sehr verschiedene Schuhe.
Nicht umsonst baut man Hochtöner möglichst massearm.
Möchtest du nicht mal die Schallgeschwindigkeit in der Schwingspule deines 14-Zöllers berechnen und was passiert, wenn man da 50kHz draufgibt?
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BID = 645553
Wolfes
Gerade angekommen
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Zitat :
| Das ist keine vernünfige Basis für eine Beratung!
Eklär doch bitte mal, was man bisher eher ahnt als
weiß durch deine Fragen:
-Handelt es sich um Piezo-Kreisel wie die in perls Link?
-Welche Art von Vibrationen gibt es im Modell?
-Wie ist dein Wissensstand bezüglich Schallausbreitung/übertragung
in festen Stoffen bzw. in "Konstruktionen"?
Eins vorab:
Mit einem Lautsprecher kannst du einige Kiloherz in deinem
"Rütteltisch" erzeugen, es wird aber immer schwieriger zu
wissen, in welchem Ausmaß dein Meßobjekt überhaupt
die Bewegungen des Tisches mitmacht, je höher die
Frequenz. Da für einen Piezokreisel die 160 kHz durchaus
zutreffen könnten: Vergiß alles! Das übersteigt Amateurmöglichkeiten!
Georg |
Ok, ich versuche mich anders auszudrücken ...
Bis zu welchem Frequenzbereich wäre es mit dem genannten Equipment möglich das Projekt zu realisieren.
Ich frage jetzt ... was ist machbar ... und nicht, was nicht geht, ok!
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BID = 645578
hajos118
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Zitat :
perl hat am 5 Nov 2009 14:45 geschrieben :
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Zitat :
| | Lege Dein zu testendes Gerät darauf und halte z.B. einen Finger an die "heisse" Ader des Mikrofon-Eingangs (Brummspannung mit ca. 50 Hz). |
50Hz und 50kHz sind aber sehr verschiedene Schuhe.
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Wie ltof gehe ich davon aus, daß wirklich nur im 2-3 stelligen Frequenzbereich getestet werden soll...
Und 50 Hz ist schon mal ein recht guter Mittelwert für den Bereich ... so für den ersten Test.
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BID = 645584
perl
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Zitat :
| | Wie ltof gehe ich davon aus, daß wirklich nur im 2-3 stelligen Frequenzbereich getestet werden soll.. |
Dafür nimmt man dann besser Unwuchtmotore, ähnlich den in den Handys eingebauten Vibrationsmeldern.
Wenn man man davon mehrere synchron laufende verwendet, kann man über die Phasenlage sogar die Richtung der Schwingung einstellen.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 5 Nov 2009 19:32 ]
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BID = 645602
hajos118
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Die Motor - Methode ist professioneller - aber technisch auch wesentlich aufwändiger (und damit teurer).
Einen Lautsprecher hat man dagegen eher mal zur Verfügung...
und einen gebrauchten Instrumentallautsprecher bekommt man evtl. beim Musikalien Händler.
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