Raketenmodellbau.org - Forum - Entwicklung eines 2 Tonnen-Schubmeßstandes

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Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39812 , Entwicklung eines 2 kN Schubmeßstandes [25. November 2003 um 15:11] [Melden] Hallo zusammen! Wie Ihr vielleicht noch vom Raketenschubsymposium 2003 www.as-cologne.com/raketenschub2003 in Oerlinghausen her wißt, sind Michael Witthaus und ich drauf und dran mit der Entwicklung eines Schubmeßstandes bis zu einem Maximalschub von 2 Tonnen - 20 kN. Auf dem Symposium übergab ich Michael die Kraftmeßdose. Folgende Datei wurde angehängt: SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39818 [25. November 2003 um 15:52] [Melden] Jooooht, aber mit der Kraftmeßdose alleine ist es ja nicht getan! Ein halbes Jahr lang lötete Michael wie wild an dem Meßverstärker. David Madlener von der FAR entwickete einen tollen Datenlogger mit der Möglichkeit des Livestreams. Wirklich toll! Nuuun, eine Kalibrierkurve mußte her. Wir mußten feststellen, ob durch die neuen Dehnungsmeßstreifen (DMS) in Form einer Vollbrücke die Linearität erhalten geblieben ist. Letzten Freitag trafen wir alle uns im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bei mir in Köln und gingen in die Labore des Institutes für Werkstoff-Forschung (Bilder folgen!). Dort hatten wir für den Vormittag einen kompetenten Techniker zur Seite, der eine digital angesteuerte Zug-Prüfmaschine bediente und unsere Meßdose einspannte. An dieser Stelle möchte ich meinen Kollegen, Herrn Sick und Herrn Mull, herzlichst für Ihr Entgegenkommen und Ihre Hilfe danken! Wir nahmen Kalibrierkurven auf, soll heißen, eine Zuordnung zwischen der angelegten Kraft und der Ausgangsspannung des Meßverstärkers. Die Spannung stieg, wir wußten nicht, ob die Klebungen der neuen DMS die Linearität der Dose zunichte gemacht haben... Schaut Euch dieses Ergebnis an... Folgende Datei wurde angehängt: SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39819 [25. November 2003 um 15:55] [Melden] Die blauen Meßpunkte liegen fast EXAKT alle auf einer Geraden und dies bei einem Meßbereich von 0 - 20 kN!!! Die rote und lineare Trendlinie verdeutlich dies. Der Bestimmtheitsgrad R^2 der Trendlinie liegt bei 0,9999 .... 1,0 wäre zu 100% exakt. Steigung 0,0013. Wir haben also eine Abweichung im Zehntausendstelbereich! Bahnbrechend! Guuut, nun denn. 2 kN ist natürlich für die meisten Motoren doch recht hoch! Wir nahmen daher eine weitere Kalibrierkurve bis 4 kN, also 400 kg, auf. Die Frage war, ob die Meßdose auch in diesem unteren Bereich exakt arbeitet, ob auch hier die Linaerität gegeben ist. Oder ob sich eine 2 Tonnen Meßdose im kg-Bereich verhält wie ein Panzer, der auf Spatzen schießt.... Das Ergebnis war folgendes... Folgende Datei wurde angehängt: SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39821 [25. November 2003 um 16:01] [Melden] Holla die Waldfee! Absolute Linearität! Die gleiche Steigung wie beim 2 Tonnen-Durchlauf von 0,0013. Ein Bestimmtheitsmaß von 0,9996, also ebenfalls Abweichung im Zehntausendstelbereich!!! WAHNSINN! David und Michael meinen, das sie nun mit der vollen Auflösung des AD-Wandlers eine Genauigkeit von unter einem Newton hinbekommen! WANHSINN! Ich komme aus dem Staunen nicht mehr hinaus! Viele Grüße, Hendrik PS.: Weitere Fotos und News folgen! PPS.: Ich habe noch eine 100 kN-Meßdose.... SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
Neil 99.9% harmless nerd Administrator Registriert seit: Aug 2000 Wohnort: Delft Verein: SOLARIS Beiträge: 7776 Status: Offline	Beitrag 39829 [25. November 2003 um 17:35] [Melden] Hi, nah herzlichen Glückwunsch. doch bedeutet ein Bestimmtheitsmaß von 0,9996 nicht das die Meßkette im 10.000tel Bereich genau ist. Wir können doch alle sehen, das in einem Bereich die blaue Kurve deutlich von der roten abweicht. Nehmen wir nur die Auflösung der Grafik, ist das schon weit mehr als im 10.000tel Bereich. Noch ein paar Fragen: 1. Wie genau mißt die Prüfmaschine mit der die Meßdose belastet wurde? 2. Womit wurde die Kraftmeßdose ausgelesen? War das schon die Elektronik von Michael? 3. Wie verhält sich das Teil bei anderen Temperaturen? 4. Warum habt ihr neue DMS eingeklebt? 5. Wurde die Kurve nur in einer Richtung abgefahren (Hysterese)? 6. Konntet ihr die Eigenfrequenz der Kraftmeßdose ermitteln? 7. Zum Schluß noch, wie sieht der Prüfstand aus? Bei 2t sollte das ja ein bißchen massiv werden. Gruß Neil Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.
Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39831 [25. November 2003 um 17:44] [Melden] Zitat: Original geschrieben von Neil Noch ein paar Fragen: 1. Wie genau mißt die Prüfmaschine mit der die Meßdose belastet wurde? 2. Womit wurde die Kraftmeßdose ausgelesen? War das schon die Elektronik von Michael? 3. Wie verhält sich das Teil bei anderen Temperaturen? 4. Warum habt ihr neue DMS eingeklebt? 5. Wurde die Kurve nur in einer Richtung abgefahren (Hysterese)? 6. Konntet ihr die Eigenfrequenz der Kraftmeßdose ermitteln? 7. Zum Schluß noch, wie sieht der Prüfstand aus? Bei 2t sollte das ja ein bißchen massiv werden. Gruß Neil 1. Mit 0,1N-Genauigkeit zwischen 0 und 2 Tonnen! 2. Natürlich war die komplete Elektronik dran!!! Es ging ja auch darum, die Qualität des Verstärkers zu messen! 3. Die ursprüngliche Elektronik war temperaturkompensiert. Ich glaube die neue ist es nicht. Daher immer schön bei 20° C messen...! 4. Weil einer der ursprünglichen DMS kaputt war! 5. Japp, einmal hoch und einmal runter! 6. Es ist eine professionelle Kraftmessdose, welche früher bei hydraulischen Multivibratoren bei etlichen hundert Herz eingesetzt wurde. Die Eigenfrequenz soll im MHz-Bereich liegen! Also, keine Panik bei Feststofftriebwerken! 7. Kommt noch! SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
Hendrik Senior Pyronaut Supervisor Registriert seit: Sep 2000 Wohnort: Köln Verein: SOLARIS-RMB e.V., DGLR e.V., Aero Club Rheidt e.V. Beiträge: 2941 Status: Offline	Beitrag 39832 [25. November 2003 um 17:46] [Melden] Zitat: Original geschrieben von Neil Hi, nah herzlichen Glückwunsch. doch bedeutet ein Bestimmtheitsmaß von 0,9996 nicht das die Meßkette im 10.000tel Bereich genau ist. Wir können doch alle sehen, das in einem Bereich die blaue Kurve deutlich von der roten abweicht. Nehmen wir nur die Auflösung der Grafik, ist das schon weit mehr als im 10.000tel Bereich. Gruß Neil Es ging um die Linearität! Auch wenn die Kurve parabolisch wäre, wäre es vollkommen egal! Die Hauptsache ist, das wir anhand einer verläßlichen Kalibrierkurve verläßlich, von einer Spannung ausgehend, auf eine Kraft schließen können! Linearität hilft dabei nur! Daher sind die Meßwerte absolut toll! Viele Grüße, Hendrik SOL-2 Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer. Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise. Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher http://solaris.raketenmodellbau.org Solaris-RMBder Verein fürs Forum.
David Madlener Anzündhilfe Registriert seit: Okt 2001 Wohnort: Düren Verein: FAR Beiträge: 44 Status: Offline	Beitrag 39839 , Ergebnisse der Kalibration [26. November 2003 um 01:37] [Melden] Ja, das Ergebnis ist auf dem ersten Blick schön. Wenn man sich die Sache genauer anschaut gibt es ein paar Kleinigkeiten die ins Auge fallen. Ich habe mit der ADC-Transferfunktion die Zahlenwerte auf mV umgerechnet: U = (Code/2^23 - 1) * 2560 Dabei nicht vergessen vorher 2^32 abzuziehen, die sind irgendwie reingerutscht. Aus den beiden Eichkurven habe ich die Spannungen grafisch bestimmt, mit Bleistift und Geodreieck arbeiten ist einfach intuitiver Im wesentlichen ergeben sich daraus die gleichen schönen Diagramme wie oben, nur in SI-Einheiten. Das erste Diagramm sieht so aus: Folgende Datei wurde angehängt:
David Madlener Anzündhilfe Registriert seit: Okt 2001 Wohnort: Düren Verein: FAR Beiträge: 44 Status: Offline	Beitrag 39840 [26. November 2003 um 01:45] [Melden] Man sieht, dass der Spannungshub über ein kN nur etwa 1mV beträgt. Das Rauschen liegt bei dieser Messung in der Grössenordnung von 10µV, das bedeutet eine effektive Auflösung von etwa 40N. Das ist noch nicht so doll. Allerdings war in der Messkette kein(!) Verstärker eingebaut, was wir hier sehen ist die Auflösung des 24 Bit Wandlers bei einem Eingangsbereich von +/.2.56V. Das lässt sich durch den internen PGA auf bis zu +/-20mV reduzieren. Das Signal/Rauschverhältnis verhindert allerdings, dass wir die Auflösung um den theoretischen Faktor 128 verbessern können, aber man kann optimistisch sein an die 1N rankommen zu können. Das war die gute Nachricht. Jetzt mal zur schlechten: Folgende Datei wurde angehängt:
David Madlener Anzündhilfe Registriert seit: Okt 2001 Wohnort: Düren Verein: FAR Beiträge: 44 Status: Offline	Beitrag 39841 [26. November 2003 um 01:52] [Melden] Auf den ersten Blick sieht das eigentlich ganz nett aus, bis auf die Tatsache, dass... aber ich will mal nicht zuviel verraten, ihr kommt da sicher selber drauf

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