Hallo erstmal''

Ich habe folgendes Problem:'


Wir haben letztes Jahr ein Pulsorohr in der Schule als Projekt gefertigt und möchten nun einen Prüfstand dazu bauen.

Wir hätten uns folgendes gedacht:

Das Pulsorohr wird auf einem Schlitten befestigt.
Dan hätten wir geplant aus einer Küchenwaage einen DMS auszubaun.
Wir müssen dann das analoge Signal vom DMS in einen Digitales Siganal umzuwandeln um es and an einem Rechner auswerten zu können.

Wir hätten uns gedacht die Soundkarte als A/D Wandler zu verwenden..
Müsste möglich sein, da die Soundkarte mit dem analogen Mikrofoneingang ja eingentlich nichts anderes macht als es ins digitale umzuwandeln.
Hat hierbei wer Erfahrung ..
Wie würdet ihr unser Problem lösen?

Vielen dank schon im Vorhinen''
cheers

Hi,

Audioeingänge, wie der einer Soundkarte, sind für Wechselspannungen ausgelegt. Das muss man bei der Messung beachten. Der DMS muss deshalb mit einer Wechselspannung betrieben werden. Natürlich liefert der dann auch ein amplitudenmoduliertes Signal. Das macht die Auswertung etwas aufwendiger. Die Sache hat aber auch einen Vorteil, man kann auf diese Art das Signal-Rauschverhältnis dramatisch verbessern (Stichwort: LockIn-Verstärker).

Gruß
Reinhard

Viele Analysewaagen haben schon einen PC-Anschkluss eingebaut, über den ASCII-Daten ausgegeben werden. Wenn Ihr eine entsprechende (un-)empfindliche Waage in der Chemie- oder Physik-Sammlung findet... und einen netten Lehrer... Allerdings sind Schub-Messungen mit Waagen wegen der recht geringen Sample-Rate so eine Sache. Hochgenaue Waagen sind nicht zu gebrauchen, die haben keinen DMS sondern Kompensations-Schaltungen.

Hier: http://www.nakka-rocketry.net/sts5000f.html ist eine rein mechanische Variante. Die Schubdaten werden (!) mit einer Videocamera aufgezeichnet.

Hi,

was auch geht, das DMS Signal mit einem Brückenverstärker wie dem INA125 zu ordentlichen Volts aufpeppen und dann mit einem AD-Wandler der direkt ein serielles Signal erzeugt in den Rechner einspeisen. Es gibt so ein Modul als Bausatz von Conrad. Die Samplerate ist nicht hoch, aber wenn ihr ein Pulsorohr habt wird es ja länger als ein paar Sekunden laufen.

Gruß

Neil

Vielen Dank erstmal für die guten Einfälle.
Also ich habe mir jezt folgendes überlegt:

Ich habe Jetzt einen bereits fertig installierten DMS aus einer Küchenwaage ausgebaut.
Jetzt haben wir 4 Kabel:
2 Kabel wollen wir an den Kopfhörerausgang unserer Soundkarte schließen und mit einem OPV
verstärken damit ordentlich Spannung am DMS liegt.

Die anderen 2 Kabel schließen wir, auch wieder mit OPV verstärkt, am Microphon eingangen an.

Die Soundkarte nutzen wir als A/D Wandler.
Dadurch das wir jetzt aber vom Kopfhörerausgang unseren Strom beziehen, haben wir Wechselstrom.
Das heißt wir bekommen auch wieder Wechselstrom vom DMS zurück.

Am Rechner müssen wir jetzt nur noch das Digitale Signal ausgeben(Als Schwingung). Und dan nur noch die Amplituden messen und ausgeben.

Sollte doch rein theoretisch funktionieren, oder?

Mfg Lorenz Schöllenberger und Eric Prinz

Geändert von HW4b am 03. November 2008 um 12:15

Hi,

ich würde auf alle Fälle vorher prüfen ob der Lautsprecherausgang sowie der Mikrophoneingang beide einen gemeinsamen Massepunkt haben. Sprich das jeweils ein Kabel welches dort angeschlossen wird Masse ist.
Ist das so, so wird die Schaltung nicht so einfach funktionieren.
Wenn ihr auf dem Balken aus der Küchenwaage eine DMS-Vollbrücke habt, so gibt es 4 Punkte die den 4 Kabeln entsprechen. Das wären:
1. Speisespannung +
2. Speisespannung -
3. Differenzspannung +
4. Differenzspannung -

3 und 4 liegen bis auf ein paar mV ziemlich genau zwischen 1 und 2. Das bedeutet das man 4 z.B. nicht einfach am Minuspol des Mikroeinganges anschließen kann weil er dann über die Soundkarte direkt mit 2 verbunden wird. Eigentlich sollte aber zwischen 2 und 4 die halbe Speisespannung anliegen.

Ich weiß jetzt nicht wieviel Volt so ein Mikrophoneingang braucht, aber ich denke es wäre sehr gut wenn man einen Operationsverstärker dazwischen bastelt. Der hilft zu einem die Spannung im Potential frei zu wählen um obiges Problem zu umgehen und er hilft die mV die aus der Brückenschaltung kommen zu verstärken wenn die nicht genug sind.

Ein anderes Problem was mir eingefallen ist, was evtl. auftreten kann wäre die Erzeugung der Signalspannung am Kopfhöhrerausgang. Nicht das es zu einer ungewollten Überlagerung von Frequenzen kommt.

Gruß

Neil

Geändert von Neil am 03. November 2008 um 12:41

Die Spannungsdifferenzen, die aus einem DMS kommen sind so gering (<1mV), daß ein normaler OpAmp als Verstärker schon kein vernünftiges Ausgangssignal mehr liefert. Man muss einen Low-Drift / Low-Offset OpAmp oder einen Instrumenverstärker verwenden.

Ob eine Wechselspannung als Versorgung für ein DMS hinhaut weiß ich nicht. Der Bauch sagt nein...

Weiteres Problem beim Pulso sind aber die enormen Vibrationen, die das Teil verursacht.
Erstens tritt der Schub in Impulsen auf (jeweils pro Zündung), was den DMS evtl überlastet und eine korrekte Integration des Ergebnisses erfordert und zweitens dürften die Schallwellen so starke Erschütterungen in den Kabeln und der Verstärkerschaltung hervorrufen, daß das Ergebnis verfälscht wird.

Kein einfaches Projekt!

Grüße
Malte

Geändert von hybrid am 04. November 2008 um 17:49

Hi,

der Wechselstrom sollte kein Problem darstellen solange keine Kapazitäten vorkommen. Die könnten das Signal verändern. Das Signal der Messbrücke wird ja in mV/V angegeben. Es bedeutet dass das Ausgangssignal immer ein fixes Verhältnis zur Speisespannung hat.
Macht man jetzt eine Betrachtung mit einem verrauschten Signal, so sollte der Einfluß des Rauschens am wenigsten im Maximum der Eingangspannung sein.

Mit Operationsverstärker meinte ich einen für DMS Anwendungen üblichen Instrumentenverstärker.

Kommen wir zu einem anderen Problem. Wenn man mit einer Wechselspannung im Sensor arbeitet und damit eine pulsierende Kraft messen möchte, so kann es sein das man totalen Mumpitz mist. Es können Inteverenzen vorkommen. Wenn z.B. die Kraft mit der gleichen Frequenz osziliert wie die Speisespannung auch, so kann es sein das man bei einem Kraftmaximum gerade keine Spannung in der Messbrücke hat. Man mist dann scheinbar garnix.

Gruß

Neil

Hi,

wenn man es richtig macht, sollten die Bedenken meiner Vorredner bezüglich der AC-Messung kein Problem darstellen. Im Gegenteil, für eine hochwertige Messung ist so oft sogar das Mittel der Wahl. So ist zum Beispiel bei einer AC Messung der Offset des Verstärkers ziemlich egal (solange er sich nicht schnell ändert). Auch Rauschen etc. kann man auf die Art auch ziemlich gut ausbügeln.

Vieles von dem was früher eine aufwendige analoge Schaltung erfordert hat, lässt sich jetzt einfach in Software nachbilden. Ganz trivial ist so etwas nicht, aber durchaus zu schaffen.

Weiter oben habe ich ihn schon erwähnt, hier ist noch ein Link zum Lock-in-Verstärker.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 09. November 2008 um 19:21

Danke mal für die vielen Antworten.

Wir werden jetzt mal alles auswerten und etwas experimentieren.

Melde mich nochmal wenn wir das Project abgeschlossen haben..

und werde euch mitteilen wie wir es schluss endlich gelöst haben und wie genau wir messen können.


mfg HW4b

Geändert von HW4b am 17. November 2008 um 12:43