Schub ermitteln

[hirnfrei]

Mahlzeit Leute!

Ich habe kürzlich damit begonnen, selbst Propeller für meine Modellflugzeuge zu drucken. Nun kam mir der Gedanke, es wäre doch auch cool auf einem Prüfstand den Standschub zu ermitteln, welcher so ein Propeller erzeugt. So etwas habe ich früher schon recht primitiv gemacht, als ich mit Impeller angefangen habe. Da habe ich einfach meinen Startwagen umfunktioniert und den Impeller drauf geschraubt. Den habe ich dann gegen eine Briefwaage fahren lassen. Genau war das natürlich nicht, hat mich aber immerhin soweit gebracht, dass ich eine günstige Auslassöffnung ermitteln konnte.

Nun denke ich mir, mit dem Arduino kann man das doch auch professioneller regeln. Dem würde ich dann ein Prüfprogramm mitgeben, was die anliegende Spannung, die Stromaufnahme usw. während des Testlaufs speichert. Soweit ist das auch noch kein Problem. Auch die Drehzahl sollte mittels einer Lichtschranke ja recht simpel realisierbar sein. Alternativ könnte ich auch einen bürstenlosen Motor verwenden und die Drehzahl über die Spannung berechnen. Da ich aber noch Motoren hier rumliegen habe, wäre das eher eine spätere Alternative.

Bliebe noch der Schub an sich. Meine bisherige Idee ist eher, sagen wir mal dürftig. Ich will eine Federwaage einsetzen und einen Poti. Der Motor wird auf Platte montiert, die sich mittels Linearlager auf zwei Schienen vor und zurück bewegen kann. Genau wie bei meinem 3D-Drucker. Die Federwaage stellt dabei den Widerstand dar, den der Antrieb zu "bekämpfen" hat. Unter der Platte ist eine Leiste mit Zähnen angebracht und der Poti bekommt ein Ritzel. Bewegt sich die Platte, dreht sich der Poti und auf diese Weise komme ich zu meinem Wert, den ich natürlich vorher kontrollieren und einstellen müsste.

Nun kam mir aber der Gedanke, dass muss doch auch einfacher gehen. Daher meine Frage. Gibt es nicht ein Modul, über welches ich die Kraft vom Motor messen kann?

[inka]

so etwas (https://www.ebay.de/itm/HX711-Wagesensor-Druck-Sensor-24-Bit-Arduino-0005/183023962492?hash=item2a9d14097c:g:jz0AAOSwL9paYDW e) vielleicht?

[hirnfrei]

Klingt gut, aber wo sitzt da der Sensor?

[inka]

ich nehme an, dass es der chip ist...

[hirnfrei]

Ah, da muss noch eine Wägezelle dran. Okay, super! Vielen Dank!

[Moppi]

HX711 ist der 24Bit A/D-Wandler. Vielleicht ist der Sensor auf der Rückseite der Platine. So was wie Dehnungshalbbrücke 50kg Arduino (0012). Ansonsten muss das dazu gekauft werden.

- - - Aktualisiert - - -

Oder Aihasd Wägezellen.

[i_make_it]

Die Platine gibt es von verschiedenen Anbietern. Dort ist die Rückseite leer.
Wenn man sich das Datenblatt ansieht:
https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf
und das Bild im Liink, dann sieht man das E- mit Pin 5 (AGND) verbunden ist und E+ mit einer Beschaltung die dem Datenblatt für "Cell Load" entspricht.

A+, A- und B+,B- sind dann die Eingänge von den Spannungsteilern der Messbrücken.
Man benötigt also zusätzlich eine als Wheatstone-Brücke ausgeführte Wägezelle, von der man maximal 2 Stück an die Platine anschließen kann.

[hirnfrei]

Ich denke, dass ist eine bessere Variante, wie das was ich mir da ausgeknobelt habe. Mus ich mir das Zeug mal besorgen und vermessen, dann kann ich drucken!

Vielen Dank auf jeden Fall!

[Klebwax]

A+, A- und B+,B- sind dann die Eingänge von den Spannungsteilern der Messbrücken.
Man benötigt also zusätzlich eine als Wheatstone-Brücke ausgeführte Wägezelle, von der man maximal 2 Stück an die Platine anschließen kann.

Richtig, da kann man einen klassischen Biegebalken anschließen. Der zweite Eingang funktioniert nur mit eingeschränkter Empfindlichkeit. Wenn man ein wenig bei Aliexpress sucht, findet man auch Angebote, wo der Biegebalken schon dabei ist.

33357

MfG Klebwax

[Moppi]

Sagte ja: Aihasd Wägezelle

Amazon 6,42€

[hirnfrei]

Also ich fange hier an zu verzweifeln. Da für meine anderen Projekte immer irgendwie was fehlt habe ich mich jetzt wieder dem Prüfstand zugewendet. Gedruckt habe ich alles, es ist auch zusammengebaut und so, doch die Wägezelle will nicht wie ich will. Habe sie am Gestell festgeschraubt, verkabelt und einen Code dafür geschrieben. Im Netz gibt es ja Tipps zur Kalibrierung. Die habe ich schon durch, aber ich bekomme nicht einmal ansatzweise gute Werte raus. Habe auch schon mehrere Libs dafür durch.

Mal zur Ausstattung. Gekauft habe ich mir ein HX711 Bord mit einer 1Kg Wägezelle. Rot ist an E+ angeschlossen, Schwarz an E-, Weiss an A- und Grün an A+. VCC hat +5V, GND ist natürlich auf GND, SCK geht an A0 und DT an A1. Ich benutze einen Nano.

Die Wägezelle bringt echt bescheuerte Werte. Nach einem Tutorial soll man die Zelle erst ohne Gewicht messen lassen, dann genau 1Kg drauflegen. Habe ich gemacht. In dem Tutorial kommt dann ein positiver Tarewert raus. Bei mir ein heftig negativer, egal wie rum ich die Zelle einbaue. Also massiv meine ich -144000.

Auch zeigt sich, wenn ich beim Wiegen ein Gewicht drauflege, kommt es meistens dazu, dass das Gewicht sinkt, anstatt zu steigen und wenn ich es wegnehme bleibt der Wert einfach so stehen und schwankt etwas auf und ab.

Jetzt ist die Frage, bin ich nur zu doof oder ist die Zelle scheisse? Zu der kann ich keine Bezeichnung geben, da stand keine dabei. Nur eben HX711.

Ich habe auch gesehen, dass es bei manchen Boards sein kann, dass E- und GND nicht richtig durchgeschaltet sind. Ich habe daraufhin mal GND auch an E- gelegt. Aber ohne Erfolg.

Weiss da jemand was?

[Klebwax]

Also ich fange hier an zu verzweifeln. Da für meine anderen Projekte immer irgendwie was fehlt habe ich mich jetzt wieder dem Prüfstand zugewendet. Gedruckt habe ich alles, es ist auch zusammengebaut und so, doch die Wägezelle will nicht wie ich will. Habe sie am Gestell festgeschraubt, verkabelt und einen Code dafür geschrieben. Im Netz gibt es ja Tipps zur Kalibrierung. Die habe ich schon durch, aber ich bekomme nicht einmal ansatzweise gute Werte raus. Habe auch schon mehrere Libs dafür durch.

Ich hab mehrere von den Teilen und verschiedene (chinesische) Biegebalken und hatte damit eigentlich wenig Probleme. Ist aber schon ne Weile her. Ich hab auch keine libs benutzt, sondern einfach nach Datenblatt programmiert. Ist eigentlich nicht kompliziert, im Prinzip SPI in Software.


Mal zur Ausstattung. Gekauft habe ich mir ein HX711 Bord mit einer 1Kg Wägezelle. Rot ist an E+ angeschlossen, Schwarz an E-, Weiss an A- und Grün an A+. VCC hat +5V, GND ist natürlich auf GND, SCK geht an A0 und DT an A1. Ich benutze einen Nano.

Bei den E sind Plus und Minus eigentlich egal. ist ja nur eine Widerstandsbrücke und Widerstände haben keine Polarität. Die As kann man auch tauschen, hängt ja nur davon ab, in welcher Richtung man den Biegebalken einbaut. Und ich hab einen PIC24 in plain C verwendet, ist aber eigentlich auch egal, solange man mit dem Clocksignal wackeln und das Datensignal einlesen kann.

Der Rest war einfach. Den HX711 bei unbelastetem Balken auslesen und das als Null-Wert merken. Dann ein Stück Metall auflegen das vorher auf der Küchenwaage ausgewogen wurde und danach eine Kalibrierung machen. Das hat mit verschiedenen Biegebalken gut geklappt. Die Küchenwaage hat jeweils etwa das Gleiche angezeigt wie meine selbstgebaute.

Ein bißchen trickig ist die Steuerung des HX711. Die Steuerung des Modes, Auflösung und Kanal, erfolgt durch die Anzahl der Clockpulse des vorigen Auslesevorgangs, Wenn man aber nur einen Modus benutzt, z.B. Input channel A und Gain 128, schickt man immer 25 Pulse und ignoriert den allerersten Messwert. Dann passt das schon.

Die Biegebalken sind unproblematisch. Ich hab zum Testen einen mit Unterlegscheiben auf eine stabile Metallplatte geschraubt. So hat er die Möglichkeit, sich zu biegen und man kann auf die andere Seite Gewichte auflegen. Ich hab auch einen horizontal montiert und zusammen mit einer Wirbelstrombremse einen rudimentären Drehmomentmesser gebaut. Die Messergebnisse waren auch schlüssig.

Im Moment haben aber Outdoor Projekte vorrang, daher ist die Kombination von Drehzahl (einzeln realisiert) und Drehmoment (mit dem HX711 und einem Biegebalken) zur Leistungsmessung bisher nur ein Plan. Aber die Einzelmessungen und die Umrechnung mit dem Taschenrechner waren plausibel im Vergleich mit den elektrischen Werten des Motors.

MfG Klebwa

[hirnfrei]

Na schau einer an. Kaum habe ich E+, E-, A+ und A- neu verlötet, klappt die Wägezelle runter bis 1g und hoch bis 2500g. Lustig, denn die Zelle geht angeblich nur bis 1Kg!

Aber gut, nachdem das jetzt funktioniert bin ich meinem Prüfstand schon ein gutes Stück näher! Einen Volt-Messer habe ich schon eingebaut, da kommt jetzt noch ein Strom-Messer dazu und das ganze Ding bekommt ein Netzteil aus einem PC. 220 Watt hat das Ding und wenn ich nicht ganz falsch liege, dann kann ich +18A in einen Motor pressen, wenn ich 12V in den reinjage. Wollen wir doch mal schauen wie das dann aussieht :). Erst Referenzwerte mit Propellern die ich habe, dann drucke ich mir selbst welche und schaue, was man damit so treiben kann.

Nur einen Drehzahlmesser, da überlege ich noch wegen der Realisierung.

[Klebwax]

Na schau einer an. Kaum habe ich E+, E-, A+ und A- neu verlötet, klappt die Wägezelle runter bis 1g und hoch bis 2500g. Lustig, denn die Zelle geht angeblich nur bis 1Kg!

Was ist daran lustig?

Bei einem Biegebalken wird die Durchbiegung eines Stück Metalls beim Anlegen einer äußeren Kraft gemessen. Dazu sind auf den Seiten Dehnungsmessstreifen aufgeklebt. Um das als Messgerät zu benutzen, darf sich der Balken nicht dauerhaft verformen. Natürlich kann ich jedes Stück Metall beliebig stark belasten. Am Anfang wird es zurückfedern, dann wird es sich dauerhaft verformen um zum Schluß brechen.

Ob dein Teil, nachdem du es mit 2,5 facher Überlast betrieben hast, noch brauchbar ist kann ich nicht sagen.

MfG Klebwax

[hirnfrei]

War auch nicht wirklich meine Absicht, es so weit zu biegen. Nachdem ich ein paar Gewichte gewogen habe und die Werte echt gut im Vergleich zu meiner elektronischen Briefwaage waren, habe ich einfach mal mit dem Daumen drauf gedrückt.

Brauchbar ist es noch. Die Werte der Teile, die ich seither damit gemessen haben, haben allesamt gestimmt. Jetzt muss ich nur das Teil aufrecht stehend richtig kalibrieren, dann geht es weiter.

Danke auf jeden Fall für deine Hinweise! Haben mir sehr geholfen.

[hirnfrei]

Vielleicht bin ich ja auch einfach nur zu doof, aber ich kriege meine Pins nicht mehr von High runter.

Folgedes. Ich benutze den Nano mit altem Bootloader. Daran hängt das HX711, ein Strom und ein Spannungsmesser. Um den Motor mit Strom zu versorgen will ich einen Transistor einsetzen. Das soll ein IRLZ24N sein, mit dem habe ich schon einiges gebaut. An Drain hängt ein 13V Netzteil von einer Fritzbox. Das wird zwar für den eigentlichen Motor, ein Jamara Pro 400, bei weitem nicht ausreichen, der zuckt nur wenn ich den da anschliesse, aber zum testen habe ich einen Motor aus einem Spielzeugauto genommen. Das sollte zum testen reichen. Am Gate sitzt der A6 des Nano, welcher im Setup auf OUTPUT gestellt ist. An Source sitzt dann der Motor und es geht nach GND. Ich messe die Spannung zwischen Source und GND und das Strommessgerät stellt die Verbindung zwischen Source und Motor her.

Soweit funktioniert das auch alles. Bis auf die kleine Tatsache, dass egal welche Werte ich über Pin A6 mit analogWrite() setze, der Pin verändert nicht seinen Zustand. Ausser ich setze ihn auf 0, dann geht der Motor aus. Also steuert der Nano den Pin auch an. Ich habe es auch schon an Pin A4 probiert und auch am Digitalen 2 und neun. Keine Reaktion. Entweder volldampf oder aus.

Bin ich jetzt also doof und mache da was falsch, hat mein Nano eine Macke, oder muss ich das per PWM steuern?

[Klebwax]

Das soll ein IRLZ24N sein, mit dem habe ich schon einiges gebaut. An Drain hängt ein 13V Netzteil von einer Fritzbox. Das wird zwar für den eigentlichen Motor, ein Jamara Pro 400, bei weitem nicht ausreichen, der zuckt nur wenn ich den da anschliesse, aber zum testen habe ich einen Motor aus einem Spielzeugauto genommen. Das sollte zum testen reichen. Am Gate sitzt der A6 des Nano, welcher im Setup auf OUTPUT gestellt ist. An Source sitzt dann der Motor und es geht nach GND. Ich messe die Spannung zwischen Source und GND und das Strommessgerät stellt die Verbindung zwischen Source und Motor her.

Sorry, aber ich bin jetzt zu faul, aus deiner Beschreibung einen Schaltplan zu zeichnen um zu verstehen, wie das funktionieren soll. Statt Prosa zeichne doch mal den Schaltplan auf und zeig ihn hier. Ich bin auch zu faul, das Datenblatt deines Transistors zu suchen, setze doch einfach einen Link in deinen Text.


Soweit funktioniert das auch alles.

So fangen eigentlich alle Texte an, in denen dann beschrieben wird, daß eigentlich nix funktioniert. Es richt nur grad nicht angebrannt oder der Compiler sagt nicht "too many errors, giving up". Das heißt aber nicht, das irgendwas wirklich funktioniert.

MfG Klebwax

[hirnfrei]

Schaltplan bin ich schon am erstellen. Ich finde nur leider nicht immer die richtigen Komponenten in Fritzing :(

Soweit funktioniert das auch alles ist in meinem Fall aber korrekt. Ich bekomme die korrekten Daten von der Waage, es wird die korrekte Spannung angezeigt und auch die Stromstärke deckt sich fast mit meinem Messgerät. Der Transistor verwende ich oft und ich habe die Verkabelung auch mit der eines anderen Projektes von mir verglichen und die stimmt überein. Nur eben verwende ich dort PWM zum ansteuern.

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/84033/IRF/IRLZ24N.html

Hier wäre der Link zum Datenblatt des Transistors.

- - - Aktualisiert - - -

Wahrlich ich bin ein Trottel!

Natürlich geht es mit PWM, wenn man es an den richtigen Pin setzt und dann auch noch richtig ansteuert :(. Kaum sitzt der Transistor an D3 und ich schicke das Signal mit analogWrite hin geht es. Ich bin manchmal echt der Hit!

[Klebwax]

Schaltplan bin ich schon am erstellen. Ich finde nur leider nicht immer die richtigen Komponenten in Fritzing

Papier und Bleistift? Bevor ich etwas aufbaue, zeichne ich das immer auf. Eine Schaltung fängt mit einem Schaltplan an.

MfG Klebwax

[hirnfrei]

Das mache ich auch. Dachte nur das käme unprofessionell rüber ^^

[021aet04]

In meinen Augen ist Fritzing unprofessionell, da man damit keinen Schaltplan erstellt. Eine Fritzing Zeichnung finde ich auch unübersichtlich.
Stift und Papier reicht, wenn man eine Platine fertigen will (oder zum Sichern dessie Planes) kann man es dann z.B. mit Eagle o.Ä. zeichnen.

MfG Hannes

[hirnfrei]

Ich muss zugeben, ich habe mich nicht wirklich schlau gemacht, welche Tools es zum erstellen von Schaltplänen eigentlich gibt. Als ich mit dem Arduino angefangen habe ist überall irgendwo mal Fritzing aufgetaucht, deshalb habe ich das einfach genommen. Nur eben, bis man da die entsprechenden Komponenten gefunden hat das ist mir oft zu mühsam. Deshalb kritzel ich eigentlich alle Schaltung in mein kleines Buch.

[hirnfrei]

Und schon wieder quält mich ein Problem!

Um die Drehzahl zu messen, wollte ich ein Modul zum Erkennen von Hindernissen einsetzen. Das ist an einem Bein des Motorträgers befestigt und soll den vorbei flitzenden Propeller erkennen. Das Ding ist auch schon verkabelt und soweit funktioniert das auch alles. Ja, es funktioniert wirklich!

Doch was nicht wirklich funktioniert ist der Sensor. Der schlägt erst aus, wenn ich den Finger quasi direkt vornedran halte und den Sensor berühre. Also wenn man ein Hindernis erst erkennt, wenn man drauf sitzt, dann ist so ein Sensor in meine Augen doch irgendwie nutzlos!

http://sensorkit.joy-it.net/index.php?title=KY-032_Hindernis_Detektor_Modul

Das ist übrigens der Sensor. Wie gesagt, im Prinzip funktioniert alles, nur schlägt er viel zu spät aus! Der Propeller bewegt sich etwa 2cm vor dem Sensor, dass müsste der ja eigentlich registrieren können! Ich wollte mit meinem Handy mal prüfen, ob da vielleicht gar kein Infrarot ausgesendet wird. Doch kaum hatte ich die Kamera an, hat der Sensor sofort ausgeschlagen. Also irgendein Infrarot muss von meinem Handy ausgesendet worden sein. Der Empfänger scheint also in Ordnung zu sein. Auch habe ich schon mit den zwei Rädchen herumgespielt, dass hat aber überhaupt nichts verändert.

Weiss da jemand Rat? Sind Empfänger und Sender vielleicht nicht ganz richtig angebracht worden? Ist der Sender zu schwach, oder defekt? 4,7V liegen am Modul an. Habe ich gemessen.

[HaWe]

Ich verstehe jetzt zwar nicht den Zusammenhang zum Topic-Titel, evtl. macht man für eine neue Frage ansonsten besser ein eigenes Topic auf...
Aber funktioniert denn der Sensor bei stehenden, unbeweglichen Objekten?
klingt sonst als wäre das Problem vlt eher der "vorbeiflitzende Propeller" bzw. die Lücken zwischen den Rotorblättern...
Ansonsten besser ein neues Topic spendieren!

[hirnfrei]

Nun, es hat deshalb was mit dem Topic zu tun, weil es alles am selben Projekt hängt. Der Prüfstand, den ich gerade baue, soll ja möglichst viele Werte sammeln. Wie viel Strom fliesst in den Motor, wie hoch ist die Spannung, wie viel Gramm drückt der Antrieb gegen die Waage und eben auch, wie schnell dreht der Propeller.

Trotzdem werde ich dafür einen eigenen Thread aufmachen, da ich befürchte das die Frage hier drin eher untergeht.

Und nein, er funktioniert auch nicht bei stehenden Objekten. Nur wenn ich meinen Finger direkt an den Empfänger halte schlägt das Teil aus. Ich nehme mal an, er erkennt die IR-Strahlung, die mein Körper abgibt, denn wenn ich ein Stück Papier, oder sonst was direkt davor halte sieht er das auch nicht. Das bringt mich zu dem Schluss, dass mein IR-Sender eine Macke hat.

[HaWe]

wenn ich ein Stück Papier, oder sonst was direkt davor halte sieht er das auch nicht. Das bringt mich zu dem Schluss, dass mein IR-Sender eine Macke hat.
das würde ich dann auch vermuten.

[hirnfrei]

Das wäre natürlich sehr schlecht, denn wie das Leben so spielt mangelt es mir gerade an Ersatz. Das wäre dann wieder ein Projekt was wegen mangelnder Komponenten mal wieder auf Eis liegen würde. Echt zum heulen.

[Manf]

IR Sender lassen sich ja ganz gut mit einer normalen Digitalkamera prüfen.

https://www.google.com/search?q=ir+diode+pr%C3%BCfen&client=firefox-b-ab&source=lnms&tbm=vid&sa=X&ved=0ahUKEwjq9KDy9ordAhVPsaQKHQJbDdoQ_AUIDCgD&biw=1463&bih=678

[hirnfrei]

Ich hoffe, ausser mir kann jemand den Schaltplan lesen.

Ich habe da nämlich gerade ein neues Problem und werde dem einfach nicht Herr!

Wenn ich die Schaltung wie auf dem Plan vornehme und per PWM die Leistung am IRLZ24N erhöhe, dann erhöht sich auch die Spannung, die in den Motor fliesst. Aber selbst bei Maximum kommt da kaum mehr als 2,4V an. Wie im Plan zu entnehmen ist, verwende ich als Spannungsquelle drei 18650 Akkus, die bis 30A liefern können. Die waren auch schon in einem Modellhubschrauber und haben das Ding ordentlich auf Touren gebracht. Nun klafft da ja ein kleiner Unterschied zwischen 11,1V vom Akku und 2,4V, die am Motor ankommen.

Nun habe ich vorhin einen Fehler gemacht. Sollte nicht passieren, ist es aber. Ich habe die Pole des Akku-Packs vertauscht. Das hab ich aber erst gemerkt, als ich den Strom schon eingeschaltet habe. Passiert ist nichts, zumindest läuft die Elektronik noch so, wie ich es von ihr erwarte. Was mich aber echt schockiert hat, ich war bei 50% am Pin und der Motor ging ab wie Schmitz-Katze! Laut Messgerät 3,4V. Ich habe den Strom wieder ausgeschaltet und die Pole wieder richtig herum gesetzt. Nachdem ich den Strom wieder eingeschaltet hatte drehte der Motor wieder mit 2,4V.

Leider muss ich offen zugeben, ich bin komplett überfragt! Was mache ich denn da falsch?

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