Platine als Dehrmnesstreifen

[maxkes]

Hi,
ich bin gerade am Überlegen, ob man die Durchbiegung einer Platine ohne weitere Sensorik messen kann. Die Platine ist circa 70 mm lang, 30 mm breit und wird auf ihrer lange Seite vielleicht 3 mm gebogen (ein Ende fest eingespannt, das andere um 3 mm heruntergebogen).
Wenn man jetzt wie bei einem DMS auf der Ober- und Unterseite eine dünne Leiterbahn aufbringt könnte man doch deren Veränderung messen? Hat jemand Erfahrung mit sowas? Es geht mir nicht um absolute Werte sondern nur zu erkennen "Platine wurde gebogen".

[Sir_Death]

gibt es fix & fertig für die 3D-Druckerei:
https://reprap.org/forum/read.php?178,783399

[maxkes]

Oo nice, danke. Das ist ungefähr das, was ich brauche.
Nur die Op-Amp Schaltung raff ich irgendwie nicht. "Macht man das so"? Vor allem der C6 im Signalweg..
https://github.com/T3P3/SmartEffector/b ... c_v2.0.pdf

[ch_ris]

3mm ist ja ein erheblicher weg. Da braucht's doch keine "weglose" Kraftmessung ala dms.
reicht da nicht schon ein Mikroschalter?
Oder, bisschen differenzierter, ein Poti?

[maxkes]

Ich möchte die Platine als Sensor nehmen, weil das ganze System nur aus einer Platine besteht. Bauteile auf der Platine, welche die Messung realisieren wären natürlich auch denkbar.

[ch_ris]

das zu erwartende zeitverhalten wär wichtig.
wiege verfahren kriechen fast alle und sind je besser desto komplizierter.
dms, piezo, leitgummi, tauchankerdings... alles ganz furchtbar.

wenn ne wegmessung möglich ist, würd ich die bevorzugen. also im einfachsten fall ein schalter.

[ch_ris]

ne ir Lichtschranke die bei biegung freigegeben wird zB

[BernhardS]

Naja. Rechnet man das einfach mal als Dreieck, dann wird die Leiterbahn um knapp 0,1% gestreckt. Ja, nun. Was wäre das Leben ohne Herausforderungen.
Wahrscheinlich ändert sich der Widerstand mit der Temperatur mindestens ebenso stark. Mag das garnicht nachsehen.
Da musst Du halt zwei Streifen ätzen. Einer in der Länge, der dann gestreckt wird und einen quer zur Biegerichtung, notfalls als Schleife, und die in eine Wheatstonsche Brücke schalten.

Einer meiner Söhnemänner kam mal auf die glorreiche Idee ein Stück Platine als Hall-Sensor zu verwenden. Das geht. Findet sich auch bei B-Kainka. Als Hall-Sensor ist das nicht so berauschend, aber nach dem Grundprinzip viel Kompensation und viel Verstärkung erhält man eine tolle Antenne zum Einsammeln von elektromagnetischem Müll.

[Harley]

Da würde ich nicht lange rumtun.
Ich hab grad mal auf eBay nachgesehen:
5 Dehnmessstreifen kosten in China 4,70€.
Draufpappen (mit Sekundenkleber, viele Anleitungen bei HBM) und freuen.

https://www.hbm.com/de/6478/webinar-deh ... -beachten/

Gruß,
Harley

[Bastelbruder]

Die Platine ist als Feder natürlich ungeeignet weil das Material kriecht. Die Feder wird lahm.
Wenn man aber beidseitig Leiterbahnen anbringt und die als Brücke verschaltet, sollte da schon was gehen.

[ferdimh]

Die Makerschaltung hat einen gravierenden Mangel: Sie wirft Riesige Verstärkung (2000) gegen das Problem. Daraus folgt halt blöderweise, dass der Nullpunkt entsprechend gut getrimmt sein müsste/die halbe Messbrücke ausreichend symmetrisch sein müsste. Ist sie aber nicht. Also wird mit C6 die Verstärkung untenrum abgesenkt, so dass das Ganze noch in den Bereich passt, wo die Schaltung tatsächlich arbeitet. Das dabei eine Zeitkonstante von 110 ms bzw eine untere Grenzfrequenz von 1,5Hz eingebaut wird, wird wohl in Kauf genommen.
Statische Verbiegung misst das Ding so jedenfalls nicht.

[Till]

Da selbst Marken DMS von HBM im unteren Zweistelligen Euro Bereich liegen würde ich da keinen
unnötig großen Aufwand mit dem Eigenbau treiben.
HBM hat auch diverse gute Videos zur Applizierung hochgeladen.
Dafür hat man dann auch gleich eine bekannte Empfindlichkeit sowie einen gegebenen
Temperaturkoeffizienten.
Deren speziellen Kleber braucht es gar nicht mal zwangsläufig, Sekundenkleber ist auch nicht ganz viel anders.
Wichtig ist bloß, dass er dünn aufgetragen wird und möglichst hart wird, also nicht elastisch oder so.
Das Ganze dann als Viertel Brücke verschaltet gibt schon schöne Messwerte.
Anders mache ich es bei meinen Versuchen auch nicht.

Wobei da die Temperatur echt zu vernachlässigen ist, in den 20ms in denen alles passiert ändert sich da für gewöhnlich nicht ganz viel.

[maxkes]

Vielleicht hab ich die Anforderung nicht ganz klar formuliert. Es geht mit nicht um eine großartige quantitative Messung. Die Platine wird kurzzeitig gebogen, das soll registriert werden (binär, wenn eine gewissen Schwelle überschritten wurde), dann federt die Platine wieder zurück.
Externe Komponenten scheiden aus, das Produkt besteht nur aus der Platine. Auch aufgeklebte DMS sind eigentlich schon zu viel Aufwand.

Edit: ferdimh, das ist ja eigentlich genau das was ich brauche. Vielen Dank für die Erklärung.

[andreas6]

Unter- oder oberhalb der Platine könnte eine Reflexlichtschranke sitzen, also mit auf die Platine schielenden Achsen. Hat die Platine die passende Auslenkung erreicht, spricht die Lichtschranke an. Voraussetzung ist eine halbwegs glatte Oberfläche, die Licht reflektieren kann. Das dürfte einfacher sein als irgend eine Kontaktierung an der Platine selbst.

MfG. Andreas

[MatthiasK]

Ich denke, das sollte kein großes Problem sein. Am besten gestaltet man die DMS auf der Platine gleich und verschaltet sie gleich als Halbbrücke. Dann wird die eine Seite gestaucht und die andere gedehnt.
Wenn man zwei Halbbrücken nebeneinander auf die Platine bekommt, kann man auch eine Vollbrücke erschaffen. Damit kompensiert man den Temperatureffekt schon wieder recht brauchbar.

Platinen sind mechanisch gar nicht mal so schlecht, wenn man das richtige Material verwendet. Bei GFK liegt die Bruchdehnung bei ca 10% und davor ist das Zeug elastisch. Ein Prof von mir hatte eine kleine mechanische Konstruktion auf dem Schreibtisch stehen, bei der zwei FR4-Streifen für die Vorspannung zuständig waren. Man konnte sie herausnehmen uns sie wurden nach einigen Jahren noch immer sofort perfekt gerade.

[maxkes]

Vielen Dank für die zahlreichen Vorschläge! Ich melde mich wieder wenn ich Ergebnisse habe. . .

[Lukas_P]

Ich denke, das sollte kein großes Problem sein. Am besten gestaltet man die DMS auf der Platine gleich und verschaltet sie gleich als Halbbrücke. Dann wird die eine Seite gestaucht und die andere gedehnt.
Wenn man zwei Halbbrücken nebeneinander auf die Platine bekommt, kann man auch eine Vollbrücke erschaffen. Damit kompensiert man den Temperatureffekt schon wieder recht brauchbar.

Platinen sind mechanisch gar nicht mal so schlecht, wenn man das richtige Material verwendet. Bei GFK liegt die Bruchdehnung bei ca 10% und davor ist das Zeug elastisch. Ein Prof von mir hatte eine kleine mechanische Konstruktion auf dem Schreibtisch stehen, bei der zwei FR4-Streifen für die Vorspannung zuständig waren. Man konnte sie herausnehmen uns sie wurden nach einigen Jahren noch immer sofort perfekt gerade.

Bräuchte es zur temperaturkompensierung nich 2 unbelastete leiterbahnen ?

[MatthiasK]

Wenn die gedehnte und die gestauchte Bahn den gleichen Nennwiderstand und die gleiche Temperatur haben, hebt sich der Temperatureffekt auf. Er beeinflusst ja beide Streifen gleich.

[Desinfector]

Verlängert sich eigentlich auch der "Drahtweg" einer Stahlfeder?
ich meine jetzt nicht das normale Dehnen, sondern ob beim Dehnen evtl auch der Draht tatsächlich länger wird.
könnte sich da der Widerstand ändern? Dann hätte man doch einen sehr schönen "Fahrweg" zum Messen.

Klar, das könnte man dann auch mit einem Poti machen, aber das wird irgendwann "kratzig"
und dann haste 95 Messwerte innerhalb 10 millisekunden.

Oder ganz anderer Ansatz:
Man schliesst einen Schwingkreis an eine Feder an. Je nach Dehnung wird der verstimmt, da die Feder auch als Spule wirksam sein dürfte.
Und deren elektr. Werte ändern sich mit Dehnung.

[Lukas_P]

Verlängert sich eigentlich auch der "Drahtweg" einer Stahlfeder?
ich meine jetzt nicht das normale Dehnen, sondern ob beim Dehnen evtl auch der Draht tatsächlich länger wird.
könnte sich da der Widerstand ändern? Dann hätte man doch einen sehr schönen "Fahrweg" zum Messen.

Der Draht bleibt gleichlang da die Feder auf Torsion belastet wird. Wenn der Draht tatsächlich länger wird hast du danach keinen Spaß mehr mit deiner Feder

[winnman]

Aber der Ansatz mit der Resonanzfrequenz könnte funktionieren.

Die Tatsächliche Geometrie verändert sich ja und damit sollte auch die Resonanzfrequenz wandern.

[MatthiasK]

Bin ich der einzige, der jetzt an ein Musikinstrument denken muss, das über die Dehnung einer Feder gespielt wird?

[ch_ris]

Bin ich der einzige der sich fragt wie man den ganzen tollen Verfahren auf möglichst einfache weise eine ja/nein Information entlockt?