Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Selbstgebaute Befiederungsgeräte, Spinetester, etc.
Rainer_K
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Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Rainer_K » 06.11.2015, 21:06

hallo,
Da ich es immer etwas lästig fand, die Auszugskurven mit der Kofferwaage zu messen, die Werte aufzuschreiben und dann in Excel zu tippen, habe ich mir jetzt eine halbautomatische Kraft-Weg Messeinrichtung gebaut:
Eine Spindel wird mit einer Handkurbel gedreht. Die Spindelumdrehungen werden durch einen Encoder gezählt und in einem Microprozessor verarbeitet. Die Kraft wird über einen Kraftmesser bei jeder 1/2 Umdrehung abgefragt und dann ebenfalls im Prozessor verarbeitet.
Da ich keine 800€ für eine Kraftmessdose mit 0-10V Ausgangssignal ausgeben wollte, mutte ich mir einen Messverstärker dazwischenschalten, der die mV Signale entsprechend verstärkt.
Die Werte werden dann gleich auf eine SD Karte geschrieben. Nach Beendigung der Messung lese ich nur noch die Tabelle in Excel ein und habe in 3 Minuten eine hochaufgelöste Kurve.
Ein Vergleich zu einer früheren Messung sieht ganz gut aus, die Verschiebung kommt durch die jetzt andere Standhöhe.
Im Laufe der Zeit wird das ganze noch etwas verbessert. Auch wenn es jetzt so einfach klingt, das ganze hat mich alleine bis hierher einige Monate gedauert, da ich ja weder die Mess Hardware noch nachher die Anleitungen dazu hatte und auch erst mal die Programmierung, hier in dem Fall C++ im Arduino lernen musste. Das geht bei mir immer in recht kleinen Schritten mit einer Menge Rückschläge.

Rainer
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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von walta » 07.11.2015, 07:47

Und? Willst du den Code, den Schaltplan und die Mechanik mit uns teilen?
Einen Mikroprozessor programmieren ist eines der nächsten Dinge die bei mir anstehen. Da wär so ein Maschinchen eine nette Aufgabe.

Walta

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von fatz » 07.11.2015, 09:20

Ja, waere nett, wenn du noch genauer rauslaesst, wie du's gemacht hast.

Aber eine Frage haette ich dann doch noch: Du automatisierst die Datenaufnahme und machst dann danach haendisch
mit Excel rum. Warum schreibst du dir nicht auch noch ein kleines Script, dass die Daten in Gnuplot stopft und hinten
faellt gleich die fertig geplottete Kurve im Format deiner Wahl raus. Ich krieg jedesmal einen Vogel, wenn meine Kollegen
bei Messdaten mit dem Excelzeugs rumbasteln. In der Zeit hast schon bald die automatische Auswertung geschrieben.
Haben ist besser als brauchen.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von mbf » 07.11.2015, 13:56

@Rainer_K
Optimieren könnte man es jetzt noch, wenn man die Spindelkurbelei gegen ein System austauscht, bei dem man den Bogen mit normaler Geschwindigkeit ausziehen kann, dann ist auch die Messung im Nullkommanix gelaufen. So 'ne Art Messpfeil mit Streifen, die ausgelesen werden?
Oder man jagt die Spindel mit dem Akkuschrauber durch. ;-)

@fatz
Spannend neben der reinen Auszugskurve ist noch die 1. Ableitung. Dazu kann man z.B. einen Polynomfit (ca. 6. Ordnung) verwenden und diesen nutzen, um die Daten umzurechnen. Kann man sowas auch einbauen?
Ansonsten kann man das durchaus in EXCEL machen, wenns einmal steht, läufts danach bei weiteren Auswertungen auch automatisch durch.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von fatz » 07.11.2015, 22:10

OK, als alter Unixer mag ich Excel einfach ned. Wenn du genug Messpunkte aufnimmst (sollte ja eigentlich kein Problem sein),
dann brauchst fuer die Ableitung keinen Polynom oder sonstwelchen Fit. Da kriegst die Ableitung einfach aus der Differenz
zweier benachbarter Messpunkte.
Haben ist besser als brauchen.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Rainer_K » 08.11.2015, 09:46

@ fatz,
wenn ich nur die Kurve haben wollte, dann würde ich diese "einfach" direkt von der seriellen Schnittstelle auf Simple Chart, Log View oä. anzeigen lassen. Da ich aber noch die gespeicherte Arbeit , also das Flächenintegral ausrechne, so wie Luetze das kürzlich in seiner Excel Datei zeigte, und alle meine Bögen in einer Datei mit eigenem Arbeitsblatt sammle und ein paar Statistiken erstelle für die verschiedenen Bogenformen etc, ist mir das Excel an dieser Stelle garnicht so unrecht.

@mbf,
was genau würde ich aus der 1. Ableitung herauslesen können?
Es gibt so Art Rollmaß Wegaufnehmer, dann könnte man schneller den Bogen ausziehen. Ich hatte auch überlegt, das ganze mit Schrittmotor zu motorisieren aber ich möchte ein Einheit, die auch ohne Computeransteuerung funktioniert draußen im Garten, wenn ich das ganze mit der Schussvorrichtung kombiniere.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von mbf » 08.11.2015, 10:25

@Rainer_K
Die 1. Ableitung gibt über die Steigung die Information, wie "weich" oder "hart" sich der Bogen verhält.
Denn was macht man, wenn man insbesondere herausfinden möchte, wie sich ein Bogen im Endauszug verhält, ob er stackt oder nicht? Man schaut sich an, wie steil die Auszugskurve wird. Und genau die Info steckt in der 1. Ableitung. Wenn diese also auf einmal stark ansteigt, dann bin ich im Stackingbereich. Ist halt eine einfachere Darstellung, als wenn man mit der Auszugkurve allein herumhantiert, zumal man so unterschiedliche Systeme gut miteinander vergleich kann.


@fatz
Jaja, der Krieg der Systeme. ;-)
Differenz, klar. Nur ist bei einer hohen Zahl an Messpunkten immer die Frage, ob das noch gut ist oder schon Datenschrott. Muss man aber im Einzelfall sehen.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Granjow » 08.11.2015, 15:48

Ansonsten kann man immer noch zwei drei Zeilen Octave schreiben, und Polyfit etc. sind auch automatisiert.

@Rainer, könnte man da auch die innere Arbeit messen, also was im Bogen verloren geht? 20" beim Ausziehen misst ja nicht die selbe Kraft wie 20" beim Lösen.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von walta » 08.11.2015, 16:07

Und? Hast du jetzt vor deinen Aufbau mit uns zu teilen? Oder kriegen wir nur eine Kurfe zu sehen?

Walta

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von klaus1962 » 08.11.2015, 18:02

@Rainer
Ist schon ein tolle Sache die Messung mit Elektronik, wenn Du das öfter brauchst.

walta hat geschrieben:Einen Mikroprozessor programmieren ist eines der nächsten Dinge die bei mir anstehen. Da wär so ein Maschinchen eine nette Aufgabe.
Ähmmmm, walta !!! ::)
War da nicht etwas mit der Elektronik für mein Licht-Schwert und einem Labornetzteil, das Vorang hätte. :( :(

Gruß
Klaus

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von walta » 08.11.2015, 18:51

Ähm ja sicher natürlich selbstverständlich was denn sonst ;-)
Eines nach dem anderen.

Walta

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Rainer_K » 08.11.2015, 21:20

hier für unsere besonders erwartungsvollen Leser mit der Hoffnung, dass ich dann bald ein optimiertes System hier zu sehen bekomme:
Hardware:
- Prozessor board - Arduino Uno
- Kraftmessung via DMS bestückten Messmodul. Technische Daten im Bild beigefügt. Wichtig bei einem anderen Messfühler ist die Empfindlichkeit, hier waren es 2mV/V
- Messerverstärker ist ein Hx711. der recht einfach mit dem Arduino kommuniziert. Technische Daten sind soweit erhältlich beigefügt
- Encoder ist einer mit 600 Pulsen/ Umdrehung. Sicher etwas hoch gegriffen, aber den hatte ich gerade von meinem Drehbank Umbau Projekt übrig. Daten sind beigefügt
Arduino Code ist angehängt, einmal für gleichzeitige Ausgabe auf einem Seriellen Terminal, einmal ohne Ausgaben sondern nur Daten Abspeicherung. Das verbraucht weniger Zeit und ich kann somit schneller kurbeln. Da die Endung .ino nicht geht, habe ich beide Codes gezipped.
Einen Schaltplan gibt es nicht, da die Module entweder direkt eingesteckt werden und die restlichen Pins direkt aus dem Code zu entnehmen sind.
Ich bin alles andere als ein Arduino oder C++Experte, der Code ist nach meinem Empfinden so passabel aber nicht gut , wer sich jedoch autodidaktisch schon mal an so ein kleines Projektchen gewagt hat, der weiß, wieviel Lesearbeit darin steckt, bis überhaupt etwas funktioniert und das Ergebnis ist dann immer nur maximal so gut wie die gefundenen Quellen.
Bin also immer dankbar für sachdienliche Hinweise der Verbesserung.

@mbf
Ich kann mir vorstellen, dass es einiges an Übung bedarf, diese Ableitungskurven richtig zu interpretieren, da am Anfang eine große Steigung gut ist, zum Ende hin eher nicht. Sollte bei ausreichend Messpunkten mit der Bildung der Steigung zwischen zwei Messpunkten hinreichend genau sein. Werde ich mal in meine Grafiken mit einbauen und sehen, was ich daraus ablesen kann. Benutzt Du diese Kurven für Deine Bögen mit irgendwelchen harten Bewertungskriterien?

@Granjow,
die Sensoren können ja nur die von aussen aufgebrachte Kraft messen. Die einzige Methode, die ich kenne, ist die, über die Geschwindigkeit des Pfeils und dessen Masse die kinetische Energie zu messen und die Differenz der eingebrachten zu der herausgeholten ist dann die im Bogen verbliebene durch Dämpfung und andere Verluste.

Rainer
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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Rainer_K » 08.11.2015, 21:47

ich habe mal von dem letzten Beispiel die lokale Steigung, einfach aus dem Differenzenquotienten gebildet, berechnet und mit ausgegeben.
Ich würde dann daraus interpretieren, dass der Bogen ab 25 Zoll dann leicht progressiv wird. Ob das gut ist oder nicht? Klar, am liebsten erst bei 32 Zoll, aber ob das dann wiederum eine realistische Erwartungshaltung ist?? Durch die hohe Steigung zu Anfang speichert er zumindest recht vbiel Energie und fühlt sich für seine 30lbs auch gut an.

Rainer
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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von Heidjer » 09.11.2015, 01:51

@ Klaus, wenn ein Mann sagt: Er macht das, dann macht er das auch, da muß man nicht alle 6 Monate nachfragen. ;)


Gruß Dirk
Ein Pfeil, den Schaft gemacht aus der Pflanzen hölzern Teil, versehen mit eines Vogels Federn und einer Spitze, aus der Erde Mineral, wird von der Natur gern zurückgenommen.

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Re: Kraft-Weg Messung für Auszugskurven.

Beitrag von walta » 09.11.2015, 06:39

Na, da hast du ja ein paar nette Teilchen zusammengesteckt. Der Datenlogger gefällt mir, den kannte ich noch nicht. Muss ich mir genauer ansehen.
Einen Idee zwischendurch. Statt dem Encoder einen Schrittmotor einbauen. Dann läuft das Ding automatisch.

Und ich weiss wie viel Zeit es braucht um sich sowas autodidaktisch anzueignen.

Danke
Walta

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