Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensoren ADXLs über Schleifring


von Christoph H. (deine_muddi)


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Hallo zusammen,

kürzlich habe ich hier bereits einen Thread zur Anwendung von ADXL 
Beschleunigungssensoren erstellt:
Beitrag "Problem Beschleunigungssensoren ADXLs"
In diesem wurde dazu geraten, zu meiner konkreten Anwendung einen 
gesonderten Faden auf zu machen, was ich hiermit tun möchte.

Die Situation gestaltet sich wie folgt:

1.)  Auf ein rotierendes Bauteil sollen drei ADXLs mit unterschiedlichen 
Messbereichen.
2.)  Die verfügbare Applikationsfläche ist gekrümmt und sehr begrenzt. 
Daher möchte ich die Sensoren sowie weitere (SMD)-Komponenten „auf dem 
Rücken“ auf die Fläche kleben und mit Kupferlackdraht verdrahten. Als 
Kleber möchte ich HBM X60 nutzen und zur Versiegelung HBM PU-140.
3.)  Versorgungsspannung erfolgt über ein Linearnetzteil ER115.5V. Die 
Signalauswertung erfolgt über ein National Instruments 6211-USB.
4.)  Die Übertragung von Versorgungsspannung und Signalen zwischen 
rotierendem und statischem System erfolgt über einen 
Schleifringübertrager. Hierbei handelt es sich um einen SRK18 von 
Columbus Contact.

Relevante Datenblätter:
ADXLs:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXL193.pdf
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXL103_203.pdf
Netzteil:
http://de.rs-online.com/web/p/einbau-linearnetzteile/0592076/
Datenerfassung NI 6211-USB:
http://www.ni.com/pdf/manuals/375195c.pdf
Schleifring:
http://www.columbus-contact.de/Prospekt-PDFs/SchleifringuebertragerohneGehaeuseaxialeBauart.pdf

Ich habe einen Schaltplan gemacht und angehängt. In diesem habe ich 
versucht, die Hinweise aus dem vorigen Thread umzusetzen. Hierzu 
folgende Anmerkungen:
1.)  Die Komponenten und Verbindungen habe ich grob so angeordnet, wie 
ich es auch auf dem Bauteil applizieren würde.
2.)  Die Lötstützpunkte (tlw. Mit LSP abgekürzt) habe ich eingeplant, um 
nicht mehrere Litzen an einen ADXL-Pin löten zu müssen sowie die 
Versorgung besser verteilen zu können. Ich denke, das ist so einfacher. 
Hierbei handelt es sich um Applikationszubehör aus der DMS-Messtechnik:
https://dms-technik.de/index.php?option=com_content&view=article&id=708&Itemid=631
3.)  Bei allen ADXLs ist momentan ein Abblockkondensator von 0,1µF 
vorgesehen. Kann hier aber gleich auch noch einen 1µF parallel schalten.
4.)  Die beiden 103er ADXLs sind mit einem Kondensator zur 
Bandbreiteneinstellung versehen. Der 193er braucht keinen.

Folgende Fragen habe ich derzeit:
1.)  Ist das erst mal grob so okay? Oder habe ich irgendwo einen 
gravierenden Schnitzer drin?
2.)  Zu den Kondensatoren: Welche soll ich da nehmen? Analog Devices 
schreibt, dass irgendwelche „Poly“-Typen am besten sind:
http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/capacitance-and-capacitors.html
Ich habe jetzt an solche gedacht:
http://de.rs-online.com/web/p/polyethylennaphthalat-folienkondensator/9203328/
Wenn ich diese auf meine Applikationsfläche klebe, werden die allerdings 
gebrückt (Alu). Das könnte ich vermeiden, indem ich zuerst eine Folie 
o.ä. zur Isolierung aufbringe.
3.)  Zum Spannungsregler: Welchen sollte ich da nehmen? Die 
5V-Versorgung des Netzteils kann ich bis 5,8V einstellen. Wenn ich dabei 
bliebe, hätte ich diesen im Auge:
http://de.rs-online.com/web/p/ldo-spannungsregler/6695095/
Im vorigen Thread war allerdings die Rede davon, dass eine höhere 
Eingangsspannung in Verbindung mit dem Schleifringübertrager von Vorteil 
wäre. Dafür könnte ich den 12 V Ausgangs des Netzteils verwenden und 
z.B. diesen Spannungsregler nehmen:
http://de.rs-online.com/web/p/ldo-spannungsregler/5455742/
4.)  Gibt es im Hinblick auf den Schleifringübertrager noch etwas zu 
beachten? Oder ist der Spannungsregler das entscheidende Bauteil?

Bedanke mich im Voraus für jegliche konstruktive Hinweise zu dem 
Vorhaben.

von Ich (Gast)


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Hi,
Ich kenne mich nicht mit DMS oder deinen speziellen Sensoren aus, aber 
habe gerade eine Schaltung zum betätigen von Tasten auf einem 
abnehmbaren Lenkrad von einem Auto gebaut.
Nachdem ich anfangs auch an den Schleifring gedacht habe, bin ich 
schnell zu einer Übertragung per Funk auf 433 MHz gegangen. Das 
funktioniert richtig gut.
In meiner Anwendung konnte ich auch auch die externe Spannungsversorgung 
durch eine Knopfzelle ersetzen.
Vielleicht ist das ja auch was für dich.

von Christoph H. (deine_muddi)


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Was für ein Funksystem hast du? Als ich mich mal mit Funksystemen zur 
Messsignalübertragung beschäftigt habe, habe ich den Gedanken schnell 
verworfen, da diese ein Vielfaches des Schleifringes kosten.

Den Schleifring habe ich auch schon angeschafft...

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Du solltest sinnvollerweise die Masseleitung zur Stromversorgung von der 
Signalmasse trennen, d.h. diese beiden Massen erst auf dem rotierenden 
Teil miteinander verbinden. Die Messdatenerfassungskarte sollte 
vorzugsweise differenzielle Eingänge verwenden, wobei als gemeinsames 
Bezugspotential aller Kanäle eben die zurückgeführte Signalmasse dient.

Die Kondensatoren zur Bandbreitenanpassung sollten sich vorzugsweise 
nicht auf dem rotierenden Teil befinden, sondern direkt an den Eingängen 
der Messdatenerfassungskarte. Diese vereinfacht zum einen die Montage 
und unterdrückt zum anderen auch noch Störungen, die durch Aussetzer der 
Schleifkontakte verursacht werden können. Auch der dritte ADXL sollten 
dann solch einen Kondensator bekommen.

von Chris K. (Gast)


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Warum willst du den ganzen Krempel fädeln. Platinen kosten doch fast 
nix.

von Christoph H. (deine_muddi)


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Andreas S. schrieb:
> Du solltest sinnvollerweise die Masseleitung zur Stromversorgung von der
> Signalmasse trennen, d.h. diese beiden Massen erst auf dem rotierenden
> Teil miteinander verbinden.

Du meinst im statischen Teil nicht die Masse von Netzteil zu NI6211 
ziehen, sondern die COM-Ausgänge der ADXLs auf dem rotierenden Teil 
zusammen führen, über den Schleifring zurück und dann erst auf AI GND 
von NI6211 legen?

> Die Messdatenerfassungskarte sollte vorzugsweise differenzielle Eingänge 
verwenden, wobei als gemeinsames
> Bezugspotential aller Kanäle eben die zurückgeführte Signalmasse dient.
>

Mhh... wollte differenziell eigentlich vermeiden. Habe die anderen 
Kanäle schon alle belegt. Dann müsste ich für verschiedene Messungen 
immer umverdrahten.


> Die Kondensatoren zur Bandbreitenanpassung sollten sich vorzugsweise
> nicht auf dem rotierenden Teil befinden, sondern direkt an den Eingängen
> der Messdatenerfassungskarte. Diese vereinfacht zum einen die Montage
> und unterdrückt zum anderen auch noch Störungen, die durch Aussetzer der
> Schleifkontakte verursacht werden können. Auch der dritte ADXL sollten
> dann solch einen Kondensator bekommen.

Das habe ich ursprünglich auch so gedacht. Dann hatte im anderen Thread 
wer davon abgeraten und gesagt, dass die möglichst nahe an die Sensoren 
müssten. Ich hätte jetzt auch eher gedacht, dass das eher bei den 
Abblockkondensatoren für die Versorgung relevant ist.

von Christoph H. (deine_muddi)


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Chris K. schrieb:
> Warum willst du den ganzen Krempel fädeln. Platinen kosten doch fast
> nix.

wegen Platz, gekrümmter Fläche und Ausrichtproblemen, wenn ich die 
Sensoren nicht exakt auf die Platine gelötet kriege

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Um welche Datenraten/Mengen geht es denn? Vielleicht wäre eine 
IR-Übertragung  der Daten sinnvoll und nur die Stromversorgung über die 
Schleifringe?

von Christoph H. (deine_muddi)


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H.Joachim S. schrieb:
> Um welche Datenraten/Mengen geht es denn? Vielleicht wäre eine
> IR-Übertragung  der Daten sinnvoll und nur die Stromversorgung über die
> Schleifringe?

Die Sensoren liefern ein Analogsignal.

von Stromtuner (Gast)


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Ich habe jetzt an solche gedacht:
http://de.rs-online.com/web/p/polyethylennaphthala...
Wenn ich diese auf meine Applikationsfläche klebe, werden die allerdings

hast Du Dir angesehen, wie groß ein 1µF/250V Kondensator ist?

Das gehört ordentlich auf einen kleinen 120µ Flexprint und nicht 
kopfüber gefädelt. Was sagt denn dein Chef dazu? Würde ich auf jeden 
Fall nochmal drüber nachdenken ...

StromTuner

von Christoph H. (deine_muddi)


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Stromtuner schrieb:
>
> hast Du Dir angesehen, wie groß ein 1µF/250V Kondensator ist?
>
Ne, will ja 0,1 und 0,005µF einbauen. Der eine ist 6 x 5 mm, der andre 
3,3 x 1,1mm. Wo ist das Problem?

> Das gehört ordentlich auf einen kleinen 120µ Flexprint und nicht
> kopfüber gefädelt.

Wasn das? Solche Folien mit Leiterbahnen? Ist doch wahrscheinlich viel 
zu aufwändig, das für ne einmalige Aktion zu machen!!?

> Was sagt denn dein Chef dazu? Würde ich auf jeden
> Fall nochmal drüber nachdenken ...
>

Nein. Mit dem rede ich über solche Themen nicht. Wird er auch nix zu 
sagen können.

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