Gewichtsmessung für Cocktails

[Peter(TOO)]

Hallo PIC,

Die meisten Küchen- oder Personenwagen haben heute 4 Füsse mit je einem eingebautem Sensor. Die Summe dieser 4 Sensoren ist dann das Gewicht, da spielt die Lage auch keine Rolle.
Die älteren Personenwaagen wer vom Prinzip her Dezimalwaagen, mit 4 Auflagepunkten und entsprechender 4-facher mechanischer Untersetzung und hatten dann nur einen DMS. Die Konstruktion entsprach da noch den analogen Waagen. Meist hat man einfach nur die Feder und den Zeiger mit einer DMS-Dose ersetzt.

Wie ich ich oben beschrieben habe, lässt man heute die mechanische Untersetzung weg und verwendet 4 Messdosen.

MfG Peter(TOO)

MfG Peter(TOO)

[oberallgeier]

... Ich denke, dass ein gemessener Wert vom Gewicht auf hängender Fläche Positionsunabhängig wäre ...

Die Hängewaage ist natürlich ziemlich immun gegen Schieflasten - weil die Last sich eben entsprechend der Richtung des örtlichen Gravitationsvektors einstellt. ABER Koffer- und ähnliche Stückwaagen sind für Andreas ungeeignet, weil die sekundenlang auf Gewichtskonstanz warten (zumindest meine in der Schublade). Die Aufgabenstellung von Andreas heißt - nach meinem Verständnis:

Bestimmung eines zeitlich schnell veränderlichen Gewichts mit möglichst zeitnaher Wertausgabe. Dynamisch zu messende Masse 50 bis 1000 Gramm, Taramassen sind zu erwarten im Bereich von fünfzig und mehr Prozent des zulässigen Messbereichs. Die Wertausgabe muß (soll??) ohne Abwarten der Gewichtskonstanz im Raster von einer Sekunde (eher schneller) erfolgen ^*).

Peter hatte oben schon vom Kalibrierkoma von Waagen berichtet. Die meisten Waagen sind drauf aus, dass erst eine Gewichtskonstanz erreicht wird, dazu warten die eine bestimmte Zeit ab >>in der das Gewicht sich nur minimal ändern darf<<, danach geben sie nach einer systemabhängigen Pause den Messwert aus. Für die recht dynamische Zuwiegefunktion die Andreas anstrebt (er kippt ja rein, bis die gewünschte Menge erreicht ist) ist eine zulange Warte-bis-alles-konstant-ist-Zeit schädlich. Da zeigt die Waage 100 ml - und es sind (im Extremfall) schon zweihundert drin. Ich hatte bei Ausflussmessungen von Flüssigkeiten im Labormaßstab schon mal hundert Milliliter in fünf Sekunden, gemessen mit 10 Hz) keine große Auswahl an Waagen mehr zur Verfügung - da die a) schnell sein sollten, b) genau und c) ähnlich wie bei Andreas der Auffangbehälter schon einen erheblichen Teil der Gesamtmasse ausmachte.

*) Stelln wa uns maal jaans domm: Zuwaage von 70 g Wodka (knapp hundert Milliliter). Andreas will, wenn möglich, bis auf 1 g Genauigkeit messen. Dann brauche ich für die letzten zehn, fünfzehn Milliliter bei einer Messfrequenz von 1 Hz schon mal zehn, fünfzehn Sekunden. Der Schuss vorher auch an die fünf Sekunden. Noch zwei, drei sonstige Zuwaagen - dann ist die Minute locker voll >>bis eingeschenkt ist<<!!! An der Bar kann man dann wenigstens nicht volllaufen, weil das Einschenken so lange dauert.

[Crazy Harry]

Dann nimm einen 16...18Bit ADC und miss 2..3..4mal/Sekunde

[Bumbum]

Hallo,

oberallgeier hat es ziemlich treffend zusammengefasst und den Nagel auf den Kopf getroffen. Vor allem sein kaum lesbarer Zusatz (*).

Ich dachte eigentlich nicht, dass bei diesem Projekt der Sensor das größte Problem darstellen wird...

@Crazy Harry: Das könnte ich tun, so ein hochauflösender ADC könnte mit einem "großen" Atmel mit vielen IO-Pins, einem R2R-Netzwerk und einem Komperator sogar günstig gebaut werden. Einen Komperator haben die meissten AVRs sogar schon onboard. Es müssten also nur 2* Bit-Auflösung Widerstände auf einer Lochrasterplatine "vertüddelt" werden. Aber hast du eine Empfehlung für einen passenden Sensor?

Viele Grüße
Andreas

[White_Fox]

Die Schwingneigung des mechanischen Teils könnte man doch aber bestimmt noch stärker dämpfen, sodass sich Störungen weniger stark bemerkbar machen-oder?

[Peter(TOO)]

Hallo,

Die Schwingneigung des mechanischen Teils könnte man doch aber bestimmt noch stärker dämpfen, sodass sich Störungen weniger stark bemerkbar machen-oder?

Dämpfen ist kein Problem, aber dann wird alles träger, also langsamer

MfG Peter(TOO)

[Bumbum]

Hallo,

da ich auf dem Gebiet der Gewichtserfassung noch Null Ahnung habe, hier aber scheinbar schon einige mit viel Erfahrungen mitschreiben: Was ist denn von folgendem Artikel zu halten:

http://www.amazon.de/0-5Kg-W%C3%A4ge.../dp/B00I8CNZYK

Wäre diese Zelle für mein Projekt geeignet? Die nötige Auflösung erreiche ich mit einem ADC-Wandler mit genügend hoher Auflösung. Möchte ich den kompletten Messbereich der 5kg nutzen und auf ca. 1 Gramm genau wiegen benötige ich also mindestens 12 Bit Auflösung (2^12 = 4096) mit einem 16 Bit ADC wäre ich also auf der sicheren Seite. Ist so etwas mit einem R2R-Netzwerk und dem integrierten OP in einem AVR möglich? Die Umsetzung und Programmierung ist für mich kein Problem, ich weiß nur nicht, ob dann damit auch die nötige Genauigkeit erreicht werden kann. Alternativ Suche ich mir dann einen passenden ADC im extra IC.
Mir ist aber nach meiner Recherche im Netz noch nicht so klar, wie das Signal einer solchen Wägezelle mit DMS aussieht. Mal angenommen ich versoge die verlinkte Zelle mit 5V Versorgungsspannung (wie mein AVR), erhalte ich dann auch ein Ausgangssignal von 0-5V, je nach Gewicht? Oder ist dieses Signal kleiner?

Wie sieht es bei der Zelle mit der erreichbaren Messgeschwindigkeit aus? Mir sagen die Werte leider überhaupt nichts. Wieviele Messungen sind pro Sekunde möglich? Und sind diese dann überhaupt korrekt, oder muss sich die Wägezelle erst "einschwingen"?

Viele Grüße
Andreas

[Klebwax]

Hier mal etwas zu Wägezellen:
http://www.instructables.com/id/Ardu...ad-Cell-Scale/

Möchte ich den kompletten Messbereich der 5kg nutzen und auf ca. 1 Gramm genau wiegen benötige ich also mindestens 12 Bit Auflösung (2^12 = 4096) mit einem 16 Bit ADC wäre ich also auf der sicheren Seite

Schätzen wir mal ein wenig: 5V auf (4096, also ca.) 5000 Schritte aufgelöst heißt 1mV pro Schritt. Wenn das noch sinnvoll sein soll, müssen allfälliges Rauschen und andere Störungen kleiner als 1mV sein. Das ist in einer digitalen Schaltung nicht leicht. Bei 16 Bit Auflösung wird das nicht leichter.

MfG Klebwax

[Bumbum]

Hallo Klebwax,

http://www.instructables.com/id/Ardu...ad-Cell-Scale/

Vielen Dank, dass hat mir weitergeholfen. Ein kleiner Verstärker wird also nötig sein, um eine solche Zelle auszuwerten. Aber im Link ist ja was passendes vorgeschlagen.

...aufgelöst heißt 1mV pro Schritt...

Wo wir wieder bei einer Zelle mit digitalem Ausgang wären. Oder ein externer ADC mit 12...16 Bit Auflösung, der auch Spannung > 5V messen kann.

Aber um die Signalauswertung festzulegen würde ich gerne erst mal wissen, ob es mit so einer (oder genau dieser verlinkten) Wägezelle überhaupt funktionieren kann. Vor allem was den Bereich Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messung betrifft.

Viele Grüße
Andreas

[Peter(TOO)]

Hallo Andreas,

Vielen Dank, dass hat mir weitergeholfen. Ein kleiner Verstärker wird also nötig sein, um eine solche Zelle auszuwerten. Aber im Link ist ja was passendes vorgeschlagen.

Ohne Verstärker geht bei DMS normal nichts.

Aber um die Signalauswertung festzulegen würde ich gerne erst mal wissen, ob es mit so einer (oder genau dieser verlinkten) Wägezelle überhaupt funktionieren kann. Vor allem was den Bereich Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messung betrifft.

Den DMS kannst du als Trägheitslos betrachten. Das Problem ist die mechanische Masse und die Schwingungen die Auftreten!
Hinzu kommen noch die nötigen Filter im Verstärker, welche den Verstärker ausbremsen.

Die Genauigkeit liegt in der Grössenordnung von Lineraity: = <0,005% FS; FS = 5kg

Die Ausgangsspannung liegt bei 1.0946mV / V
Wenn du 5V am Sensor anlegst, bekommst du 5.473mV am Ausgang, bei 5kg.

Wenn du das jetzt mit 5'000 Schritten auflösen willst, entspricht dies rund 1µV an der Messzelle!
Das ist dann so die Grössenordnung, welche ein Radio-Tuner als Empfindlichkeit hat!
Du wird also noch einiges in die Abschirmung investieren müssen.

Für die gravimetrische Dosierung waren Verstärker und µC in jeweils eigenen HF-Gehäusen untergebracht. Das Ganze, und das Netzteil, war dann zusätzlich in einem Metallgehäuse untergebracht.

Gab dann aber trotzdem noch Probleme bei einer bestimmten Anlage, auf welcher Müllsäcke geblasen wurden.
Das ist ein 10-15m hoher Turm. Unten befindet sich eine Ringförmige Düse aus welcher der Kunststoff quillt. In der Mitte der Düse wird Luft eingeblasen und der aus der Düse kommende Schlauch auf das Endmass aufgeblasen. Der Schlauch wird dann nach oben geführt und oben über eine Walze umgelenkt. Die Walze dient als Verschluss des Schlauches, damit die Luft auch Druck erzeugen kann.
Unsere Installation war unten im Turm, beim Extruder, und wir hatten alle 5-10 Sekunden eine Fehlmessung??!!
Ich fand dann in einem Büro ein Transistorradio und konnte damit ein Knistern empfangen, welches genau im Takt der Störungen war.
Und los ging die Schnitzeljagd.
Ganz oben im Turm fand ich dann eine Hochspannungsanlage, welche über Koronaentladungen kleine Krater in die Folie macht, damit die Druckfarbe haftet.
Das Problem waren nicht die Koronaentladungen selbst, sondern das Nachladen des Hochspannungsgenerators.

Die verlinkte Zelle verträgt 7.5kg maximal. Bei 10kg geht sie noch nicht kaputt, es kann aber sein, dass sie sich dauerhaft verstellt und erst mal neu geeicht werden muss! Bei über 10kg geht sie dann kaputt, meistens lösen sich die Klebeflächen des DMS ab.
Die Grenzwerte gelten auch für Schläge!

MfG Peter(TOO)