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Thema: Meßstand Sprungantwort Prototyp

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Searcher
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    Hallo oberallgeier,

    ich war gerade beim Erstellen eines weiteren Eintrags über eine ominöse Elastizität eines Nähfadens
    Bin aber aus dem RN ausgeloggt worden und danach war das Editing irgendwie verdorben. Ich erstelle den Beitrag mal neu und schau mir später deinen Beitrag genauer an.

    Gruß
    Searcher

    - - - Aktualisiert - - -

    Hallo,

    mich hatte im vorletzten post in der Grafik der erste Teil des Graphen irritiert. Da habe ich nun mehrere weitere Messungen durchgeführt. Meistens hatte ich das Senklot mit einem Gewicht von 53g benutzt. Nach Verstärkung der Bremse und Verwendung eines 210g Gewichtes kam mir so langsam ein Gedanke, warum die Beschleunigungskurve zu Beginn so aussieht. Zunächst eine weitere Grafik von 4 Versuchen mit dem 210g Gewicht mit verschiedenen Aufhängelängen bis zu 20cm zur Wickelrolle. Der Faden, an dem das Gewicht zieht ist ein Faden von einer Nähgarnrolle.

    https://drive.google.com/uc?export=d...v601aQX9CttB3z

    Der Graph mit 53g Senklot im vorletzten Posting steigt steil an, wird flacher und mündet in eine relativ konstanten Beschleunigung. Hier steigt er steil an, die Beschleunigung erreicht mit über 20m/s² mehr als das Doppelte der Erdbeschleunigung von 9,81m/s² Wie kann das denn sein? Das Gewicht fällt doch nur und wird nicht angetrieben. Es muß die Welle ja auch noch über die Wickelrolle antreiben. Danach fällt die Beschleunigung zurück und pendelt sich auf einen plausibelen Wert ein.

    Meine Theorie dazu: Vor Meßbeginn hängt das Gewicht ruhig am aufgewickelten Faden kurz unter der Wickelrolle. Die Welle ist durch den Federdruck eines Zugmagneten noch blockiert.

    Dann wird zur Messung der Zugmagnet aktiviert, gibt die Welle frei und gleichzeitig wird die Messung mit dem Enkoder an der Welle gestartet.

    Die Welle wird über die Wickelrolle mit dem Gewicht und über den, in Grenzen aber doch elastischen Faden beschleunigt. Der Faden wurde durch Aufwickeln auf die Rolle mit dem angehangenen Gewicht gespannt und kann nun die frei gegebene Welle beschleunigen. Je länger der Faden von Rolle bis zum Gewicht ist, desto höher ist der Ausschlag zu Beginn des Graphen - zmindest den Versuchen nach. Auf den Gedanken zum elastischen Faden kam ich, da in den Graphen auch kurz vor der Horizontalen eine (elastische) Schwingung zu beobachten ist.

    Kein Überschwinger des Graphen im vorletzten Posting: Die Welle war durch Gewichte mit zusätzlichem Trägheitsmoment belastet und wurde durch wesentlich geringeres Gewicht angetrieben. Das höhere Trägheitsmoment verhinderte eine höhere Beschleunigung, das geringere Gewicht spannte den Faden nicht so stark und bildete auch eine geringere Gegenkraft für das Zusammenziehen des Fadens aus.

    Zur Bestimmung der Trägheit sollte die Elastizität des Fadens also keine Rolle spielen, wenn man nur den weitgehend horizontalen Teil des Graphen betrachtet


    Ich bitte um dringenden Einspruch, wenn ich hier Blödsinn schreibe bevor ich mich weiter versteige

    Gruß
    Searcher
    Geändert von Searcher (05.08.2023 um 19:37 Uhr)
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
    ..................................................................Der Weg zu einigen meiner Konstruktionen

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Searcher
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    Hallo,
    nach meiner gestrigen Vermutung über den elastischen Nähfaden erinnerte ich mich heute Nacht an mein Smartphone mit "Super SloMo" Funktion. Hatte ich noch nie im Einsatz aber heute morgen mal ausprobiert und die Vermutung nähert sich der Gewißheit.

    Dazu ein youtube Video



    Das youtube Video und ein Weiteres im Download zur Einzelbildbetrachtung im eigenen Videoplayer.
    Oben links kann man jeweils den Zugmagnet erkennen, der die Welle freigibt und zum Schluß abbremst.
    Man kann erkennen, wie die Welle zu drehen beginnt, das Gewicht aber noch verharrt. Der Faden entspannt und das Gewicht beginnt zu fallen. So meine subjektive Beobachtung. Eure?

    TraegereWelleSloMo.mp4: An der Welle ist zusätzlich eine Rolle mit Klemmen als zusätzliches Trägheitsgewicht angebracht.
    Download Link: https://drive.google.com/uc?export=d...KfQY2BC3-YpJCb


    OhneZusatztraegheitSloMo.mp4: Welle ohne zusätliche Gewichte, nur baubedingtes Trägheitsmoment.
    Hier hatte ich noch einen kleinen Farbpunt an der Rolle in der Nähe des Zugmagnetankers aufgebracht um besser eine Bewegung der Rolle/Welle zu erkennen.
    Download Link: https://drive.google.com/uc?export=d...6fV3hA-4xSy4qD

    Grafik ähnlich der aus letztem Posting
    extra-moment.PNG
    Download Link: https://drive.google.com/uc?export=d...phNOIQ-MaGwR5o

    Dazu eine EXCEL Arbeitsmappe mit dem Diagramm und zugehörigen Meßwerten und Erläuterungen. Es gibt bei den Meßwerten gegen Ende der Messung Ausreißer. Da wird die Geschwindigkeit so hoch, daß da wohl die Encoderauswertung nicht ganz mit kommt. Die Auflüsung mit 0,5ms ist wahrscheinlich nicht wirklich notwendig. Mal sehen....
    slomo_calc.xls
    Download Link: https://drive.google.com/uc?export=d...KfQY2BC3-YpJCb

    Die Werte gehören nicht direkt zu den Videos, zeigen aber den Unterschied zwischen roher Welle und Welle mit zusätzlichem Schwunggewicht. Als Beschleunigungsgewicht diente das 210g schwere, ich glaube Uraltlautsprecher Ersatzteil.

    Mittlerweile hat die Aufhängung der Welle gelitten und gibt von Versuch zu Versuch nur noch bedingt vergleichbare Werte. Besserer Aufbau und neue Kugellager sind in der Planung.

    Gruß
    Searcher
    Geändert von Searcher (06.08.2023 um 09:14 Uhr)
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
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  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    .. bitte um dringenden Einspruch, wenn ich hier .. schreibe ..
    Mein Einspruch ist nicht dringend (so wie alle vorher auch).

    Die alte Schulweisheit behauptet: für gleichförmige Beschleunigung ist der Weg s gleich der halben Beschleunigung b mal dem Quadrat der Zeit t, also s = b/2 * t². Das ergibt, umgestellt für die Beschleunigung: b = 2*s/t². (Gilt aber nur für unsere nicht-relativistische Umgebung *gg*)

    Mal nach Methode Milchmädchen in Deinem Fall (von Dir anfangs vorgelegte "mess&abgeleitete_Werte.csv") die ungefähre, durchschnittliche Beschleunigung nach 0,5 sec (0,475 ms) und 0,5 m (0,500760 m)

    b = (2*0,5m)/(0,5sec*0,5sec)

    oder weiter b = 1m/0,25sec² ... also 4 m/sec².

    Darüber hinaus mal angenommen, dass Du wirklich über - sagn wir mal für 0,2 sec - die Beschleunigung 20 m/s² hättest. Dann berechnet in diesem Fall das Milchmädchen (ab Anfang der Fallzeit, also v0(t) = 0) den Weg s = b/2*t² mit

    s = (20/2)m/s² * 0,2sec*0,2sec

    das sind 0,4 m. Wär ja schon fast die gesamte Fallstrecke. In diesen 0,2 sec wäre Dein Fallgewicht auf 4 m/sec. In den verbleibenden 0,275 sec Deiner gesamten Messzeit fällt das Fallgewicht dann mit 4 m/sec um weitere 1,1 m. Das geht nicht "durch die Decke" - das bombt durch/in den Boden :-/
    Ciao sagt der JoeamBerg

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