Elektronikfrage - Kann mir jemand helfen ?

  • Hallo Elektroniker,

    wie manch einer weiß, hab ich mir zur Erfassung der Laufschwingung (Mündungsbewegung) vor längerer Zeit ein Laufschwingungsmessgerät gebaut. Dies funktioniert nach Entwicklung und Abstimmung eines speziellen Aufnahmesensors recht gut. Eine Lichtschranke an der Mündung triggerte mir die Schwingung beim verlassenden Geschosses. Triggersignal und Schwingung wurde über ein 2-Kanal-Oszi dargestellt.

    Nun möchte ich gern einen Schritt weiter gehen und die Schwingungsform ermitteln bzw. darstellen. Dazu würde ich gerne 8-10 Sensoren in gleichmäßigen Abständen über dem Lauf anordnen und das Signal zB. über eine VU LED-Anzeige anzeigen lassen. Siehe Skizze.

    Mein Problem, ich möchte das alle Sensorsignale beim verlassen des Geschosses gleichzeitig durch den Lichtschrankenimpuls einfrieren (und danach wieder Resetten) können.


    Gruß HdR

  • Ginge das ganze nicht mit Beschleunigungsmessern..? Zb. Die sensorik vom Mantis in verbindung mit nem körperschallmikro als Auslöser..? Und dann über die zeitachse die Sensoren parallel auswerten..?

  • Ich ahne wo du hin willst: die Anzeigesituation erinnert mich etwas an die graphische Darstellung einer LCD/LED Matrix (Frequenz Analyse/Equalizer).

    Die Lichtschranke schaltet die Ausgangssignale der der Sensoren "weg". Die Matrixanzeige bleibt "eingefroren".
    Ich wäre dann bei der Ansteuerung eines Matrix Displays mit Arduino oder eigenem Microcontroller. Für Matrix-Display Programmierung gibt es auch genügend Beispiele im Netz.

  • Hi Matze,

    erst mal Danke für's Andenken. Eine Verbindung zum Lauf wie sie Beschleunigungs- oder herkömmliche Vibrationssensoren benötigen geht für die Ermitlung von Laufschwingungen leider nicht. Da bin ich schon durch. Körperschallmikro also Klatschschalter als Trigger geht bei Zünschlagimpuls (zB.Scatt) schon, aber ich möchte den Moment bei dem das Geschoss die Mündung verlässt. Bei Mantis musste ich jetzt erst mal Googeln. ;)

    Ich möchte die bereits von eingesetzte Signalaufnahme (berührungsloser Magnetfeldsensor) beibehalten, da sie richtig gut funzt.

    Die dafür benötigte Spule (Drahtstärke, Wicklungszahl) hat mir ein Freund der in einer Schwarzwälder-Relaisfabrik arbeitet, gewickelt.

    Nur so am Rande:

    Dass mein Sensor prima Arbeitet zeigt folgendes Diagramm.

    Gleiche Einstellungen, die Ausgangssignalstärke (Amplitudenhöhe) ist bei einem unwuchtigem Geschoss wesentlich größer. Dies bestätigt die Annahme eines größeren Abgangswinkels und somit vermeintlicher Ausreisser.

    Zurück zum Thema:

    Hi Duffy,

    auch Dir gleich mal ein Danke. Du liegst genau richtig und bewegst dich bezüglich LCD/LED Matrix voll auf meiner Spur. Bezüglich deiner Ansteuerung mittels Arduino / Microcontroller muss ich mich jetzt erst mal Durchlesen.

    (Ich bin Pragmatiker - Mechatroniker mit autodidaktischen Elektronikkenntnissen). ;)

    Weitere Anstöße oder Ideen gerne,

    Gruß HdR

  • im endeffekt wird es ein / mehrere atmels, die mittels adc input die spannung vom vorverstärker mitschreiben, und beim lichtschrankensignal speichern.

    alternativ eine reihe billiger (billigster) 2 kanal oszi. (bastel damit grad auf arbeit an nem drehgeber rum, den wieder hinzujustieren, liegt so bei 20€ ebay, 40€ Conrad - - leider nur 1kanalig - - )
    mfsg daniel

  • Hi Daniel,

    dein Vorschlag mit den Atmel‘s geht in die gleiche Richtung wie von Duffy. Interessanter Ansatz, hierzu müsste ich mir dann einen Fachmann in‘s Boot holen, was möglich sein sollte.

    :D Daniel die Idee mit mehreren Mini Oszilloskop-Modulen hatte ich auch schon. Die Anzeige wäre halt dann nicht so schön wie bei einer LED-Matrix. :/

    KabalMSU, (Hab lange Zeit in einer Band gespielt). ;)

    Da muss ich jetzt durch, ob sowas wie das Tascam verwendbar wäre.

    Gruß HdR

  • Du benötigst einen Microcontroller mit 8 bis 10 Analogen Eingängen und einem digitalen Eingang.

    Der digitale Eingang wertet die Lichtschranke aus.

    Die Lichtschranke löst aus, wenn das Projektil den Lauf verlässt.

    In dem Augenblick speichert der Microcontroller die Werte der analogen Eingänge.

    Wenn der Microcontroller ausreichend Kapazität hat, dann kann er für eine

    Zeit einer ms oder ein paar µs die Werte abspeichern.

    Dann kannst Du nachvollziehen wie der Lauf ausschwingt.

    Man kann einen Arduino verwenden, evtl. einen Raspberrry Pi oder

    ein Evaluation Board eines Mircocontrollers.

    Du musst die Sensoren anlöten und ein wenig Software schreiben.

    Man könnte dann die Werte in Excel importieren und darstellen.

    Linksschütze
    P8X
    GSP Atlanta
    FWB 800 Wood Basic
    Anschütz 8002
    Anschütz1903

  • Hallo @Herr der Ringe Wie DuffyDuc und AndreasJ schon vorgeschlagen haben, denke ich auch an einen Arduino.

    Sieh Dir mal den Arduino Mega 2560 an. Der sollte alles an Bord haben was Du brauchst. Oder noch etwas mächtiger was den Prozessor angeht den Arduino Due. Bei einer hohen benötigten Auswertefrequenz würde ich eher zum Due raten.

    An beide müssten dann nur noch die Sensoren angebracht und ein kleines Auswerteprogramm geschrieben werden. Ist kein Hexenwerk; die Community für die Dinger ist riesig und das programmieren auch relativ einfach.

    Besten Gruß

    Rakete

    Einmal editiert, zuletzt von Rakete (8. März 2021 um 08:09)

  • Hallo, AndreasJ, Rakete,

    auch euch vielen Dank für euere Hilfe. Einfache Schaltplane, Bausätze oder Freiluftverlötung kann ich ja, das wars aber auch.

    Jedoch was jetzt kommt ist totales Neuland für mich.

    Bin aber total optimistisch dass dieses Arduino Mega od. Due wie auch schon Duffy erwähnt hat die Lösung sein wird. 16 Analogeingänge sind besser als angedacht. Preislich mit der übrigen Hardware in einem guten Rahmen. Eine Darstellung am PC wie schon vorgeschlagen kann ich mir auch gut vorstellen.

    Zum Glück bin ich mit diesem persönlichen Projekt nicht im Zeitdruck, muss nicht auf eine Messe.

    Da ich vor meiner Selbständigkeit als Mechaniker in einer Optik- Elektronischen Firma tätig war, werd ich mal die Fühler nach alten Arbeitskollegen aus der Elektronikabteilung auswerfen.

    Vielen Dank für euere horizonterweiternden und richtungsweisenden Vorschläge.

    Gruß HdR

  • Hallo HdR,

    um eine Schwingung zu messen, müssen die Messdaten von Sensoren getriggert (== gleichzeitig) aufgenommen werden. Ob es mit Arduino einfach so "from the box" möglich ist, bin ich mir nicht sicher. Wenn nicht, dann wird Dein Programm ungefähr so aussehen:

    1. einen Eingang als Interrupt-Quelle konfigurieren

    2. den Interrupt-Handler definieren

    3. im Interrupt-Handler die Analog-Eingänge abfragen

    Im Punkt 3 steckt eine Gefahr, die nicht sofort ersichtlich ist, nämlich - die Verzögerung zwischen Einzelabfragen. Schon allein verfälscht die Verzögerung die Form der Schwingung. Wenn die Verzögerung nicht konstant ist (und warum soll die? Arduino ist kein Echt-Zeit System), ist die Wiederholbarkeit nicht mehr gegeben. D.h., Du kriegst die Bilder, die aber nur schön sind, mehr nicht.

    Gruß,

    KabalMSU

    Software-Entwickler im Bereich Messtechnick (Weisslicht Interferometrie, Vibrometrie) mit über 18-jähriger einschlägigen Erfahrung

  • Habe das ganze mal sacken lassen und wollte eine Antwort zum Vorschlag mit dem Tascam schreiben: du brauchst gar nix, da du schon alles hast.

    Es reicht dein einer Sensor und die Meßwerte hast du auch alle schon. Alles da und das Ergebnis ist noch viel besser als mit den zusätzlichen sieben Sensoren als Momentaufnahme: Fourier-Transformation und die Bedingungen, dass das Patronenlager immer ein Schwingungsknoten ist und die Schwingungsamplitude am Laufende zum Zeitpunkt des Geschoßaustritts.

    Und gute Oszis haben auch schon eine FFT-Funktion. Fenster drüber und los.

    Wie beim Tascam: Zeitsignal -> Frequenzanzeige. Normale Frequenzanalyse.

    Warum ist das Ergebnis besser als mit acht Sensoren? Du hast acht Meßwerte zum Zeitpunkt deiner Anzeige. Die FFT wertet hunderte/tausende (Zweierpotenzen) aus und stellt die Frequenzen dar. Die Messung ist nicht mal mit dem Geschoßaustritt beendet. Der Lauf kann in aller Ruhe nachschwingen. Das Ergebnis wird noch besser. Die FFT der acht Sensoren würde auch zum ähnlichen/gleichen Ergebnis führen.

    Daß das funktioniert zeigt die Frequenzanalyse einer Snare oder Beckens oder der Geniestreich Melodyne.

    Jetzt gibt es nur ein kleines Problem: das ganze verkaufsfertig zu verpacken.

    In der analogen Welt bleibend: ein alter Spektrum-Analyzer mit Hold und das Eingangssigal angepasst. Vielleicht findet sich ja was im Proberaum https://www.ebay-kleinanzeigen.de/s-anzeige/behr…843200-172-2458

  • Achtung, der blutige Laie antwortet.

    KabalMSU, daran hab ich auch schon kurz gedacht. Die Abfrage (triggerung) der Sensoren sollte schon gleichzeitig parallel erfolgen. Mit welcher Geschwindigkeit / Frequenz (Arduino) die einzelnen Analogkanäle nacheinander abfragt ist entscheident um die gebogene Form des Laufes zum Zeitpunkt X reel darstellen zu können.

    Hatte beim Bau des Laufschwingungsmessgerätes ein ähnliches Problem mit der Lichtschranke. Dummerweise verwendete ich eine Lichtschranke mit gepulstem Licht. Das Geschoss war so schnell dass es nicht immer erfasst wurde. Eine ganz einfache Lichtschranke für den Modellbau ohne Lücken war genau richtig. :distracted: ^^

    @Duffy, Uff, Googl, Googl, Fourier-Transformation, Hm? Ich seh vor lauter Kurven nix mehr. Patronenlager, Schwingungsknoten bis Schwingungsamplitude am Laufende mit einem Sensor. Ja, alles gut soweit.

    Aber ab dem zweiten Absatz forderst du mich. Jetzt nachdenklich, da mich ja die Amplitudenform interessiert (Sinus, Sägezahn, Rechteck, (Späßle ;) )) und die Lage möglicher Knotenpunkte. Vielleicht brauch ich jetzt auch nur etwas länger.:/

    Gruß HdR

  • Mit nur einem Sensor können verschiedene Frequenzmuster des Laufes das gleiche Abbild geben. Es funktioniert nur mit mehreren Sensoren die eventuell durch ein Körperschallmikro gestartet werden.... mit einem Taktgenerator alle im Gleichtakt ihre Werte nehmen und mit der Lichtschranke plus Zeit X die Messung beenden. Das Schwingen eines Laufes beginnt mit dem Zünden der Patrone. Die Zeit bis Laufende ist genau so interessant (Weil das Projektil ja noch in der Laufmündung steckt) wie die Zeit beim / kurz nach des Verlassens des Laufes.

    Durch einen Taktgenerator werden die Zeiten vergleichbar. Jeder Sensor bräuchte halt seinen Speicherlog der dann parallel mit den anderen ausgelesen wird. Wenn der Arduino nicht Zeitstabil arbeitet, könnten doch eine Serie von Meßschreibern die Werte aufzeichnen. Es muss nur sicher gestellt werden, dass die Messungen zeitgleich starten und zur gleichen Zeit gespeichert werden. Somit sind alle Messwerte vergleichbar. So kann der Lauf ja schon schwingen wenn das Projektil grad mal einen Teil des Laufes passiert hat. Das blockieren oder unterstützen der Schwingung während das Projektil durch den Lauf saust ist genau so interessant wenn nicht sogar interessanter als die "Nachwehen", die nur "Rückschlüsse" zulassen.

  • Hi Matze, auch dein Ansatz (Betrachtungsweise) die Gesamtzeit vom Auslösen bis zur Mündung wäre wenn technisch gut umzusetzen (zB. Duffy, Spektrum-Analyser) eine tolle Sache.

    z.B so wie hier: https://www.varmintal.com/atune.htm

    Jedoch mit echten Daten von unterschiedlichen Läufen/Systemen und nicht berechnet.

  • Hallo,

    es gibt Sensoren in den Handys die auch für die Wasserwagen-App verwendet werden.

    Nimm einfach diesen Sensor und einen Microprozessor dann hast du die Scatt light Variante.

    Oder schnall Dir ein Handy an die Waffe und übertage das Bild auf einen Laptop den lässt du mitaufzeichnen.

    Es gibt eine App im Google Play Store phyphox die hat ein Gyroskop (Drehrate) - Funktion da siehst du alles Gesamt un die Achsen einzeln.

    Das Bild auf einen Laptop übertragen und mitgeschnitten dann kannst du dir deine Schwankungen genau ansehen.

  • hi, ich bin zwar auch aus dem elektrischen bzw. aus dem Software Bereich daher interessiert mich schon wie man die Schwingungen messen könnte.

    Was ich mich aber frage:
    Wozu möchtest du das genau wissen und für welche Waffen bzw. Kaliber ist das gedacht?
    Welche Schlußfolgerung ergibt dann welches Ergebnis?