[OT] Messer Überwachung (Strom / Spannung) und einstellen (mit Arduino)

Muecke:
ja da muss ich mich mal auf die Suche machen, wie genau sollten die denn messen?
zwei Nachkommastellen? oder reicht eine?

Besser als 2% wirst du sowieso nicht bekommen. Wie genau du messen mußt wird sich aber erst am Ende deiner Messreihen herausstellen.
Bevor du aber viel Geld ausgibst, würde ich primär messen. Das ist deutlich billiger.

Muecke:
Da mein teil auch abschalten kann habe ich bei den Aufzeichnungen so nicht stehen ob das Messer durchgebrannt ist oder nur abgeschaltet hat, wenn ich den Schalter noch mit abfrage dann könnte man in den werten sehen ob das Messer ausgeschaltet wurde oder durchgebrannt ist.
oder Denke ich zu kompliziert mal wider, und komme nicht auf den Trichter?

Wenn das Messer durchgebrannt ist, dann liegt Spannung an, es fließt aber kein Strom.
Wenn abgeschalten ist, dann liegt auch keine Spannung an.

Muecke:
wie meinst du das? jetzt ist muss erst die Richtige Grundlage geschaffen werden mit Messtechnik damit alle Daten Festgehalten werden können damit man aus denen etwas lernen kann?

Damit meine ich, dass du nicht weißt, ob diese Methode zum Ziel führt.

  1. Spannung und Strom messen, um den Widerstand zu errechnen. Das geht.
  2. aus dem Widerstand die Temperatur errechnen. Ob das geht?

Das hängt z.B. ganz stark vom Matierial des Messer ab.
Wenns ein Messer aus Stahl ist, bei dem sich der elektrische Widerstand mit der Temperatur stark ändert, dann kann es gehen. Wenn es z.B. aus Konstantan ist, dann wird es nicht funktionieren.

Versuche doch mal, an das Materialdatenblatt deiner Messer ranzukommen. Das würde helfen.

Muecke:
Das Behalte ich im Hinterkopf, würde mir auch gut gefallen, ,uss mir das aber noch mal genau anschauen und durchdenken ob das geht oder nicht.

ich sehe hierbei das Problem, das man z.B. wenn an sich erkanntet es nicht mitbekommt das das Messer zu heiß wird da das Messer nicht sichtbar ist.

Wenn dein Messer immer vollständig im zu schneidenden Material eintaucht, dann geht es nicht.
Wenn beim Schneiden immer ein kleiner Abstand zum Messerhalter eingehalten werden könnte, dann könnte es gehen.

ich versuche mal den Hersteller der Messer ausfindig zu machen und hoffe das er mit dann auch mitteilt was er dort verwendet.

Eine Garantie das es klappt kann mir keiner geben, doch mit irgend was muss ich anfangen :slight_smile:
sonst wies ich es nie :wink:

Dann manch ich mich auf die Suche nach Messeinheiten.

Sekundär wird die Spannung (V) gemessen
Primär wird die Strom (A) gemessen

für die Spannung muss ich mir glaube ich was selber bauen, da habe ich nichts gefunden :frowning:
oder kennt Ihr da was? muss ja AC sein und das auch noch im kleinen Bereich.

Hi,

...auch für den Strom musst du dir selbst was (dazu)bauen.
Das Ausgangssignal der ACS712-Sensoren ist nämlich auch AC, jedoch mit einem Mittelwert von ca. 2,5V DC.

ach so, ich dachte das ist schon ein Passendes teil für das Arduino.

Hmm, dann muss ich mir überlegen wie ich das gleichgerichtet bekomme.

Muecke:
für die Spannung muss ich mir glaube ich was selber bauen, da habe ich nichts gefunden :frowning:
oder kennt Ihr da was? muss ja AC sein und das auch noch im kleinen Bereich.

Wie üblich führen viele Wege zum Ziel:
a) fertigen RMS to DC Wandler, z.B. den AD737 Einfach aber teuer.
b) Messgleichrichter, Wert glätten und Mittelwert in RMS umrechnen. Langsam und günstig.
c) direkt die AC mit dem Arduino hochauflösend messen (mind. 1khz), dann die RMS Werte errechnen. Aufwändig, rechen intensiv

guntherb:
Wie üblich führen viele Wege zum Ziel:
a) fertigen RMS to DC Wandler, z.B. den AD737 Einfach aber teuer.
b) Messgleichrichter, Wert glätten und Mittelwert in RMS umrechnen. Langsam und günstig.
c) direkt die AC mit dem Arduino hochauflösend messen (mind. 1khz), dann die RMS Werte errechnen. Aufwändig, rechen intensiv

hmm, mir würde einer reichen 8)

a) mein Englisch ist echt schlecht, ich gehe mal davon aus das du nicht nur den einzelnen IC meinst
den hier PMIC AD737JNZ DIP-8 Analog Devices sondern das da noch etwas mehr dazu gehört.
so was in der Richtung? RMS-zu-DC Wandler Analog Devices AD737-EVALZ

b) wahrscheinlich zu langsam, da ich ja schnell die Veränderung mitbekommen möchte.

c) komme nicht ganz mit wie du das meinst.

Habe vom Hersteller der Messer eine Antwort bekommen und das in einer Form die ich mir so nicht vorstellen konnte. (natürlich etwas zensiert.

Sehr geehrter Herr Xxxx,

unsere Messerklingen werden aus einem schmalen Flachstahlband hergestellt.
Die Dicke des Stahlmaterials und die Breite sind bereits vom Stahlwerk auf die gewünschten Abmessungen
hin vorbereitet worden. Die Stahlsorte entspricht auch bereits unseren Anforderungen nur die Länge
und der Härtungsgrad sind noch nicht zubereitet. Der schmale Bandstahl kommt auf Rollen in sehr
langen Längen zu unserem Zulieferer der diese Klingen für uns herstellt.
Der erste Arbeitsschritt für den Zulieferer ist dann das Schärfen der Meterware. Dazu laufen die
Stahlbänder an einer Schleifvorrichtung vorbei und werden einseitig geschärft.
Der Zulieferer muss dann zu jeder Messerdimension die passenden Längen abschneiden und die
kurzen Stücke in die richtige Form biegen und jede Klinge in dieser endgültigen Form härten.
Danach werden die Klingen in ihre Packungen verpackt.
Welche Stahlsorte dabei verwendet wird geben wir nicht bekannt. Nur so viel dazu: Es handelt sich
um einen gut härtbaren Stahl der dennoch zäh genug bleibt um auch beim elektrischen Erhitzen
sich nicht zu schnell zu verformen, oder wieder weich zu werden.

Mit freundlichen Grüßen · With kind regards
Yyyy ...

Hmm, OK ich gebe zu das ist alles recht allgemein gehalten doch ich dachte nicht das der Hersteller mir
überhaupt antwortet.

Muecke:
so was in der Richtung? RMS-zu-DC Wandler Analog Devices AD737-EVALZ

Nein. Das ist ein Evaluation Board um das IC zu testen. Man braucht wirklich nur das blanke IC und muss sich dann wie üblich laut Datenblatt eine Schaltung damit bauen.

Mit c) ist gemeint, das mit dem ADC des Arduinos ganz schnell misst. Wenn man den Takt des ADCs erhöht und eventuell auf analogRead() verzichtet, kann man da so schnell messen dass man auch bei etwas schnelleren Signalen mehrere Samples pro Periode machen kann. Da ist der Controller dann aber permanent beschäftigt und man muss auch mit erhaltenen Werten etwas weiterrechnen.

Serenifly:
Nein. Das ist ein Evaluation Board um das IC zu testen. Man braucht wirklich nur das blanke IC und muss sich dann wie üblich laut Datenblatt eine Schaltung damit bauen.

Mit c) ist gemeint, das mit dem ADC des Arduinos ganz schnell misst. Wenn man den Takt des ADCs erhöht und eventuell auf analogRead() verzichtet, kann man da so schnell messen dass man auch bei etwas schnelleren Signalen mehrere Samples pro Periode machen kann. Da ist der Controller dann aber permanent beschäftigt und man muss auch mit erhaltenen Werten etwas weiterrechnen.

warum hört sich die erste Antwort nur leichter für mich an :slight_smile: und ich wies das ich damit wider Probleme bekommen werden, ... dann muss ich mir mal das Datenblatt anschauen. und schauen ob ich die Richtige Schaltung finde.

Antwort C gefällt mir, doch ich glaube nicht das ich so Sattelfest mit den "Registern" Pins bin das ich das hin bekomme. daher hört sich das schlecht für mich an.

Ich schaue mal ob ich eine Schaltung aufgezeichnet bekomme dann melde ich mich wider :slight_smile:

Muecke:
hmm, mir würde einer reichen 8)

a) mein Englisch ist echt schlecht, ich gehe mal davon aus das du nicht nur den einzelnen IC meinst
den hier PMIC AD737JNZ DIP-8 Analog Devices sondern das da noch etwas mehr dazu gehört.
so was in der Richtung? RMS-zu-DC Wandler Analog Devices AD737-EVALZ

Nur das IC alleine ists nicht.
Du kannst ja mal im Internet nach RMS zu DC Wandler suchen. Vielleicht hilft dir das weiter. Es gibt aber auch für teuers Geld fertige Module zu kaufen. Ich kenne dein Budget nicht, und auch nicht wie viel Zeit du in das Projekt investieren willst.

Wenns ein Lernprojekt ist, dann empfiehlt sich Lösung C.

Wechselspannung ist ja eine sinusförmige Spannung, der Spannungswert ändert sich also ständig.
Wenn du mit dem AD-Wandler des Arduino misst, dann bekommst du einen Momentwert, der aber über die Spannung an sich nichts aussagt.
Hier im Bild eine Wechselspannung mit 50Hz und einer Effektivspannung U_RMS=2V, die sporadisch abgetastet wird.

Völlig klar: Aus den Messwerten läßt sich nichts entnehmen.

Ich muß die Spannung wenigstens so oft messen, dass ich relativ sicher immer im Maximum und Minimum einen Messpunkt platziert habe.
Hier ein Beispiel einer Abtastung mit 1kHz:

Jetzt kann man mit guter Näherung die jeweiligen Maximal und Minimalwerte erkennen und daraus die Effektivspannung berechnen.

Aber das erfordert umfangreiche Einarbeitung in die Materie!

Abtastung_sporadisch.jpg

Abtastung_1khz.jpg

Dieses Modul bei Conrad ist ein Evaluation Board/Kit. Sowas gibt es zu vielen ICs und µC, ist aber nicht für den End-Einsatz gedacht. Aber keine Ahnung wieso das 190€ kosten soll.

Zu Variante c) nochmal:
Es handelt sich ja um ein 50Hz Signal. Das ist so langsam, dass der Aufwand dafür eigentlich gar nicht groß ist. Da reicht sogar der Standard ADC Takt von 125kHz. Eine Messung dauert damit ca. 120µs.

Selbst wenn man analogRead() per Hand aufruft wäre das schnell genug da alle 1ms eine Messung zu machen und man hat noch Zeit andere Dinge zu tun.

Das fertige Module hatte ich auch schon verlinkt, :wink:
und bekam die aussage "Falsch"

Leider habe ich die Richtige Schaltung noch nicht gefunden.

ich glaube ich habe Variante c) jetzt verstanden, die Gefahr ist dabei aber das wenn warum auch immer mal mehr als 5V da raus kommen sollte ist mein Bord nicht mehr Schön Grün/Blau sondern Schwarz ?
oder kann ich das irgend wie absichern?

wenn ich das richtig verstanden habe Lese ich also nicht den echten Höchsten und Niedrigsten wert ein sondern immer einen Dutzend von werten und schaue dann was der Hörte und was er Niedrigste wert ist?, da ich wies wie meine Frequenz ist kann ich also auch errechnen wie viele Messwerte wehrend eines Ausschlags gemacht werden und kann damit dann immer pro Ausschlag berechnen wie die Spannung ist, somit habe ich dann 50 Messwerte pro Sekunde?

naja ich habe etwas angst vor dem Arduino Back Version :frowning:

EDIT: was mir gerade noch eingefallen ist, wie ist das ich kann doch keine Negative Spannung (V) messen? oder ist das egal? da beide Ausschläge (Positiv / Negative) gleich stark sind?

Klar kann man den Arduino schützen.

Mit dieser sehr einfachen Schaltung wird nur die positive Halbwelle gemessen, die negative unterdrückt.
Wie du schon bemerkt hast, ist die Spannung symetrisch, es reicht eine Hälfte zu messen.

Das obige Beispiel diente vor allem zum Verständnis.

Muecke:
wenn ich das richtig verstanden habe Lese ich also nicht den echten Höchsten und Niedrigsten wert ein sondern immer einen Dutzend von werten und schaue dann was der Hörte und was er Niedrigste wert ist?

Richtig. Du kannst nicht einfach den höchsten Wert messen, weil nicht weißt, wann genau der höchste Wert anliegt. Deshalb schnell abtasten und den höchsten gemessenen Wert nehmen.
Dann mußt du aber auch sicher stellen, dass wirklich mindesten jede Millisekunde abgetastet wird. Der Arduino darf nie länger als 1ms mit anderen Dingen beschäftigt sein. Das erfordert eine sehr saubere Programmierung!

Nochmal zum RMS => DC Wandler. Da gibt es viele!
Einige davon, wie z.B. den AD636 sogar im bedrahteten Gehäuse. Und im Datenblatt gibt auch immer Beispielschaltungen:
Zwischenablage01.jpg

Die Aussage des Herstellers zum Material des Messers ist durchaus hilfreich. Er schreibt, dass es sich um ein Stahlmesser handelt, also um ein Material, dass durchaus einen nennenswerten Widerstands Temperaturkoeffizienten hat. Das könnte also funktionieren.

Aber das Grundproblem bleibt: Ohne Grundkenntnisse in Elektronik und ohne Englischkenntnisse wird das ein sehr, sehr schwieriges Projekt!

Bedenke: Wir reden die ganze Zeit über die Messung von Spannung und Strom.
Das ist ja nur ein kleiner Teilaspekt des gesamten Projektes. Über das Thema Auswertung, Regelung, Schalten des Trafos etc wurde noch nicht gesprochen.

Öhmmm ...
Kann es sein, dass hier mit Kanonen auf Spatzen geschossen wird?

Alternativvorschlag:
Ich kennen Reifennachschneidegeräte aus dem LKW Bereich.
Die tun das selbe: Schneiden von Gummi mit einem beheizten Messer.

Diese haben einen Schalter im Griff, so dass das Messer nur beheizt wird, wenn Druck ausgeübt wird.

Muecke:
EDIT: was mir gerade noch eingefallen ist, wie ist das ich kann doch keine Negative Spannung (V) messen? oder ist das egal? da beide Ausschläge (Positiv / Negative) gleich stark sind?

Wie schon gesagt wurde sind beide Halbwellen gleich. Daher kann man auch eine Abschneiden.

Wenn man negative Spannung messen will (und die Spitze-Spitze-Spannung < 5V ist), hebt man das Signal mit einem Spannungsteiler auf Ub/2 an. Das ist aber vor allem bei Audiosignalen relevant. Hier weniger.

Hallo an alle,

ich bin mir nicht sicher ob es sinnvoll ist jetzt mit viel Aufwand (RMS) zu versuchen den Widerstand des Messers über der Temperatur zu ermitteln.

Mücke will eigentlich die Temperatur (Heizleistung) des Messers regeln.
Im Prinzip sind alle Parameter die man braucht inzwischen bekannt.
Aus einem Video konnte man Spitzenwerte von ca.2,4V und ca.120A entnehmen. Das sind 288VA und die passen zu den 300W(VA) die der Trafo hat.
Jetzt gibt es bei den hohen Strömen noch einen Spannungsabfall auf der Zuleitung zum Messer. Wie groß der ist wissen wir nicht.

Warum nicht gleich einen neuen DC Leistungsteil bauen, den er braucht um gescheit regeln zu können?
Dann fällt auch das messen leichter.

Ein DC-Netzteil als Vorschlag das SWS600-3 auf 3V eingestellt. So bleiben 0,6V für den Spannungsabfall auf der Leitung zum Messer, über die Stromsensoren und Transistoren übrig.

Zur Strommessung ACS715 Stromsensor 0 to 30A (5 Stück parallel weil ich keine passendere für DC gefunden habe)

Als Schalttransistor der hier übliche Verdächtige IRLZ44N. Ich hätte wegen der Verluste lieber einen mit niedrigerem RDSon aus der Tabelle genommen. Hab aber nichts gefunden was logikleveltauglich und gut erhältlich ist. :frowning:

Durch die fünf parallelen Zweige sollte sich bei gleichen Leitungslängen zu den Stromsensoren auch eine annähernd gleiche Stromverteilung auf die Transistoren ergeben. Per Software dann die fünf Messwerte der Stromsensoren addieren.
Die Ströme messen kann man natürlich nur dann wenn die Transistoren angesteuert sind.
Je nach verwendetem Arduino bleiben auch noch genügend Analogeingänge übrig um Spannung zu messen. Der NANO und einige Pro Mini Clones haben 8 davon.

Die PWM Frequenz könnte man reduzieren, dann fällt es evtl. leichter alle Messungen durchzuführen während die Transistoren durchgesteuert sind.

Das alles soll nur ein Vorschlag / Diskussionsgrundlage sein.

Gruß
Peter

peter_de:
Mücke will eigentlich die Temperatur (Heizleistung) des Messers regeln.

Richtig.
Die für eine bestimmte Temperatur nötige Heizleistung ändert sich aber in Abhängigkeit von Vorschubgeschwindigkeit, zu schneidendem Material, Schnitttiefe etc.

Deshalb ist es wichtig die Temperatur zu kennen, um ggf die Heizleistung nachregeln zu können.

peter_de:
Als Schalttransistor der hier übliche Verdächtige IRLZ44N. Ich hätte wegen der Verluste lieber einen mit niedrigerem RDSon aus der Tabelle genommen. Hab aber nichts gefunden was logikleveltauglich und gut erhältlich ist. :frowning:

Da gibt es einige

IRL1404, IRLU8721, IRL1004, IRL3803, IRLU3705Z

Haben alle zwischen ca. 5 und 11 mOhm

EDIT:
Der Widerstand bei 5V ist meistens etwas höher als was ganz oben im Datenblatt steht. Aber trotzdem nur maximal weniger als die Hälfte des IRLZ44

guntherb:
Klar kann man den Arduino schützen.

das ist gut, denn die Black Edition ist nicht so mein Ding :smiley:

Mal schauen ob ich das richtig verstanden habe, auf deinem Plan.

GND Arduino und GND vom Messer ist zusammen gelegt?
denn die Stromkreise sind nicht Galvanisch getrennt voneinander.

R1 = Vorwiderstand für die Schaltung
C1 = Negative Halbwelle abschneiden ?
er Lädt sich in der Zeit in der die Negative Welle da ist und entlädt sich bei der Positiven welle
oder er Glättet das ganze

D2 = nimmt die Negativwelle auf denn wenn Negative Strom kommt kann er zum 5V+ ohne großen widerstand Fließen
die 5V vom Arduino können aber nicht in die Schaltung laufen da die Diode die Richtung vorgibt.

D3 = Erlaubt es das Arduino GND in die Schaltung laufen kann aber nichts zum GND des Arduino

ich verstehe nur nicht wo da die Sicherung ist :frowning:
angenommen das der Trafo eine Fehlfunktion hat und auf einmal 20 oder 30 V ausgibt
dann bekomme ich dich immer noch die Hohe Volt zahl auf das Arduino?

guntherb:
Die Aussage des Herstellers zum Material des Messers ist durchaus hilfreich.

wenn du das sagst, .. für mich hatte sich die Antwort danach angehört das was gesagt wurde und dennoch nichts.
Jedoch kosten 20 der Messer gerade mal 1,55 - 4,55 da kann ich mir nicht vorstellen das es teurer Stahl ist.

Serenifly:
... Wenn man negative Spannung messen will (und die Spitze-Spitze-Spannung < 5V ist), hebt man das Signal mit einem Spannungsteiler auf Ub/2 an. Das ist aber vor allem bei Audiosignalen relevant. Hier weniger.

Öm ja, ... :grin:

Ich habe in einem Anderen projekt offt von -5 und +5V gesprochen da hat man mir gesagt das das Falsch ist und GND und +5V sind was ich meine, denn wenn man +5V und -5V sagt und meint sind das insgesamt 10V !!

wenn ich jetzt immer nur die Positive Welle messen tue müsste ich dann den Gemessenen wert *2 nehmen?
oder ist das beim Wechselstrom nicht so?

peter_de:
ich bin mir nicht sicher ob es sinnvoll ist jetzt mit viel Aufwand (RMS) zu versuchen den Widerstand des Messers über der Temperatur zu ermitteln.

Ich bin ganz Ohr, ...

peter_de:
Jetzt gibt es bei den hohen Strömen noch einen Spannungsabfall auf der Zuleitung zum Messer. Wie groß der ist wissen wir nicht.

Kann ich das noch ausmessen? damit die Größe bekannt wird?

Ich habe damit kein Problem ein Netzteil mir zuzulegen und das dann dafür zu verwenden,
ich bin auch schon auf der suche nach Netzteilen, ich hoffe ja immer noch das ich ein Netzteil finde das ich von außen direkt per PWM den Strom (A) und Spannung (V) einstellen kann, dann wäre die Regelung auch schon mit verbaut :slight_smile:

Das Projekt ist jetzt keins das übers Knie gebrochen werden muss !!!
ich bin schon froh das das überhaupt machbar ist.

Jedoch würde ich wenn ich das mache es richtig machen.

Daher bin ich auch bereit ein neues Netzteil zuzulegen.

Muecke:
ich verstehe nur nicht wo da die Sicherung ist :frowning:
angenommen das der Trafo eine Fehlfunktion hat und auf einmal 20 oder 30 V ausgibt
dann bekomme ich dich immer noch die Hohe Volt zahl auf das Arduino?

Der Schutz des Arduino erfolgt über die beiden Dioden.
Wenn eine Spannung >5V angelegt wird, dann fließt ein Strom ID2 = (Uin-5V-UfD2)/R1 durch D2. Die Spannung am Arduino-Pin wird über D2 auf 5V + UF geklemmt und kann nicht höher als ca. 5.4V werden, da D2 eine Schottkydiode ist und UF = 0,3V..0,4V ist.

Gleiches passiert bei Spannungen <0V über D3.

C1 ist letztlich dafür da um schnelle Störimpulse zu unterdrücken.

Und, ja, Messermasse und Arduinomasse müssen verbunden sein.

Muecke:
wenn du das sagst, .. für mich hatte sich die Antwort danach angehört das was gesagt wurde und dennoch nichts.
Jedoch kosten 20 der Messer gerade mal 1,55 - 4,55 da kann ich mir nicht vorstellen das es teurer Stahl ist.

ja, aber es ist Stahl. Und kein anderes Material. Welcher Stahl wirkt sich auf die elektrischen Eigenschaften nicht sehr aus.

Muecke:
wenn ich jetzt immer nur die Positive Welle messen tue müsste ich dann den Gemessenen wert *2 nehmen?
oder ist das beim Wechselstrom nicht so?

Nicht ganz.
Wenn du mit einem True-RMS-Multimeter nur die eine Halbwelle messen würdest, dann ja.
Aber hier mißt du ja momentanwerte. Interessieren tut dich aber der Effektivwert (RMS). Den kannst du mittels folgender Formel aus dem Scheitelwert (der höchste Wert) berechnen:

Muecke:
Das Projekt ist jetzt keins das übers Knie gebrochen werden muss !!!

Das ist gut!