Wegmessung über Wochen sowie Schreiben der Messdaten auf SD Karte

Hallo,

für ein Forschungsprojekt versuche ich einen digitalen Wegaufnehmer an einen Arduino anzuschließen und die Messdaten Wegänderung, Zeit und falls möglich die Temperatur bestenfalls im Sekundentakt oder schneller mitzuschreiben und auf einer SD Karte zu speichern. Die Messungen sind sehr langwierig und werden sich über bis zu 60 Tage ziehen. Den Messaufbau werde ich aller Vorraussicht nach mehrfach benötigen (d.h. bis zu 50 Mal) bei denen jeweils eine Wegänderung von unterschiedlichen Proben über einen langen Zeitraum aufgenommen werden soll. Ein gewisses Budget ist vorhanden, dennoch sollte das Ganze natürlich so günstig wie möglich sein. Weiterhin sollte sichergestellt sein, dass die Messung nicht unterbrochen wird. Ausreichend wäre ein CSV File mit 3 Spalten in denen die Wegänderung einer digitalen Messuhr über die Zeit getrackt wird.

Dies wird mein erstes Projekt mit einem Arduino - ich habe Programmiererfahrung und verstehe wie Projekte, bei denen die Temperatur über die Zeit getrackt wird und auf einer SD Karte gespeichert werden, umgesetzt sind. Ich denke also, dass die Aufgabe codetechnisch für mich lösbar sein sollte.

Da ich jedoch absolut keine Erfahrung zum Aufbau von Arduinos, deren Zubehör und Anschluss sowie tiefgreifendere elektrotechnische Grundlagen habe, benötige ich ein wenig Input von Profis :slight_smile:

Mein Plan bisher:

  • Arduino Uno als Microcontroller
  • Ein SD Card Shield für die Anbindung der SD Karte (funktioniert da diese: Amazon Link oder wäre etwas anderes besser geeignet?)
  • Real Time Clock DS3231 für das Tracken der Zeit und Temperatur

Ich benötige noch eine Lösung zum Erfassen der Wegänderung. Dafür wäre beispielsweise eine digitale Messuhr (25,4 mm Wegänderung / 0,01 mm Auflösung) denkbar und ausreichend. Ich finde jedoch keine Möglichkeiten, die bereits direkt implementiert ist und verstehe nicht, worauf ich achten müsste, um die Messuhr am Arduino anzuschließen und die Wegänderung aus dem Gerät auszulesen. Habe bereits einige Zeit recherchiert, finde aber keine wirkliche Lösung.

In diesem Thread: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=192775.0 wird ein sehr ähnliches Problem beschrieben (benötige jedoch nicht den Transfer an eine Datenbank) jedohc ohne auf direkte Lösungen einzugehen.

Vielen Dank für Euren Input!

Ohne Doku der Bauteile wird dir hier keiner helfen können …

Welche Doku der Bauteile meinst Du denn? Ich habe bisher leider keine Idee, welche digitale Messuhr ich für mein Projekt verwenden könnte und frage genau daher hier nach Hilfe. Entsprechend habe ich auch noch keine Doku.

Ok. Wie genau muss die Messung sein? Wie schnell muss gemessen werden? Wie oft muss gemessen werden? Staub/Dreck/Wasser/Säure? Stromversorgung? ... und was ist das Budget? Weil kaufen kann man alles, es ist nur eine Frage des Preises ...

Hallo,

geht´s um eine lineare Bewegung , oder kommt man auch an eine drehende Welle, Inkrementalgeber. gibt es für drehende und auch lineare Bewegungen. Ob da die Auflösung reich kannst nur Du entscheiden.

Absolut messen ist sicher auch eine gute Sache, allerdings 0,01mm ist schon eine Anforderung. Messuhr mit digitaler Schnittstelle ok, was könnte die denn liefern ?, muss ja irgendwie an den Arduino passen.

Dein Projekt lebt und stirbt mit dem Messsystem, der Rest sollte kein Problem sein.

Heinz

Ohne, dass es patzig klingen soll und auch gemeint ist - exakt diese Fragen habe ich versucht, so gut es geht bereits im Eingangspost zu beantworten, aber hier nochmal:

Wie genau muss die Messung sein? - etwa 0,01 mm Messgenauigkeit (0,03 wären auch i.O. aber in der Regel gibt es 0,1 und 0,01 mm Genauigkeit bei den Messuhren)

Wie schnell muss gemessen werden? 1 / s

Wie oft muss gemessen werden? Messdauer bis zu 60 Tagen, d.h. etwa 5.000.000 Messungen bei 1/s. Ab dem ersten Tag, würde mir allerdings auch 1 Messpunkt pro Minute ausreichen, denke aber, dass das generell kein Problem sein sollte.

Laborklima - d.h. kein Dreck / Wasser / Säure

Stromversorgung - da bin ich flexibel. Möglichst Störungsunempfindlich. Stromanschlüsse sind vorhanden.

Budget: Bis zu 200-300 Euro / vollständigem Messsatz (d.h. Arduino + Shields + Messuhr + SD Karte, etc.). Gerne (auch deutlich) günstiger.

Zum zweiten Post: Lineare Messbewegung. Ich möchte einfach den Abstand zwischen Ausgangs und Enposition (wie bei einer digitalen Messuhr) zusammen mit einer Zeit + Temperatur im Arduino tracken. Beispielsweise so etwas:

Amazonlink Messuhr

Denkbar (und vermutlich auch einfacher) wäre auch ein linearer Wegaufnehmer:

Link zu einem Wegaufnehmer

Kann mir hier aufgrund mangelnder Erfahrung aber nicht vorstellen, ob und wie man so etwas einfach an den Arduino anbindet. Funktioniert das?

25.4cm/1" … 0,01 mm Messgenauigkeit … 1 / s … 200-300 Kröten … wird’s nicht spielen als Kaufprodukt. Ein Glasmaßstab ausreichender Qualität und Temperatrurstabilität wär’ wahrscheinlich das Ding deiner Wahl - kommt halt arauf an wie die Messung vollzogen werden soll: Abheben und wieder aufsetzen? kontinuierlicher Kontakt zum Messobjekt? …

25,4 mm, nicht cm! 25,4 mm / 0,01 mm Genauigkeit wären doch 2540 Intervalle. DAs sollte doch mit einem Arduino Due / Zero out of the box oder mit einem Arduino One mit 16 Bit ADC abbildbar sein oder verstehe ich das nicht?

Der Wegaufnehmer bleibt aufgesetzt. Ich möchte eine Wegänderung über 60 Tage messen.

Sorry, war natürlich mm :slight_smile:

ADC: ja klar, in der Theorie. In der Praxis schaut das ein bischen anders aus. Hintergrundrauschen, unsaubere Versorgungsspannung, mangelhafte Kabel, ... und schon sind ein paar Bit verschwunden.

Aufgesetzt lassen ist ok, aber dann musst du auch dafür sorgen, dass der aufgesetzt bleibt ... ohne deine Messung zu verfälschen. Das ist alles andere als trivial :slight_smile:

Hi

Bis auf die 0,01mm Auflösung der Entfernung von 'keine Ahnung' sehe ich noch keine größeren Probleme.
Wenn ich aber die Wegmessung in 100stel Millimeter runter breche, werden mir wohl Grad bei der Temperatur nicht reichen.
Mein Liebling, der DS18B20, könnte immerhin 1/16tel Grad Auflösung - die Genauigkeit steht wohl im Datenblatt.
Da das Teil 60 tage am Stück laufen soll, dürfte die zeitliche Genauigkeit des Arduino selber 'völlig unterirdisch' sein - da kommt noch eine RTC (DS3231 oder vergleichbar) hinzu.

Sind die 200...300€ pro Messpunkt? Weil: Für 50 Messpunkte wären gerade 6€ 'pro Stück' über - Das erscheint mir dann doch arg sportlich.

MfG

Die Temperatur würde sehr grob reichen - die ist in erste Linie zur Kontrolle, ob während der Messung starke Schwankungen aufgetreten sind. Unsere Messräume sind (noch) nicht klimatisiert aber relativ konstant warm. Dennoch - der nächste Sommer kommt :wink:

200-300 Euro wären das Maximum pro Messeinheit. D.h. einer kann 200-300 euro kosten. Schön wären 100-150, d.h. Gesamtbudget vllt. 5000 Euro. Zunächst wäre aber erst einmal eine Messapparatur umzusezten, die dann bestenfalls einfach nachzubauen ist.
Es gibt im Übrigen funktionierende und wirklich hochwertige Digitallösungen mit Datenlog, die bei etwa 600 Euro pro Stück liegen. Diese gilt es signifikant zu unterbieten, ansonsten lohnt sich das Projekt nicht wirklich.

Zum Aufgesetzt lassen: Das ist alles gelöst. Die Messstände sind bereits umgesetzt (und funktionieren), nur gerade mit einer analogen Messuhr, die regelmäßig abgelesen und dokumentiert wird. Für genau diese Aufgabe suchen wir eine digitale Variante mit Datenerfassung und da kam mir die Umsetzung mit Hilfe eines Arduinos in den Sinn.

Die kaufbare Lösung sieht so aus:

Datenlogger

Wegaufnehmer

Vielleicht wird jetzt klarer, was ich genau möchte.

Nu ja, da kommt mir eine dumme Idee: wenn das System jetzt mit den Messuhren gut funktioniert, wie wär's mit ein bischen praktischer Bilderkennung? Messuhr per Kamera+RPi ablesen, Werte zu zentralem Rechner schicken. Müssten halt alle Uhren gleich sein, aber sonst ist's kein großes Problem.

Oh, grad'gesehen: viellecht wär' das ja was passendes: https://www.banggood.com/YIHAOGD-YH-23-Axis-Grating-CNC-Milling-Digital-Readout-Display-DRO-TTL-50-1100mm-Electronic-Linear-Scale-Encoders-Lathe-Tool-p-1583508.html - Problem ist halt, dass die Mechanik ohne Klimmzüge nicht die angegebene Genauigkeit bringt.

Hi

Der Messaufnehmer hat 9 Eingänge - Das schmälert den Preis pro Sensor!
Hatte noch Mess-Schieber im Kopf - ist unterm Strich nichts Anderes als Deine Sensoren - nur für wenige Euro beim Chinesen :wink:

MfG

Was genau soll da gemessen werden?

Dass der Messaufnehmer 9 Eingänge hat, habe ich gesehen. So ein Gerät kostet aber etwa 3000 Euro + 300 Euro für jeden einzelnen Wegaufnehmer - das entspricht dann etwa den 600,- Euro.

Die Wegaufnehmer von Aliexpress helfen mir glaube ich nicht weiter. Ich benötige wirklich die Funktion der Messuhr oder eines Linear Potentiometers. Ich benötige einen gewissen Druck auf die sich bewegende Platte. Im Prinzip messen wir die Verlängerung einer Probe. Diese ist an einer Seite fest gelagert und auf der anderen Seite hängt ein Gewicht. Auf der Seite mit dem Gewicht liegt die Messuhr auf und wird zum Experimentstart genullt. Anschließend verlängert sich aufgrund des Gewichts die Probe. Diese Verlängerung möchte ich abhängig von der Zeit messen.

Wie bereits gesagt - der Experimentaufbau ist so schon fertig gestellt - daran wird sich auch zwangsläufig nichts mehr ändern. Ich suche jetzt ausschließlich nach einer Möglichkeit, die analoge Messuhr durch eine digitale zu ersetzen (gerne auch ein Wegaufnehmer) und die Daten automatisch mitzuschreiben. Diese Lösung sollte bestenfalls unter 200 Euro kosten um signifikant günstiger als vergleichbare und gut funktionierende kommerziell erhältliche Lösungen zu sein

Edith sagt noch: Messschieber und andere Messmöglichkeiten bieten ohne das Experiment signifikant zu ändern, leider nicht die Möglichkeit, dass diese sich selbst nachstellen. Daher bin ich so auf die Messuhren oder Linearpotentiometer fixiert.

Wenn du nichts am Experimentaufbau ändern möchtest bleibt wirklich nur die Kamera, kommt auf ~ 100.- Hardware pro Messuhr (incl. ein paar 3d-gedruckte Teile für die Montage, Beleuchtung etc.). Bleiben noch 5000.- für's Programm, das ist machbar.

Die Digitalem Messuhren - aehm, jene mit Digitalanzeige - haben einen Datenport, aber das Format, das da rauskommt, ist nicht gerade gut dokumentiert (soll heißen, ich hab' erst ein Projekt mit reverse engeneering von dem Protokoll gefunden, und das war~ 10 Jahre alt)

Die Kameralösung halte ich nicht für zielführend. Wenn die allgemeine Meinung ist, dass das nicht umsetzbar ist, werde ich wohl auf die Ahlbornlösung zurückgreifen müssen. Wobei ich noch nicht verstehe, wie ein derart hochwertiges Labormessgerät mit so großer Funktionalität (die ich nicht benötige) günstiger ist als ein Mikrocontroller mit Messuhr. Soweit ich die Datenblätter verstehe, liest das Ahlbornmessgerät doch nichts anderes als das verlinkte 100 Euro Linearpotentiometer aus? Gibt es da echt keine einfache Lösung eine Wegänderung über 2 Monate zu messen?

Wir haben mit folgenden Sensoren mal was im Hundertstel-Millimeter Bereich vermessen WI | Miniatur-Wegaufnehmer | Sehr vielseitig | Bis 10 mm | HBM
Allerdings musst du dafür die Kennlinie kalibrieren und in deine Messtechnik implementieren, um die absolute Genauigkeit hinzukriegen.
Wir haben den originalen ~8000,-€ Mehrkanalmessverstärker benutzt.
Aber vielleicht nützt dir der Sensor ja was?!
Ansonsten digitale Messuhr mit Datenport. Da muss man dann "nur" noch das Datenprotokoll hacken und implementieren.

Lieben Gruß,
Chris