Piezo-Kraftsensoren

[Andreas Wege]

Hi,

Hat jemand hier zufällig Erfahrung mit Piezo-Kraftsensoren?

Ich hab mich schon ein bischen umgeschaut. Anscheinend gibt es verschiedene
Materialien, z.B. PZT oder PVDF(bei Measurement Spec.). Bei letzteren gibt
es auch ein ganz interessantes "Technical Manual". Anscheinend kann man
(zumindest mit den PVDF Foliensensoren) nur dynamische Kräfte messen, bis
zu Bruchteilen von ein Hertz. Mit einem Verstärker mit genug
Eingangswiderstand sollte das eigentlich kein Problem sein (>=100GOhm).
Leider zeigt diese Folie eine sehr starke Temperaturabhängigkeit, was die
Messung auch nicht gerade vereinfacht.

Statische Messung sollen durch aktive Messungen möglich sein. Ich hab das
so verstanden: Impuls wird auf Sensor gegeben und es wird die Reaktion
gemessen. Weiß jemand genaueres? oder hat gar ein fertigen Schaltplan

Die Anbringung der Sensoren hab ich auch noch nicht so ganz durchgeblickt.
In dem Manual steht das die sensitivität auf der Länge gegenüber der Dicke
("thickness mode") ca. 1000:1 beträgt. Und je nach der Nachgiebigkeit der
Oberfläche auf der es angebracht ist, eigentlich immer der die
Längenempfindlichkeit dominiert. Ist es also garnicht möglich den
Piezofilm zwischen zwei Aluplatten zu kleben und dann die Druckkraft zu
messen? Hört sich für mich ein bischen so an...

Andreas Wege

 

[Rafael Deliano]

Kraftsensoren?
Dehnungsmessstreifen auf Federblech würde ein statisches Signal messen.

Z.B. in Waage.
Piezo ist eher Beschleunigungssensor. D.h. drückt man, kommt hinten
Strom raus den man via Ladungsverstärker ( Schaltung ca. Integrator )
in eine Spannung umwandeln kann. Die statische Kraft erzeugt dann aber
kein Signal mehr. Hängt also von der Anwendung ab was man will.

PVDF
Leider zeigt diese Folie eine sehr starke Temperaturabhängigkeit,
Mit "PVDF" in dieser newsgroup googlen: daran PVDF wirklich einzatzreif

zu bekommen wird seit Erfindung dieses Kunstoffs in den 60ern
gewerkelt.

MfG JRD

 

[Andreas Wege]

Hi!

On Thu, 19 Feb 2004, Rafael Deliano wrote:

Kraftsensoren?
Dehnungsmessstreifen auf Federblech würde ein statisches Signal messen.
Z.B. in Waage.
Danke, aber das ist mir bekannt. Hab ich auch schon mal getestet solche

DMS. DMS liefern auch recht brauchbares Signal (am besten in
einer Vollbrücke). Wenn man jedoch eine Konstruktion hat, an der man nicht
ohne weiteres 1-4 DMS (Viertel-, Halb- oder Vollbrücke) ankleben kann,
wäre halt eine Folie, die man zwischen zwei Aluplatten kleben kann, ganz
praktisch.

Piezo ist eher Beschleunigungssensor. D.h. drückt man, kommt hinten
Strom raus den man via Ladungsverstärker ( Schaltung ca. Integrator )
in eine Spannung umwandeln kann. Die statische Kraft erzeugt dann aber
kein Signal mehr. Hängt also von der Anwendung ab was man will.
Wenn man es so betrachtet, ist eine Piezo noch eher ein Rucksensor, der

die Veränderung der Beschleunigung misst. Konstante Beschleunigungen kann
man mit Piezokristallen meines wissens nur mit einen gewissen Aufwand
messen...

PVDF
Leider zeigt diese Folie eine sehr starke Temperaturabhängigkeit,
Mit "PVDF" in dieser newsgroup googlen: daran PVDF wirklich einzatzreif
zu bekommen wird seit Erfindung dieses Kunstoffs in den 60ern
gewerkelt.
Oh, ein Schlagwort bei der google-groups Recherche vergessen... Danke

Aber das mit dem nicht wirklich einsatzreif hört sich nicht so
vielversprechend an Aber es müssen ja nicht unbedingt PVDF-Piezo
Sensoren sein... gibt ja noch viele andere Piezosensoren.

mfg
Andreas Wege

 

[Rafael Deliano]

eine Folie, die man zwischen zwei Aluplatten kleben kann, ganz
praktisch.
Gummi zwischen zwei Metallplatten und deren Annäherung kapazitiv

auswerten. Gummi ist allerdings nichtlinear ( S-förmig ).
Weshalb viele Briefwagen zwar so kapazitiv, aber mit Federblech
arbeiten.

Konstante Beschleunigungen kann man mit Piezokristallen meines
wissens nur mit einen gewissen Aufwand messen...
Real gar nicht: ändert sich nichts, kommt kein Strom. Bei sehr

niedrigen Frequenzen hat man Problem mit Drift des Verstärkers
und Leckstrom im Piezo. D.h. wenn man DC will ist Piezo der
falsche Weg.

MfG JRD

 

[Andreas Wege]

On Thu, 19 Feb 2004, Rafael Deliano wrote:

eine Folie, die man zwischen zwei Aluplatten kleben kann, ganz
praktisch.
Gummi zwischen zwei Metallplatten und deren Annäherung kapazitiv
auswerten. Gummi ist allerdings nichtlinear ( S-förmig ).
Ja, das hört sich auch nach einen Ansatz an, nichtlinearität könnte man ja

wegkalibrieren. Aber ich weiss nicht, wie es da mit der reproduzierbarkeit
aussieht, bzw. mit Hysterese usw...

Konstante Beschleunigungen kann man mit Piezokristallen meines
wissens nur mit einen gewissen Aufwand messen...
Real gar nicht: ändert sich nichts, kommt kein Strom. Bei sehr
niedrigen Frequenzen hat man Problem mit Drift des Verstärkers
und Leckstrom im Piezo. D.h. wenn man DC will ist Piezo der
falsche Weg.
Ich stimme schon zu, DC ist für Piezo meist der falsche weg. Aber bei dem

"real gar nicht" muss ich wiedersprechen: in meinem ersten posting habe
ich erwähnt, das es spezielle messverstärker gibt, die den piezokristall
zum schwingen anregen und dann die frequenzänderung aufgrund der
statischen belastung messen. Es gibt auch diverse kommerziell erhältliche
statische piezo-beschleunigungssensoren, bei denen ich denke das die
Messung auf diesen Effekt basiert. Leider habe ich nichts konkretes
gefunden, wie diese verstärkerschaltungen genau arbeiten, den aufwand (ob
man sowas einfach nachbauen kann), die genauigkeit, die man damit
erzielen kann, usw...

z.b. ist dieser effekt erwähnt in:
http://www.ngst.nasa.gov/cgi-bin/pubdownload?Id=545