Digitalwaage

**oberallgeier** · 09.03.2009, 22:15

Hi,

ein möglicher Trick bei einfachen Waagen ist der Doppelbiegebalken, der z.T. aus einem einzigen Metallstück gefertigt wird. Seine mechanischen Eigenschaften (insbesondere gegen Biegedrillknicken, das früher Kippen hieß. Biegedrillknicken ist ein ziemlich komplexer Beanspruchungsfall) sind so, dass er bei einfachen Waagen als Träger der Waageschale genommen werden kann.

...............Bild hier

Dazu habe ich eine sehr empfehlenswerte Vorlage gefunden - aus der dieses Bild stammt, die zum Nachbau förmlich auffordert. Komplett mit Stückliste, kurzgefasster Bauanleitung etc. Einfach mal ansehen . . . .

"Einen" Dehnmessstreifen kann man wirklich nehmen - wobei ich das mit "ein" leider missverständlich ausgedrückt hatte: es gibt (vier einzelne) DMS, die auf EINEM Träger aufgebracht sind und zu einer Vollbrücke geschaltet werden können. So etwas ist in diesem Aufbau realisiert - der sogar mit einem PC als Ausgabegerät läuft (na ja, da lege ich aber die Hand für die Küchentauglichkeit nicht ins Feuer). Dieses Projekt ist in einer ziemlich umfangreichen Dokumentation gut und klar beschrieben.

**linux_step1** · 09.03.2009, 22:44

Man braucht einen magneten (am besten permanentmagnet) und eine Spule.
Das prinzip kann man vielleicht am einfachsten anhand eines Lautsprechers darstellen:
nimm einen Lautsprecher (ohne gehäuse, also nur das chassis) und schliess eine (kleine) Gleichpsannung an. Die Membran wird sich raus oder rein bewegen je nach polarität der Spannung.
Leg den Lautsprecher flach auf den Tisch, Magnet nach unten. Wenn du ein gewicht auf die Membaran legst (zb. deine wunderschöne Teekanne, ach übrigens ich hab mir grade gmax installiert), dann sinkt die Mebran nach unten. Wenn du eine Gleichspannung mit der richtigen Polarität anlegst, wird das Gewicht angehoben. Nun musst du den Strom so einstellen, dass exakt wieder die Ruhelage erreicht wird. Dann ist der strom proportional zum Gewicht. Die stromeinstellung übernimmt am besten eine kleine Regelung. Dazu braucht man einen positionssensor (zb Lichtschranke).
Eine ähnliche anordnung gibts übrigens in jeder modernen Festplatte. (zumindest in denen, die ich bisher geöffnet habe). Und zwar zur Kopfpositionierung. Da ist ein starker Magnet und eine Spule drin. Der Magnet ist festehend, die Spule ist an einem drehbaren Arm befestigt. Am anderen Ende des Arms snd die schreib/lesköpfe. Auch damit könnte man evtl eine Waage bauen.

Grüße Gerd

**CPU_Heizer** · 18.03.2009, 19:59

Hallo, erstmal sorry für das lange warten-lassen

Das Kompensationsprinzip wäre wahrscheinlich von den technischen Kentnissen her einfach umzusetzen, aber die Herstellung aufwändig (4 Lichtschranken/Reflektionssysteme.)
Ausserdem habe ich immernoch Angst, dass die mechanische Reibung die Messungen ungenau macht.
Ausserdem: Die Lautspecher müss dann doch genug stark sein um das Gewicht auf die mittelhöhe zu heben?!

Im Moment scheint mir die Biegebalkenmethode mit Abstand am einfachsten und unkompliziertesten. Wenn ich noch einen billigen DMS finde, werde ich wohl etwas in der Art umsetzen.

DMS-Variante:
+ Mechanische Reibung "stockt" nicht (ist kontinuierlich)
+ die Gewichtslage ist unkritisch
+ robust
+ genau genug für die Küche
+ billig

- dickes Waagen-Design benötigt
- komplizierte softwareseitige berechnung (logarithmisch, oder?)

**Besserwessi** · 18.03.2009, 21:58

Für eine Küchenwaage sollten DMS schon genau genug sein. Ein bischen sollte man aber schon bei der Wahl des Federmaterials aufpassen. Da gibt es Temperaturabhängigkeiten und wenn man ganz fasch liegt (Stahl mit viel Kohlenstoff oder gar Magnesiumlegierungen) gibt es auch noch anelastische Effekte.
Zur Laufzeit braucht man da nicht mehr viel berechenen. Die Kennlinie ist in aller Regel linear. Das ergibt sich schon daraus, dass man nur kleine verbiegungen zulassen darf.
Die Sache mit dem billig ist so eine Sache: auch wenn da an sich nicht viel dran ist an einem DMS, sind die meistens recht teuer. So 20 EUR pro Sensor wird man wenigstens einplanen müssen. Auch das Aufkleben ist ziehmlich kritisch.

Billiger als DMS ist da oft eine Kapazitive Messung der Durchbiegung.

**linux_step1** · 18.03.2009, 22:18

Ich gebe dir recht: die praktische Realisierung des Kompensationsprinzip ist sicher nicht ganz einfach (aber technisch interessant).
Ein bisschen muss ich trotzdem widersprechen: wenn man einen Lautsprecher als Basis nimmt gibt es praktisch keine Reibung. Es wird auch nur eine Lichtschranke benötigt.
Was die Stärke betrifft: ein kleiner Tieftöner oder käftiger Mitteltöner sollte für 500-1000g ausreichen.

**CPU_Heizer** · 18.03.2009, 23:52

Also ein kapazitiver Sensor wäre auch noch eine sehr interessante Möglichkeit.
Mechanisch könnte man evtl. eine Anordnung wie beim DMS bauen, ausser dass die beiden Träger nicht Biegebalken sondern Kondensatorelektroden sind. Natürlich müsste man ein elastisches Metall nehmen und den Abstand viel kleiner gestalten.

Dann werde ich wohl morgen einige Messungen über die Kapazitätunterschiede durchführen.

@linux_step1:
500g - 1kg ist wirklich einiges! Aber solche Dinger sind ja auch nicht ganz klein und passen zu viert wahrscheinlich nicht gut in eine kleine Küchenwaage (ca. 15*15cm).
Aber diese Variante würde sich doch prima für die Tiefenmessung in einem Modell-U-Boot eignen!? Eine Membran is ja schon dran, nur mit der Lichtschranke wirds evtl. schrierig.