Aktuator (ungeregelt) und Abstandssensor für kleine Strecken
Hallo,
ich habe folgende Meßaufgabe, die unter Zuhilfenahme eines Microcontrollers gelöst werden soll:
Es ist die Kraft zu messen, die aufgewendet werden muß, um einen bestimmten Punkt an einem elastischen Körper um eine bestimmte Strecke auszulenken. Es kommt dabei nur auf das Verhältnis zwischen benötigter Kraft und erzielter Auslenkung an; es ist nicht nötig, daß mit einer jeweils bestimmten, vorgegebenen Kraft und Auslenkung gemessen wird. Als Größenordnung für die Auslenkung stelle ich mir rund 4 mm vor (wesentlich darunter würden die Meßergebnisse sicher zu ungenau).
Im Moment habe ich mir folgendes überlegt:
Ich nehme (wie bei einem Relais) einen Elektromagneten mit einem Anker. Wenn ich dann einen bestimmten Strom durch den Elektromagneten fließen lasse, wird der Anker mit einer bestimmten Kraft von diesem angezogen bzw. in dessen Innenraum weiter hineingetrieben. Etwaige Nichlinearitäten zwischen Stromstärke und erzeugter Kraft können durch vorherige Kalibrierung ermittelt und entsprechend eingerechnet werden. Allerdings wäre es wichtig, daß die Zuordnung von Kraft zu Strom nicht vom Abstand bzw. der gegenseitigen Position von Elektromagnet und Anker abhängt. Letzteres Kriterium müßte wohl zu erfüllen sein, wenn als Elektromagnet eine lange zylindrische Wicklung fungiert und der Anker zwar deutlich kürzer, aber ebenfalls zylinderförmig ist und sich im Inneren des Magneten befindet, so daß er sich nach beiden Seiten einige mm bewegen kann, ohne daß die magnetischen Verhältnisse sich ändern - insbesondere darf der Anker auch nicht bei maximaler Auslenkung aus der Spule "herausschauen".
Damit könnte ich schon einmal eine definierte Kraft erzeugen. Nun fehlt noch ein Abstandssensor, der geeignet ist, so kurze Auslenkungen zu messen. Wünschenswert wäre eine Auflösung von 0.01 mm, die harte Grenze liegt bei 0.05 mm. Das verwendete Meßprinzip spielt erst einmal keine Rolle, aber die Messung sollte berührungslos erfolgen. Bei Bedarf kann der zu vermessende, elastische Körper mit Spiegeln oder anderen Hilfmitteln versehen werden. Ebenso ist es möglich, die absolute Distanz, über die gemessen werden soll, an den Sensor anzupassen (d.h. ein Sensor, der eine Auslenkung von bis zu 4 mm mit einer Auflösung von 0.01 mm mißt, wird dies wohl kaum über 100 m Abstand können; der natürliche Abstand zwischen Probe und Sensor ist noch nicht genau bekannt, wird aber vermutlich in der Größenordnung von 10 cm liegen).
Ich habe bislang lediglich Software und Logik-Hardware entwickelt und kenne mich deshalb in puncto Elektromechanik, Leistung, Sensoren und Aktoren nicht gut aus.
Deshalb würde ich gerne wissen, was Ihr von meinen Plänen haltet und ob Ihr entsprechende Bauteile kennt. Der Preis ist dabei nicht das primäre Kriterium.
Viele Grüße und schon einmal ein dickes Danke,
SmallWheel
