Messeinrichtung für Beladung

Dieses Thema im Forum "Technik allgemein / Selbstbau" wurde erstellt von Andyausmeckpom, 05.01.2016.

  1. Andyausmeckpom

    Andyausmeckpom

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    Hallo zusammen,
    kleiner Fortschritt zum letzten Mal. Dienstlich habe ich mit einer Softwarefirma zu tun, die Mobile Apps entwickelt - die Jungs waren von der Schwingungseigenfrequenzgeschichte ganz angetan und hatten innerhalb von 2 Minuten gedanklich das Programm fertig -freaks :)
    Der weitere Plan ist recht einfach: die Sensoren des Handies (mein Samsung S5 mini kann 200 Werte/Sec) werden ausgelesen, Fourieranalyse drüber und in einer hinterlegten Wertetabelle Frequenz mit Beladung abgleichen. In einem Kalibrierzyklus könnte man das Fahrrad einmal leer und einmal beladen zum Schwingen bringen um so die Wertetabelle zu kreieren und die App auf jedes Rad anzupassen. Clevere Idee von Leisetreter - vielen vielen Dank!
    Jetzt muss nur noch jemand die App schreiben :) "meine" Softwarebude hat 2 Manntage veranschlagt - das muss ich mir noch gründlich überlegen.

    Soweit als Zwischenfazit.
     
  2. Andyausmeckpom

    Andyausmeckpom

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    Lieber Leisetreter! :)
    Ich habe heute überraschend eine Prototyp-App bekommen. Recht einfach gestrickt: ich klicke auf Start und schaukel das Fahrrad ein paar Mal hin und her. Anschließend wird die Schwingfrequenz angezeigt. Die Gewichtsabhängigkeit der Eigenfrequenz ist übrigens sehr gut:

    Leeres Lasti: 8.54 Hz
    12 KG Beladung: 7.46 Hz
    Tageseinkauf und Rucksack: 6.29 Hz

    Alle Werte sind bis auf die zweite Nachkommastelle reproduzierbar :) Zur Messung lag das Handy lose auf der Ladefläche
     
  3. leisetreter

    leisetreter

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    Freut mich, dass es so gut funktioniert (macht mich aber gleich ein bißchen mißtrauisch, dass es so gut zu funktionieren scheint). Aber wahrscheinlich kann dein Programmierer (oder die API vom Beschleunigungsmesser) besser und stabiler das Signal filtern wie ich das vor ein paar Jahren versucht habe.

    Deswegen mag ich das Internet: wir sind uns (noch nicht mal zur gleichen Zeit(!)) hier in diesem Forum begegnet, und das hat gereicht, eine Idee wahr werden zu lassen.

    Ich empfehle (vor Ort geliehene), eine Stunde gewässerte Vollblockziegel oder Betonpflastersteine zur Aufnahme einer vollständigen Messreihe, die sollten dann annähernd identisches Gewicht haben. Oder du hast Zugriff auf eine Menge identischer Hantelscheiben - Fitnesstudio?.

    Und dass du das bei einem baugleichen Lastenrad, aber anders bereiften Vorderrad auch ausprobierst - um zu sehen ob die Bereifung arg viel Einfluss nimmt.
    Gleiches gilt für den Luftdruck am Reifen am unteren und oberen zulässigen Bereich.

    (das müsste/könnte theoretisch Einfluss auf die Extremwerte (die min-/max-Amplitude) haben, das weiß ich nicht aus der Hüfte, weil das ist der Unterschied zwischen Theorie und Praxis ).
     
  4. Helmut60

    Helmut60

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    Hallo leisetreter,

    da ich bis vor ca. 5 J. selber fast 180 kg auf die Waage brachte, und Lasten von 100 kg auf unserem Lastenrad befördert habe, war immer immer sehr daran interessiert zu wissen wie schwer alles zusammen ist. Ich bin ganz Simpel bei Gelegenheit auf eine LKW-Waage gefahren, und hab mich wiegen lassen. 325 kg war Spitze. Die Idee das mit einer App per Schwingungsmessung zu wiegen ist einerseits nachvollziehbar.... andererseits kommt dabei die Frage nach dem Zustand des Untergrundes, die Ebenheit vom Standplatz, die Verteilung der Last auf dem Rad, und nicht zuletzt der Luftdruck der Reifen ins Spiel.... was das ganze derart unsicher macht, das die Berechnug mittels Pi mal reumatischem Daumen hoch links zuverlässiger sein dürfte. ;-)

    :) Helmut
     
  5. Andyausmeckpom

    Andyausmeckpom

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    Hallo ihr Zweifler :) theoretische Überlegungen und Messungen bestätigen Folgendes:
    - Untergrund , Lastverteilung und Ebenheit können keinen Einfluss haben - das Vorderrad ist blockiert (egalisiert den Untergrund) und alle Massepunkte des Rades sind "in Reihe geschaltet" (egalisiert die Lastverteilung).

    Versuch: Vorderrad mit 35er Marathon raus, Liegerad Vorderrad mit schmaler Rennpelle und Leichtfelge drauf - kein Unterschied im Ergebnis. Erscheint auch logisch, denn der elastische Anteil in der Gabel und der Gabelaufnahme ist viel höher als das bisschen (gut aufgepumpte) Gummi auf der Felge. Bei anderen Rädern mag das anders sein, aber: Das Schwingsystem besteht vor und nach der Messung aus immer den gleichen Komponenten. Auch hier ändert letztendlich nur die Zuladung die Frequenz.

    Weitere Schritte: Freitag habe ich ein Projekttreffen mit der Softwarebude, die App wird um eine Umrechnung Frequenz -->Gewicht (erstmal nur für mein Bullitt) ergänzt und erhält eine "Tara-Funktion" um eine fahrradspezifische Eigengewichts-Eigenfrequenz einzustellen. Danach planen wir sie im Google Play Store zu veröffentlichen :)
     
  6. triton-mole

    triton-mole

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    Cool wäre, wenn die App zwei oder drei Eichpunkte hätte, die der User selber an seinem Rad eicht.
    Also einen Punkt für unbeladen, einen für 50% Zuladung und einen für 100% Zuladung.
    Wenn man das mit 5 solchen Punkten macht, kann man noch 25% und 75% dazu nehmen.

    Ich denke, die Frequenz wird sich durch Bauart der Gabel (Länge, Material) verändern.
    Wenn man mit eichbaren Punkten arbeitet, muss nicht viel berechnet werden.
    Und eine Einteilung mit 5 Punkte (0, 25, 50, 75 und 100%) sollte wohl in den meisten Fällen reichen.

    Könntest Du die App evtl. hier auch als Datei reinstellen? Ich mag Google's Schnüffeleien nicht und habe eine Googlesperre in meinem Internetzugang verbaut.
    Dei App würde mich aber interessieren.

    Wenn die Softwareschmiede die App evtl. Open Source machen würde, könnten sie die auch im FDroid-Store anbieten.
     
    ffmdouze und leisetreter gefällt das.
  7. Helmut60

    Helmut60

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    Hallo Leistreter,

    in Sachen Untergrund, und Folgen von Schwingungen sagt mir meine Erfahrung... das wenn eine halbe Umdrehung am Fuß einer Waschmaschine diese in böse Schwingungen versetzten kann, kann deine Erkenntnis in Sachen Untergrund = folgenlos wenig überzeugen. Es wäre zwar sicher toll wenn das funktionieren würden, ichn halte es dennoch für sehr unwahrscheinlich., das es das ohne vergleichbare "Grunddaten" tut.

    :) Helmut
     
  8. triton-mole

    triton-mole

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    Du kannst eine Waschmaschine nicht mit dem Fahrrad vergleichen.
    In die Waschmaschine passt weniger Wäsche, als in ein Bullit, sie kommt aber sauberer wieder heraus. :D

    Es sind physikalisch zwei unterschiedliche Systeme!
    Wenn Du dasFahrrad mit blockiertem Vorderrad auf eine wackelige, sich verschiebende Fläche stellen würdest, würde diese die Schwinung beeinflussen.
    Loser Schotter wirkt sich sicher auch aus.

    Ansonsten wird sich die Beschaffenheit der Gabel als da wären die Länge inklusive Radgröße und die Biegsteifigkeit als einziges auf die Schwingung bei gegebenem Gewicht des Rades auswirken.

    Einzig ein Gefälle des Untergrundes könnte noch Auswirkungen haben, wegen der Vorspannung der Gabel.

    Übrigens fängt auch die Waschmaschine nur bei Resonanz richtig zu wackeln an. Und die Frequenz hängt auch dort vom Gewicht der Maschine ab. Und nur vom Gewicht!
    Und der zu kurze Fuß der Waschmaschine ermöglicht überhaupt erst die Schwingung!
    Wenn Du am Fahrrad nun aber beide Bremsen ziehst, entspräche das der Waschmaschine mit sauber ausgerichtenen Füßen. Und da wackelt auch am Fahrrad nichts mehr, wenn das Rad halbwegs was taugt.
     
  9. Helmut60

    Helmut60

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    Mir sagt das mit der Waschmaschine, das minimale Unebeheiten vorhandene Schwingungen verstärken bzw. verändern können. Was bei der Waschmaschine der Fuß, ist beim Fahrrad das Lagerspiel, der Reifendruck, und der Schwerpunkt der Ladung vom Fahrrad, die Ausrichtung vom Fahrrad..... da heutzutage aber nix unmöglich scheint....lassen wir uns halt überraschen, was dabei raus kommt.

    :) Helmut
     
  10. Andyausmeckpom

    Andyausmeckpom

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    Hallo nochmal,

    gestern war wieder Projektmeeting :) wir haben gestern mit 4 verschiedenen Android Handies im Alter von quasi 0 bis 3 Jahren mein Rennrad vermessen. Alle auf den Sattel bzw. das Oberrohr geklebt und geschwungen :) egal ob Gras oder Asphalt; die Frequenzen waren sich quasi gleich. Abweichungen gab es nur zwischen den Handies. Während sich die beiden Samsung Galaxies recht einig waren (+/- 0,05 Hz) wichen die beiden anderen Telefone um einen Absolutwert ab. Beispiel: Galaxy zeigt wiederholt 7,5 Hz, die beiden anderen wiederholbar 8 oder 7 Hz.

    Konsequenzen, weitere Schritte, Zeitplan:
    Die App misst lediglich eine Achse des Beschleunigungssensors aus. Damit eine eventuelle Schrägstellung des Handies (Vorbaumontage) ausgeglichen wird, gibt es eine Tara-Funktion.
    Die App erhält eine Eichfunktion für mehrere Räder:
    Messung leeres Rad,
    Messung eines zweiten beliebigen Messpunktes mit einer dem Nutzer bekannten Masse - daraus generiert die App eine Kennlinie und speichert sie.
    Mein Gedanke dahinter war: nicht jeder weiß was der Kasten Bier wiegt; nicht jeder hat ein Fitty vor der Tür oder einen Sack Zement. Aber mal fix den Kasten auf die Personenwaage stellen sollte gut möglich sein. Ich nehme mir also zwei Kästen Bier und wiege diese. Dann ab damit aufs Lasti, der App sagen wie schwer die Beladung nun ist und messen. Damit hat die App die Leer-Eigenfrequenz und einen beliebigen zweiten Messpunkt irgendwo zwischen 0 und 100%. Je näher an 100% desto besser natürlich.
    Mit der Eichfunktion wird die Elastizität des Schwingsystems gemessen ebenso wie absolute Messabweichungen der jeweiligen Handies. Damit sollte die App eigentlich auf jedem halbwegs neumodischen Smartfön und jedem einigermaßen labbrigen Lasti funktionieren.

    Weitere Schritte: die Jungs bauen die oben genannten Funktionen ein; es wird eine IOS und eine Androidversion geben. Bevor die in die entsprechenden Stores geht; werde ich die App ausgiebig testen und 1-2 Usern hier zum Test kostenlos bereitstellen - Bewerbungen werden angenomZemen :)
    Läuft das alles zufriedenstellend werden wir die App in beiden Stores veröffentlichen. Für mich springt eine coole App raus; für die Programmierer erstmal noch nix. Wir denken daher über einen kleinen Unkostenbeitrag für die App bzw. einen Spendenknopf nach.

    Einen fixen Zeitplan gibt es logischerweise nicht; entsteht die App doch nur nebenher als Spielerei. Ich rechne mal mit 1-2 Monaten bis zur Veröffentlichung.

    Andy
     
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  11. bastelfreak

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    Ich bin schwer begeistert, dass aus dem anfänglichen, doch teilweise abwegigen Ideen, so eine super Sache geworden ist. Ich wünsche viel Erfolg und werde sie mir bestimmt bei Gelegenheit auch mal anschauen.
     
  12. RAD/CAM

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    Ich bin schwer begeistert, daß eine Idee, auf die ich selbst nie gekommen wäre, am Schluß das Rennen macht und sich sogar als praktikabel erweist. Ich grübele gerade noch ein bisschen über Flüssigkeiten, die in Gefäßen rumschwappen und das Ergebnis verfälschen - und grüble dann weiter, ob das wirklich relevant ist oder ob ich dieses ganze Gegrübel nur anstelle, um partout einen Krümel im Käse zu finden. ;)
     
  13. triton-mole

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    @Andyausmeckpom
    SUPER!
    Ich bewerbe mich hiermit als Tester! Zumal ich im Gegensatz zu den Bullitfahrern eine 26''-Gabel zu bieten habe, die wahrscheinlich langsamer schwingen wird, als eine 20''-Gabel.

    Vielen Dank im Voraus schon mal!

    Der Einwand ist absolut berechtigt! Das schwappende Wasser wird das System daran hindern, seine Resonanzfrequenz zu schwingen! Das Geschwappe wird meist massiv stören, weil das Wasserschwappen seine eigene Resonanzfrequenz hat. Und die ist dann von der Behältergröße abhängig.

    Auch eine Messung mit sitzenden Beifahrern wird schwierig werden, weil die, vor allem, wenn sie frei sitzen die Schwingung stören werden. Beifahrer gut an eine feste Lehne angelehnt wird weniger stören. Und Baby in Babyschale wird die Schwingung kaum stören. Aber die Schwingung könnte das Baby stören. ;)

    Aber ich denke, diese Sonderfälle kann man durchaus außenvor lassen.

    Eine Ladung sollte sowieso für den Test verzurrt sein, damit se nicht herumwackeln kann.
     
  14. Andyausmeckpom

    Andyausmeckpom

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    Neueste Neuigkeiten,
    die 1. vorzeigbare Beta ist fertig - freundlich zur Verfügung gestellt von https://fruitwings.de/.

    Kurze Programmbeschreibung: zunächst wird das Radel 1x mittels bekannter Gewichte vermessen, Erklärung folgt. Dann wird die Messreihe als Profil gespeichert, so lassen sich verschiedene Räder oder Sommer-/Winterreifen etc. in einer App erledigen.

    Für die eigentliche Benutzung muss man nun nur noch das Handy auf die Ladefläche/Sattel/Gepäckträger etc. legen, einmal "Tara" drücken und dann nur noch mit gezogener Vorderradbremse in Eigenfrequenz schaukeln. Das macht man so 5 Sekunden lang, drückt auf Stop und die App rechnet die Frequenz in Masse um.

    Jetzt die Langerklärung mit Screenshots:
    Nach dem Programmstart gibt es zwei Menüpunkte:
    a) Messung (measure weight)
    b) Kalibrierung (manage setup)

    Screenshot_2016-04-13-10-49-11.png

    In der Kalibrierung geht es darum, die Eigenfrequenz des Rades für verschiedene Ladezustände zu kennen. Der linke Screenshot zeigt, dass mehrere Räder / Messreihen möglich sind. Über das "+" unten rechts kann man neue Profile hinzufügen.

    Screenshot_2016-04-13-10-49-36.png Screenshot_2016-04-13-10-49-48.png Screenshot_2016-04-13-10-50-10.png Screenshot_2016-04-13-10-49-39.png

    Anleitung: Bild 2: oben trägt man die aktuelle Zuladung ein, klickt auf Start und schwingt das Rad ca. 5 Sekunden lang. Das ergibt die Kurve aus Bild 3 sowie eine typische Frequenz. Dann beschwert man das Rad mit einer bekannten Masse, trägt die oben ein und schwingt erneut. Das kann man mehr oder weniger beliebig oft tun. Ich habe dazu randvolle 5 Liter Wasserflaschen genommen. Keine Luft drin, keine nennenswerte Eigenschwingung ;)
    Das Ergebnis ist letztendlich das rechte der vier Bilder: eine Wertetabelle von Frequenz und Masse. Die Wiederholgenauigkeit sieht man auch ganz gut ;)
    Damit ist die Einrichtung für dieses Rad abgeschlossen. Nicht aus der App aber aus Excel die Masse-Frequenz-Korrelation:
    Excel.png

    Zur Benutzung der App zum Wiegen wählt man im Hauptmenü "Measure weight" und sieht (fast) folgenden Screenshot:
    Screenshot_2016-04-13-10-50-41.png
    Ich habe das Profil "Bullitt" gewählt, das Handy auf die Ladefläche gelegt. Einmal auf "Tara", das egalisiert eine etwaige Schrägstellung des Sensors. Danach auf "Start", Vorderradbremse anziehen, 5 Sekunden schwingen, "Stop" und warten. Kurz drauf erscheint unten eine Frequenz und eben die gemessenen rund 16,5 kg.

    Zur Genauigkeit meines Messaufbaus:
    Ich habe die Messreihe aus dem Screenshot nochmals rückwärts abgearbeitet: also mit 4 Flaschen angefangen und messen lassen. Der Absolutwert lag um -500 Gramm daneben. Noch 3 Flaschen: Absolutwert wieder -500 Gramm, dafür die relative Abweichung +-100 Gramm.
    Gegenprobe: Elektromotor zu 10,5 kg drauf. Die App misst 10,2 kg.

    Gestern habe ich meine Rückmeldung an die Kollegen von Fruitwings bezüglich Benutzeroberfläche abgegeben, danach sollte die App selbsterklärend sein. Wenn dem so ist bekommt Triton-mole die Tage Post von mir mit einer Probeversion ;)

    Wie und wo die App letztendlich veröffentlicht wird weiß ich ehrlich gesagt noch nicht. Werde es aber kundtun.

    Andy
     

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    (y)

    Bin schon ganz gespannt!
    Ich werde dann auch erst mal etwas rumspielen mit verschiedenen Gewichten.
     


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