Funktionsprinzip Drehmomentsensor Sempu SP-B3.0

Dieses Thema im Forum "Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik" wurde erstellt von Hochsitzcola, 22.01.16.

  1. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    @mechaniker hat mir freundlicherweise ein Exemplar des o.g. Sensors zur Analyse und Erprobung überlassen.
    http://sempu.net/goods/detail/35.htm
    Vielen Dank dafür!
    Meine gewonnen Erkenntnisse will ich euch nicht vorenthalten.
    Der Sensor ist von den mechanischen Komponenten her sehr einfach aufgebaut. Die Tretlagerachse ist über zwei handelsübliche Kugellager 6805RS im Gehäuse gelagert und einseitig über einen Sprengring axial gesichert. Das Gehäuse wird ganz herkömmlich in die Tretlageraufnahme des Fahrradrahmens eingeschraubt.
    Das Anschlußkabel ist seitlich herausgeführt, nicht mittig, wie beim Thun.
    Alle nun folgenden Aussagen begründen sich auf meinem elektrotechnischen bzw. messtechnischen Halbwissen, also keine Garantie für deren Korrektheit;).
    Die Sensorik/Auswerte-Elektronik ist zweiteilig ausgeführt. Der eine Teil ist im feststehenden Gehäuse untergebracht, der zweite auf der rotierenden Achse. Auf Gehäuseseite ist die Sensorik/Elektronik nicht zugänglich, da alles schön dicht vergossen bzw. verklebt ist. Auf der Achse ist die Elektronik mit einer transparenten Masse vergossen, so daß man immerhin etwas sehen oder zumindest erahnen kann.
    Die Sensorik für Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit ist recht simpel: 32 magnete auf dem Umfang der Achse verteilt und (wahrscheinlich) zwei Hallsensoren im Gehäuse. Spannungsversorgung und Signalübertragung für die Kraftmessung erfolgen berührungslos über zwei Spulenpaare. Im Gehäuse sitzt die Primärspule für die Spannungsversorgung der Achselektronik und die Empfängerspule für das Kraftsignal. Auf der Achse ist die Sekundärspule für die Spannungsversorgung und die Sendespule für das Kraftsignal. Die Messung erfolgt wahrscheinlich über DMS in Viertel- oder Halbbrückenschaltung. Interessanterweise wird nicht die Torsion der Achse gemessen sondern die Biegung. Dadurch kann die Belastung an beiden Tretkurbeln erfasst werden. Das Kraftsignal wird über einen einfachen Puls übertragen, die Information über die Höhe der Kraft steckt in der Phasenverschiebung des Pulses. Ich habe dem System die Signalformen von Spannungsversorgung und Kraftsignal über zusätzlich aufgebrachte Wicklungen entlockt, glücklicherweise ist zwischen Achse und Gehäuse ausreichend Platz. Im Anhang einige erklärende Fotos und ein Filmchen der Phasenverschiebung bei Biegung der Achse, erst in die eine, dann in die andere Richtung.

    Gruß
    hochsitzcola

     

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  2. Ich möchte noch kurz was zu dem Fahrgefühl mit dem Tretsensor beifügen den @Hochsitzcola dankenswerterweise für mich analysiert/getestet hat denn wie jeder hier weiß bin ich immer bemüht neues zu finden und zu testen auch wenn es viel verbranntes Geld verursacht ist doch oft auch was brauchbares dabei ;-)

    gefahren ist das Bike mit dem Sensor sehr schön aber die Probefahrt war viel zu kurz um mehr zu berichten weswegen ich mir 4 weitere Drehmoment-Tretlager gekauft habe die ich hier in den nächsten Wochen testen werde verbaut im Fahrrad.
    Die Tests sollen den guten Eindruck bestätigen oder eben nicht wir werden sehen und ich werde berichten.

    Verwendung findet bei mir natürlich ein Lishui Controller dem ich einen Anschluss-Stecker eingelötet habe um das Drehmoment-Tretlager anzuschliessen und an dem ich die Firmware des Controllers umgeflasht habe um den Tretsensor schlussendlich daran zu betreiben.

    Gruß
    frank
     
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  3. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    So, ich habe nun einen zweiten Tastkopf bekommen, so daß ich Spannungsversorgung und Kraftsignal in einem Oszillogramm darstellen kann, auch wenn diese Info wohl eher rein akademischen Wert hat...
    Die Spannungsversorgung läuft bei ca. 26kHz, die Übertragung des Kraftsignals mit ca. 360Hz, die Pulsdauer des Kraftsignals beträgt knapp 0,4ms.
    Ich hoffe, ich hab die Skalen vom Oszi richtig abgelesen :)


    Gruß
    hochsitzcola
     

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  4. oger

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    Leider schon angerostet, da ich immer Probleme mit Feuchtigkeit im Lager habe.:unsure:
    2016-02-07 15.52.45.jpg
     
  5. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Hallo Zusammen,
    der Vollständigkeit halber hier noch die Pinbelegung des mitgelieferten Adapter- bzw. Verlängerungskabels! Es hat einen 5-poligen Flachstecker, wie in diesem Angebot.

    Gruß
    hochsitzcola
     

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    Zuletzt bearbeitet: 15.02.16
  6. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Update: Nach nochmaliger Messung muß ich mich korrigieren, das Drehmomentsignal wird nicht über die Phasenverschiebung des Pulses, sondern über die Pulsfrequenz übermittelt. Biegung in die eine Richtung führt zur Erhöhung der Frequenz, Biegung in die andere Richtung zu einer Reduzierung. Die vom Sensor ausgegebene Analogspannung steigt aber in beiden Fällen, egal in welche Richtung gebogen wird. Die neue Messung erfolgte an dem Sensor von @oger, aber ich denke mal das Prinzip ist bei beiden gleich.

    Gruß
    hochsitzcola
     
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  7. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    In der Patentanmeldung von Sempu ist ein chinesisch beschriftetes Prinzipschaltbild zu finden. :)
    Vielleicht kann's ja jemand übersetzen...

    Gruß
    hochsitzcola
     

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  8. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Ich habe heute bei dem überraschend schönen Wetter eine Probefahrt mit Logger gemacht.
    Ich muß feststellen, daß das Signal von rechter und linker Kurbel nicht gleich ist. Einen so unrunden Tritt, wie es im Bildchen zu sehen ist, habe ich nun doch nicht :). Ob das ein Fehler des Sensors, den ich als "(teil-)defekt" von @oger bekommen habe, ist, oder eine prinzipielle Schwäche der Bauart, kann ich ohne Referenz nicht beurteilen.
    Ist eigentlich ja auch nicht weiter schlimm, dann muß man bei Auswertung halt über eine ganze Kurbelumdrehung mitteln.

    Gruß
    hochsitzcola
     

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  9. labella-baron

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    Da bin ich mir nicht so sicher, ob es da individuell große Unterschiede geben kann. Aber nachdem du dich damit schon näher beschäftigt hast, kennst du höchstwahrscheinlich deine Unsymmetrie. Ist denn das abgebildete Signal proportional zur Trittkraft?
     
  10. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Ich habe mich nur mit vollem Gewicht mal auf die eine mal auf die andere Pedale in horizontaler Lage gestellt. Auf der einen Seite 2,5V Signal, auf der anderen etwas über 3V. Ob das Signal wirklich linear proportional zur Kraft ist, hab ich nicht geprüft. Ich habe die Achse so eingebaut, daß die DMS oben bzw. unten stehen, wenn die Kurbeln waagerecht sind. Macht für mich auf den ersten Blick mehr Sinn. Kann aber sein, daß sich so die Kraft aus dem Kettenzug mit der Kraft aus den Pedalen so überlagern, daß die Unsymmetrie entsteht...

    Gruß
    hochsitzcola
     
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  11. magum

    magum

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    Hallo Hochsitzcola,

    Ich habe über Ostern ein ähnliches Bild in der Dokumentation eines Controllers gesehen. Dein Sensor ist nicht defekt, sondern misst scheinbar (wie die meisten andern auch) nur den Anteil eines Pedal. Bislang ist mir nur das BBRTTS bekannt, das laut Webseite der Herstellers die Drehmoment-Anteile beider Kurbeln misst.

    MfG
    Magum
     
    Zuletzt bearbeitet: 29.03.16
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  12. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Der Sensor misst die Kräfte von beiden Pedalen, siehe Messungen im ersten Post. Es wird eben nicht die Torsion der Achse gemessen, sondern die Biegung. Das Signal ist nur nicht symmetrisch, vielleicht sind die DMS nicht exakt ausgerichtet aufgeklebt. Das stört aber auch nicht, ich mittel inzwischen die Messwerte über eine ganze Kurbelumdrehung, jetzt fährt sich das Ganze schön harmonisch.

    Der "Low-Cost"-Sensor aus dem BMS-Set erkennt auch die Kraft von beiden Pedalen.

    Gruß
    hochsitzcola
     
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  13. q_no

    q_no

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    Ich hol den alten Thread hier mal wieder raus weil ich gern wissen würde was daraus wurde. Fährst du immernoch damit rum? Ist der Sensor evtl schon kaputt? Und wie hast du ihn mit dem Controller verdrahtet?
     
  14. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Hallo @q_no,

    der Sensor funktioniert noch. Ich hatte ihn über einen "ToPPCon" v0.1 an einen S06ST angeschlossen.
    Aktuell habe ich allerdings an meinem Bastelrad einen der oben verlinkten TS-68 "Billigsensoren" in Kombination mit einem ToPPCon v0.2 und einem Lishui Controller verbaut. Der Sempu-Sensor liegt derzeit unbenutzt im Keller.

    Gruß
    hochsitzcola
     
    Zuletzt bearbeitet: 02.09.16
  15. q_no

    q_no

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    Ah, danke für das Update! :) Warum der Billigsensor? Fährt er sich angenehmer oder ist es einfach nur die Passform am aktuellen Rad?
    Ich hätt jetzt als Laie gedacht, dass man die Tretlagersensoren anstelle des Pas oder Gasgriff anschließen könnte, aber das scheint ja doch noch eine Nummer komplizierter zu sein wenn man keinen CycleAnalyst sein eigen nennt. Trotzdem ist mein Interesse geweckt :)
     
  16. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Wie der Name "Bastelfahrrad" schon sagt, mit dem probiere ich meine aktuellen Basteleien aus. Den Billigsensor hatte ich von einem Forenmitglied bekommen, ich hab ihn halt mal ausprobiert. Das Projekt "Sempu" ist erfolgreich abgeschlossen (y)

    ?! Genau deswegen gibt es doch den ToPPCon, in Summe keine 10€ Investition, das Teuerste ist das Gehäuse und alles Plug'n Ride:cool:

    Gruß
    hochsitzcola
     
    Zuletzt bearbeitet: 02.09.16
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  17. q_no

    q_no

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    Die Einzelteile dafür sind das eine, das richtige Zusammensetzen das andere - das meinte ich mit "kompliziert", aber ich habe Spaß daran neue Dinge zu lernen. Es könnte sein dass ich dazu demnächst noch ein paar Fragen haben werde. Vielleicht springt ja noch der eine oder andere mit auf wenn's funktioniert. Du möchtest deinem Sempu nicht zufällig einen 2. Frühling verschaffen und ihn verkaufen? ;)
     
  18. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Ich kann gerne 2-3 ToPPCon an Beta-Tester zur Verfügung stellen, bisher war die Resonanz auf die Vorstellung im März sehr überschaubar :unsure:

    Gruß
    hochsitzcola
     
  19. Hasso123

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    Hallo.
    Interessant. Würde dieser Tretlager-Sensor auch im Fischer ecu Proline 1401 (FAG Tretlager-Sensor) funktionieren?
    Leider hab ich keine genauen Infos ob andere Sensoren mit dem Controller klarkommen. Ein Ersatz dafür gibt es weder beim Hersteller (FAG) noch sonst wo außerhalb von Fischer zu kaufen.

    LG Hassan
     
  20. Hochsitzcola

    Hochsitzcola

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    Nein wahrscheinlich nicht, das hatten wir doch schon mal diskutiert. Du müsstest mal das Signal deines funktionierenden Sensors nachmessen, erst dann kann man das genauer beantworten. Der Sempu hat ein Richtungssignal (0 bei Rückwärtstreten, 1 bei Vorwärtstreten, oder umgekehrt, weiß ich auswendig nicht mehr) und ein Speed-Signal (das bekannte PAS-Rechteck-Signal). Das FAG Lager hat laut Internet zwei phasenverschobene Rechtecksignale...

    Gruß
    hochsitzcola
     


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