Frage an die Messtechniker/-ingenieure - Kraftmessung

[Rusty Cooper]

Hallo zusammen,

gerne möchte ich die Kraft einer Feder messen, wenn ich diese um X mm zusammendrücke. Hierzu wollte ich der Einfachheit halber eine kleine Waage (Balken mit DMS) und eine Einbaumessschraube verwenden. Aufbau: Waage auf Grundplatte, links und rechts der Waage zwei Aluprofile auf die Grundplatte geschraubt und diese über der Waage mit einem Steg verbinden. In diesen Steg wird mittig ein Loch gebohrt und die Messschraube eingesetzt. Über die Messschraube kann nun die Feder um X zusammengedrückt werden. Auf der Waage erscheint die Gewichtskraft aus der ich die Kraft raus rechnen kann. So die Idee, nun zum Problem: Der angezeigte Wert bleibt nicht konstant, er verringert sich über die Zeit. Beispiel: 1000g -> 999g -> 998 g usw.
Was mache ich falsch und wie kann ich es mit diesem Aufbau richtig machen oder geht es nur ganz anders? Scheinbar macht mir die Steifigkeit des Portals einen Strich durch die Rechnung. Aber warum? Ich kann ja auch nicht unendlich steif bauen.
Würde ein piezoelektrischer Sensor funktionieren?

Vielen Dank für eure Hilfe!

 

[WollMac]

Alu ist nicht gerade für Festigkeit bekannt...

 

[Rusty Cooper]

Kommt auf den Querschnitt und die zu erwartende Kraft an. Mit den item-Profilen kann man schon recht steif bauen. Wir reden hier auch nur von max. 14 N. Ich habe das Phänomen bereits bei 20g und genauso bei 2 kg.

 

[TEXnician]

Wieso nimmst du nicht einfach Massestücke mit bekannter Masse, hängst diese an die entspannte Feder und misst dann die Streckung der Feder? Du solltest einen linearen Zusammenhang zwischen Streckung und Masse- bzw. der Gewichtskraft ermitteln können (siehe beispielsweise https://de.wikipedia.org/wiki/Federkonstante). Damit kann man dann alle anderen Werte inter- bzw. extrapolieren, so lange du die Feder nicht überlastest.

 

[Deine Mudda]

Alternativ kannst Du die Feder auch auf den Tisch legen und die Stauchung messen, während Du das Massestück auflegst.

Nachtrag: ich würde hier auch eher ein Problem bei der Waage vermuten und nicht bei der Alu-Konstruktion.

 

[Rusty Cooper]

Die Waage funktioniert bei einer normalen Gewichtsmessung präzise. Auch habe ich den Balken mal ausgebaut und mittels Verstärker an einen Arduino angeschlossen. Kurzes Programm geschrieben, kalibriert und getestet. Gewichtsmessung funktioniert, in meinem "Prüfstand" zeigt sie dasselbe Verhalten. Im großen, massiven Schraubstock übrigens auch; wenngleich mit wesentlich langsamerem Drift (-8,5 g in 40 Minuten).
Mit einer hydraulischen Kraftmessdose funktioniert es übrigens. Aber die vorhandene geht bis 2000 N und löst daher nicht fein genug auf und die kleinsten, die ich gefunden habe gehen bis 250 N und kosten so oder so über 600 €,

Die Bedienung muss später leicht von jedermann durchführbar sein, daher kommen die bisher vorgeschlagenen Alternativen leider nicht in Frage. Für mich und nur eine Feder kann man das mal so machen, aber nicht bei einer Serie und zügig.