Schwingungsmessung selbstgebastelt – die 2.

Nach der Erprobung der kleinen Bastelei, einen MEMS-Beschleunigungssensor an Tablet, Smartphone oder Notebook anzuschliessen, hier noch mal die Zusammenfassung als Bauanleitung.

Zunächst einmal die Liste der benötigten Komponenten:

• MEMS Beschleunigungssensor mit Analogausgang (zum Beispiel einfach als Evaluation Board der einschlägigen Supplier für Arduino-Zubehör)
• Batteriepack für die Versorgung (Leerlaufspannung 3V…4V)
• Widerstand 1,2 k
• Poti 1,2M
• 2 Dioden 2,2V, z.B. BCX 55C2v2
• 1 Klinkenstecker 4 polig 3,5mm (z.B. aus einem alten Smartphone-Headset)
• Kabel, Platinenrest, Kleinstkram

Optional:

• Gehäuse
• Steckverbinder und Einbaubuchse 3 polig
• Steckverbinder und Buchse 2 polig (z.B. BNC)

Für die Erfassung der Sensordaten wird der Mikrophoneingang des Notebooks/Smartphones benutzt. Um einer Beschädigung desselben vorzubeugen, wird zunächst eine ganz einfache Tastkopfschaltung aufgebaut. Hier nur der fertige Schaltplan, Einzelheiten dazu gibt es bei Born2Bastel.

Ganz nützlich für unser Projekt ist ein Adapter, der neben dem Mikro-Eingang auch die Stereo-Ausgänge von der Klinkenbuchse auf drei einzelne Anschlüsse verteilt. Hier eine Variante mit BNC-Steckern, welche für die Verbindung mit gängigem Laborequipment sorgen:

Die inzwischen bei den Herstellern von Smartphones und Notebooks gängige Belegung der Kontakte des Klinkensteckers  ist wie folgt:

Ich habe zum Bau des Adapters einfach ein vorhandenes, defektes Headset geschlachtet.

Schließlich muß nur noch die Spannungsversorgung für den Sensor ergänzt werden, so daß sich in der Übersicht folgende Schaltung ergibt:

Auf der Ausgangsseite, welche mit dem Notebook verbunden werden soll, wird hier passend zum Adapter eine BNC-Buchse vorgesehen. Sensorseitig wird eine dreipolige Verbindung (Versorgungsspannung, Signal, GND) benötigt. Da ich die luxuriöse Sensorvariante der Kollegen von ISYS verwenden konnte, habe ich hier Stecker und Buchse von LEMO verwendet.

Weil lose in der Tasche verteilte Kabel immer nerven, habe ich die ganze Hardware in einer Dose untergebracht. Die Schaltung, Batterie und Steckkontakte werden in den Deckel integriert. So läßt sich das ganze System leicht transportieren. Für langwierige Messkampagnen hat man dann auch praktischerweise gleich einen Tee dabei.

  

Dass man über die Soundkarte durchaus relevante Daten aufzeichnen kann, wird hier anhand eines Laborexperiments demonstriert. Leider haben die Autoren ihre Software nicht veröffentlicht.

Zur Datenerfassung kann man aber auch einfach Audacity verwenden. Mit etwas mehr Handarbeit und einigen Python-Bibliotheken (z.B. PyQtGraph) kann man auch selbst recht leicht etwas Individuelleres umsetzen, z.B. die Analyse der Schwingungen mit der Random-Decrement-Methode.