Erschwingliche Vibrationsdatenerfassung mit OASIS-UROS
Entdecke, wie OASIS-UROS kostengünstige Lösungen für Vibrationsmessungen bietet.
Oliver Maximilian Zobel, Johannes Maierhofer, Andreas Köstler, Daniel J. Rixen
― 5 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Was ist OASIS-UROS?
- Verbesserungen gegenüber vorherigen Versionen
- Hardware- und Software-Aufschlüsselung
- Das Gehirn des Systems
- Die Augen und Ohren
- Stromversorgung
- Saubere Verbindungen
- Wie man OASIS-UROS verwendet
- Die Schönheit von Open Source
- Vergleich mit anderen Werkzeugen
- OASIS-UROS testen
- Leistungsergebnisse
- Wichtige Erkenntnisse
- Fazit
- Originalquelle
- Referenz Links
Vibrationen sind überall und können uns viel darüber erzählen, wie Dinge funktionieren, besonders im Ingenieurwesen. Um zuverlässige Vibrationsdaten zu bekommen, brauchen wir spezielle Werkzeuge, die man als Datenerfassungssysteme bezeichnet. Denk daran wie an High-Tech-Lauscher für Maschinen und Strukturen. Früher waren diese Werkzeuge oft sehr teuer, aber jetzt gibt's eine günstigere Option: OASIS-UROS.
Was ist OASIS-UROS?
OASIS-UROS ist ein Open-Source-System, das dafür entwickelt wurde, Daten von bestimmten Sensoren zu sammeln, die IEPE-Sensoren genannt werden. Diese Sensoren werden oft in verschiedenen Bereichen wie Bau und Fertigung eingesetzt, um Vibrationen zu messen. Das Coole daran? OASIS-UROS zielt darauf ab, den Nutzern eine gute Leistung zu bieten, ohne das Bankkonto zu sprengen.
Verbesserungen gegenüber vorherigen Versionen
OASIS-UROS ist ein Schritt nach vorne im Vergleich zu einer früheren Version namens OASIS, die schon ein solides Werkzeug war. Die neuen Features umfassen:
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Bessere Speicherung: Anstatt eine langsame Methode zur Datenspeicherung zu verwenden, kann OASIS-UROS SD-Karten nutzen. Das macht das Speichern schneller und spart Speicherplatz.
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Scharfere Messungen: Das neue Modell verwendet einen besseren Analog-Digital-Wandler. Das bedeutet, dass es mehr Details aus den Vibrationen erfassen kann, was die Daten genauer macht.
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Mehr Kanäle: OASIS-UROS kann acht Kanäle gleichzeitig verarbeiten. Das bedeutet, es kann mehr Sensoren zur gleichen Zeit abhören und mehr Informationen sammeln.
Hardware- und Software-Aufschlüsselung
Das Gehirn des Systems
Im Herzen von OASIS-UROS steckt ein Mikrocontroller namens ESP32-S3. Denk daran wie ans Gehirn, das alle Daten verarbeitet. Es koordiniert, wie Informationen von den Sensoren dorthin fliessen, wo sie gespeichert und analysiert werden.
Die Augen und Ohren
Das System enthält auch eine fortschrittliche Komponente, bekannt als Analog-Digital-Wandler (ADC). Das ist der Teil, der die Vibrationen in lesbare Daten umwandelt. Je besser der ADC, desto klarer ist das Bild davon, was bei den Vibrationen passiert.
Stromversorgung
OASIS-UROS kann mit einer einfachen USB-Stromversorgung betrieben werden. Das bedeutet, dass es überall einfach eingesteckt werden kann. Die Stromversorgung wurde so gestaltet, dass sie IEPE-Sensoren direkt unterstützt, was die Einrichtung erleichtert.
Saubere Verbindungen
Um das Leben einfacher zu machen, verwendet OASIS-UROS standardisierte BNC-Stecker. Das heisst, jeder, der weiss, wie man Sensoren anschliesst, braucht keine besonderen Adapter; es ist Plug-and-Play!
Wie man OASIS-UROS verwendet
OASIS-UROS zu verwenden ist fast kinderleicht. So geht's los:
- Einschalten: Stecke es in eine Stromquelle, und das System bootet.
- Sensoren anschliessen: Verwende die einfachen BNC-Stecker, um deine IEPE-Sensoren anzuschliessen.
- Software einrichten: Nach der Installation der OASIS-Software auf deinem Computer kannst du mit dem System kommunizieren.
- Messen starten: Du kannst direkt über die Software eine Datenerfassungssitzung starten.
Die Schönheit von Open Source
Eines der besten Dinge an OASIS-UROS ist, dass es Open Source ist. Das bedeutet, dass jeder nachschauen kann, wie es funktioniert, es anpassen kann, um seinen Bedürfnissen gerecht zu werden, oder sogar neue Features entwickeln kann. Wenn du technisch versiert bist, kannst du in den Code eintauchen und es ganz einzigartig machen!
Vergleich mit anderen Werkzeugen
Wenn du OASIS-UROS mit kommerziellen Systemen vergleichst, fallen einige Unterschiede auf:
- Kosten: OASIS-UROS ist günstiger, was es zugänglicher für Studenten, Forscher oder kleinere Unternehmen macht.
- Anpassbarkeit: Im Gegensatz zu kommerziellen Systemen, die oft gesperrt sind, bietet OASIS-UROS Flexibilität. Nutzer können es Stück für Stück ändern.
- Lernwerkzeug: Für diejenigen in der Wissenschaft ist OASIS-UROS ein perfektes Werkzeug für Studenten, um mehr über Datenerfassung zu lernen, ohne in Rechnungen zu ertrinken.
OASIS-UROS testen
Um zu sehen, wie gut OASIS-UROS funktioniert, wurden Experimente durchgeführt. Indem die Vibrationen eines Aluminiumstrahls gemessen wurden, konnten Forscher die Messungen des neuen Systems mit denen teurer kommerzieller Systeme vergleichen.
- Setup: Der Strahl wurde sicher auf einem stabilen Tisch platziert. Sensoren wurden angebracht, um Vibrationen zu messen.
- Testen: Ein Impulshammer wurde verwendet, um den Strahl zum Schwingen zu bringen, und sowohl OASIS-UROS als auch ein kommerzielles System zeichneten Daten gleichzeitig auf.
- Bewertung: Die aufgenommenen Daten wurden analysiert, um zu sehen, wie gut jedes System die Vibrationen erfasste.
Leistungsergebnisse
Nach einigen Tests wurde Folgendes festgestellt:
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Genauigkeit: Während OASIS-UROS einige Unterschiede zeigte, besonders bei höheren Frequenzen, konnte es dennoch relevante Daten erfassen. Im Bereich niedriger Frequenzen lagen die Ergebnisse sogar nahe an denen kommerzieller Systeme.
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Zuverlässigkeit: Mit konstanten Ergebnissen erwies sich OASIS-UROS als zuverlässige Option für alle, die Vibrationen messen müssen.
Wichtige Erkenntnisse
- Kosten effektiv: OASIS-UROS bietet eine budgetfreundliche Alternative, ohne zu viel Genauigkeit einzubüssen.
- Gut zum Lernen: Da es Open Source ist, ermöglicht es Studenten und Forschern, zu experimentieren und zu lernen.
- Vielseitig: Mit einem einfachen Setup ist es grossartig für verschiedene Anwendungen, sei es im Klassenzimmer oder im Feld.
Fazit
OASIS-UROS verändert die Art und Weise, wie wir Vibrationsdaten sammeln. Es revolutioniert das Spiel und macht hochwertige Datenerfassung für ein breiteres Publikum zugänglich. Mit seiner Kombination aus Erschwinglichkeit, Leistung und Anpassungsfähigkeit sticht es als solide Wahl für alle hervor, die effizient Vibrationen messen möchten. Also, wenn du von hohen Kosten und starren Systemen genug hast, ist OASIS-UROS dein neuer bester Freund in der Welt der Vibrationen!
Titel: OASIS-UROS: Open Acquisition System for IEPE Sensors -- Upgraded, Refined, and Overhauled Software
Zusammenfassung: OASIS-UROS continues the previously published Open Acquisition System for IEPE Sensors (OASIS). While still building on the ESP32 microcontroller, this version improves the overall performance by switching to an SD card caching system and upgrading the analog-digital converter to an AD7606C-18, which has a higher resolution, provides eight channels, oversampling, and software-adjustable voltage ranges. Also improved is the IEPE front-end and power supply, as well as the firmware of the acquisition system, which can now achieve a sample rate of up to 36 kHz while sampling all eight channels. This paper documents the hardware and software of OASIS-UROS and provides all materials required to reproduce the open acquisition system. Lastly, the system was validated against commercial hardware and software in an experimental modal analysis context. This showed that the system performs close to the commercial one in some aspects with respect to the utilized test case. While OASIS-UROS cannot match the full performance of the commercial system, the developed system can be a viable alternative for students, people in academia, or smaller companies that have a constrained budget or require complete insight as well as adaptability of the hardware and software.
Autoren: Oliver Maximilian Zobel, Johannes Maierhofer, Andreas Köstler, Daniel J. Rixen
Letzte Aktualisierung: Dec 13, 2024
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2411.18566
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.18566
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
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Referenz Links
- https://doi.org/10.5281/zenodo.13763227
- https://www.kicad.org/
- https://www.arduino.cc/en/software
- https://pypi.org/project/OASIS-GUI/
- https://jlcpcb.com/
- https://gitlab.com/oasis-acquisition/oasis-commandreference
- https://www.python.org/downloads/
- https://www.maierhofer-technology.de
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