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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehzahlmesser über Versorgunsspannung


Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Hallo Leute,

ich kenne mich ganz gut mit µCs aus, mir fehlt es nur manchmal an der 
Analogtechnik.
Ich möchte meiner Drehzahlbeleuchtung vom Motorrad ein wenig Farbe 
spendieren und wollte die aktuelle Drehzahl über die Versorgungsspannung 
detektieren. Da mir leider kein Oszi zur Verfügung steht, kann ich nicht 
sagen wie hoch die Restwelligkeit ist, ich gehe aber davon aus, dass sie 
deutlich zu sehen sein sollte, da das Motorrad Baujahr 1992 ist und 
keine besondere Elektronik an Board hat. Meine momentane Schaltung 
glättet die Spannung hinter einer Diode für den µC und wertet die 
Eingansspannung (nicht geglättet) folgendermaßen aus:
+14V(wellig) -> Kondensator 10nF -> Widerstand 100 Ohm -> Basis von npn
Der Emitter hängt an Masse, der Kollektor direkt am µC Pin, der auf 
Input mit Pullup geschaltet ist.

Jetzt will ich von euch wissen wo mein Denkfehler ist. Liegt es an den 
geratenen Werten für Widerstand und Kondensator oder liegt die 
Restwelligkeit nicht über den geforderten 0,7V vom Transistor? Oder was 
kann es sonst sein?

Grüße
Kai

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Hier noch der Schaltplan

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Kai Franke schrieb:
> Restwelligkeit nicht über den geforderten 0,7V vom Transistor? Oder was
> kann es sonst sein?
Ich fürchte, ohne Oszi kann das niemand sagen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Mit dem Transistor wird das so nichts. Der ist als Schalter aufgebaut, 
da die Basisvorspannung fehlt. Abgesehen davon brauchst Du viel höhere 
Verstärkung, was einen OV nahelegt. Oder Du nimmst einen Controller mit 
eingebautem Gain vor dem ADC. Ein Anschluß am ADC sollte ohnehin bessere 
Reproduzierbarkeit des Signals ergeben, da man hier in Software filtern 
kann. Der ICP kennt nur 0 und 1 und das wird Deine Verstärkerschaltung 
sicher nicht ausgeben, sondern eher ein Gemisch aus sich überlagernden 
Spikes und Wellen, das noch nachbearbeitet werden muss.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

so wie die Schaltung jetzt ist lädt sich der Kondensator über die 
Basis-Emitter-Diode genau ein mal pro Fahrzyklus auf die 14 V 
Peak-Spannung auf.
Danach fließt kein Strom mehr der den Transistor durchsteuern könnte.

Du must dem Kondensator schon die Gelegenheit geben sich auch wieder zu 
entladen. -> Basis-Emitter-Widerstand.
Eventuell brauchst Du auch noch von der Basis aus ein Poti gegen +5V um 
den Arbeitspunkt des Transistors richtig einzustellen.

10nF sind bei ca 100 Hz wahrscheinlich auch zuwenig Kapazität.

Normalerweise würde ich auch komplett anders an die Sache herangehen um 
auch Störimpulse auszufiltern:

1. Spannungsteiler mit Kondensator am Ausgang gegen Masse (Tiefpaß um 
Störfrequenzen auszufiltern also Grenzfrequenz ein paar hundert Herz je 
nach Polzahl der Lichtmaschine, Spannungsteiler damit der nachfolgende 
Komparator im Arbeitsbereich liegt). Mit dem Ausgang des 1. Tiefpasses 
gehe ich auf einen Komparator (z.B. LM393).

2. zweiter Tiefpaß mit wesentlich niedrigerer Grenzfrequenz am Ausgang 
des 1. Tiefpasses. Der Ausgang dieses Tiefpasses geht auf den 2. Eingang 
des Komparators. (ggf. über einen Widerstand der mit einem 
Mitkopplungswiderstand eine Hysterese einstellt).

der 2. Tiefpass stellt sich auf den heruntergeteilten Mittelwert der 
Lichtmaschinenspannung ein. Die Grenzfrequenz muß den Drehzahlabhängigen 
Spannungsschwankungen des Mittelwertes folgen können.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Punkt 2 und 3 kann man in Software machen, wenn man den ADC einmal mit 
einem vernünftig verstärkten und vorgefilterten Signal (Tiefpaß bei 
1kHz) gefüttert hat.

Autor: T. A. (wambly)
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Hi

Versuch den T durch 2 T in Darlington Schaltung.
Hab mit einem IR Reflexkoppler die Drehzahl eines Lüfterrades 
dedektiert. Ein Flügel etwas weiss mit Tipex. Am Oszi kann man jedoch 
alle 5 Flügel zählen, nur der weisse schlägt voll aus und der ICP zählt.

Eine Bascom Software gibts von (c) formtapez (Juni 2003).

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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@Anja: du meinst ich muss Basis-Emitter mit einem Widerstand 
überbrücken? Ich sehe da irgendwie keinen Sinn drin.

da mein Multimeter auch Frequenz messen kann habe ich es mal 
drangehängt. Die Frequenz liegt ca zwischen 10-700Hz je nach Drehzahl.
Mir ist die exakte Drehzahl allerdings auch nicht so wichtig, dass ich 
alles Störfrequenzen herausfiltern muss, es geht lediglich um eine 
Farbanpassung der Hintergrundbeleuchtung. Einen Komparator zu verbauen 
sehe ich daher als Overkill an (hab ich auch nicht daheim und das 
Motorrad muss morgen rollen)
Ich werde es mal mit einer Basisvorspannung und eventuell mit einem 
Darlington versuchen.

Was schlagt ihr als Widerstand bzw Kondensator denn in diesem 
Frequenzbereich vor?
Gruß
Kai

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

wenn Dus eilig hast:
dein 10nF-Kondensator hat bei 50 Hz etwa 300kOhm impedanz -> da mußt du 
locker Faktor 100-1000 runter. -> durch 1uF .. 10uF (Elko) ersetzen.

Den Basis-Emitter-Widerstand brauchst Du damit Strom fließt wenn sich 
der Kondensator aufgeladen hat. (Ansonsten wird der Transistor nach 
Aufladung nur noch in den negativen Bereich ausgesteuert aber nicht mehr 
in den Positiven. Probier mal 10 KOhm als Basis-Widerstand.
Damit der Transistor leichter aufgesteuert wird würd ich noch so 
100-150kOhm von der Basis an die +5V schalten falls der Spannungripple 
relativ klein ist.
Ergibt 0.5V bis 0.3V Vorspannung an der Basis. (Da der Pull-up am AVR 
relativ hochohmig ist sind die 100kOhm wahrscheinlich schon zu 
niederohmig -> von der 150kOhm Seite her herantasten oder Poti zur 
Einstellung verwenden).

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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hallo Anja,

vielen Dank für deine Tips, ich habe in der Zwischenzeit eine 
Transistorvorspannung über einen Spannungsteiler eingestellt und aus dem 
Kondensator 2µF gemacht (alles noch Kerkos). Den Basis-Emitterwiderstand 
habe ich noch nicht verbaut, ich glaube aber ich erziele das gewünschte 
Ergebnis. Wenn ich mit meinem zweiten Ausgang vom Netzteil eine 0,2V 
höhere Spannung anschließe, blinken die LEDs kurz aus (der µC erkennt es 
also)
Ich renn jetzt mal schnell raus zum Motorrad und schau was das dazu sagt
Bis gleich

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Success!
ich lass zwar nur eine rote LED flackern, aber es scheint zu klappen, 
zumindest sieht man Anfang noch ein deutliches Flackern, bei höheren 
Drehzahlen leuchtet es dann nur noch. Einen längeren Test wollte ich den 
Nachbarn zuliebe nicht machen, ist ja schließlich Sonntag.
Jetzt wird das ganze auf RGB umprogrammiert und verbaut, morgen dann 
Führerscheinprüfung und ab gehts :D

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Ich musste doch noch einen Kondensator zur Filterung hinter den 
Widerstand gegen Masse schalten, aber jetzt tut es soweit.
Da die Lichtmaschine die Übersetzung dem Akkustatus anpasst, sind die 
Drehzahlen bei dem das Licht umspringt nicht konstant, aber ich bin 
zufrieden mit dem Ergebnis.
Farbreihenfolge: blau->grün->gelb->rot->lila->weiß
weiß hab ich den Nachbarn zuliebe ausgelassen :)

Youtube-Video "Drehzahlmesser"

Autor: Anja (Gast)
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Klasse Video!!!

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Nicht schlecht, Kai!! Toller Einfall, den Drehzahlbereich farbig zu 
illuminieren!!

Aber immer schön auf die Straße gucken, gell? Hab schon zwei Freunde bei 
Motorradunfällen verloren...

Kai Klaas

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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alles klar Mama :P
aber jetzt mal im Ernst: ich musste mich schon zwingen auf die Straße zu 
schauen als ich eben nochmal unterwegs war.
Hab seit heute morgen Führerschein, fahre also noch sehr besonnen und 
habe auch eine komplette Ausrüstung incl Rückenpanzer.

PS: habe jetzt nochmal den endgültigen Schaltplan angehängt, bin mir bei 
den Widerständen nicht mehr 100% sicher, aber die Größenordnung passt.
Die LEDs sind auch nicht dabei, aber die hängen einfach mit MOSFETs an 
einem Ausgang

Autor: Guido (Gast)
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Ist die Farbgebung nicht unvorteilhaft? Wäre nicht niedrige Drehzahl 
weiß, höhere Drehzahl farbig besser? Stichwort: Verkehrskontrolle

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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mein Fahrlehrer meinte solange es nicht blendet wäre das noch legal, 
daher mach ich mir keine Gedanken, aber danke für den Hinweis. hatte 
auch schon überlegt ob ich nicht einen Schalter einbaue um dieses 
gelbliche weiß einer Glühlampe zu imitieren :P

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