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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 10bit Spannungssignal umrechnen in Drehzahl


Autor: Horst Wimmer (hallo_99)
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Hallo Forum,

ich möchte aus einem analogen Spannungssignal welches aus einem 
Drehzahlregler als Indikator für die Drehzahl ausgegeben wird eine 
Drehzahl berechnen und auf einem Display anzeigen lassen.

Das Signal geht von 0 bis 10 Volt und hat eine Auflösung von 10 bit.
Dabei bedeutet 10 Volt und 0 Volt maximale Drehzahl(3600 U/min), jeweils 
in die entgegengesetzte Richtung. 5 Volt bedeuten Drehzahl 0.

Was genau bedeuten die 10 bit Auflösung in diesem Fall, es handelt sich 
dabei ja wahrscheinlich um eine Quantisierung oder?
10 bit sind ja quasi 2^10 Möglichkeiten, sprich 1024 codierbare 
Einzelschritte?. Der Drehzahlbereich wird also in 1024 Intervalle 
unterteilt?

Gibt es schon fertige Module um dies Umrechnungen auszuführen, oder kann 
ich das mit moderatem Aufwand selbst mit einem Mikrocontroller machen?

Danke schon mal im Vorraus.

Beste Grüße

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Horst Wimmer schrieb:

> ich möchte aus einem analogen Spannungssignal welches aus einem
> Drehzahlregler als Indikator für die Drehzahl ausgegeben wird eine
> Drehzahl berechnen und auf einem Display anzeigen lassen.
>
> Das Signal geht von 0 bis 10 Volt und hat eine Auflösung von 10 bit.

Ein analoges Signal kann keine Auflösung von 10 Bit haben.
Ergo hast du eigentlich ein digitales Signal, welches in analoger Form 
codiert ist.

Aber im Grunde hast du wahrscheinlich einfach nur eine Trappenspannung 
mit 1024 Treppen

> Gibt es schon fertige Module um dies Umrechnungen auszuführen, oder kann
> ich das mit moderatem Aufwand selbst mit einem Mikrocontroller machen?

Gute Frage.
Welche Vorkentnisse hast du im µC Bereich?

An sich ist die Aufgabenstellung nicht schwer.
Mit einem Spannungsteiler die 0..10V auf 0..5V bringen.
ADC zum sampeln benutzen. Per 3-Satz in Drehzahl umrechnen. Ausgeben. 
Das ganze wieder von vorn.

Autor: Horst Wimmer (hallo_99)
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Hi, ich habe leider keine Vorkenntnisse im µC-Bereich =/
Darum wäre ich für gute tutorials oder detailliertere Anleitungen sehr 
dankbar!

Bist du dir sicher dass es dann 1024 diskrete Einzelspannungen sind?

Beste Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Horst Wimmer (hallo_99)

>Was genau bedeuten die 10 bit Auflösung in diesem Fall, es handelt sich
>dabei ja wahrscheinlich um eine Quantisierung oder?

Ja, siehe Quantisierung.

>10 bit sind ja quasi 2^10 Möglichkeiten, sprich 1024 codierbare
>Einzelschritte?. Der Drehzahlbereich wird also in 1024 Intervalle
>unterteilt?

Ja.

>Gibt es schon fertige Module um dies Umrechnungen auszuführen,

Nein.

> oder kann
>ich das mit moderatem Aufwand selbst mit einem Mikrocontroller machen?

Ja, siehe Festkommaarithmetik und AD-Wandler.

MfG
Falk

Autor: Horst Wimmer (hallo_99)
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oh ja danke das hilft mir schon sehr weiter!

hat vielleicht jemand einen tip welchen µC ich am besten dafür verwenden 
könnte?

was mir auch noch nicht so ganz klar ist: die µC scheinen ja über C o.ä. 
programmierbar zu sein, aber wie kann ich die überhaupt an einen PC 
anschließen?

Beste Grüße

Autor: Martin Vogel (oldmax)
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Hi
Nun, zuerst ein paar grundsätzliche Fragen:
1. 0- 10 V entsprechen welchem Drehzahlbereich 100, 100 5000 ?
2. woher kommen 0-10 V. Aus einer Tacho oder ist es eine Gleichspannung 
für einen Steuersatz ( Sollwert)  denn danach kommt die Frage, willst du 
eine 10 Bit Auflösung haben, oder liegen 10 Bit vor, dann frag ich mich 
wo? Ich glaube nicht, das du am Antrieb 10 Klemmen hast, die du 
abgreifen kannst. Gibt es evtl. eine Kopplung (RS232 oder irgend was 
anderes, welche diese Information binär liefert? Auch dies ließe sich 
über einen µC entsprechend aufarbeiten, nur dann reden wir von einer 
Kopplung.
Wenn es darum geht, 0-10 V in eine Digitalanzeige 0-x U/min anzuzeigen, 
gibt es tatsächlch fertige Anzeigen, allerdings sind die nicht grad 
billig.
Henstler, Wachendorff liefern Anzeigegeräte mit verschiedener 
Ausstattung.
Nun, es soll ein µC sein. Gut. Der ADC -Wandler kann 0- ungefähr 4 V 
verarbeiten ud liefert eine Auflösung von 10 Bit. Schimpft nicht gleich, 
wenn es nicht ganz stimmt, ich habe da noch ix mit angestellt.... aber 
die Daten lassen sich ja aus den Unterlagen entnehmen. Ein Tutorial ADC 
findet man hier im Forum in den Tutorials. Vermutlich auch die 
Inbformation zu den 7 Segmentanzeigen. Da ist ein wenig Eigeninitiative 
gefragt. Es kommt ein wenig auf deine (Fach) Kenntnisse an, ob du selbst 
ein solches Gerät bauen kannst. Ansonsten schau dich bei den Herstellern 
um. Die Frage, ob du sowas mit einem Controller umsetzen kannst, läßt 
vermuten, das du da relativ neu bist auf dem Gebiet.
Gruß oldmax

Autor: Horst Wimmer (hallo_99)
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Hallo oldmax, es entsprechen folgende drehzahlen den spannungen:

0V:  3600 U/min linksherum
5V:  0 U/min
10V: 3600 U/min rechtsherum

die spannung kommt aus einem DSV 112:
http://www.engelmotor.de/frame.php?ID_M=0205000101... 
110

es ist eine Analogspannung die quasi in 10bit auflösung die gerade 
vorliegende Ist-Drehzahl angibt.

ich hatte eigentlich zuerst vor die drehzahl direkt aus dem drehgeber 
auszulesen, doch ein mitarbeiter der firma warnte mich dass man das 
drehgebersignal lieber nicht anzapfen sollte bevor es in den regler 
geht, da dies evtl den motor/regler zerstören könnte.

Beste Grüße

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Horst Wimmer schrieb:

> ich hatte eigentlich zuerst vor die drehzahl direkt aus dem drehgeber
> auszulesen, doch ein mitarbeiter der firma warnte mich dass man das
> drehgebersignal lieber nicht anzapfen sollte bevor es in den regler
> geht, da dies evtl den motor/regler zerstören könnte.

Wobei ich dafür ganz gerne eine Begründung gehabt hätte.
Aber seis drum

Hast du die Tutorials auf dieser Site mitlerweile gefunden?

Autor: Peter (Gast)
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Die frage ist wie der Motor angeschlossen ist, in dem PDf steht auch 
etwas davon das man an den Motor selber ein HalSensor anschliesen kann 
und disen dann mit dem Gerät verbindet. Wenn das der FAll ist kann man 
gleich den Hallsensor anzapfen. Dann fällt der Analogteil komplett weg.

Autor: Martin Vogel (oldmax)
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Hi
OK, also liegt eine Analogspannung vor, die aus einem DA-Wandler kommt. 
Zuerst, der µC kann nicht direkt mit 10 V arbeiten. Also mußt du die 0 - 
10 V mit einem Spannungsteiler auf 0- V ARef reduzieren. (Datenblatt!) 
Dann wirst du so 0-4 V haben. Diese entspricht dann der -3600 U/min bis 
+3900 U/Min. Nun hast du bei 10 bit eine Auflösung von 7800 / 1024 d. h. 
du wirst in ungefähr 7er Schritten anzeigen können. Etwas nachteilig 
wird sich die 10V Treppenspannung auswirken, denn auch hier ist bereits 
"nur" die Genauigkeit von ca. 7 U/ min gegeben und diese "Ungenauigkeit" 
wird sich addieren. Wenn dir das genau genug ist.... ok. Die andere 
Sache, den Impulsgeber auswerten geht natürlich auch, dürfte auch 
genauer sein. Der Techniker wird allerdings Befürchtungen haben, das du 
die Ausgänge des Impulsgebers überlastest. Ein Antrieb ohne seine 
Rückkopplung wird dann an die max. Drehzahl gehen. Den Motorregeler 
wirst du damit denke ich nicht schlachten. Aber die Angst des Technikers 
ist nachvollziehbar, denn ich denke, er wird oft erlebt haben, das der 
ungebremste Basteltrieb einiger Betriebselektriker schon die 
merkwürdigsten Effekte produziert haben und er dann als letzte Rettung 
hinzugerufen wurde. Außerdem mag es manch ein Impulsgeber nicht immer, 
weitere "Verbraucher" zu speisen. Die Gefahr von Einkopplung hoch- und 
niederfrequenter Störsignale ist auch nicht außer Acht zu lassen. Dies 
könnte den Gleichlauf gewaltig aus dem Tritt bringen.
Andererseits gibt es Impulsvervielfacher, die eben für diese Zwecke 
entworfen wurden.
Wenn du auf Eigenbau setzt, denk mal darüber nach, ob die einlaufenden 
Impulse nicht erst in den µC und von diesem dann 1: 1 an den Antrieb 
geschaltet werden können. Stichwort : Vervielfacher..... Aber dem 
Hersteller wird dieser Vorschlag auch nicht gefallen.
Gruß oldmax

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