Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche schnellen Drucksensor (ca. 0,1ms)


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von Sebastian K. (basti)


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Hallo!

Für ein paar Versuche im Ansaugtrakt von Verbrennungsmotoren bin ich auf 
der Suche nach einem schnellen Drucksensor.

Durch die sich öffnenden und schließenden Ein- und Auslassventile 
entstehen im Ansaugkrümmer Druckwellen. Diese Druckwellen kann man bei 
geeigneter Auslegung der Rohrlängen für eine Aufladung des Motors 
verwenden (siehe Schaltsaugrohr).

"Normale" Drucksensoren haben eine Response Time (10% - 90%) von typ. 
1ms.
Wenn man von einer Motordrehzahl von 3000 U/min ausgeht, dann sind das 
bei einem 4-Takt-Motor gerade mal 10 Messungen während des 
Einlasstaktes:
3000 U/min = 50 U/s = 20ms für eine Umdrehung der Kurbelwelle. 
Einlasstakt ist jede zweite Umdrehung für 180° Kurbelwellenwinkel = 
10ms.

Ich habe schon Sensoren mit typ. 0,1ms Response Time gesehen, habe mir 
aber dummerweise den Typ nicht aufgeschrieben :(

Die restlichen Anforderungen an den Sensor sind relativ bescheiden:
-> Egal ob Absolut oder Differentieller Sensor
-> Messbereich sollte ungefähr 0,3bar bis Umgebungsdruck (also 1,0bar) 
sein
-> Er sollte für Privatpersonen verfügbar sein

Kann mir da jemand einen Sensor empfehlen? Eventuell auch einen 
Hersteller, bei dem man mal anfragen könnte?

Und jetzt, wo ich schon einen Thread offen habe noch eine Frage:
Kennt jemand einen R2R-OpAmp in einem kleinen SMD-Gehäuse? SOT-223, SC70 
oder so.
Er soll als einfacher Spannungsfolger mit Verstärkung = 1 betrieben 
werden. Versorgungsspannung 5V Single-Supply, GBW zu vernachlässigen, 
Input offset max. 5mV.

Mit freundlichen Grüßen
Sebastian

von Anja (Gast)


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Sebastian K. schrieb:
> 3000 U/min = 50 U/s = 20ms für eine Umdrehung der Kurbelwelle.

Die Nockenwelle dreht nur halb so schnell -> du hast die doppelte Anzahl 
Messungen.

Sebastian K. schrieb:
> Und jetzt, wo ich schon einen Thread offen habe noch eine Frage:
> Kennt jemand einen R2R-OpAmp in einem kleinen SMD-Gehäuse?

ich nehme den OPA340U für solche Zwecke. (SOT-23-5, 1mV)

Gruß Anja

von philipp (Gast)


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Lautsprecherartig? bzw mikrofonmäßig

von Sebastian K. (basti)


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@Anja: Hab ich ganz übersehen! Danke für den Hinweis, aber 20 Messungen 
sind immer noch etwas wenig in meinen Augen.
Der OPA340 schaut gut aus, aber wo bekomme ich den her?

@philipp: Das wäre bestimmt möglich. Aber wie hängen Amplitude und Druck 
zusammen? Da spielen bestimmt noch Bauartbedingte Faktoren mit rein und 
eine aufwändige Kalibrierung wollte ich mir sparen.

von Captain S. (captainsubtext)


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Schau Dir die Drucksensoren von Kulite an, da dürfte etwas passendes 
dabei sein.

Eine Typenbezeichnung kann ich Dir jetzt leider nicht nennen, aber die 
Homepage ist ausführlich genug. ;-)

Edit: Entschuldige, ich habe nicht gelesen, dass Du die Sensoren als 
Privatanwender nutzen möchtest. Ich weiß nicht, wie die Leute von Kulite 
das handhaben.

von Anja (Gast)


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Sebastian K. schrieb:
> Der OPA340 schaut gut aus, aber wo bekomme ich den her?

http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=searchProducts&searchTerm=opa340&x=0&y=0

oder notfalls von Farnell (über HBE)

Gruß Anja

von U.R. Schmitt (Gast)


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Hmm, die Resonanzfrequenz im Saugrohr muß ja im Bereich der halben 
Drehzahl liegen (4-Takter). Insofern sollte bei max. 6000U/min die 
Grundschwingung maximal 50/s sein, also 20ms Schwingungsdauer. Warum da 
ein ein 1ms Sensor nicht gehen soll verstehe ich nicht, zu viele 
Abtastwerte vergrößern nur dein Aufwand bei der Verarbeitung, aber jeder 
wie er will.

Was du bei den Anforderungen deiner Sensoren vergessen hast ist 
Temperaturbereich bis -30C und +100°C und unempfindlich gegenüber 
starken Vibrationen sowie Ölen, Fetten und Kraftstoffen.

Viel Erfolg

von Sebastian K. (basti)


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Hallo U.R. Schmitt!

Ich möchte ja nicht messen, wann das Einlassventil öffnet/schließt 
sondern die Bewegung der Luftsäule während das Ventil offen ist.
Durch das Öffnen des Ventils entsteht im Saugrohr eine Unterdruckwelle 
die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet. Die Welle wird dann am 
Ende des Saugrohrs reflektiert und kehrt als Überdruckwelle zum Ventil 
zurück.
Ist das Ventil dann noch offen, kann mehr Frischluft/Gemisch in den 
Zylinder. Ist das ganze falsch ausgelegt, wird das Gemisch wieder 
rausgesaugt.

Da immer nur ein kurzer Zeitpunkt interessant ist (sprich 180° 
Kurbelwelle), sollte das mit der Datenmenge gut Handhabbar sein. Wenn 
man 8Bit für den Druck, 8Bit für den Winkel und noch zwei andere 
Sensoren zu je 8Bit anschließt, kommt man auf gerade mal 40kByte/s. Und 
es reicht ja, wenn man 100ms lang misst.

Die übrigen Anforderungen sollten nicht ganz so wichtig sein. Das Gerät 
wird nicht in ein Auto eingebaut sondern kommt an einen Versuchsmotor. 
Die Beständigkeit gegenüber Kraftstoff muss er allerdings haben, das 
stimmt.

Gruß
Sebastian

von Thomas O. (kosmos)


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und wegen vielleicht 5% so ein Aufwand, schnall lieber nen Kompressor 
oder Turbolader drauf dann brauchst du dir keine Gedanken mehr darüber 
machen wie die Luftsäule sich gerade bewegt.

von Sebastian K. (basti)


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@ Thomas O.: Das Teil kommt nicht ins Auto sondern an einen Motor, an 
dem nur entsprechende Tests und Versuche durchgeführt werden.

Mal davon abgesehen...warum sollt man die 5% nicht nutzen? Sie werden 
einem ja quasi geschenkt (bzw. ein Schaltsaugrohr ist ein bisschen 
billiger als ein Turbo/Kompressor).

von Mike S. (drseltsam)


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Wieso brauchst Du denn genaue Werte? Nimm ein Mikrofon und begrenze die 
Bandbreite entsprechend. Dann ist das sehr genau.

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