Drehzahlmesser mit µC / Signalaufbereitung

[Jochen (Gast)]

Hallo,

ich würde gerne mittels µC die Drehzahl eines Motors messen (Bereich 0 
bis 2700 UPM).

Der Motor hat eine Zündanlage mit "Magnetzündern", die keine externe 
Stromversorgung brauchen. Die Primärwicklungen dieser Zündmagnete sind 
über je einen Kontakt nach draußen geführt, hier kann mittels 
Kurzschluss-Schalter die Zündung abgeschaltet werden. Dieses Signal 
möchte ich abgreifen und gleichzeitig für die Drehzahlmessung verwenden.

Ich habe bereits den µC-Teil der Elektronik so aufgebaut, dass ich 
Impulse an einem Eingang des µC zählen, in eine Drehzahl umrechnen und 
(tiefpassgefiltert) anzeigen lassen kann. Mit Funktionsgenerator 
funktioniert das soweit alles einwandfrei.

Allerdings benötige ich ein sauberes Rechteck mit 0 / 3,3 Volt. Das 
Ausgangssignal vom Zündmagneten hat aber Peaks bis über 150 Volt, ist 
mit einer starken Schwingung überlagert und sieht insgesamt extrem 
unsauber aus (siehe Oszillogramme im Anhang).

Der Standard-Ansatz mit Serienwiderstand und Zener-Diode zur 
Spannungsbegrenzung funktioniert wegen dieser überlagerten Schwingung 
überhaupt nicht.

Kann mir jemand mit Schaltungsvorschlägen helfen?

Ich habe schon komplizierte Schaltungen gesehen mit mehreren 
Operationsverstärkern, aber das übersteigt meine Kenntnisse bei weitem.

[Stefan F. (Gast)]

Ich würde es mit einem Spannungsteiler + Transistor versuchen:

                                                +-----o +3,3V
                                                |
                                               |~|  10k
                                               |_|
                                                |
                                                +-----o Zum µC
                                                |
                 47k     47k                  |/
Eingang 150V o---[===]---[===]---+----+-------|   BC548
                                 |    |       |\>
                                |~|   |         |
                           2,2k |_|   +---|<|---+
                                 |              |
                                 +--------------+-----o GND
                                        1N4148

Falls der Transistor gelegentlich zu viele Impulse ausgibt, kannst du 
noch einen Kondensator parallel zum 2,2k Ohm Widerstand versuchen. Zum 
Beispiel 10nF. Aber probiere es erstmal ohne.

[m.n. (Gast)]

Jochen schrieb:
> Kann mir jemand mit Schaltungsvorschlägen helfen?

Gleichrichter, Tiefpass (ggf. Abschwächer), Schmitttrigger.

[Jochen (Gast)]

Danke, Stefan. Ich denke, dass ich auch mit dieser Schaltung wieder 5 
bis 10-fach zu hohe Frequenzen bekomme, da ja die Schwingungen nach dem 
eigentlichen Impuls den Transistor auch durchsteuern.

Meinst du es reicht ein Kondensator? Der Tiefpass müsste ja im gesamten 
Drehzahlbereich funktionieren. Aber im Leerlauf liegen die Überschwinger 
frequenzmäßig ungefähr im Bereich der Höchstdrehzahl.

Hier ist eine Schaltung, die ich mal im Netz gefunden habe, die mir aber 
sehr kompliziert erscheint:

http://54.166.228.146/redmine/projects/p-tach
http://54.166.228.146/redmine/attachments/download/117/P-TACH.pdf

[Stephan H. (stephan-)]

ich würde auch denken so wie m.n. bereits angedeutet hat.
Ein simple Diode, Strom/Spannungsbegrenzung und Kondensator. Dann ein 
Gatter mit Schittriger.

[Stefan F. (Gast)]

> da ja die Schwingungen nach dem eigentlichen Impuls den Transistor auch
> durchsteuern.

Kommt auf ihren Pegel an. Die müssten dann schon über 20V haben, damit 
der Transistor reagiert.

Aber genau das bügelst du mit dem Kondensator weg.

> Der Tiefpass müsste ja im gesamten Drehzahlbereich funktionieren.

Ich gehe davon aus, dass die Schwingung von der Drehzahl weitgehend 
unabhängig ist. Nur die Abstände der Impulse wird schwanken. Außerdem 
sehe ich zwischen den Impulsen reichlich Abstand, so dass ein einfacher 
Kondensator den gesamten Drhzahlbereich abdecken sollte.

Nur, wie man den berechnet, weiß ich nicht. Ich würde mich einfach 
durchprobieren. Ist ja für mich nur ein Hobby.

Wenn du wegen der Schwingungen unsicher bist, dann solltest du sie 
erstmal ausmessen, anstatt von anderen Fahrzeugen abzuleiten.

Mein Schaltungsvorschlag enthält die von anderen genannten Kompontenten: 
Spannungsbegrenzung, Gleichrichtung und Glättung. Schmitt-Trigger sind 
in der Regel bereits im Mikrocontroller vorhanden bzw. meist unnötig. 
Probier es aus.

[Au weia (Gast)]

Stephan H. schrieb:
> Dann ein
> Gatter mit Schittriger.

shit happens?

[binol (Gast)]

Man könnte auch ein retriggerbares Monoflop (74HC123) mit ca. 5ms 
nehmen. Sollte bei Impulbreiten von 5ms mit einer Frequenz von ~3000UPM 
(50Hz, 20ms) nicht stören und du bekommst eindeutige Impulse.

Aber warum diese Funktion nicht im µC lösen? Nach den ersten erkannten 
Puls werden für X ms weitere Impulse ignoriert d.h. nicht für die 
Zeitmessung herangezogen.

[Wolfgang (Gast)]

binol schrieb:
> Man könnte auch ein retriggerbares Monoflop (74HC123) mit ca. 5ms
> nehmen.

Und wozu retriggerbar?

[Nase (Gast)]

Beitrag "Re: Zündimpuls vom Zündkabel"
Gefühlt 100000fach erprobt, funktioniert.


Alternativ auch mal hier reinlesen:
http://www.sportdevices.com/rpm_readings.php

[binol (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> binol schrieb:
>> Man könnte auch ein retriggerbares Monoflop (74HC123) mit ca. 5ms
>> nehmen.
>
> Und wozu retriggerbar?
Weil damit die Zeit erst nach der letzten (Stör-)Flanke zu laufen 
beginnt.

[Luis Trenker (Gast)]

Nase schrieb:
> Gefühlt 100000fach erprobt, funktioniert.

Wieviele Gatter durch Hochspannung zerschossen wurden
ist nicht ausgesagt / festgehalten ....

[Peter M. (Gast)]

Jochen schrieb:
> eine Zündanlage mit "Magnetzündern",

Warum nimmst Du nicht einfach einen Hallsensor oder einen Reedschalter?
Der magnetische Impuls des Sensors am Schwungrad ist identisch mit dem 
Zündimpuls.
Und Du hast nicht mit großen Störimpulsen zu kämpfen.

[Jochen (Gast)]

Ein zusätzlicher Sensor geht leider nicht. Ich muss mit den vorhandenen 
Leitungen zum Zündschalter auskommen.

Ich werde es mal mit der Schaltung von Stefan versuchen.

[binol (Gast)]

Jochen schrieb:
> Ich werde es mal mit der Schaltung von Stefan versuchen.

Lass mich wissen wie es ausgegangen ist.

Meiner Meinung nach ist die Filterwirkung dieser Schaltung einfach zu 
bescheiden, da der Spannungsteiler R1 und R2 durch Ube des Transistors 
beschränkt wird.

Wenn es kein Monoflop sein soll, könnte man auch einen einfachen 
Spitzenwertdetektor verwenden. Das entspricht dem Vorschlag von m.n - 
halt ohne Schmitt-Trigger.
Beitrag "Re: Drehzahlmesser mit µC / Signalaufbereitung"