Hallo allerseits,
ich messe einen Spannungsverlauf, der in etwa so aussieht:
^
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14V | ~~~~~~~~~~~~~
| | |
| | |
| | |
0V +-------------------------->
Das ist eine gleichgerichtete Spannung, die ein Drehstromgenerator
erzeugt. Die Frequenz beträgt max. 1kHz.
Nun möchte ich den Nullpunkt verschieben (geht sicher mit einem
Spannungsteiler) und anschliessend die Oberwellen so verstärken, dass
ein schöner Sinus (oder was immer) erkennbar ist. Den möchte ich dann
mit dem ADC eines AVR aufzeichnen. Mich interessiert vor allem der
Verlauf der Oberwellen und Spitzen.
Was nimmt man da am besten für eine Schaltung, einen NF-Verstärker? Und
wie dimensioniert man den Spannungsteiler und den Verstärker am
sinnvollsten?
Joline
Ich sehe hier erstmal nur eine Gleichspannung von 14V die irgendwannn eingeschaltet und irgendwannn wieder ausgeschaltet wird. Oder ist das eine Periode einer Rechteckschwingung ? Der gleichgerichteten Spannung eines Drehstromgenerators sind vermutlich hauptsächlich Schwingungen mit der dreifachen Frequenz überlagert, besonders, wenn kein Kondensator nach dem Gleichrichter folgt. Für eine Analyse der Oberscwingungen reicht eine Wechselspannungskopplung zum ADC, um den Nullpunkt zu verschieben. Braucht der vorgesehene ADC noch einen Vorverstärker? Wegen der Spitzen muß der ADC-Eingang noch irgendwie geschützt werden (Dioden nach + und GND)
Das ist keine Periode einer Rechteckschwingung, sondern einfach nur
"ein" und irgendwann wieder "aus".
Naja, das lässt sich mit ASCII-Zeichen schlecht malen ;) Eine
Gleichspannung würde so aussehen:
^
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14V | -------------
| | |
| | |
| | |
0V +-------------------------->
"Der gleichgerichteten Spannung eines Drehstromgenerators sind
vermutlich hauptsächlich Schwingungen mit der dreifachen Frequenz
überlagert"
So sehe ich das auch.
"Für eine Analyse der Oberscwingungen reicht eine
Wechselspannungskopplung zum ADC, um den Nullpunkt zu verschieben."
Wie macht man die am einfachsten?
"Braucht der vorgesehene ADC noch einen Vorverstärker?"
Ich möchte den im AVR eingebauten verwenden. Der hat ja einen
Arbeitsbereich von 0..5V. Ich denke, wenn man nun nicht nur den
Nullpunkt verschiebt, sondern die Oberwellen auch noch verstärkt, wird
sicher die Auflösung noch besser.
Joline
Das sollte mit einem Differenzierer gehen... Man nehme einen Hochpass (RC-Kombination) und dahinter einen OPamp. Mehr als 15kHz kann man IMHO aber nicht mit dem AVR-internen ADC messen...
Hallo! "Nullpunkt verschieben" geht einfach mit einem Kondensator in reihe. Der filtert den Gleichanteil raus und du hast deine Oberwellen die du nun auf deinen gewünschten wert mit einer einfachen op-Schaltung verstärken musst.
Ein Koppelkondensator, genügend groß für die kleinste vorkommende Frequenz ( 1/2*Pi*R*C, R=Eingangswiderstand) und ein Spannungsteiler von VCC nach GND dahinter, der legt den ADC-Eingang DC-mäßig auf die halbe Betriebsspannung des AVR, z.B 2* 10 kOhm oder noch etwas hochohmiger.
und mal ganz auf blöd: wie wäre es mit einem Osci? Diese müßten den Bereich doch sehr gut darstellen können? -> Couplin auf AC -> Und schön am Knöpfchen drehen, und du hast eine super Verstärkung auf deinem Bildschirm. Zum Aufzeichnen nimmst Du am Besten ein DSO, ich kenn nur die von Tektronix, aber damit sollte es gehen.
Also ich denke, der Weg über Hochpass - Opamp ist wohl der sinnvollste. Dann werde ich mich mal ransetzen und einen Plan entwerfen... Ja, mit einem Oszi kann man das Signal schön darstellen. Aber eigentlich will ich das Signal ja gar nicht "sehen", sondern ich möchte die Drehzahl messen. Ich habe mir überlegt, dass ja ein Drehstromgenerator - auch mit Gleichrichtung - noch Oberwellen in der Frequenz der Umdrehungen * 3 haben müsste. Und daraus sollte sich eine Drehzahl ableiten lassen. Joline
Stichwort: LiMa-Drehzahl messen über Zigarettenanzünder...
Ich gebe zu: Ich steh am Schlauch. Die Oberwellen und Deine Spannung werden Dir doch mit Sicherheit von der Generator-Last abhängen. Und die Drehzahl willst Du doch im laufenden Betrieb genauso messen können. Ergo ist eine Drehzahlmessung mechanisch an der Achse doch am sinnvollsten? scnr: Ja ich weiß, dass ich mein Auto mit der Poliermaschine polieren kann, ich möchte dies aber mit einem Hammer tun??? Oder hab ich was mißverstanden?
Ja, eine mechanische Messung ist natürlich am genauesten. Man könnte alternativ auch die Klemme W an der LiMa abgreifen. Ich kam eigentlich auf die Idee, als ich dieses Jahr beim TÜV war und dieser einfach nur ein Gerät über den Zigarettenanzünder angeschlossen und damit die Drehzahl gemessen hat. Folgendes habe ich dazu im Netz gefunden: http://www.avlditest.com/wDownloads/services/partners/ex_Grundig/DAB5000/DAB5000C_Grundig_BedienungsAnleitung_euro_SNr_41255_941_1103.pdf Kann ja eigentlich nicht so schwer sein... Joline
Seit wann müssen Frauen zum TÜV und haben dann auch noch eingebaute Zigarettenanzünder?
So etwas habe ich schon mal vor Jahren versucht. Es hat sich gezeigt, daß der Scheibenwischermotor oder auch der Kühlerlüfter ganz lustige Signale auf der Betriebsspannung erzeugten, die ich nicht heraus gefiltert bekam. Somit zeigte der Apparat nur Unsinn an. Ich habe das mit einem Oszillographen angesehen und war entsetzt. Ich wünsche Dir mehr Glück. Nun greife ich mein Signal an einem Hallgeber ab, der sowieso da war. Der gibt schöne 12V Rechtecksignale ab. MfG Paul
Lichtmaschinen-Gejaule auf der Funk-Aussendung ist unter Funkamateuren altbekannt.
@Paul: Du hast sicher Recht. Die Messung fand ja im Stand ohne Scheibenwischer usw. statt (wobei ich mir jetzt gar nicht so sicher bin, ob der Lüfter aus war...). Naja, war nur so eine Idee...
Diese Messung kenne ich auch, da ich das letzte Mal mit meinem Diesel und defekter LiMa die AU machen lassen wollte. Da war natürlich kein Ripple auf den 12V. Interessanterweise hat der Meister die Drehzahl dann (mit einer teuren Magnetsonde?) an einer Einspritzleitung gemessen. Mit dem Ergebnis, das er genauso mit dem Drehzahlmesser neben dem Tacho ablesen hätte können. Aber dem hat er nicht vertraut. Ob die Ripple-Messung genau ist?? Das Meßgerät müsste ja die Polzahl des Generators und das exakte Übersetzungsverhältnis Motorwelle - LiMa kannen. Oder ist das etwa genormt? Oder hat das Gerät eine Datenbank eingebaut? Noch zum Thread-Thema: unter dieser Überschrift hatte ich mir ganz was anderes vorgestellt, denn mit Oberwellen hat das recht wenig zu tun. Ripple oder Wechselspannungsanteil einer Gleichspannung hätte die Sache besser beschrieben. Oder gleich: Drehzahlmessung an Zig-Anzünder-Buchse Die Schaltung ist popeleinfach: Koppelkondensator - OpAmp mit leichter DC-Gegenkopplung und AC-Mitkopplung -> Hysterese, fertig ist das TTL-Signal.
Sollte es statt "Oberwellen" nicht eher "Ripple" oder "Restwelligkeit heissen? Nur mal so als Anmerkung... Oberwellen sind doch all die (hochfrequenten) Frequenzanteile einer Schwingung, die dafür sorgen, dass die Schwingung nicht mehr nach einem (Original-)Sinus aussieht.
@Profi Dann poste doch mal ein Schaltbild Deiner "popeleinfachen" Schaltung. Stutzig macht mich nur, daß industrielle Drehzahlmesser nicht auf so einfache Weise iht Signal beziehen. Paul
Diese Mess-Methode ist eher für den Kundendienst gedacht, da - wie oben beschrieben - andere Verbraucher (Scheibenwischer, Gebläse) die Messung stören. In der Werkstatt kann man diese einfach abschalten. Plan habe ich gerade keinen da. Ist im Prinzip nur ein AC-Verstärker und ein Schmitt-Trigger: ein OpAmp, Versorgung 12V +Eingang 10K nach 12V 47K nach Gnd 1M nach Ausgang (Mitkopplung -> Hysterese) -Eingang 10µF nach Gnd 100K nach Ausgang (Gegenkopplung) Ausgang 4,7k an 4,7V Zener nach Gnd ->TTL Den OpAmp kann man auch mit 5V betreiben, die Widerstände so dimensionieren, dass am +Eingang ca. 4V anliegen. OpAmp muss hohen Eingangswiderstand haben (z.B. LF357 ??). Ist alles schon seeehr lange her und aus dem Stegreif geschrieben.
Damit kann man dann bestenfalls feststellen, welche Oberwellen die Lichtmaschine erzeugt. Die Frequenz dieser haengt dann noch vom wie schon oben beschrieben Uebersetzungsverhaeltnis zwischen Motor und Lichtmaschine ab und ausserdem von der Polzahl derselben. Das kann man natuerlich eichen, aber ob der Aufwand lohnt? Es sei denn, man will mit dem Vergleich der ebenfalls gemessenen Motordrehzahl (aus anderem Sensor) einen Detektor fuer zu hohen Schlupf des Lichtmaschinenriemens (zu locker) bauen..... Matth
die frage ist natürlich welche frequenzen man ausfiltern will würde doch mit einem bandpass gehen
@Profi: > Das Meßgerät müsste ja die Polzahl des Generators und das > exakte Übersetzungsverhältnis Motorwelle - LiMa kannen. Oder > ist das etwa genormt? > Oder hat das Gerät eine Datenbank eingebaut? Ein Bekannter arbeitet beim Tüv. Der hat mir das mal gezeigt, ist aber schon ewig her. Und wenn ich mich recht erinnere, haben diese Teile eine Datenbank. Da ist z.B. auch vermerkt, wie hoch die Abgaswerte maximal sein dürfen (wegen Baujahr etc.).
@Joline Ein sehr schönes Projekt! Ich denke, dass Dir die Aufbereitung des Wechselspannungsanteils der Bord-Spannung noch einiges von Dir abverlangt. Zumal die Auto-Batterie auch noch "versucht", die Spannung zu glätten. Aber ein gut abgestimmter Band-Pass (Hoch- und Tief-Pass-Filter) und o.g. Trigger incl. Verstärker können das gewünschte Signal erfolgreich aufbereiten. Aber: Diese Mess-Methode ist im unteren Drehzahlbereich nicht ganz zuverlässig, da sich die Lichtmaschine durch ihre "Eigen-Erregung" selbst versorgt, bei niedrigen Drehzahlen fehlt ihr der Erreger-Strom. Man erkennt es daran, dass die Bordspannung im unteren Drehzahlbereich bei hoher Stromlast gern zu wünschen übrig lässt. Die digitale Weiterverarbeitung des Signals ist ein ganz anderes Problem, und wird sicherlich nicht das Hauptproblem sein. Bernhard PS: Auch die Spannung am Zündtrafo lässt sich gut für solche Zwecke verwenden ;)
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