Guten Tag allerseits~
Zur Reperatur eines Verbrennungsmotors (Oldtimer) muss ich die Drehzahl
messen. Ich hab zwar ein käufliches Gerät, bin mir aber nicht sicher ob
das stimmt (Analoginstrument). Die Drehzahlmessung soll mithilfe des
Unterbrecherkontaktes erfolgen (Impulsauswertung). Den Mikrocontroller
(STM32F103) habe ich bereits programmiert und die Tests mit Logikleveln
funktionieren. Jetzt fehlt noch die Eingangsbeschaltung damit auch eine
Messung bei laufendem Motor möglich ist. Problem dabei ist, dass die
Spannung im Zündzeitpunkt bis auf über 100V steigt (Werte aus I-Net).
Kurz zur Funktionsweise der Zündung: Der Unterbrecher schließt den
Mittelanschluss der Zündspule auf Masse. Dadurch fließt ein steigender
Strom durch die Zündspule bis der Unterbrecher getrennt wird. Im Moment
des Unterbrechens steigt die Spannung bis es zum Funkenüberschlag in der
Zündkerze kommt, worauf die Spannung wieder einbricht und auf 12V
Batteriespannung verharrt bis der Unterbrecher erneut gegen Masse
schließt. D.h. das Messsignal wechselt zwischen 0 und 12V mit starker
Spannungsspitze bei jeweils steigender Flanke. Messbereich sollten 100
bis 3000 u/min sein bei jeweils 2 Impulsen pro Minute (4Takt-4Zylinder).
Meine Überlegung habe ich schonmal auf "Papier" gebracht, siehe Anhang.
Könnte das so funktionieren? Ist der Kondensator notwendig?
Oder hat jemand einen anderen Vorschlag?
Danke schonmal!
Reparatur mit 2 'e'?
Naja, bin auch schon mal auf der Tastatur abgerutscht.
Aber ehrlich:
Gugel mal einfach "drehzahlerfassung zündspule µC".
Das Rad IST SCHON erfunden!
Ansonsten:
Bei 3,3 V Ub am µC (warum schreibst du das nicht?) könnte
deine Schaltung fast sicher (!) funktionieren:
Womit hältst du negative Spannungen vom µC fern?
- eine Gegendiode?
- eine Z-Diode?
Stroboskop schrieb:> Problem dabei ist, dass die Spannung im Zündzeitpunkt bis auf über 100V> steigt (Werte aus I-Net).
Das ist nicht so sehr das Problem, dagegen hilft schon dein 1M (können
auch 100k sein, Maximalspannung um 450V) und die internen
Eingangsschutzdioden des uC.
Das Problem ist, dass die Spannung mehrmals hin und her schwingt
(oszilliert), und du willst nicht jeden Nulldurchgang zählen.
Du solltest statt dem Kondensator also in Software 'entprellen', 50% der
Zeit (upm abhängig) gar nicht auf Eingangsflanken reagieren.
@Jacko, MaWin: das sind doch mal Aussagen. Danke!
@Jacko: Dann setze ich noch eine Diode antiparallel zu den vier Dioden.
Wobei in den Maximum Ratings eine Negativspannung von maximal 0,3V
angegeben ist. Der hohe Vorwiderstand von 1M sollte aber auch seine
Wirkung haben, in Verbindung mit der µC-internen Schutzschaltung.
@MaWin: Dann lasse ich den Kondensator weg, mir ging es eher darum,
keine (weniger) Störungen einzufangen. Bisher habe ich einen Tiefpass in
Software als Entprellung, das baue ich dann aber auf ein "richtiges"
Entprellen um. Denkst du wirklich, dass ein drehzahlabhängiges
Entprellen notwendig ist? Das macht es gleich wieder aufwendiger...
Die Abtastrate habe ich auf 100µs festgelegt. Bei 3000u/min liegt die
Zeit zwischen zwei Impulsen bei 10ms. In einer Periode liegen also 100
Abtastungen. Wahrscheinlich sollte man das Eingangssignal mal
Aufzeichnen. Allerdings ist das sowieso eher ein Quick&Dirty-Projekt.
Stroboskop schrieb:> Denkst du wirklich, dass ein drehzahlabhängiges> Entprellen notwendig ist?
Bin zwar nicht MaWin, aber er meinte wohl, dass es eine einfache Methode
ist, für die Hälfte der Zeit einfach nicht auf ein Eingangssignal zu
reagieren. Das ist natürlich drehzahlabhängig.
Ansonsten wird der Kontakt bei weitem nicht so lange prellen, wie die
Taktfolge bei maximaler Drehzahl wäre :-).
Also ist auch eine Entprellung wie bei einem normalen Taster möglich.
Ersetze aber bitte den einzelnen Eingangswiderstand durch 2 oder 3 Stück
in Reihe mit dem halben/drittel Wert. Die meisten Widerstände vertragen
nicht mehr als 200V über sich.
@HildeK: Ach so war das gemeint. Wobei ich da auch ein gewisses
Henne-Ei-Problem sehe. Die Drehzahl ist ja das was ich messen will. Ich
probiers mal mit entprellen. Vielleicht schadet ein vorgeschaltener
Tiefpass in Software auch nicht.
@Mathias S.: Auch ein guter Punkt, werde ich beruecksichtigen!
Danke!
Noch eine Möglichkeit wäre die Spannungsmessung an dem
Zigarettenanzünder. Ich habe im Anhang eine LT-Spice Simulation mit
einer realen Aufnahme meiner Boardspannung (Polo 6n).
Blau: Boardspannung
Grün: nach dem 1. OP
Rot: nach dem 2. OP
Türkis: Signal Verlängert mit NE555 (OUT)
Aufgebaut und getestet habe ich die Schaltung allerdings noch nicht.
Karls Q. schrieb:> Aufgebaut und getestet habe ich die Schaltung allerdings noch nicht
Na wenn du die aus denselben 13V versorgst, die das Eingangssignal
bilden, dann könnte man sicb ggf. die Vorverstärker sparen.
Und jedes Relaisgeklacker erhöht die Drehzahl.
Heute hab ich die Schaltung am "lebenden Objekt" getestet. Zunächst hat
es gut ausgesehen, bei höheren Drehzahlen kam es dann aber zu Fehlern,
auf dem Display sind Hieroglyphen aufgetaucht und die Anzeige hat sich
nicht mehr regelmäßig aktualisiert. Bei den Tests mit Logikpegeln konnte
ich bis zu den 3000 Umdrehungen ohne Probleme messen. Der
Mikrocontroller muss also was abbekommen haben...
Außerdem ist der Motor nicht mehr sauber gelaufen während die Schaltung
dran war. Vermutlich zwagt selbst der große Vorwiderstand doch noch eine
relevante Menge an Energie ab.
Statt der 4 Dioden habe ich letztlich 5 verwendet, da 12V nur ganz knapp
ausgereicht haben um den Eingang auf high zu ziehen (1,6V-1,7V). Als
Eingangswiderstand hatte ich 4 Stück 220k-Widerstände in Reihe
geschaltet. Offensichtlich nicht genug.
Ich werde das Thema nicht mehr weiter verfolgen, ich betrachte es als
gescheitert.
Nochmals Danke für die Ratschläge!
Viele Grüße
Warum muß es immer für einfache Aufgaben ein µ-Kontroller sein.
Man kann sowas auch in diesem Fall ev. altbewährt mechanisch mit diesem
preisgünstigen Hilfsmittel bewerkstelligen:
braucht keine Eingangsschaltung, keine Schutzschaltung, keine
Stromversorgung, immer Einsatzbereit:
http://www.treysit.com/
Gruß
fossi
Nicht so schnell aufgeben :) Ich hab das mal mit einem AVR und 4x
7-Segment-LCD quick and dirty für einen Toyota gebaut.
Zündsignal über 10k+33n an den Input Capture Pin. Nach jedem Impuls für
2ms folgende Impulse ignorieren. Mittelwert von 16 Messungen ausgeben.
Funktioniert, zumindest bei mir, zumindest für ein paar Jahre.
Für eine kommerzielle Lösung ist natürlich der Ansatz mit Schutzdioden
und so weiter richtig.
MfG, Arno
Arno schrieb:> Zündsignal über 10k+33n an den Input Capture Pin.
Das hört sich nach Logikpegeln an, von der Steuerung abgegriffen? Hier
geht es um einen mechanischen Zündverteiler, im Zeitpunkt des
Unterbrechens kommt es zu einer Spannungsspitze, die Eingangsbeschaltung
darf diese nicht beeinträchtigen. Das war bei mir wohl leider aber der
Fall. Ich vermute, dass es nur mit "Hühnerfutter" einfach nicht zu
machen ist. Vielleicht ist der Ansatz den Pegel messen zu wollen auch
falsch und man müsste sich auf die Spannungsspitze selbst beschränken.
> Für eine kommerzielle Lösung
Wie gesagt, das sollte nur eine Hoppla-hopp-Aktion sein. Die
Drehzahlauswertung fürs Einstellen des Zündverteilers im "Labor" mittels
Akkuschrauber hatte ich sowieso schon, hat also nur noch die
Eingangsbeschaltung gefehlt um an den Motor direkt zu können.
Dieter J. schrieb:> Warum muß es immer für einfache Aufgaben ein µ-Kontroller sein.> Man kann sowas auch in diesem Fall ev. altbewährt mechanisch mit diesem> preisgünstigen Hilfsmittel bewerkstelligen:
Interessantes Teil. Aber:
"Er ist von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig
geprüft worden und weist mit einer Toleranz von 1-2% eine ausreichende
Genauigkeit für die üblichen Messungen auf." (Quelle: die von dir
verlinkten Seite).
2% von 50000U/min (Messbereich) sind schon 1000U/min. D.h. in dem für
mich relevanten Drehzahlbereich ist es auch wieder nur eine Schätzung.
Stroboskop schrieb:> Arno schrieb:> 2% von 50000U/min (Messbereich) sind schon 1000U/min. D.h. in dem für> mich relevanten Drehzahlbereich ist es auch wieder nur eine Schätzung.
Den Oldtimer möchte ich gerne mal sehen, der bis zu 50000U/min dreht. In
diese Drehzahlregion dringt nicht mal die F1 vor.
Hast Du dich da nicht um eine 0 zu viel verhauen?
nix für ungut.
Gruß
fossi
@jackfritt:
Danke für den Link, sieht gut aus. Habe die Teile leider nicht da.
@fossi:
So war das nicht gemeint. Mein relevanter Messbereich geht bis 3000/min,
siehe Eingangspost. Wenn die von der PTB festgestellten 1-2% Abweichung
sich auf den gesamt Messbereich bezieht, wären das 1000/min, also für
den für mich relevanten Bereich aussagelos. Bezieht sich die Abweichung
auf den Messwert, dann wäre das z.B. bei 3000/min eine Abweichung von
60/min. Nun, die Skala hat in dem Bereich nur eine Teilung von 100/min,
wie sollen die 2% also funktionieren...
Ist ja auch egal, ich hab halt den Eindruck, dass das eher was fürs
Grobe ist.
Eingangsbeschaltung.PNG
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