Forum: Fahrzeugelektronik Lineare Spannungskennlinie an ein Drehspul-Anzeigeinstrument anpassen?


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von Dietmar P. (wodipo)


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Hallo liebe Tüftler,
ich möchte anhängenden Spannunsverlauf an ein analoges 
Drehspulinstrument zur entsprechenden Anzeige anpassen.
Wie macht man das am einfachsten? Der Innenwiderstand des Messwerkes ist 
220 Ohm.
Mit einem programmierten uP kenne ich mich zu wenig aus. Hat jemand eine 
Idee?

: Verschoben durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Dietmar P. schrieb:

> ich möchte anhängenden Spannunsverlauf an ein analoges
> Drehspulinstrument zur entsprechenden Anzeige anpassen.
> Wie macht man das am einfachsten?

Da Drehspulinstrumente linear arbeiten, brauchst Du einfach nur
einen Pol des Instruments an eine Spannung von 0,5V anschliessen.
Vielleicht reicht es auch, die mechanische Nullpunkteinstellung
entsprechend anzupassen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar P. schrieb:
> ich möchte anhängenden Spannunsverlauf an ein analoges
> Drehspulinstrument zur entsprechenden Anzeige anpassen.
> Wie macht man das am einfachsten? Der Innenwiderstand des Messwerkes ist
> 220 Ohm.

Dazu musst du noch angeben, bei welchem Strom das Instrument 
Maximalausschlag hat. Da sind Werte zwischen 50 und 250µA üblich.

Oder du kaufst eins, das schon für 5 Volt ausgelegt ist, fertig mit 
Skala und Vorwiderstand. Zum Beispiel: 
https://www.pollin.de/p/einbau-messinstrument-0-5-v-830851

: Bearbeitet durch User
Beitrag #6381357 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Fixer schrieb im Beitrag #6381357:
>> Dann musst du die Zahl im Kopf verdoppeln um Volt in Bar umzurechnen.
> Und dann durch PSI dividieren...

Oder halt eine eigene Skala malen. Achtung: Die sind nicht immer linear, 
was die Sache etwas verkompliziert.

von Wolfgang (Gast)


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Dietmar P. schrieb:
> ich möchte anhängenden Spannunsverlauf an ein analoges
> Drehspulinstrument zur entsprechenden Anzeige anpassen.

Du könntest deinem Drehspulinstrument eine passende Skala drucken.
http://www.f5bu.fr/galva-presentation/

von Dietmar P. (wodipo)


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Danke für's Melden.

Bei Vollanschlag fliessen 24mA. Dies soll dann 5 Bar, also rund 2,5V vom 
Sensor entsprechen.

- Die ganze Sache ist, dass ich einem VDO Öldruckgeber anstelle eines 
Potigebers einen (zuverlässigeren) elektonischen Geber zuordnen möchte.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar P. schrieb:
> Bei Vollanschlag fliessen 24mA

Oh, dass ist viel. Hoffentlich kann dein Sensor so viel Strom liefern, 
ohne zu verzerren.

4,5V / 220Ω = 20,45mA

Das bedeutet, du kannst es direkt an den Sensorausgang anschließen, aber 
es wird den Endanschlag nicht ganz erreichen.

Du musst mittels Versuch ermitteln, wo genau der Zeiger bei 0 Bar (0,5V) 
und bei 10 bar (4,5V) steht. Den Bereich dazwischen teilst du 
entsprechend in 10 Abschnitte ein und beschriftest die Markierungen, 
damit man es gut ablesen kann.

: Bearbeitet durch User
von Dietmar P. (wodipo)


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Der Geber kann nur max. 2,5mA.
Wie gesagt, ich möchte das originale Anzeiginstrument von VDO nehmen, 
kein anderes Drehspulinstrument.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar P. schrieb:
> Wie gesagt, ich möchte das originale Anzeiginstrument von VDO nehmen,

Hmm, da ist die Skala nur bis 5 beschriftet. Willst du denn nur bis 5 
Bar messen, oder den ganzen Bereich bis 10 ausnutzen?

Es wird wohl auf einen Verstärker hinauslaufen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Dietmar P. schrieb:

> Wie gesagt, ich möchte das originale Anzeiginstrument von VDO nehmen,
> kein anderes Drehspulinstrument.

Wie bereits gesagt, zeigen Drehspulinstrumente normalerweise linear an.
Bei Deinem Instrument muss das aber nicht so sein, weil Autohersteller
manchmal Ihre Instrumente an die unlinearen Geber anpasst. Blöde Frage:
Wozu muss man überhaupt im Auto den genauen Wert des Öldrucks kennen?

von Wolfgang (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Wie bereits gesagt, zeigen Drehspulinstrumente normalerweise linear an.

Wenn der Geber aber so hohe Ströme nicht liefern kann und das 
Ausgangssignal auf Grund der niederohmigen Last einbricht, nützt die 
schönste Linearität des Drehspulinstruments rein gar nichts.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich habe eine Schaltung angehängt, die für 0 bis 10 Bar geeignet ist.

Verwendet ein 100Ω Potentiometer, dass du auf 67Ω einstellt. Wenn das 
ganze eingebaut ist, kannst du die Anzeige an dem Poti noch ein bisschen 
nach justieren.

Wenn du nur den Bereich 0 bis 5 Bar anzeigen willst, dann verwende 
anstelle von R2 einen 47Ω Widerstand und ein ein 50Ω Potentiometer, 
eingestellt auf 36Ω.

Die Schaltung sollte im Idealfall die unteren 0,5V subtrahieren. 
Tatsächlich wird sie etwas mehr Spannung subtrahieren, vielleicht 0,6V 
so dass die Anzeige nicht exakt bei 0 Bar beginnt sondern knapp darüber. 
Ich denke, damit kann man in diesem Fall leben.

von Dietmar P. (wodipo)


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Das Anzeigeinstrument ist nicht angepasst und wird original von einem 
Poti zwischen 20 - 180 Ohm betrieben.

OT Öldruck ist eine sehr hifreiche Kenngrösse sich anbahnende 
Motorschäden erkennen zu können. Wenn das Öl heiss und dünflüssig wird, 
zeigen sich Lagerabnutzungen/schäden durch zusehends stärker abfallenden 
Öldruck. Weil die normale Öldruckanzeige nur ein Schalter ist, der im 
Extremfall warnt, ist dieser zu wenig aussagekräftig.
Der elektronische Geber hat noch den Vorteil, das er viel kleiner als 
der VDO-Geber ist, weil bei vielen Fahrzeugen kein Platz zum Einbau ist.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich habe eine Schaltung angehängt

Ich glaube ich habe R1 zu groß gewählt. Eigentlich braucht man den gar 
nicht, ich wollte ihn aber als Schutzwiderstand gegen falschen Anschluss 
vorsehen. Nimm da mal lieber 1kΩ.

Kurz Erklärung zur Funktionsweise der Schaltung:

Die Spannung am Emitter des Transistors folgt der Eingangsspannung (aber 
um 0,6V weniger, wegen der Basis-Emitter Strecke). Die resultierende 
Spannung bewirkt einen Stromfluss durch die beiden unteren Widerstände. 
Und zwar genau 24 mA bei 5 bzw. 10 bar. Der gleiche Strom fließt auch 
oben durch das Messinstrument.

Durch Verändern der unteren beiden Widerstände kannst du also den 
gewünschten Strom bei einer bestimmten Eingangsspannung festlegen.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Gibts noch irgendwelche bislang geheimen Vorgaben, dass ein Anschluss 
des Sensors oder ein Anschluss des Messinstruments fest auf Masse oder 
fest auf +12V haengen muessen?

Gruss
WK

Beitrag #6381459 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich habe noch eine Zenerdiode als Überspannungsschutz hinzugefügt. Damit
das Messinstrument nicht durchbrennt, wenn man da mal aus Versehen 12V
anlegt.

von Dietmar P. (wodipo)


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Zunächst erst mal vielen Dank an alle.
Die 0,5 Volt Anfangsspannung könnte man noch mi einer Si-Klemmdiode 
unterdrücken?

Der Geber ist isoliert aufgebaut, braucht dann noch stabilisierte 5V. 
Also ist selber potentialfrei, ohne Geheimnisse.

OT Nochmal zu der Frage von Harald W. (wilhelms):
Durch Ölschlamm und Ölkohle von den modernen Direkteinspritzern 
entstehen Ablagerungen im Öl, die dann das Sieb des Ölrüssels, der in 
das Öl in der Ölwanne ragt und an der Ölpumpe sitzt, nach und nach 
zusetzen und den Öldruck solange reduzieren bis der Motor Schaden nimmt.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar P. schrieb:
> Die 0,5 Volt Anfangsspannung könnte man noch mi einer Si-Klemmdiode
> unterdrücken?

Das habe ich doch in meinem Schaltungsvorschlag gemacht! Dort ist es die 
Basis-Emitter Diode des Transistors.

: Bearbeitet durch User
von Dietmar P. (wodipo)


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Die Simulation stimmt sicherlich, aber es funktioniert nicht mit dem VDO 
Instrument.
Da scheint noch etwas Elektronik drin zu sein. Man kann also das 
Messwerk nicht direkt ansprechen und hat "Zieheffekte" drin.

Das Instrument liegt normal an Plus und an Minus. Der Geberanschluss 
wird mit einem Widerstand gegen Masse gezogen über entsprechend 
variierende Anzeige.

Schade...

von Dergute W. (derguteweka)


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Dietmar P. schrieb:
> Der Geberanschluss
> wird mit einem Widerstand gegen Masse gezogen über entsprechend
> variierende Anzeige.

Daher meine Frage von gestern nach weiteren geheimen Vorgaben ;-)
Dann nimmste jetzt ein paar verschieden grosse Widerstaende und ein 
Voltmeter zur Hand.
Diese verschiedenen Widerstaende und das Voltmeter schaltest du jetzt 
jeweils parallel und das ganze dann an deine VDO Anzeige (gegen Masse).
Dann nimmst du eine Wertetabelle mit 3 Spalten auf, in der 1. Spalte die 
Anzeige auf dem VDO (in kp/cm²), in der 2. Spalte die Anzeige auf dem 
Voltmeter (in V) und in der 3. Spalte den jeweiligen Widerstandswert (in 
Ohm bzw. KOhm).
Das ganze fuer eine Handvoll verschiedener Anzeigewerte auf dem VDO (0.5 
und 5 sollten dabeisein).
Diese Tabelle postest du dann hier...

Gruss
WK

von Dietmar P. (wodipo)


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Jetzt bin ich gespannt ;)

50  Ohm 1,1 Bar
77 Ohm 2,0 Bar
110 Bar  3 Bar
145 Ohm 4 Bar
181 Ohm 5 Bar

Dazu noch die jeweilige Spannung? Dann muss ich es nochmal auf die 
Werkbank holen.

von Harald W. (wilhelms)


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Dietmar P. schrieb:
> Jetzt bin ich gespannt ;)
>
> 50  Ohm 1,1 Bar
> 77 Ohm 2,0 Bar
> 110 Bar  3 Bar
> 145 Ohm 4 Bar
> 181 Ohm 5 Bar
>
> Dazu noch die jeweilige Spannung? Dann muss ich es nochmal auf die
> Werkbank holen.

Da hilft nur Verwendung des Originalgebers oder eines anderen,
"normalen" Drehspulinstrumentes.

von Arno H. (arno_h)


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Die älteren Analoginstrumente sind sehr oft Quotientenmesswerke, um die 
Änderungen der Betriebsspannung zu kompensieren.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kreuzspulmesswerk
Kannst du das Gerätchen öffnen und ein paar Bilder machen?

Arno

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Deine Elektronik wir ja wohl kaum einen Ohmschen Widerstand simulieren - 
weil das nämlich extrem aufwändig würde. Also sind nicht die Ohm-Werte 
von Interesse, sondern Spannung und Stromstärke.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Dietmar P. schrieb:
> Dazu noch die jeweilige Spannung?
Wuerde helfen. Ich schrub das nicht aus Jux und Dollerei.

> Dann muss ich es nochmal auf die
> Werkbank holen.
Musst du nicht, kannst auch deinen Oeldruck Oeldruck sein lassen. Oder 
den passenden Geber oder das passende Instrument verwenden. Mir ist 
das wurscht.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Also sind nicht die Ohm-Werte
> von Interesse, sondern Spannung und Stromstärke.
Das ist der Plan hinter der 3 spaltigen Tabelle. Aber die Stromstaerke 
ist da eben schlecht direkt zu messen, weil die Geber oft sehr 
niederohmig werden (und Multimeter im mA Bereich recht hochohmig und 
empfindlich gegen "ueberraschend auftretende" hohe Stroeme).
Daher bin ich eben fuer die Hilfsmessung ueber die Spannung, die am 
Widerstand abfaellt und dessen Wert. Aber wenn das dann schon zu viel 
ist, wird's halt zaeh...

Achja: Ein Schaltbild von der Umgebung des neuen Drucksensors, also wie 
kriegt der seine Betriebsspannung aus den 12V im Auto, etc. -  koennt' 
auch nicht schaden.

Gruss
WK

von Dietmar P. (wodipo)


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Die Widerstandswerte hatte ich gleich greifbar, deswegen habe ich die 
vorab gesendet.

Die Umgebung des Sensors, wie ich jetzt erfahren konnte – ein 
Dehnungsmessaufnehmer mit DC Verstärker, ist nur ein 5V 
Festspannungsregler für die Versorgungsspannung mit 12V Bordnetz.
Der Bereich geht von 0,5V bis 2,5V (entspricht 5 Bar)

Die Spannungswerte sind:

10 Ohm 0 Bar   0,73V
50  Ohm 1,1 Bar
77 Ohm 2,0 Bar
90 Ohm 2,5 Bar  3,6V
110 Bar  3 Bar
145 Ohm 4 Bar
181 Ohm 5 Bar  4,8V

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar P. schrieb:
> Die Spannungswerte sind:

Oha, das ist ja weit entfernt von linear. Das wird kompliziert.

Bitte ergänze mal die fehlenden Werte, damit wir feststellen können, ob 
die beiden Linien wenigstens parallel zueinander verlaufen. Denn wenn 
nicht, dann wird es noch viel mehr komplizierter.

Ich ahne jetzt schon, dass es auf einen Mikrocontroller hinaus laufen 
wird, in dem ein entsprechender Algorithmus oder eine 
Übersetzungstabelle hinterlegt wird.

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan ⛄ F. schrieb:

> Ich ahne jetzt schon, dass es auf einen Mikrocontroller hinaus laufen
> wird, in dem ein entsprechender Algorithmus oder eine
> Übersetzungstabelle hinterlegt wird.

Vorher sollte man aber noch eine Kurve für Eingangsspannung zu
Anzeigewert des Instruments aufnehmen. Auch die muss nicht unbedingt
linear sein.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Harald W. schrieb:
> Vorher sollte man aber noch eine Kurve für Eingangsspannung zu
> Anzeigewert des Instruments aufnehmen.

Das meinte ich mit:

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Bitte ergänze mal die fehlenden Werte

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Man sollte natürlich auch die Achsen linear formatieren...habe ich jetzt 
gemacht.

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Vorher sollte man aber noch eine Kurve für Eingangsspannung zu
>> Anzeigewert des Instruments aufnehmen.
>
> Das meinte ich mit:
>
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Bitte ergänze mal die fehlenden Werte

Ich war mir jetzt nicht sicher, ob eine Kurve des normalen Gebers
oder eine Kurve das verwendeten Messinstruments aufgenommen wurde.
Beide können unlinear sein. M.E. wäre es das Beste, der TE würde
das Originalinstrument und den dazugehörigen Druckgeber nehmen.
Sein "Super-Duper-Druckgeber" kann seine höhere Genauigkeit ohne
ein entsrechend genaues, linear arbeitendes Instrument garnicht
ausspielen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Die "Ohm" Linie sieht ja fast linear aus, nachdem ich die X-Achse 
korrigiert habe. Aber die "Volt" Linie passt gar nicht dazu. Und das ist 
das Problem, denn eine einfache Verstärkerschaltung wird eine linear 
skalierte Spannung ausgeben. Mit einem linearen Strom haben wir es ja 
auch schon ohne Erfolg versucht.

Natürlich gibt es auch elektronische Potentiometer, mit denen man einen 
Widerstand simulieren könnte. Da ist aber die hohe Spannung und der hohe 
Strom bis 25mA ein Hindernis.

: Bearbeitet durch User
von Dietmar P. (wodipo)


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Sorry, das krumme kommt von meiner "Interpolation". Aber linear ist es 
leider nicht.

Bar  Volt (Instrumenteneingang)
0  1
1  2,5
2  3,5
3  4,3
4  4,8
4,5  5
5  5,1

Beitrag #6383565 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar, trage deine Messwerte direkt in die Tabellenkalkulation ein.

Mich wundert, dass Anfangs- und Endwert jetzt ganz anders sind, als
zuvor angegeben.

Jedenfalls ist die blaue Linie alles andere als Linear und offenbar 
besteht hier noch Bedarf, zumindest die Endpunkte einstellbar zu haben. 
Ergo: Mach das mit einem Mikrocontroller. Soll der den Sensor analog 
einlesen und dann per PWM die Ausgangsspannung erzeugen. Diese schickst 
du durch einen Tiefpass und einen Verstärker (Spannungsfolger), bevor es 
zum Messinstrument weiter geht.

: Bearbeitet durch User
von Dietmar P. (wodipo)


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Bar  Volt    Ohm
0  1    5,5
1  2,5    48
2  3,5    81
3  4,3    114
4  4,8    152
4,5  5    164
5  5,1    180

Das Poti, also die Ohmwerte sind ja linear. Ich vermute, dass eine 
Halbleiterstrecke (Transistoreingang?) die Unlinearität verursacht.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Dietmar, trage deine Messwerte direkt in die Tabellenkalkulation ein.

Ich bin doch nicht deine Sekretärin.

Auch diese Endwerte weichen wieder stark von den vorher gemeldeten ab. 
Mit einem Zufallsgenerator kommen wir hier nicht auf einen grünen Zweig. 
jedenfalls bleibt es deutlich nicht-linear.

: Bearbeitet durch User
von Dietmar P. (wodipo)


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Tabelle
Diese Werte sind genauer als meine ersten.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Sehr schoene Tabelle. Da schmeiss ich mal diese Schaltung in den Ring, 
ist aber nicht getestet und die Widerstandswerte eher auch nur 
Anhaltspunkte.
Koennen die Schbeisseggsberten ja mal den Riemen auf die Orgel werfen 
;-)

Gruss
WK

von Dietmar P. (wodipo)


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"Probieren geht über studieren". Ich gebe bescheid.

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