Refit VDO Drehzahlmesser / 3-Phasen Schrittmotor

[R. H. (breezer)]

Hallo,

ich will einen VDO Drehzahlmesser mit Betriebsstundenzähler aus einem 
Boot umrüsten, da die Elektronik defekt ist.

Das Zeigerinstrument will ich mit einem x27.168 Schrittmotor ausstatten 
um die Drehzahl mithilfe eines uC anzuzeigen.

Im Zeigerinstrument ist ein Betriebsstundenzähler eingebaut mit einem 
Schrittmotor mit 3 Kabeln.

Den Schrittmotor würde ich dann ebenfalls mit dem uC antreiben, aber wie 
funktioniert dieser Schrittmotor?

Auf dem Schrittmotor ist 12V aufgedruckt, zwischen dem roten Kabel und 
den jeweils grünen Kabeln messe ich 80 ohm, zwischen den grünen Kabeln 
160 ohm.

Hat jemand einen Tipp wie ich den Schrittmotor richtig ansteuere?

Viele Grüße

[H. H. (hhinz)]

Der Motor will zwei um 90° phasenversetze Spannungen, so wie ein 
Kondensatormotor.

[Rüdiger B. (rbruns)]

R. H. schrieb:
> die Elektronik defekt ist.

Dann zeig doch mal die Elektronik.

[H. H. (hhinz)]

Ansteuerung wurde damals gerne mit SAY115 gemacht.

[R. H. (breezer)]

Rüdiger B. schrieb:
> R. H. schrieb:
>> die Elektronik defekt ist.
>
> Dann zeig doch mal die Elektronik.

Der längliche IC ist für den Betriebsstundenzähler, leider ist die 
Aufschrift nicht mehr vollständig lesbar.

Der kleine IC ist ein SAK215, dieser ist für den Drehzahlmesser 
zuständig. Den originalen Sak215 habe ich schon gegen einen China IC 
ersetzt, jetzt macht dieser aber auch schon wieder Probleme, der 
Drehzahlmesser springt sporadisch hin und her.

Leider ist nun auch der Betriebsstundenzähler ausgefallen, der 
Schrittmotor wird nur noch warm, auf dem roten und einem grünen Kabel 
liegen konstant 12v an.

Da der Drehzahlmesser eh immer ungenau war wollte ich nun ein Refit mit 
Schrittmotorumbau vornehmen...

[H. H. (hhinz)]

Das ist ein MC14521B.

Ich verdächtige aber zunächst den Uhrenquarz.

[Michael B. (laberkopp)]

H. H. schrieb:
> Ich verdächtige aber zunächst den Uhrenquarz

Ich das blaue Poti.

[R. H. (breezer)]

Michael B. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Ich verdächtige aber zunächst den Uhrenquarz
>
> Ich das blaue Poti.

Das blaue Poti habe ich schon ersetzt, der hängt am SAK215, damit wird 
der Strom für das Zeigerinstrument kalibriert. Der hat nichts mit dem 
Betriebsstundenzähler zu tun.

[R. H. (breezer)]

Für mein Projekt der Umrüstung auf Schrittmotor für den Drehzahlmesser 
muss ich die Klemme W der Lichtmaschine mit einem uC auswerten, hierbei 
soll es sich um eine pulsierende Gleichspannung handeln. Wie kann ich 
das am besten anstellen?

[R. H. (breezer)]

Ich würde das Klemme W Signal auf einen Optokoppler mit Vorwiderstand 
legen. Die Spannung sollte nicht großartig über der Ladespannung liegen, 
also irgendwo bei 14V. Könnte das so klappen?

[H. H. (hhinz)]

Mach das so.

[R. H. (breezer)]

H. H. schrieb:
> Der Motor will zwei um 90° phasenversetze Spannungen, so wie ein
> Kondensatormotor.

Danke für die Antworten. Die Funktionsweise des Motors verstehe ich 
nicht, ich habe leider auch nichts dazu im Internet gefunden. Also wie 
sollte ich diesen Motor ansteuern? Das rote Kabel ist auf der Platine 
mit S+ beschriftet, die beiden grünen mit S1 und S2, auf der Platine 
hängen zwei BC337 daran.

[H. H. (hhinz)]

Datenblatt des SAY115 lesen!

[H. H. (hhinz)]

H. H. schrieb:
> Der Motor will zwei um 90° phasenversetze Spannungen,

Hatte ich falsch in Erinnerung, es sind 180°.

[Matthias B. (turboholics)]

Hi!

Zur Schrittmotorsteuerung brauchst du eine entsprechende Steuerung, nix 
mit + und - dran und läuft.

ABEr: du warst doch der mit der größeren LiMa im Boot?
Probier erstmal nen anderen DZM, nicht das die Klemme W nur Müll 
ausgibt. Dann muss der DZM spinnen.

VG

[R. H. (breezer)]

H. H. schrieb:
> Datenblatt des SAY115 lesen!

Danke für den Hinweis, ich bin davon ausgegangen, dass der IC nur für 
das Zeigerinstrument ist, das Zählwerk übernimmt es jedoch auch.

Ich habe testweise Mal eine Spannung von 12V auf das rote und jeweils 
eine grüne Leitung gelegt, der Motor springt dann Schrittweise weiter 
wenn ich die Masse zwischen den grünen Leitungen wechsle. Dann kann ich 
das Ganze einfach mit zwei Transistoren und Schutzdioden mit dem uC 
realisieren. Ich muss dann nur noch raus bekommen mit welcher 
Taktfrequenz ich drauf gehen muss, damit das Zählwerk richtig die 
Stunden zählt.

[H. H. (hhinz)]

R. H. schrieb:
> Ich muss dann nur noch raus bekommen mit welcher
> Taktfrequenz ich drauf gehen muss, damit das Zählwerk richtig die
> Stunden zählt.

DU brauchst nur die Quarzfrequenz der alten Elektronik messen, und 
schauen welcher Ausgang des Teilers (4521) beschaltet ist.

[R. H. (breezer)]

Ich vermute, dass der Quarz defekt ist. Leider steht auch nix drauf 
gedruckt. Könnte das ein standard Uhrenqarz sein?

[H. H. (hhinz)]

R. H. schrieb:
> Könnte das ein standard Uhrenqarz sein?

Schon möglich, aber leider auch anderes.

Ansonsten halt Zähne zählen. So viele Zahnräder sind das ja nicht.

[R. H. (breezer)]

Nach Zählung der Zähneanzahl und Berechnung des Übersetzungsverhälnisses 
komme ich auf 45 Ticks pro Spule für eine Stunde, also 90 Ticks 
insgesamt pro Stunde. Durch Ausprobieren konnte ich das bestatigen.

Könnte die Schaltung wie im Schaltplan so funktioniern?

h+ ist die Aktivierung des Betriebsstundenzählers. L1 und L2 sind die 
Spulen des Schrittmotors.

Klemme W habe ich mit 14V für die pulsierende Gleichspannung angenommen. 
Macht hier ein Tiefpass noch sinn, falls der Opptokoppler anfängt zu 
"flackern" beim ein- bzw. ausschalten?

[Rainer W. (rawi)]

R. H. schrieb:
> Macht hier ein Tiefpass noch sinn, falls der Opptokoppler anfängt zu
> "flackern" beim ein- bzw. ausschalten?

Da müsstest du einmal deine Software fragen, ob sie die Signale 
anständig entprellt.

[H. H. (hhinz)]

Die Optokoppler kann man mit weniger Strom betreiben.

Und eine Diode antiparallel zur LED wäre kein Fehler.

[R. H. (breezer)]

H. H. schrieb:
> Die Optokoppler kann man mit weniger Strom betreiben.
>
> Und eine Diode antiparallel zur LED wäre kein Fehler.

Sind die Dioden so richtig eingezeichnet? Welchen Zweck erfüllen die 
antiparallelen Dioden?

Ich habe den Vorwiderstand für den Optokoppler für 10mA berechnet, 
welcher Strom reicht denn aus für die Optokoppler?

[H. H. (hhinz)]

R. H. schrieb:
> Sind die Dioden so richtig eingezeichnet? Welchen Zweck erfüllen die
> antiparallelen Dioden?

Schützen vor den im KFZ üblichen Sauereien.


> Ich habe den Vorwiderstand für den Optokoppler für 10mA berechnet,
> welcher Strom reicht denn aus für die Optokoppler?

Die hälfte reicht völlig, und gehe von einem CTR von max 10% aus.

[Marcel V. (mavin)]

R. H. schrieb:
> welcher Strom reicht denn aus für die Optokoppler?

Das hängt von der Ausgangslast ab. Erhöhe R5 und R6 ruhig auf 10k!

[R. H. (breezer)]

OK, 10k als Arbeitwiderstand sollte reichen, da hängt ja nur der uC 
Input dran.

Das mit dem CTR verstehe ich nicht so richtig. Wenn ich den 
Vorwiderstand der Optokoppler-Led auf 2,4k erhöhe sollten ca. 5mA bei 
14V fließen, passt das dann?

[H. H. (hhinz)]

R. H. schrieb:
> Das mit dem CTR verstehe ich nicht so richtig. Wenn ich den
> Vorwiderstand der Optokoppler-Led auf 2,4k erhöhe sollten ca. 5mA bei
> 14V fließen, passt das dann?

Ja, und auf Empfängerseite sollte der Lastwiderstand dann nicht mehr als 
10% davon zulassen.

[R. H. (breezer)]

Vielen Dank für die hilfreichen Informationen.

Ich Frage mich jedoch wie sich der Optokoppler an der Klemme W verhält. 
Das Signal ist eine sinusförmig pulsierende Gleichspannung, wobei sich 
die Frequenz mit der Lichtmaschinendrehzahl ändert. Wie verhält sich der 
Optokoppler beim sinusförmigen Ansteigen oder Abfallen der Spannung? 
Gibt's da eine Schaltschwelle ab der die Diode plötzlich leuchtet oder 
gibt's da eine Art analoges Verhalten am Ausgang des Optokopplers?

[H. H. (hhinz)]

Der OK ist ein zutiefst analoges Bauteil, aber dein µC wird ja 
Schmitttrigger an den Eingängen haben.

[Manfred P. (pruckelfred)]

H. H. schrieb:
> aber dein µC wird ja
> Schmitttrigger an den Eingängen haben.

Eine sehr mutige Aussage.

[H. H. (hhinz)]

Manfred P. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> aber dein µC wird ja
>> Schmitttrigger an den Eingängen haben.
>
> Eine sehr mutige Aussage.

Er wird keinen TMS1000 verwenden.

[Rainer W. (rawi)]

R. H. schrieb:
> Wie verhält sich der Optokoppler beim sinusförmigen Ansteigen oder
> Abfallen der Spannung?

Auch da gilt das Datenblatt. Im Datenblatt von so einem 4N35 gibt es 
Kurven, die z.B. den Kollektorstrom oder das normierten CTR als Funktion 
vom LED-Strom darstellen. Wenn sich der Strom also sinusförmig ändert, 
rutscht der Optokoppler munter auf seiner Kennlinie rum.

Aber es gibt natürlich auch Optokoppler mit Logikausgang, die intern 
bereits einen Schmitt-Trigger enthalten, wie z.B. den H11L1M, dessen 
Schaltschwelle dann fest im Bereich um 1mA LED-Strom liegt.

[R. H. (breezer)]

Ich werde es mit dem 4N35 testen, die habe ich gerade zur Hand. Als 
Mikrocontroller soll ein RP2040 Zero Board aufgrund der kompakten Maße 
zum Einsatz kommen. Dieser uC besitzt Schmitttrigger Eingänge mit einer 
Hysterese von 0,2V