Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehzahl der Lichtmaschine messen


von Joachim (Gast)


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Hallo zusammen,

für einen kleinen "Boardcomputer" würde ich gerne die Drehzahl der 
Lichtmaschine bestimmen, um daraus die Motordrehzahl abzuleiten. Weil 
das ganze auch für Dieselmotoren funktionieren soll, möchte ich das 
nicht über die Zündung machen. Meine Lichtmaschine hat einen externen 
Spannungsregler, weshalb ich auch Problemlos an die einzelnen Phasen 
rankomme um dort direkt das Spannungssignal abzugreifen. Laufen soll das 
ganze später auf einem Raspberry.

Ich habe jetzt schon einiges gelesen, und bin dabei auf diesen Beitrag 
hier im Forum gestoßen:

Beitrag "Drehzahlmessung mit Atmega32 über Spannungsteiler an Lichtmaschine"

Hierin wird unter anderem diese Schaltung vorgeschlagen:

        O lima
        |
       ---
       \ / 1N4007
       ---
        |
        o------+
        |      |
       ,-,     |
   10k | |    === 100p
       |_|     |
        |      |     __
        o------o----|____|----o-----O µC
        |      |     470      |
 Zener ---,   ,-,             |
  4,3V / \    | | 1M    100p ===
       ---    |_|             |
        |      |              |
        o------o--------------+
        |
       --- GND


Da ich das ganze Projekt mache möchte um auch etwas daraus zu lernen 
wäre mir sehr geholfen wenn mir jemand diese Schaltung erklären könnte.


Was ich glaube verstanden zu haben:

- Die 1N4007 sorgt dafür das nur die positive Halbwelle durchkommt
- Die Zenerdiode begrenzt die Spannung auf 4,3 Volt und leitet alles was 
darüber liegt auf Masse ab. (Sollte bei mir dann wohl einen kleineren 
Wert haben, da die Logik des raspberry ja mit 3V funktioniert)
- Der 10k Widerstand begrenzt den Strom über die Zener-Diode
- Der 1M Widerstand sorgt dafür das die Kondensatoren sich nicht von 
selbst laden (stand so im Thread)


Bei den Kondensatoren und dem 470 Ohm Wiederstand hab ich mir keinen 
Reim drauf machen können. Dachte erst das es sich dabei um ein RC Glied 
am Ausgang handeln könnte, aber die Grenzfrequenz wäre ja ziemlich hoch.

Wäre Super wenn sich jemand die Zeit nimmt und mir das erklärt.

Gruß
Joachim

von ich (Gast)


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Im Wesentlichen ist das so: Wenn dein Punkt "lima" die Spannung der 
Lichtmaschine bekommt, dann ist das für den µc zu viel. Aus dem Grund 
wird der Spannungshub auf den Wert der Z-Diode begrenzt, in deinem Fall 
4,3V. Die Spannung am Ausgang "µC" pulsiert also zwischen 0V und 4,3V. 
Du kannst die dann mit dem µC auswerten (Abstand zwischen zwei 
steigenden Flanken messen). Damit hast du die Periodendauer der 
Lima-Spannung. Die Lima wird höchstwahrscheinlich eine 
Drehstromlichtmaschine sein, so daß eine Umdrehung drei Phasen erzeugt 
(oder je nach Bewicklung auch sechs, neun...). Du mußt dann 
logischerweise deine gemessene Frequenz noch durch die Anzahl der 
Wicklungen teilen und erhältst damit die Drehzahl der Lichtmaschine.

Was mir bei der Geschichte etwas Sorgen macht, ist die Tatsache, daß ja 
an der Lichtmaschine die pulsierende Spannung nicht bis Null 
runterkommt. Da hängt ja noch die Batterie dran, und du hast maximal 
einen kleinen Rippel, der auf der lima-Gleichspannung draufsitzt.
Andererseits, wenn du direkt an eine der drei Wicklungen rangehst, hast 
du deinen GND-Anschluß mit einem Anschluß der Lima-Wicklung verbunden, 
das wird dann wohl auch schiefgehen. Vielleicht kannst du von einer 
Wicklung mit zwei Kondensatoren auf deine Schaltung gehen (einen 
zwischen Wicklungsanfang und "lima" und den anderen zwischen 
Wicklungsende und "GND").

Noch ein Hinweis: Die meisten Lichtmaschinen haben auch einen 
Drehzahl-Anschluß (meist als "W" bezeichnet).

von ich (Gast)


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Und noch ein Nachtrag: Bei den meisten Autos ist doch eh für den 
Anschluß des Drehzahlmessers ein Anschluß vorhanden. Egal, ob ein 
Drehzahlmesser eingebaut ist oder nicht. Das wäre meiner Meinung nach 
die einfachste Variante...

von Kaktus (Gast)


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Unnötig kompliziert. Einfach die Bordspannung über einen Kondensator auf 
einen Komparatoreingang geben, den der uC sowieso schon hat. Die 
Restwelligkeit ist relativ hoch und daher einfach auszuwerten.

von Georg G. (df2au)


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Der Generator hat vermutlich eine Klemme "W". Die ist extra für die 
Drehzahlmessung da.

von Joachim (Gast)


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Habe schon mehrmals gelesen, dass die Restwelligkeit auf der 
Boardspannung ziemlich schwer auszuwerten ist, und auch die Messgeräte 
die der Tüv dafür verwendet Teilweise nicht zuverlässig funktionieren, 
besonders wenn der Ladestrom nicht sehr hoch ist.

Wenn ich direkt an einer der Phasen der Lichtmaschine messe, dann ist 
das doch dasselbe wie "Klemme W" oder? Vielleicht hab ichs schlecht 
erklärt, hab mal noch einen Ausschnitt aus dem Stromlaufplan des Autos 
angehängt.
Wenn ich z.B. das rote Kabel von der Lichtmaschine nehme, dann hätte ich 
doch eine sinusförmige Wechselspannung oder? Die sollte sich doch mit 
der Schaltung Auswerten lassen...

Gruß
Joachim

von Wolfgang (Gast)


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Joachim schrieb:
> Lima.png

Wer soll denn diese drei mal weichgespülten Hieroglyphen noch 
entziffern? Da reist auch PNG nix mehr raus.

von Kruller (Gast)


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Na ja ein Keilriemen hat einen gewissen Schlupf und je nach dem wie 
abgenutzt er ist und nicht nachgespannt wurde ist das Resultat sehr 
unterschiedlich. Besser Zündung, Einspritzsignal oder Kurbelwellensensor 
messen.

von Joachim (Gast)


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Das ich nicht das Zünd- oder Einspritzsignal nehmen will hatte ich ja 
bereits geschrieben. Und da das Auto über 35 Jahre alt ist gibt es auch 
keinen Kurbelwellensensor oder sonstwas in der Art. Aufgrund des Alters 
ist halt auch leider der Stromlaufplan nicht gerade in Topqualität. 
Falls irgendwas darauf nicht zu erkennen ist einfach Fragen (hab nämlich 
eine gute Brille ;) )

Kann mir denn niemand sagen ob und wie die obige Schaltung funktioniert 
oder nicht funktioniert?

Gruß
Joachim

von eProfi (Gast)


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Nein, sie funktioniert nicht an der roten Leitung (die ist der 
+B-Anschluß und nicht der W), weil die Spannung durch die Batterie 
geglättet ist.

Du musst direkt an einer Spule der LiMa, d.h. vor den 
Gleichrichterdioden abgreifen. Moderne DieselLiMa haben extra für die 
Drehzahlmesser eine Klemme W (Wechselstrom).

Wenn Du andererseits den Ripple auf der +B auswerten willst (der eine 3x 
so hohe Frequenz hat wie W), nimmst Du das Signal am besten direkt am 
+B-Anschluß der LiMa ab und nicht an der Batterie (durch den 
Leitungswiderstand ist der Ripple direkt an der LiMa höher.)


> wenn du direkt an eine der drei Wicklungen rangehst, hast
> du deinen GND-Anschluß mit einem Anschluß der Lima-Wicklung
> verbunden, das wird dann wohl auch schiefgehen.
Nein nein, Gnd ist mit Gnd verbunden, und der Phasenausgang / W ist mit 
dem Lima-Anschluß (Anoder der 1N4007) zu verbinden.

von eProfi (Gast)


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Den 1M-Widerstand kannst Du aber deutlich kleiner (47k) machen.
Die Frage ist, ob Du dann auf einen ADC-EIngang oder auf einen normalen 
Input gehst.

Es gibt auch die Möglichkeit, mit einem Clip über eine der 
Einspritzleitungen ein Signal abzugreifen. Das klappt erstaunlich gut, 
angeblich induktiv. Ich habe noch nicht recherchiert, wie das 
funktioniert.

von ich (Gast)


Angehängte Dateien:

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eProfi schrieb:
>
>> wenn du direkt an eine der drei Wicklungen rangehst, hast
>> du deinen GND-Anschluß mit einem Anschluß der Lima-Wicklung
>> verbunden, das wird dann wohl auch schiefgehen.
> Nein nein, Gnd ist mit Gnd verbunden, und der Phasenausgang / W ist mit
> dem Lima-Anschluß (Anoder der 1N4007) zu verbinden.

Beim W-Anschluß gebe ich dir recht, aber die Frage war ja, wenn er 
direkt an eine der drei Phasen geht:

Joachim schrieb:
> weshalb ich auch Problemlos an die einzelnen Phasen
> rankomme um dort direkt das Spannungssignal abzugreifen

dann geht es schlecht, weil bei der Lima die Masse ja erst bei den 
Dioden anliegt (D-). Was passiert jetzt, wenn eine de Phasen eine Masse 
bekommt?
Deswegen meine Idee, vielleicht mit 2 C's zu koppeln.
Oder man könnte die Auswerte-Schaltung galvanisch trennen, also 
massefrei machen.

von Carsten R. (kaffeetante)


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ich schrieb:
> Was passiert jetzt, wenn eine de Phasen eine Masse
> bekommt?

Wo ist das Problem mit der Masse? Man nehme die Bordmasse nach dem 
Gleichrichter und eine Phase vor dem Gleichrichter, also noch vor dem 
Regler. Genau so wurde es auch vom TE im ersten Post beschrieben. er 
kommt leicht an die Phasen ran. Und die Masse ist kein Problem.

Prinzipiell stimmt die Schaltung. Aber ein Schaltplan ist kein Layout. 
In der konkreten Durchführung könnte es dann doch Störungen geben. Dann 
wäre die Kabelführung anzupassen und eventuell die Widerstandswerte. 
Aber das Grundprinzip ist ok.

von eProfi (Gast)


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> Beim W-Anschluß gebe ich dir recht, aber die Frage war ja,
> wenn er direkt an eine der drei Phasen geht:

Der W-Anschluss IST eine der drei Phasen, vielleicht noch über eine 
Strombegrenzung / Sicherung.

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