Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehzahl an Welle mit Hall Effekt sensor messen (arduino)


von Kai H. (outtacontrol)


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Hallo,

ich möchte die drehzahl einer welle mit maximal drehzahl von 4100 1/s 
mit einem Hall Sensor messen.
wie gross muss der magnet sein, den ich auf der welle anbringen muss?
reicht ein sehr kleiner?
können hall sensoren solche hohen drehzahlen erfassen?
wenn nein, bessere möglichkeiten vorhanden?
die welle ist in einem 1:10 elektro RC-car mit ca 50 km/h max

vielen dank für eure zeit!

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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Es muss ein besonders schwerer Magnet sein. Und man muss ihn beim 
Motorlauf ganz genau beobachten ☺

von Kai H. (outtacontrol)


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in dem bild ist das rote die welle.
dadrauf müsste der magnet und den sensor könnte direkt dadrunter
machbar?

: Bearbeitet durch User
von Sebastian S. (amateur)


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Ein wenig Info!

Um einen Hallsensor in 1 m Entfernung zu beeinflussen braucht’s 'nen 
Magneten im oberen Kilobereich.

Kannst Du aber den Hallsensor in wenigen 1/10 mm oder notfalls auch 
Millimetern positionieren, so reicht ein kleiner und auch leichter 
Neodym-Magnet.

Bei 4100 U/s sollte man die Unwucht, die durch so eine Asymmetrie 
entsteht, nicht vernachlässigen.

von Wolfgang A. (Gast)


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Kai H. schrieb:
> ich möchte die drehzahl einer welle mit maximal drehzahl von 4100 1/s
> mit einem Hall Sensor messen.

Bei einer Drehzahl von 246000 1/min wirst du nicht so einfach einen 
Magnet auf der Wellen anbringen können, ohne dass dir alles um die Ohren 
fliegt.
Was spricht gegen einen Laserpointer und eine Photodiode?

von Michael B. (laberkopp)


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Kai H. schrieb:
> ich möchte die drehzahl einer welle mit maximal drehzahl von 4100 1/s
> mit einem Hall Sensor messen.
> wie gross muss der magnet sein, den ich auf der welle anbringen muss?
> reicht ein sehr kleiner?

Schaltende Hallsensoren wie TLE4905 brauchen ein recht starkes Feld von 
ungefähr 20mT um zu schalten, damit das Erdmagnetfeld vernachlässigbar 
wird.

Leider nimmt das Feld eines Magneten rasant mit der Entfernung ab. Wen 
du also ganz dicht rankommst, reicht eine magnetisierte Welle. Hast du 
einen kleinen Spalt, reicht oft ein herkömmlicher Ferrit-Magnet. Kommst 
du nur in die Nähe, benötigst du Neodym-Magneten. Die können durchaus 
klein sein.

Da jede Unwucht dein System zerstört, würde ich die Stahlwelle 
magnetisieren und den Hallsensor (kann ja SM353LT in SOT23 sein) fest 
und stabil fast auf die Welle auflegen. Das muss solide montiert sein.

von Forist (Gast)


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Kai H. schrieb:
> IMG_0553.JPG
> in dem bild ist das rote die welle.

Ich halte das für N....kampf im Tunnel. Wenn in der Bildunterschrift 
schon steht, was man auf dem Bild "klar" erkennt, sprich das Bände. Hast 
du dir das Helligkeitshistogramm von deinem Bild, insbesondere deiner 
Welle vor dem Hochladen mal angesehen. Das ist doch eine Zumutung. Als 
ob Computer für die Bildnachbearbeitung noch nicht erfunden wurden ...

von Marc E. (mahwe)


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Du sagst das wird nen elektro car.
Also ganz einfach.
a)
Unilog Sensor z.b. In die Motor Zuleitung an L1, L2 oder L3 gibt nen nen 
high pegel bei jeder umdrehung abhängig von der Pohlzahl.
Beispiel 4pohler dann bekommst du 2 high pro umdrehung.

b)
Induktiv messen du hast ne nur in dem welle  benutz die die reicht aus 
zum dedektieren.
Gibt genug sensorchips dafür.Google mal nockenwellensensor....

C)
Hallsensor einfach auf elektromotor kleben spart dir die unwucht eines 
Magneten.

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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> Da jede Unwucht dein System zerstört

Schwachsinn. Jedes real rotierende System hat eine Unwucht.

von Kai H. (outtacontrol)


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Marc E. schrieb:
> Du sagst das wird nen elektro car.
> Also ganz einfach.
> a)
> Unilog Sensor z.b. In die Motor Zuleitung an L1, L2 oder L3 gibt nen nen
> high pegel bei jeder umdrehung abhängig von der Pohlzahl.
> Beispiel 4pohler dann bekommst du 2 high pro umdrehung.
>
> b)
> Induktiv messen du hast ne nur in dem welle  benutz die die reicht aus
> zum dedektieren.
> Gibt genug sensorchips dafür.Google mal nockenwellensensor....
>
> C)
> Hallsensor einfach auf elektromotor kleben spart dir die unwucht eines
> Magneten.

glaub das geht nur mit nem brushless motor oder?

von oszi40 (Gast)


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Kai H. schrieb:
> drehzahl von 4100 1/s

Reginald L. schrieb:
> Jedes real rotierende System hat eine Unwucht.

Durch sinnvolle Konstruktion könnTE man die UNwucht vermeiden. Nimm z.B. 
2 Neodym-Magnete gegenüber und teile Impulse durch 2! Frage ist eher wie 
nah kann der Hallsensor an die Magnete? Wenige mm? j/n Sonst schlecht.

von Draco (Gast)


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Kai H. schrieb:
> glaub das geht nur mit nem brushless motor oder?

Wer heute noch 1/10 Rc Cars brushed fährt ist selber schuld. Wenn ich 
aber sehe das deine Querlenker und die Welle aus Alu sind, gehe ich 
davon aus das du da schon etwas in der Materie steckst. Wobei... 50km/h 
spricht dann wiederrum dagegen.

Fakt auf jeden Fall: auf jeder Welle im RC Bereich, sei es die lange 
Mittelwelle bei Wellen getriebenen 4WD Fahrzeugen oder, noch schlimmer, 
die Wellen vom Diff zum Radlager - alle sind extremem Belastungen 
ausgesetzt was insbesondere durch extrem hohe Vibrationen hervorgerufen 
wird. Da wirst du dich überhaupt schwer tun einen Magneten "fest" zu 
bekommen.

Ich geb dir da den Rat, denn so mache ich das, nimm das Getrieberad als 
Drehzahlquelle, befestige daran deine Magneten (!!) Und zwar zwei 
gegenüberliegend, und teile deinen Wert einfach durch zwei. Da zumindest 
ist belastung am geringsten, und du hast in den meisten Fällen sogar 
Löcher in der Scheibe, da läßt es sich sogar gut besfestigen drann. (Das 
weiße vorne)

von Kai H. (outtacontrol)


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ist alles ne preisfrage mein lieber, ich bin halt student.
und da ich mir alles auf einmal anschaffen musste fahr ich noch mit 
brushed motor.
mit den zwei magneten ist definitiv machbar.
ich tendiere aber eher dazu ne Reflexlichtschranke als sensor zu nehmen 
und nen schmalen streifen ans zahnrad zu kleben der reflektiert.
und ja, ans zahnrad
meinung dazu?

von Draco (Gast)


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Ja okay, du steigst quasi in Materie ein. Übrigens nen schönes Hobby :D

Ja oder so, ne Lichtschranke wäre auch ne Idee.. kannst du mal nen Bild 
von deinem Hauptzahnrad machen?!

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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oszi40 schrieb:
> Durch sinnvolle Konstruktion könnTE man die UNwucht vermeiden. Nimm z.B.
> 2 Neodym-Magnete gegenüber und teile Impulse durch 2!

Für den Mathematiker / Physiker stimmt das selbstverständlich. Deshalb 
konstruieren und entwickeln sie nicht, sondern forschen. Wie gesagt: 
Jedes real rotierende System ist unwuchtig. Die Frage lautet niemals: 
"Wie vermeide ich eine Unwucht", sondern immer: "Wie hoch darf die 
Unwucht sein".

von Reginald L. (Firma: HEGRO GmbH) (reggie)


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Kai H. schrieb:
> Reflexlichtschranke als sensor

Könnte aufgrund der wechselnden Lichtverhältnisse sehr problematisch 
werden. Ausser du schaffst es das System komplett vom Umgebungslicht 
abzuschotten.

von Christopher J. (christopher_j23)


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Reginald L. schrieb:
> Könnte aufgrund der wechselnden Lichtverhältnisse sehr problematisch
> werden. Ausser du schaffst es das System komplett vom Umgebungslicht
> abzuschotten.

Es gibt auch noch die Möglichkeit das Licht mit ein paar kHz zu 
modulieren, wie das z.B. bei Infrarotfernbedienungen gemacht wird. Die 
funktionieren auch noch wenn die Rollläden oben sind und die Sonne 
scheint.

von Frank S. (hobbyist)


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Solltest Du doch eine Lösung mit Magneten bevorzugen, dann wäre der 
TLE4945L vielleicht eine gute Alternative zu den Vorschlägen, bei denen 
das Signal durch die Anzahl der Magnete dividiert werden muss.

Der Sensor gibt ein Signal aus, sobald der erste Magnet vorbei kommt und 
bleibt in diesem Zustand. Damit aber erneut ein Signal erkannt werden 
kann, muss der Sensor an einem Magneten mit entgegengesetztem Pol 
vorbei, um "zurück gestellt" zu werden.

Diese Art der Erkennung hat einige Vorteile. Zum einen können zwei 
Magenten gegenüberliegend montiert werden und führen damit nicht zu 
einer (so großen) Unwucht. Zum anderen ist sicher gestellt, dass der 
angezeigte Wert korrekt ist. Sollte einer der Magneten aus seiner 
Position fliegen, wird kein Wert mehr angezeigt. Montiert man hingegen 
einen Sensor, der bei einem bestimmten Pol einen Impuls gibt, ohne 
"zurück gesetzt" werden zu müssen, könnte es sein, dass einer der beiden 
Magneten wegfliegt, aber man immer noch eine Anzeige (halbe reale 
Drehzahl) erhält, was zu Problemen führen kann.

Als drittes kommt hinzu, dass das übermittelte Signal über die Dauer 
einer halben Umdrehung anliegt. Bei einem Sensor, der das Signal nur in 
dem Moment abgibt, in dem der Magenten vorbei kommt, wird das Signal mit 
zunehmender Drehzahl kürzer, was zum einen die maximal sicher zu 
erfassende Drehzahl reduziert und zum anderen eventuell zu 
Fehlübertragungen führen kann, weil die Laufzeit des Signals durch das 
Kabel und dessen Widerstand noch hinzu kommt.

Frank

von m.n. (Gast)


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Frank S. schrieb:
> Solltest Du doch eine Lösung mit Magneten bevorzugen, dann wäre
> der
> TLE4945L vielleicht eine gute Alternative zu den Vorschlägen, bei denen
> das Signal durch die Anzahl der Magnete dividiert werden muss.

Im Gegenteil: ich würde 60 Magnete nehmen, damit sich der µC die 
Multiplikation sparen kann.

> und zum anderen eventuell zu
> Fehlübertragungen führen kann, weil die Laufzeit des Signals durch das
> Kabel und dessen Widerstand noch hinzu kommt.

Kannst Du das bitte einmal vorrechnen? Bis zum 1. April dauert es ja 
noch ein wenig.

von Telespiel (Gast)


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Könnte man nicht einen Reflex-Optokoppler benutzen und "Schlitz"/"nicht 
Schlitz" am Gelenk der Welle erfassen?

von Kai H. (outtacontrol)


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ich tendiere stark dazu eine reflexlichtschranke zu nehmen
und diese auf das zahnrad zu richten. auf dem zahnrad befeste ich einen 
schmalen reflektierenden streifen
damit vermeide ich doch jede unwucht und muss nicht drauf achten ob mir 
meine magneten nicht wegfliegen während der fahrt

http://www.mouser.com/ds/2/427/tcrt5000-240273.pdf

ist sowas dafür geieignet?

edit

obwohl sich das mit dem TLE4945L echt gut anhört

: Bearbeitet durch User
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