Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welcher Hallsensor für Drehzahlmessung an Zahnrad


von Jay K. (deeplyembedded)


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Hallo zusammen,

ich würde gerne die Drehzahl eines DC Elektromotors mit Hilfe eines 
Hallsensors erfassen.
Auf der Welle des Motors möchte ich ein ferromagnetisches Zahnrad 
anbringen und die Zahnflanken sollen als Marker dienen.
Hierfür soll ein Hallsensor mit einem Magneten vorgespannt werden, der 
Aufbau wäre dann:

Magnet -> Hallsensor -> Luftspalt -> Zahnrad

Nun bin ich nicht sicher, welcher Typ von Hallsensor hierfür geeignet 
wäre? Ich denke ein unipolarer (Das Magnetfeld wechselt ja nicht seine 
Polarität, sondern nur die Flussdichte). Nur wäre dann ein analoger oder 
ein digitaler Sensor das Mittel der Wahl?

Den analogen könnte man dann auf einen OPV in Komparatorschaltung mit 
Hysterese führen und so die Schaltschwellen selbst beeinflussen....bei 
einer digitalen Variante wären die Schaltschwellen ja fest vorgegeben 
und die Änderung der Flussdichte auf Grund des rotierenden 
ferromagnetischen Zahnrads vielleicht nicht hoch genug?

Vielen Dank für die Hilfe

von Route_66 H. (route_66)


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Jay K. schrieb:
> Nur wäre dann ein analoger oder
> ein digitaler Sensor das Mittel der Wahl?

Du kennst ja offensichtlich die Funktionsweise beider Typen und du 
kennst die Abfrageverfahren. Wir sind darüber ebenfalls im Bilde. Nur 
kennen wir dein spezielles Problem nicht. Die näheren Umstände kennst 
nur du!
Was sollen wir denn nun für dich entscheiden?

Mir fällt zur Zahnradabtastung noch ein: manchmal ist es vorteilhaft, 
eine Nullposition zu haben. Ob du diesen Vorteil brauchst? - keine 
Ahnung. Man kann dazu einen Zahn doppelt breit machen, oder einen 
weglassen.
Das funktioniert aber wiederum bei beiden Verfahren.

Ich habe in einer kritischen Anwendung einmal einen analogen Sensor 
verbaut.
Grund: bei geeigneter Dimensionierung und Justage konnte man fünf 
Zustände erkenennen:
Sensorunterbrechung
Sensorkurzschluss
normaler Zahn
Zahnlücke
erhöhter Zahn (Nullposition)

von THOR (Gast)


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Es gibt auch noch die digitalen, programmierbaren Sensoren. HAL6xx 
Baureihe glaube ich.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jay K. schrieb:
> Den analogen könnte man dann auf einen OPV in Komparatorschaltung mit
> Hysterese führen und so die Schaltschwellen selbst beeinflussen

Das klingt doch gut. Wenn du einen vierpoligen Sensor benutzt, ist der 
Brückenausgang ideal, um ihn auf einen Komparator zu schicken - sofern 
dieser schnell genug ist (LM311?). Du solltest lediglich darauf achten, 
das du mit dem Magnet den Sensor nicht zu weit in eine Richtung 
vorspannst.

von Amateur (Gast)


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Wieso bist Du eigentlich so auf Magnete versessen?
Eine Lichtschranke, durch die Zähne.
Ein Näherungssensor auf die Zähne.

In welcher Umgebung das Ganze stattfinden soll, µP oder SPS, hast Du 
wohl unterschlagen...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Amateur schrieb:
> Wieso bist Du eigentlich so auf Magnete versessen?
Ich lese da nichts von 'versessen'.

Amateur schrieb:
> Wieso bist Du eigentlich so auf Magnete versessen?

Das kann viele Gründe haben und es hat sicher dann einen Sinn, wenn es 
eine rauhe, schmutzige Umgebung ist. Aus genau diesem Grund sind z.B. 
Radsensoren an Autos nahezu durchgehend Hall und nicht Opto. Opto kannst 
du im Labor machen, aber nicht in einer Werkhalle.

von G. O. (aminox86)


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Das Problem ist schon lange gelöst:
geradverzahntes (Stahl)Rad mit geeignetem Modul auf die Motorwelle und 
!induktiven! Näherungsschalter gegen die Zähne ausrichten -> Impulse 
zählen, fertig.

von THOR (Gast)


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http://www.ebay.de/itm/Positionssensor-Fur-Kurbelwelle-CKP-fur-Subaru-Impreza-02-08-22053AA051-/322297440448?hash=item4b0a6ca8c0:g:vI8AAOSwtnpXnU2b

Das wäre dann sowas, ja.

Bei meinem Motorrad ist das ein Zweileiter-Anschluss, Open Collector. Da 
hat man als Information nur "Zahn/keinZahn".

Drehzahl ist damit machbar, für absolute Position muss man dann entweder 
Zähne ziehen oder sich was anderes ausdenken.

von Jay K. (deeplyembedded)


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Zunächst vielen Dank für die Antworten.
Ich bin nicht auf Magnete versessen, jedoch schien mir diese Möglichkeit 
die einfachste (aus mechanischer Sicht). Zahnräder gibt es passend für 
die Welle des Motors, optische Scheibe müsste ich mir erst selbst 
schnitzen.

Die zusätzliche Robustheit gegenüber optischen Verfahren ist ebenfalls 
von Vorteil (Einsatz in ferngesteuertem Auto).....daher fällt auch der 
Einsatz eines indultiven Näherungsgebers flach, da der einfach zu groß 
ist.

Was ich eigentlich wissen möchte: Wie kritisch ist die Wahl der 
Magnetstärke für das Vorhaben? Bzw habe ich mit einem analogen 
Hall-Sensor mehr Spielraum, was die Empfindlichkeit/ Kalibrierung 
angeht?

Positionsermittlung ist nicht erwünscht, reine Drehzahlerfassung reicht.

Vielen Dank

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jay K. schrieb:
> Bzw habe ich mit einem analogen
> Hall-Sensor mehr Spielraum, was die Empfindlichkeit/ Kalibrierung
> angeht?

Ja sicher. Beim digitalen Sensor musst du eben strikt innerhalb seiner 
Specs bleiben, damit da am Ausgang was passiert, beim analogen Sensor 
kannst du eingreifen.
Am einfachsten wäre es, wenn das Zahnrad selber magnetisch wäre, aber 
auch der stationäre Magnet wird sich brauchbar justieren lassen - am 
besten unter oszillografischer Betrachtung der Ausgänge des Sensors.

von Werner H. (werner45)


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...Wenn Du einen ganz kleinen Sensor willst, nimm einen Kopf aus einem 
alten Floppylaufwerk. Der Leseverstärker ist auch schon dabei.
Die Remanenz des Zahnrades reicht für ein verwertbares Signal.
Wenn es geringfügig größer sein darf, verwende einen billigen Kopfhörer 
ohne die Eisenmembran als Sensor. Da ist der Magnet schon dabei. Das ist 
quasi ein induktiver Näherungsschalter in Miniaturversion.
Man kann sowas mit wenig Aufwand auch selber wickeln.

Gruß   -   Werner

von Jay K. (deeplyembedded)


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Okay vielen Dank für den Input, dann werde ich mit einem analogen 
Hallsensor planen und entsprechend bestellen.
Oszi ist vorhanden, damit sollte man den erreichten Pegel schön 
beobachten können

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