Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Drehrichtung aus Tachosignal


von Athlon N. (athlon)


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Hallo!

Ich würde gerne die Drehrichtung eines DC Motors mithilfe des verbauten 
Tachogenerators bestimmen.
Die Tachospannung liegt im Bereich von -84 (linkslauf) bis +84 
(rechtlauf) VDC.
Der Bereich von -1 bis -84 V soll auf 0 und der Bereich von 1 bis 84 V 
auf 5 V umgesetzt werden, um diese beiden Pegel an einen MC zu 
übergeben.

Ich hätte mir eine Kombination aus Spannungsteiler und MOSFET 
vorgestellt.
Hier sind allerdings die Genauigkeit und die Schwellenspannung und die 
Durchbruchfestigkeit von Gate-Source die begrenzenden Elemente.

Idealerweise sollte der Stillstandsbereich noch verkleinert werden...

Habt Ihr Ideen um dieses Vorhaben besser umzusetzen?

Lg

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Athlon N. schrieb:
> Der Bereich von -1 bis -84 V soll auf 0 und der Bereich von 1 bis 84 V
> auf 5 V umgesetzt werden, um diese beiden Pegel an einen MC zu
> übergeben.

> Der Bereich -1 < 0 < 1 soll als Stillstand gewertet werden und ebenfalls
> auf 0 und 5 V umgesetzt werden.

Wie meinst du das?

Wenn du digital Werte haben möchtest (0V und 5V) kannst du "Stillstand" 
nicht auf beide Werte gleichzeitig abbilden.

von Georg (Gast)


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Hallo,

es wäre viel sinnvoller, die Tachospannung zu messen - dann kann die 
Software das Ergebnis beliebig auswerten, und man kann daran was ändern 
ohne an der Hardware herumzulöten.

Georg

von Athlon N. (athlon)


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Wolfgang schrieb:
> Wie meinst du das?
>
> Wenn du digital Werte haben möchtest (0V und 5V) kannst du "Stillstand"
> nicht auf beide Werte gleichzeitig abbilden.

Ja, hab mich etwas unklar ausgedrückt. Ich möchte 5 V Ausgang, wenn das 
Tachosignal im Bereich von -1 < 0 < 1 V liegt, ansonsten 0 V.

von Athlon N. (athlon)


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Georg schrieb:
> Hallo,
>
> es wäre viel sinnvoller, die Tachospannung zu messen - dann kann die
> Software das Ergebnis beliebig auswerten, und man kann daran was ändern
> ohne an der Hardware herumzulöten.
>
> Georg

Die gleichgerichtete Tachospannung wird auch mittels Spannungsteiler 
reduziert und mittels ADC gemessen. Das Problem ist, dass ich die 
negative Spannung nicht mit dem ADC messen kann.

von Wolfgang (Gast)


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Athlon N. schrieb:
> Die gleichgerichtete Tachospannung wird auch mittels Spannungsteiler
> reduziert und mittels ADC gemessen. Das Problem ist, dass ich die
> negative Spannung nicht mit dem ADC messen kann.

Willst du die negative Spannung denn messen, oder soll - so wie im 
ersten Post beschrieben, 0 (Äpfel?) rauskommen?

Athlon N. schrieb:
> Der Bereich von -1 bis -84 V soll auf 0 ... umgesetzt werden

von Michael B. (laberkopp)


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Athlon N. schrieb:
> Ich würde gerne die Drehrichtung eines DC Motors mithilfe des verbauten
> Tachogenerators bestimmen

Das ist ja schön, daß dein Motor schon ein gleichgerichtetes 
polaritätsbehaftetes Tachogeneratorsignal liefert, die meisten machen 
das nicht.

Athlon N. schrieb:
> Ich hätte mir eine Kombination aus Spannungsteiler und MOSFET
> vorgestellt.

Nicht wirklich. Spannungsteiler ist ok, aber dann bitte Komparatoren, 
wie LM393.
1
+5V          +5V
2
 |            |  |      |    |  |
3
 |            | 10k     |   10k 10k
4
 |            |  |      |    |  |
5
 |            |  +-----|+\   |  |
6
2k           2k  |     |  >--)--+-- vorw.
7
 |            |  |  +--|-/   |
8
 |            |  |  |        |
9
 +-(T)--100k--+--(--+ LM393  |
10
 |            |  |  |        |
11
 |            |  1k +--|+\   |    _____
12
2k           2k  |     |  >--+--- rückw.
13
 |            |  +-----|-/
14
 |            |  |      |
15
 |            | 10k     |
16
 |            |  |      |
17
GND          GND

von Athlon N. (athlon)


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Wolfgang schrieb:
> Willst du die negative Spannung denn messen, oder soll - so wie im
> ersten Post beschrieben, 0 (Äpfel?) rauskommen?

Es soll beides gemacht werden. Die Spannung wird gemessen, um die 
Drehzahl zu bestimmen.
Weiters soll die Drehrichtung bestimmt werden.
Wobei mir gerade auffällt, dass ich die Logik für den Stillstand nicht 
mehr benötige. Werde meinen Beitrag bearbeiten.

von Helmut L. (helmi1)


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Spannung runter teilen damit es fuer den ADC passt und um 2.5V 
verschieben.
Dann ist die mitte des ADCs deine Nullstellung.




Tacho ----- 100K ---+--------ADC
                    |
                   3.067K
                    |
                   2.578V

von Athlon N. (athlon)


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Michael B. schrieb:
> Athlon N. schrieb:
>> Ich würde gerne die Drehrichtung eines DC Motors mithilfe des verbauten
>> Tachogenerators bestimmen
>
> Das ist ja schön, daß dein Motor schon ein gleichgerichtetes
> polaritätsbehaftetes Tachogeneratorsignal liefert, die meisten machen
> das nicht.
>
> Athlon N. schrieb:
>> Ich hätte mir eine Kombination aus Spannungsteiler und MOSFET
>> vorgestellt.
>
> Nicht wirklich. Spannungsteiler ist ok, aber dann bitte Komparatoren,
> wie LM393.

Vielen Dank! Werde mir deine Schaltung mal ansehen.

Helmut L. schrieb:
> Spannung runter teilen damit es fuer den ADC passt und um 2.5V
> verschieben.
> Dann ist die mitte des ADCs deine Nullstellung.
>
> Tacho ----- 100K ---+--------ADC
>                     |
>                    3.067K
>                     |
>                    2.578V

Ja hab ich mir auch schon überlegt, dann habe ich aber nur mehr die 
halbe Auflösung.

Danke!

Lg

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Athlon N. schrieb:

> Die gleichgerichtete Tachospannung wird auch mittels Spannungsteiler
> reduziert und mittels ADC gemessen. Das Problem ist, dass ich die
> negative Spannung nicht mit dem ADC messen kann.

Kein Problem. Du musst nur einen Pol des Generators an die halbe
ADC-Spannung legen.

von Helmut L. (helmi1)


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Athlon N. schrieb:
> Ja hab ich mir auch schon überlegt, dann habe ich aber nur mehr die
> halbe Auflösung.

Einen Tot must du sterben. Entweder die Aufloesung deines ADC erhoehen 
oder auf negative Werte verzichten.

von Wolfgang (Gast)


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Helmut L. schrieb:
> Einen Tot must du sterben. Entweder die Aufloesung deines ADC erhoehen
> oder auf negative Werte verzichten.

... oder es gibt ein (gleichgerichtetes) Signal für den ADC und ein 
(digitales) Bit für die Drehrichtung.

Es scheint nicht so einfach zu sein, die Anforderungen sauber zu 
formulieren ;-)

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Athlon N. schrieb:
> Es soll beides gemacht werden. Die Spannung wird gemessen, um die
> Drehzahl zu bestimmen.
Um so was praktisch umzusetzen, gibt es mehrere Konzepte. Jedes hat 
seine Vor- und Nachteile.

Eine vernünftige Aufgabenstellung gleich am Anfang wäre hilfreich und 
nicht immer diese Scheibchenweise Freigabe von relevanten Infos.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/Wie%20man%20Fragen%20richtig%20stellt.pdf
> Weiters soll die Drehrichtung bestimmt werden.

Da gibt es auch noch andere Möglichkeiten.
Z.B. mit 2 ADC-Kanälen kann man auch die Drehrichtung leicht bestimmen.
Dazu wird das Tachosignal einfach auf gut vertägliche Werte (also z.B. 
auf Spannungbereich 0...5V) runter geteilt und dann das Signal z.B. mit 
2 Rail-to-Rail-OPV gepuffert (Verstärkung 1).
Rail-to-Rail muß nicht zwingend sein, hat aber den Vorteil, dass man 
außer der 5V-Versogung nix weiter braucht und zwischen OPV und ADC keine 
Überspannungsschutzbeschaltung mehr nötig ist.

Der erst OPV arbeitet nichtinvertierend, der zweite invertierend.
Die Richtung läßt sich leicht ermitteln, je nachdem, wo das 
Spannungssignal dann > 0V ist.
Fall nur ein ADC-Kanal zur Verfügung steht, kann man auch einen 
Analogmuxer dazu nehmen.

> Wobei mir gerade auffällt, dass ich die Logik für den Stillstand nicht
> mehr benötige. Werde meinen Beitrag bearbeiten.
Fällt eh mit ab, wenn man die Spanung auch im Minusbereich mißt.
Gruß Öeltronika

: Bearbeitet durch User
von Athlon N. (athlon)


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Michael B. schrieb:
>        +5V
>  |            |  |      |    |  |
>  |            | 10k     |   10k 10k
>  |            |  |      |    |  |
>  |            |  +-----|+\   |  |
> 2k           2k  |     |  >--)--+-- vorw.
>  |            |  |  +--|-/   |
>  |            |  |  |        |
>  +-(T)--100k--+--(--+ LM393  |
>  |            |  |  |        |
>  |            |  1k +--|+\   |    _____
> 2k           2k  |     |  >--+--- rückw.
>  |            |  +-----|-/
>  |            |  |      |
>  |            | 10k     |
>  |            |  |      |
> GND          GND

Vielen Dank nochmals! Hab die Schaltung durchgerechnet und simuliert und 
sie passt perfekt für mein Vorhaben.

U. M. schrieb:
> Da gibt es auch noch andere Möglichkeiten.
> Z.B. mit 2 ADC-Kanälen kann man auch die Drehrichtung leicht bestimmen.
> Dazu wird das Tachosignal einfach auf gut vertägliche Werte (also z.B.
> auf Spannungbereich 0...5V) runter geteilt und dann das Signal z.B. mit
> 2 Rail-to-Rail-OPV gepuffert (Verstärkung 1).
> Rail-to-Rail muß nicht zwingend sein, hat aber den Vorteil, dass man
> außer der 5V-Versogung nix weiter braucht und zwischen OPV und ADC keine
> Überspannungsschutzbeschaltung mehr nötig ist.
>
> Der erst OPV arbeitet nichtinvertierend, der zweite invertierend.
> Die Richtung läßt sich leicht ermitteln, je nachdem, wo das
> Spannungssignal dann > 0V ist.
> Fall nur ein ADC-Kanal zur Verfügung steht, kann man auch einen
> Analogmuxer dazu nehmen.

Ich danke dir auch für deine Lösung! Stimmt, zwei ADC Kanäle zu 
verwenden wäre auch eine Möglichkeit. Um die OPV vor Schäden zu 
schützen, müsste aber jeweils eine Diode zwischen Tachosignal und OPV 
Eingang gesetzt werden oder nicht?

: Bearbeitet durch User
von Max D. (max_d)


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Athlon N. schrieb:
> Ja hab ich mir auch schon überlegt, dann habe ich aber nur mehr die
> halbe Auflösung.

Die Frage da ist: Macht das was ?
Wenn du nicht grade einen 8-bit adc hast, dann ist die ungenauigkeit der 
ganzen Geschichte vmtl. eh deutlich größer als deine Auflösung.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Athlon N. schrieb:
> Um die OPV vor Schäden zu schützen, müsste aber jeweils
> eine Diode zwischen Tachosignal und OPV
> Eingang gesetzt werden oder nicht?
Nein.
Wenn die runter geteilte Spannung zuverlässig unter den Maximum Ratings 
des OPV liegen, dann muss man gar nix machen.
Andernfalls ist eine Standardschutzbeschaltung am OPV empfehlenswert.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/202139/OPV-Schutzschaltung.PNG

Der Längswiderstand kann ruhig auch etwas größer sein.
Gruß Öletronika

von Uwe (Gast)


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Hi,
omm.. OV ist das nicht ein bischen übertrieben?
Wie wäre eine Diode in Flussrichtung vor einem Transistor
Ein kleinwenig Schutzbeschaltung wie R und LED für die Basis
und das
>(digitales) Bit für die Drehrichtung
sollte gegessen sein.
negativ und 0 war doch ausgeblendet oder?

Viel Erfolg, Uwe

von Stromtuner (Gast)


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Muss der Tachogenerator nicht noch belastet werden? ±84V sind doch 
sicher die gemessenen Leerlaufspannungen, oder?

StromTuner

von Athlon N. (athlon)


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Max D. schrieb:
> Athlon N. schrieb:
>> Ja hab ich mir auch schon überlegt, dann habe ich aber nur mehr die
>> halbe Auflösung.
>
> Die Frage da ist: Macht das was ?
> Wenn du nicht grade einen 8-bit adc hast, dann ist die ungenauigkeit der
> ganzen Geschichte vmtl. eh deutlich größer als deine Auflösung.

Muss ich mir nochmal überlegen. Hätte mit einem 10 Bit ADC eine 
Auflösung von ca. 0.25 U/s. Damit hätte ich auch den Vorteil, dass ich 
mir die Gleichrichtung durch die Dioden spare. Angenommen die Dioden 
reduzieren die Tachospannung um 1 V, würde der MC erst bei ca. 1.2 U/s 
erste Signale erhalten.

U. M. schrieb:
> Wenn die runter geteilte Spannung zuverlässig unter den Maximum Ratings
> des OPV liegen, dann muss man gar nix machen.
> Andernfalls ist eine Standardschutzbeschaltung am OPV empfehlenswert.

Danke!


Uwe schrieb:
> Hi,
> omm.. OV ist das nicht ein bischen übertrieben?
> Wie wäre eine Diode in Flussrichtung vor einem Transistor
> Ein kleinwenig Schutzbeschaltung wie R und LED für die Basis
> und das
>>(digitales) Bit für die Drehrichtung
> sollte gegessen sein.
> negativ und 0 war doch ausgeblendet oder?
>
> Viel Erfolg, Uwe

Danke, muss ich mir mal überlegen. Werde aber wohl bei der Option mit 
den Komparatoren oder lediglich der Brückenschaltung und der direkten 
Anspeisung des ADC mit reduzierter Auflösung bleiben.

Stromtuner schrieb:
> Muss der Tachogenerator nicht noch belastet werden? ±84V sind doch
> sicher die gemessenen Leerlaufspannungen, oder?
>
> StromTuner

Ja, wird auch belastet durch einen 5k Widerstand parallel und einem 
nachgeschalteten Tiefpass. Laut Datenblatt hat der Tacho eine 
Spannungskonstante von 14 V pro 1000 U/min. Angegeben wird auch ein 
empfohlener Lastwiderstand. Aus diesem Grund gehe ich davon aus, dass 
die +-84 VDC bei 6000 U/min auch belastet gelten.

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