Winkel messen und analog anzeigen

[Iridium]

Hallo,
ich bin der Jo und habe mich hier angeldet, da ich mit einer Aufgabe nicht weiterkomme bin Maschinenbauer...NEED Help !
Ich möchte einen Winkel von 0-90° an einer Welle messen und 1:1 mit einem Analoginstrument darstellen: Also Welle dreht sich um 10 Grad - Analoginstrument zeigt 10° Grad an. Die Welle dreht sich generell sehr langsam. Der Geber soll reibungsarm/oder kontaktlos sein (einfaches Poti geht nicht) und das ganze muss zwischen 0-110°C funzen... Gleichspannung ist 12-15V.
Ich habe Winkelgeber bei Conrad gefunden ( 80€ ), einige haben als Eingang 5V - andere könnte ich direkt an meine Versorgungsspannung anschließen. Auch Analoginstrumente als Anzeige habe ich gefunden (Voltmeter 0-15V z. B.).
Als drittes beötige ich wohl einen Messumformer?? Hier komme nicht weiter. Bin ich auf dem richtigen Weg oder gehts einfacher

Vielen Dank.
Gruß
Jo

[BernhardS]

Hallo,

das kann man sehr schön magnetisch machen. Man befestigt zwei (oder mehr) Magnete an der
Welle und bringt sogenannte Hall-Sensoren am Gehäuse an. Diese Sensoren ändern ihren
Widerstand in Abhängigkeit vom Magnetfeld.

Ich hätte hier auch noch einen Prototypen (Holzmodell) der mit polarisiertem Licht arbeitet

Bernhard

[Iridium]

Hallo Bernhard,
ja die Hall-Sensor-IC hab ich auch entdeckt - nur blicke ich nicht, wie ich daraus einen Sensor mache, aus dem dann ein lineares (oder anderes verwendbares) Signal rauskommt. Außerdem habe ich 12-15V als Eingangsspannung.

[burny750]

Moin Jo,

haste mal überlegt, nen Poti zu zerlegen und den Widerstandsbelag starr auf die Welle zu setzten oder auch an die Stirnfläche? Dann mit nem Kontakt von außen den Widerstand abgreifen. Die Potienden mit 2 dünnen Kabeln nach außen führen. Damit umgehst Du die Reibung der Achse im Poti und hast im grunde nur noch die minimale Reibung des Kontaktes am WIderstandbelag.

Umgekehrt wär auch genau so denkbar, den Kontakt an die Welle und den Widerstandbelag entsprechend fixieren. Dann hast Du nur ein Kabel vom Kontakt nach außen zu führen.

Die Variante ist reibungsarm und ohne mechanisches Spiel recht kostengünstig und einfach zu lösen.

Z.B. 470 Ohm-Poti-Belag (lin) mit nem Vorwiderstand (ca. 1100 Ohm) an 9V stabilisierte Spannung (78L09) betreiben. 0...110° --> 0-192Ohm --> 0....1,1V

Als Anzeige würd ich ja dann nen 3-stelliges digitales Panelmeter spendieren.
Da kannst Du den Dezimalpunkt auch beliebig setzten bzw. weg lassen und hast dann gleich eine Anzeige zwischen 0 und 110. So ein digitales Voltmeter hat nen sehr hohen Eingangswiderstand, der bei der Widerstandsberechnung vernachlässigt werden kann, außerdem arbeiten die auch meistens mit 9V Betriebsspannung.

Die Genauigkeit des Aufbaus's hängt im wesentlichen von
- der Sabilität und Genauigkeit der Betriebsspannung ab,
- der Linearität des Potibelages (hier also lieber ein etwas teureres Poti zerlegen)
- mechanische Zentrierung des Potibelages zur Welle
- temperaturstabilität des verwendeten Vorwiderstandes (hier am besten Metallschichtwiderstand für Meßzwecke mit geringem Temperaturkoeffizienten verwenden)

Gruß Holger

[Iridium]

Hi Holger,
vielen Dank für die Unterstützung. ich habe mir Potis mal angeschaut - und den Eindruck, die Reibung kommt nicht vom Lager! sondern von der Vorspannung/Kraft mit der der"Finger" auf den Widerstandsbelag gedrückt wird. Vermutlich haben sich die Konstrukteure was dabei gedacht. Ich vermute, damit ein stabiler/konst. Wert angezeigt wird auch bei Vibrationen z. B. wie in meinem Fall.
Was wäre mit diesem Sensor:???
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zco ... results=20

elend teuer, aber inzwischen ist mir das wurscht. Bis aufs lager ist der kontaktlos/reibungsarm. Die 5V eingang könnte ich mit ienem Step-down-Regler bekommen - das ist kein Problem.
Der Sensor hat als Ausgang eine Analoge-Spannungs-Schnittstelle....Wie bekomme ich nun eine Analoganzeige (ganz wichtig) so angepasst, dass sie die Winkel 1:1 darstellt: also Welle bei o° -> kein Ausschlag. Welle bei 90° -> Zeiger der Anzeige dreht sich um 90°.

Fragen über Fragen. vielen Dank schon mal.
Gruß
Jo

[burny750]

Moin Jo,

das mit dem Poti ist etwas anders, Du hast da grundsätzlich zwei schleifstellen.
Erst mal der Kontakt an der Widerstandsfläche und dann kreist der Kontakt selber auch auf einer Kupfer Laufbahn. Wenn Du das Poti zerlegst, entfällt die Kuferlaufbahn. Der eigentliche Kontakt an der Widerstandsfläche ist relativ leichtgängig. Muß auch sein, sonst würde die Widerstandslaufbahn recht schnell verschleißen.
Und die Kupferlaufbahn würdest du dabei ohnehin durch ein flexibles Kabel ersetzten.

Ansonsten, gib mal die Bestellnummer von dem Teil bei Conrad an, dann schau ich mal.
Der Link funzt irgendwie nicht.

Beschreib mal Deinen Aufbau, die Anwendung und die Umgebungsbedingungen etwas.
Vieleicht fällt mir dann noch was anderes ein. Foto oder so wär z.B. auch nicht schlecht.
Ich hab momentan überhaupt keine konkrete Vorstellung von Deinem Anwendungsfall.

Vieleicht ist ja auch was berührungsloses optisches denkbar.
Wie ganau muß die Grad-Anzeige denn am Ende überhaupt werden?
Brauchst Du wenige fixe Gradpositionen oder ist quasi jedes Grad wichtig?
Hat die Well die Möglichkeit sich komplett um 360° oder ein vielfaches davon zu drehen oder nicht?
Wie muß die Winkelmessung erfolgen?
Einmalig, ausgehend von der Ruheposition oder beliebig von allen Positionen vor und zurück?

Gruß Holger

[Iridium]

Hi Holger,
ok - los gehts:
nochmal ien link:
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zco ... width=1024
und die Bestellnummer dazu ist 182865-4U.

Anwendung: Es geht um einen registervergaser, dessen 2. Stufe mit einer Vacuumdose betätigt ist. Die Drosselklappenwelle kann sich nur um knapp 90°drehen. Ich möchte wissen, wann die 2. Stufe aufgeht und wie der aktuelle winkel ist während der Fahrt!!!
Aufgabe: Die Stellung der Welle messen und analog anzeigen. Der Knackpunkt: durch die sensible Unterdruckbetätigung muss der Geber reibungsarm oder besser kontaktlos sein. Hier mal ein Bild vom Vergaser:

Man sieht die schwarze unterdruckdose mit der Stange nach unten laufend. die Stange betätigt über einen kleinen Hebel die Drosselklappenwelle der 2. Stufe.
Die Messung ist vor allem notwendig, um die Vacuumdose richtig abzustimmen (gibt 10 verschiedene Federn, die in der Dose sitzen).
Genauigkeit, hmmm, ich wäre mit +-2° voll zufrieden.

Hoffe, ich konnte meinen Fall verständlich beschreiben.
Vielen Dank für die Bemühungen!
Gruß
Jo

[burny750]

Jo, da haste Dir aber was vorgenommen.
Der Hall-Winkelgeber sollte da schon funzen. Bis 90° kann der ja.
Allerdings mußt du den auch spielfrei und zentrisch über der Welle fixieren.
Außerdem wird der auch minimale Reibkräfte verursachen, die dir das Ergebnis verfälschen.
Und vom Platz her dürfte das auch mehr als eng werden.
Auf 2° ist ja man auch keine simple Anforderung.

Die Unterdruckdose arbeitet doch auch im Leerlauf, rein Drehzahlabhängig.
Warum machst Du dir keine Strichskala an die Stange der Unterdruckdose?
Dann kannst Du den Winkel doch direkt ablesen.

Aber mal so nebenbei, Vergasereinstellung würd ich immer in Verbindung mit Probefahrt/Zündkerzenbild/Leistungsprüfstand und CO2-Messung machen.

Hast du denn für die 2te Vergaserstufe die Drehzahlabhängige Stellkurve?
Letztendlich ist der Öffnungswinkel doch auch von anderen Faktoren wie
Bedüsung, Luftfilter und Auspuff abhängig.
Nütz Dir da denn der reine Öffnungswinkel überhaupt was?

Normalerweise gibt es doch von den Herstellern Sollvorgaben, welche Feder
bei welcher Bedüsung zu verwenden ist. Und die Feinabstimmung dann auf
dem Prüfstand.

Fachkundige Unterstützung kannst Du auch bei Topham bekommen, die haben
da ganz fitte Leute. Haste da schon mal angerufen?

Gruß Holger

[Iridium]

Jo, da haste Dir aber was vorgenommen.
Der Hall-Winkelgeber sollte da schon funzen. Bis 90° kann der ja.
Allerdings mußt du den auch spielfrei und zentrisch über der Welle fixieren.
Außerdem wird der auch minimale Reibkräfte verursachen, die dir das Ergebnis verfälschen.
Und vom Platz her dürfte das auch mehr als eng werden.
Auf 2° ist ja man auch keine simple Anforderung.

Die Unterdruckdose arbeitet doch auch im Leerlauf, rein Drehzahlabhängig.
Warum machst Du dir keine Strichskala an die Stange der Unterdruckdose?
Dann kannst Du den Winkel doch direkt ablesen.

Aber mal so nebenbei, Vergasereinstellung würd ich immer in Verbindung mit Probefahrt/Zündkerzenbild/Leistungsprüfstand und CO2-Messung machen.

Hast du denn für die 2te Vergaserstufe die Drehzahlabhängige Stellkurve?
Letztendlich ist der Öffnungswinkel doch auch von anderen Faktoren wie
Bedüsung, Luftfilter und Auspuff abhängig.
Nütz Dir da denn der reine Öffnungswinkel überhaupt was?

Normalerweise gibt es doch von den Herstellern Sollvorgaben, welche Feder
bei welcher Bedüsung zu verwenden ist. Und die Feinabstimmung dann auf
dem Prüfstand.

Fachkundige Unterstützung kannst Du auch bei Topham bekommen, die haben
da ganz fitte Leute. Haste da schon mal angerufen?

Gruß Holger

Hallo Holger,
Spielfrei fixieren geht, dank Drehbank...
Platz ist auch genug da - das BIld täuscht. Dr vergaser ist recht groß.
Die dose arbeitet nicht im Leerlauf - ist mechanisch am Gestänge gesperrt bis die Primärstufen voll offfen sind. Und nur wenn der Unterdruck dann ausreicht, geht die 2. Stufe auf!
Der Winkel alleine nutzt nichts - hab doch schon alles andere
Beschleunigung, Zeit, Drehzahl und Gemsichzusammensetzung. Ich brauche aber einen Vergleich zwischen verschiedenen Federn der Unterdruckdose (geht schneller oder langsamer auf...)

Wie krieg ich das Ausgangssignal des Sensors in eine Anzeige (skaliert) ???
Keiner eine Idee?
Gruß
Jo

[burny750]

Moin Jo,
mit Leerlauf meinte ich das Getriebe. Und nicht die Leerlaufdrehzahl.
Sprich, im Stand den Motor auf die entsprechenden Drehzahlen bringen, dann wird doch die Unterdruckdose aktiv und öffnet die Sekundärstufe oder nicht??

Wenn Du an der Stange der Unterdruckdose ne Skalierung anbringst und dir nen Drehzalmesser daneben hälst, kannst Du doch unmittelbar den Öffnungsgrad der Sekundärstufe in Abhängigkeit der Drehzahl ablesen.

Oder stell ich mir das jetzt zu einfach vor?
Welchen besonderen Grund gibt es denn, das elektrisch zu lösen?
Willst Du eine permanente Anzeige für den Öffnungswinkel im Cockpit integrieren?

Zur Beschaltung von dem Sensor bin ich allerdings überfragt, da muß Dir jemand anderes helfen.
Aber wenn Du den mechanisch adaptiert hast, dürfte 90% des Problems gelöst sein.

Gruß Holger