Drehzahlmessung / Frequenzmessung

[bernhard8]

Ich verwende einen 3phasen Drehstromgenerator. Die Drehzahl messe ich über die erzeugte Frequenz.

Weil es einfach funktioniert habe ich zur Messung einen f/U (Frequenz/Spannungswandler) verwendet der mir eine Ausgangsspannung proportional zur Drehzahl / Frequenz liefert. Diese Spannung messe ich mit einem AD Wandler am Mikrocontroller. Ich erspare mir dadurch jegliche Timer im Controller.

Falls die Schaltung jemand brauchen kann, ich habe sie hier angehängt.

[andreas]

Hallo Bernhard,

ich habe die Schaltung mal aufgebaut und vermessen. Die Linearität ist wirklich gut. Der Frequenzbereich war mir allerdings zu klein; mein Scheibengenerator gibt etwas höhere Frequenzen ab. Mit Änderung des C3 auf 68 nF kann die Schaltung bis zu 120 Hz erfassen. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, habe ich R2 durch eine Antiparallelschaltung von zwei 1N4148 ersetzt. Damit komme ich bis etwa 50 Touren runter.

Vielleicht mache ich C5 noch kleiner, weil die Schaltung ausgesprochen träge reagiert. Bei Messen mußte ich zwischen zwei Hertz-Schritten mitunter bis zu zehn Sekunden warten, bis sich das Ergebnis ruhig stehend zeigte.

MfG. Andreas

[bernhard8]

Hallo Andreas,

die Trägheit der Schaltung kannst du mit C5 einstellen. Im Datenblatt waren 470nF angegeben. Allerdings machte damit die Schaltung bei mir Probleme. Ich bin draufgekommen ich muss die Schaltung viel träger machen, darum habe ich experimentell 33µF als beste Wahl für mich rausgefunden. Ich kann jetzt keine genauen Zahlen nennen, damit ist aber eine vernünftige Drehzahländerung pro Sekunde noch möglich.

Falls jemand die Maximalfrequenz ändern möchte: die Gleichung für die Ausgangsspannung ist einfach: (lt. Datenblatt)
Vo=Vcc*fin*C1*R1

Vo... Ausgangsspannung
Vcc... Betriebsspannung
fin... Eingangsfrequenz
C1, R1... Bauteile aus Schaltplan

Wie Andreas schon angemerkt hat kann man also höhere Frequenzen messen wenn C1 kleiner wird und umgekehrt.

[andreas]

Hallo Bernhard,

noch anzumerken wäre, daß der Ausgang des Lm2907 nicht die volle Betriebsspannung erreicht. Bei 12 V Speisung kamen hier max. 10,6 V heraus. Dies ist wiederum von R3 abhängig; ein kleinerer R3 verschiebt diese Grenze nach unten. Dennoch eine interessante Lösung, deren Einfachheit kaum zu unterbieten ist. Deine Schaltung habe ich mal punktweise für jedes einzelne Hertz von 1 bis 40 aufgenommen, sie ergibt von 1 bis 37 Hertz eine schnurgerade Linie in der erzeugten Spannung - danach ist die maximale Ausgangsspannung erreicht und die Kurve steigt nicht weiter.

MfG. Andreas

[andreas]

Hallo Bernhard,

mit einem C5 von 2,2 uF läuft die Schaltung nun so, wie ich es mir wünsche. Sie reagiert sofort auf Drehzahländerungen, ohne zapplig zu wirken. Gerade schnelle Drehzahländerungen, wie sie bei meinem sehr leichten Windrad oft vorkommen, werden sauber angezeigt. Vorher schluckte der große C kurze Drehzahlspitzen völlig weg, sie wurden nicht mehr erfaßt.

MfG. Andreas

[andreas]

Hallo Allerseits,

dank Drehzahlmessung bekomme ich nun ein etwas anderes Bild von den tatsächlichen Verhältnissen. Mein kleiner Horizontalrotor erreicht deutlich höhere Drehzahlen als bislang angenommen. Bei gutem Wind sind es bis zu 500 U/min, dabei kommen etwa 50 W heraus. Die Drehzahlerfassung habe ich so ausgelegt, daß der Bereich von 10 bis 900 U/min angezeigt werden kann. Dazu werte ich unmittelbar die Drehzahl des Generators aus, hole mir also die Wechselspannung einer Phase vor dem Gleichrichter auf den f-U-Wandler und werte dessen Ausgangsspannung auf ein Viertel geteilt per Adc-Eingang des Controllers aus.

MfG. Andreas

[Bernd]

Ich weiss nicht ob ihr Cracks Interesse daran hättet, aber ich kann mir vorstellen das es
eine Menge Leute gibt die so ein fertiges (!) Anzeigemodul gern kaufen würden.
Auch im Nachbarforum gab es schon dieses Thema.
Vielleicht hat ja einer von euch Lust da mal einige von zu bauen und zu verkaufen.

Grüsse

Bernd

[andreas]

Hallo Bernd,

so etwas wäre sicher kein Problem; ich kann mal ein Muster aufbauen und hier vorstellen.

Heute ging es übrigens mit den Drehzahlen hoch her, ich habe mehrfach per Kurzschlußbremse eingreifen müssen. Bei über zehn Metern pro Sekunde drückt es selbst den hinter dem Gleichrichter kurzgeschlossenen Generator bis auf 80 U/min hoch, wobei so ein Horizontalwindrad wahrlich kein Drehmomentwunder ist. Bei über 700 U/min wurde es mir vorher doch zu wild, solche Drehzahlen sind ungesund.

MfG. Andreas

[Bernd]

Wir hatten letzte Nacht Böen bis knapp 22m/s.
Zeitweise lag die Durchschnittsgeschwindigkeit über 12m/s.
Und kein einziges Windrad im Garten.

Grüsse

Bernd

[andreas]

Hallo Bernd,

es hat auch was Gutes: So mußtest Du kein Kleinholz zusammen fegen...

Der Wind kann sehr brutal sein, gerade zu ersten Eigenbauten. Ich staune auch immer wieder, was mein Leichtbau so aushält. Seltsamerweise macht die eher zart anmutende Mechanik kaum Probleme; schwieriger ist es, die Elektrik im Zaum zu halten. Das kleine Windrad schafft es, selbst 24 parallele Li-Zellen mit je gut 2 Ah über die Ladeendspannung zu treiben, worauf der zuständige Trigger selbige Akkus abschaltet. Allerdings geht das bei ca. 70 w dann schon an die Grenzen des Triggers, welcher nur 8 A schalten kann.

MfG. Andreas