Drehzahl eines Motors mit Spannung darstellen (Inkrementalgeber;ohne Microcontroller)

[Lukas722]

Hallo Gemeinde,

ich bin neu hier, und muss in der Schule ein Projekt realisieren. Bei diesem Projekt soll die Drehzahl eines Motors (600 RPM) in einer Spannung an einem analogen Messwerk dargestellt werden (Hohe Spannung = Hohe Drehzahl; Niedrige Spannung = Niedrige Drehzahl). Wir versuchen dabei nur Schwankungen der Drehzahl sichtbar zu machen dh. bricht die Drehzahl des Motors kurz ein sollte die Spannung auch kurz zurück gehen.

Nun, wir dachten dabei an einen Inkrementalgeber mit Lichtschranke (http://de.rs-online.com/web/p/drehgeber/7967806/). Dieser liefert uns jedoch immer eine Rechteckspannung.
Wie schaffen wir es nun diese Rechteckspannung in eine zur Drehzahl proportionale Spannung umzuwandeln?
Nach längerer Recherche fanden wir dann folgendes Bauteil:

http://de.farnell.com/linear-technol...ler/dp/2447849

Würde diese Kombination (Inkrementalgeber + Bauteil) das gewünschte Resultat liefern?
Hättet ihr andere Ideen oder am besten einen passenden Schaltplan?

Da wir nicht gerade die versiertesten Elektroniker sind würden wir dies am liebsten Analog lösen.
Ich bedanke mich schon jetzt für jede Antwort!

Viele Grüße und vielen Dank,
Lukas

[i_make_it]

Häng einen kleinen Motor mit permanentmagneten dran (DC-Motor), den Du im Generatorbetrieb nutzt.
Fertig nennt man das einen Tachogenerator.
Der liefert Dir dann ohne irgendeinen zusätzlichen Aufwand eine zur Drehzahl proportionale Spannung.
Ggf. noch ein Spindeltrimmer als Spannungsteiler um einen Abgleich der Anzeige durchführen zu können.
Die Nennspannung des Tachgenerators sollte natürlich der des Motors entsprechen, nicht das sonst was bruzelt.

Beim digitalen Drehgeber bekommst Du eine drehzahlabhängige Frequenz.
Also braucht Du eine Frequenz zu Spannung Wandlung.

Bsp.:
https://www.reichelt.de/?ARTICLE=104...FU08Gwod8NYOvQ

Dein gewählter D/A Wandler wird nichts bringen, das Puls Pausen Verhälltniss ist ja Frequenzunabhängig immer gleich (50%) da kommt also dann immer 50% der Signalspannung des Drehgebers raus. Oder wenn der Motor langsam genug dreht, mal 0V und mal die Signalspannung.

[Lukas722]

Vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Einen Motor als Generator zu nutzen war auch der erste Gedanke meines Lehrers, jedoch sind wir für eine Umsetzung mit Generator (laut meinem Lehrer) zu viele Schüler, also das Verhältnis von Aufwand zu mitwirkenden Schülern ist zu klein. Deshalb sind wir gezwungen das Problem anderweitig zu lösen.

Solch eine Frequenz zu Spannung Wandlung ist ein interessanter Punkt, Danke.
Muss ich die Rechteckspannung in ein Sinussignal umwandeln wenn ich diesen Wandler benutzen will? Und wenn ja, wie funktioniert dies (Hochpass/Tiefpass?) ?

Viele Grüße und immer noch dankbar für jede Antwort,
Lukas

[i_make_it]

Du könntest einfach auf der von mir verlinkten Reichelt Seite das Datenblatt öffnen und drin lesen das der IC mit einem OPAMP und einer Ladungspumpe arbeitet.
Und du köntest Google mit "lm2907 drehzahlmesser" als Suchbegriff bemühen und würdest innerhalb von Sekunden auf:
https://www.youtube.com/watch?v=5N6rclSOaR8
stoßen.
Etwas mehr Eigenleistung fände Dein Lehrer bestimmt gut.

[wkrug]

Was auch geht ist, mit den Impulsen ein Monoflop anzusteuern.
Je mehr Impulse kommen umso höher wird dann die gemittelte Spannung ( Tiefpaßfilter ) nach dem Monoflop.
Die Lösung mit den F/U Konverter ist natürlich wesentlich eleganter, weil da ja schon eine Spannungsstabilisierung eingebaut ist.
Als Geber könnte man einen kleinen Magneten auf den Motor kleben und dann mit einem Hall Geber abfragen.
Z.B. TLE 4905L. Da ist die Signalaufbereitung ( Schmitt Trigger ) schon mit drin!

[i_make_it]

Was auch geht ist, mit den Impulsen ein Monoflop anzusteuern.

Klar kann man das machen, aber augehend von:

Da wir nicht gerade die versiertesten Elektroniker sind würden wir dies am liebsten Analog lösen.

Bin ich mal von einer möglichst einfach umzusetzenden Variante ausgegangen.
Beim Monflop muß dimensioniert (R-C) werden und ob retriggerbar oder nicht gewählt werden..

Der Lerneffekt bezüglich Elektronik ist bei einem Monoflop, das am besten noch diskret aufgebaut wird, natürlich am höchsten.
Denn im Prinzip lernt man da eine Möglichkeit einen F/U-Wandler selbst aufzubauen kennen.

Wenn man den noch erweitert, so das man auch andere Signalformen als Digitalsignale als Trigger nutzen kann, hat man:
Schmitt-Trigger - Monoflop - Tiefpass als Baugruppen in einer Schaltung vereint.

Könnte man also durchaus als drei Teilaufgaben an Schülergruppen vergeben.

Von daher hat die Idee natürlich Ihren Reiz.
Müsste Ihr mit eurem Lehrer besprechen, wieviele Unterrichtseinheiten Ihr dafür habt.

[hbquax]

Was ist denn an der Tachogenerator-Lösung aufwendig? Da tut es doch der kleinste und billigste Motor aus der Grabbelkiste, sowas gibts bei den großen Elektronikversendern für weniger als 1 €...
Die Ausgangsspannung bei max. Drehzahl sollte halt ungefähr zum Messbereich des Anzeigeinstrumentes passen, aber wenn es ein Standard-Multimeter ist haben die ja mehrere Messbereiche.

[i_make_it]

@hbquax:
An einer Tachogeneratolösung ist nichts aufwändig.
Das ist es ja grade.

das Verhältnis von Aufwand zu mitwirkenden Schülern ist zu klein

Da können dann 5 Schüler gar nichts machen und trotzdem gibt es ein Ergebniss.

[Peter(TOO)]

Da können dann 5 Schüler gar nichts machen und trotzdem gibt es ein Ergebniss.

Naja, 5 Schüler könnte man gerade noch beschäftigen:
2, für jeden Draht einen
1 für den Generator
1 für das Messgerät
1 für die mechanische Kopplung des Generators an die Welle

[Roccat]

Hallo,
bin ebenfalls ein Neuling. Ich wollte fragen wie es nun bei Lukas722 mit seinem Projekt aussieht?

Denn ich versuche zur Zeit ebenfalls einen Drehzahlmesser mit einer Lichtschranke zu realisieren.
Mein Plan sieht so aus: Ein Inkrementalgeber gibt ein Rechteckssignal aus, wobei ich den Ausgang auf den Eingang (Pin 1) des LM2907 leite (Ich besitze die 8-Pin Variante).
Leider erhalte ich jetzt am Ausgang nur einen konstanten Spannungswert, der überhaupt nichts mit der Drehzahl des Motors zutun hat (ca. 4V). Was mache ich falsch?
Mein Schaltplan hängt im Anhang und besteht aus dem Inkrementalger (links) und der IC (rechts). Die Kondensatoren und Widerstände sind aus dem Datenblatt (Miniumum Component Tachometer S.1), da die maximale Frequenz sich in einer ähnlichen Größenordnung befindet (ca. 700-800 Hz).

Lichtschranke Datenblatt: http://www.krause-robotik.de/service...ku/gp1a30r.pdf
LM2907 Datenblatt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2917-n.pdf

Verzweifelte Grüße - Roccat