Tacho Kalibriergerät

[pfupfu]

Die Idee:

 

Manchmal muss man einen Tacho aufmachen um die Schmierung zu erneuern oder etwas zu reparieren. Nicht selten muss man die Nadel abziehen, dann ist die Kalibrierung im Eimer. Die Idee ist einen drehzahlgeregelten Motor zu bauen welcher den Tacho eine mittlere Geschwindigkeit (60kmh) anzeigen lässt. Dann dreht man so lange an der Nadel rum bis Tacho und Gerät übereinstimmen. Ich hatte vor einigen Jahren schonmal die Idee was zu basteln, wurde aber nie etwas daher vielleicht mal mit ein bisschen Öffentlichkeit 

 

Theorie:

 

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Wegimpulszahl sagt mir das dass ein Vespa Tacho mit einem k-Wert von 1, 1000 Impulse pro km hat. Das heisst bei 60kmh wären das 60000 Impulse pro Stunde, was 1000 pro Minute sind.

D.h. ich baue mir einen Motor der mit 1000upm dreht.

 

Praxis:

 

Das 4kant Bit aus meinem ifixit Kasten passt für PX Tachos

 

Arduinos und ein Motor Shield liegen hier rum, ein bisschen Programmieren kann ich auch noch.

Für 12,92€ kann man einen DC Motor mit Encoder bestellen der mit grob 1000rpm (4,4 Untersetzung) angegeben ist: https://amzn.eu/d/gWJAUtZ

Ein Tutorial wie man den Encoder an den Arduino packt gibts hier: https://www.electroniclinic.com/arduino-dc-motor-speed-control-with-encoder-arduino-dc-motor-encoder/

Den Adapter vom DC Motor auf den 6Kant liefert der 3D Drucker

 

Feature Ideen:

• PID Regler für Drehzahlregelung
• Display
• Geschwindigkeit Einstellbar
• Gehäuse aus dem 3d Drucker
• K-Wert Einstellbar
• Verschiedene 4Kant für verschiedene Tachomodelle

 

Ich nehm das hier mal als Notizbuch, vielleicht steigt ja jemand mit ein.

[zochen]

Idee finde ich sehr gut und habe ich mir auch schon mehrmals nach solchen Operationen gewünscht. Verschiedene "Testgeschwindigkeiten" 30/50/80/Mach3 würden mir gefallen.

Ausgang vom Motor mit einem Minibohrfutter um die verschiedenen 4Kante (Mehrzahl von 4Kant?) zu spannen. Gerne auch mit anschließender Klemmung für die Tachobowde um den zu prüfenden Tacho flexibel auf der Werkbank fixieren zu können.

 

 

 

 

 

[Tommy]

Hi,

Nur ein Vorschlag zur Vereinfachung.

schau doch mal wie schnell dein fixit oder ein anderes Gerät z.b dremel unter reproduzierbaren Bedingungen dreht. Also Akku voll usw… kann man ja recht einfach per Video machen. Und dann rechne aus was der Tacho damit anzeigen müsste und kalibriere mit diesem Wert anstatt auf konkret 60. 

aber den geregelten Motor basteln macht natürlich auch Spaß 

 

lg Bob

[zochen]

es geht ja prinzipiell um die DZ des Motors... Wenn ich auf die Ausgangswelle des Motors einen DZM schnalle, die anliegende DZ ablese und die benötigte  Spannung messe, so kann ich dies doch für den zu testenden Tacho reproduzierbar wieder anfahren.  DZM entfernen und dafür den Tacho aufsetzen. Keine Arduinos usw notwendig. Nur eine regelbare Spannungsversorgung und fertig.

 

(Oder den DZM immer mit einem Getriebe synchron mitlaufen lassen. Dazu eine für den Laien verwirrende Tabelle um Komplexität vorzutäuschen.  Gerne auch eine alte Röhre die im Hintergrund schwach aufleuchtet und leicht brummt. Alles in einem Holzkasten schön eingebaut und der Zauber ist PERFEKT!)

Bearbeitet 28. August von zochen

[Quickshifter]

Macht ma hinne, hab Bedarf an dem geilen Scheiß.

[jolle]

Hier noch ne einfache Lösung, wenn jemand nen 2., einigermaßen passenden Tacho zur Hand hat.

Akkuschrauber -> Streichholz einspannen --> funtionierenden Tacho antrieben und Geschwindigkeit ablesen --> anzupassenden Tacho antreiben und Tachonadel entsprechend einstellen

[sucram70]

Also wenn es nur um die Stellung der Nadel geht und man das gerne selbst machen möchte, empfehle ich immer:

Nadel einigermaßen auf 0 stellen, Tacho einbauen, fahren und mit GPS vergleichen (z.B. maps).

Differenz bei z.B. 50-70 merken und anschließend die Nadel un das Delta verstellen.

Dann ist es genau und (fast) ganz ohne Hilfsmittel.

[pfupfu]

Zwischenstand:

[Dr.Tyrell]

Sehr geil!  War klar,dass Du da nix anbrennen läßt 

 

Edit sagt: Wer anderen einen Tacho kalibrierät, hat meist ein Tachokalibriergerät!

Bearbeitet 29. August von Dr.Tyrell

[pfupfu]

Was funktioniert:

• Einlesen von Position und Richtung des Motors über den Encoder
• Antreiben eines Tachos über den D-Shaft auf 6kant auf 4kant adapter
• PID Regelung des Motors
• Ansteuern des Motors über Mosfet
• Die Drehzahl des Motors is Plausibel, mein gemessener Wert bei 12V entspricht dem Datenblatt

Was nicht funktioniert:

• Das Arduino Motor Shield, hier ist der Voltage Drop der H-Brücke zu groß sodass der Motor bei 800upm nicht mehr weiter kommt

Was ich noch rausfinden möchte:

• Berechnen der Drehzahl mit einer höheren Frequenz als 4Hz, wenn ich mein Intervall kleiner als 250ms mache spinnt der Drehzahlwert
• PID Regler Tuning insbesondere unter Last, dachte eigentlich den Motor kümmert so ein Tacho garnicht aber da muss ordentlich nachgeregelt werden und der Regler kommt ins schwingen; die Regelung leidet auch unter der schlechten Auflösung
• Die genaue Übersetzung des Getriebes (angegeben sind 4,4, vielleicht sind es ja 3,87?)
• Die genaue Anzahl der Ticks pro Umdrehung des encoders (gemessen habe ich 100, vielleicht sind es ja 102 oder 105?)

[pfupfu]

Projektmotto: KISSUTCSSLIWBFTDTDTOKIS

 

Keep it simple and stupid unless the complicated solution sounds like it would be fun to design then do that, otherwise keep it simple! 

[zochen]

vor 3 Stunden schrieb pfupfu:

Zwischenstand:

ich hätte keine weißen Kabel verwendet... Das Bild zeigt perfekt meine Abneigung gegenüber von elektronischen Schaltungen und deren Ein und Anbindung an Rechnern... könntest du bitte noch den Quellcode posten... Viel Erfolg bei deinem Projekt!

[MV_Christian]

Off topic

Bearbeitet 31. August von MV_Christian
Tschuldi

[Ewald-R]

Wenn schon Arduino, Rasperry Pi oder ähnliche Steuerrechner für derart einfache Steuerprobleme missbraucht werden, dann bietet sich als Antriebsmotor irgendwie sogar ein größerer PC oder Netzteil-Lüfter mit Tachosignal an.

 

https://www.aeq-web.com/arduino-pc-lufter-drehzahl-messen-uber-tachosignal/

 

Kompakte Schrittmotoren könnte man exakter steuern, allerdings muss man dafür auch einen geigneten Treiber basteln. Für 1000 rpm oder höhere Drehzahlen sind erfahrungsgemäß auch deutlich höhere Betriebsspannungen als beispielsweise 12 Volt erforderlich, in diesem Zusammenhang sollte man auch auf moderate Ruheströme und kräftige Startrampen achten.

[pfupfu]

Hallo Ewald,

 

danke für deine Ideen! Meine ersten Versuche vor 1-2 Jahren waren tatsächlich mit alten Teilen von meinem ersten 3D Drucker. Hatte einen Nema17 Stepper mit einem TMC2130 und auch einem A4988 Treiber. 24V wäre auch vorhanden aber das mit der hohen Drehzahl habe ich nicht wirklich hinbekommen und die fehlende Regelschleife tat ihr übriges. Wenn du dazu noch Ideen hast greife ich das vielleicht nochmal auf. Eine 6:1 Übersetzung würde auch gehen um die Drehzahl von den angegebenen 200rpm max auf die gewünschten 1000-1200rpm zu bringen.

 

Lüfter ist eine gute Idee, da wie du schon sagst ein Tachosignal vorhanden ist. Meine Sorge ist neben dem Antrieb die Leistung, der Getriebemotor den ich habe hat 0,6A Haltestrom also 7,2W und das ist auch schon wenig. 12V Lüfter haben so 1,5W das reicht nicht.

 

Ich will nichts totschlagen, freue mich über Input!

[AAAB507]

Wie wäre ein Brushless-Motor mit Encoder?

 

Also sowas:

https://www.ebay.de/itm/404324740059

[Ewald-R]

Der kleine Glockenläufer von Ebay (mit bescheidenen 55 mA bei ca. 1000 Rpm) wird auch kein Drehmomoment-Wunder sein, allerdings verfügt diese Art von Permanentmagnet Synchronmotoren über einen guten Wirkungsgrad. Große PC oder Netzteillüfter >0,3 Ampere an 12 Volt DC sind ähnlich aufgebaut, allerdings meistens mit maximal 9 Spulen.

 

https://www.gobrushless.com/shop/media/ccp0/prodlg/22.7.jpg

 

Permanentmagnet Drehstrommotoren für alte 5¼" Festplatten (welche bis zu 5 gestapelte Platten antreiben mussten) waren erfahrungsgemäß sehr kräftig, allerdings liefen diese häufig mit 5400 bis 7200 Rpm Nenndrehzahl. 

 

Eine einfache und mittlerweile sogar kostengünstige Alternative wäre ein kleiner einphasiger Frequenzumrichter und ein kompakter 4 poliger 230 Volt Asynchron Motor der gewünschten Wahl, damit wäre zwischen 5 bis 200 Hz Antriebsfrequenz auch ausreichend Drehmoment nutzbar.

 

Ich verwende unter anderem einen 2 poligen 0,37KW Flanschmotor als Prüfantrieb für Magnetzündergeneratoren, der wird von einem alten 3x400 Volt 0,75 KW Lenze FU versorgt, wobei ich den Motor zur Drehmomenterhöhung in Dreieck geschaltet habe und nur den maximalen Phasenstrom begrenze, damit er bei niedrigen Drehzahlen nicht thermisch überlastet wird.

 

https://www.motelek.net/bosch/lima/?file=werkzeug1.jpg

 

https://www.motelek.net/andere/kroeber/?file=150mj_cdi.jpg

 

Damit kann ich problemlos bis zu 1 Kw Antriebsleistung bei 200 Hz (annähernd 12000 Rpm) übertragen. Dieses Teil funktioniert seit mittlerweile beinahe 20 Jahren problemlos, nur die Kugellager musste ich schon erneuern. 

 

 

Bearbeitet 3. September von Ewald-R

[pfupfu]

Ein bisschen was aus dem inneren des Motors, einen Laser Drehzahlmesser habe ich auch mal besorgt.

 

 

 

 

 

Das heisst die angegebenen 4,4 machen keinen Sinn, es sind rechnerische 9,276:1 oder die Ausgangsdrehzahl ist die Motordrehzahl x 0,107797

 

Die 9,27:1 entsprechen auch der visuellen Kontrolle beim Drehen

[AAAB507]

vor einer Stunde schrieb pfupfu:

Das heisst die angegebenen 4,4 machen keinen Sinn, es sind rechnerische 9,276:1 oder die Ausgangsdrehzahl ist die Motordrehzahl x 0,107797

 

Da scheint dir der freundliche Amazone wohl die falsche Option geschickt zu haben...

 

 

...könntest du ja reklamieren.

 

 

Ich könnte noch ein 3,7 oder 4,2er Modellbau-Getriebe rumliegen haben. Da könnte ich dir was schicken.

Aber ob sich da der Umbau lohnt?

Zudem macht das dann den Nachbau-Faktor kaputt.

Bearbeitet 4. September von AAAB507

[pfupfu]

oha! Ich hab noch nen zweiten bestellt weil ich schon damit gerechnet habe dass da irgendwas komisch wird. Den zweiten werde ich mal bei Zeit auspacken und checken… und ggf reklamieren

 

Nächstes Problem wird dann das halbierte Drehmoment bei korrekter Untersetzung 

[pfupfu]

Das scheint schon so zu passen, Motordrehzahl bei 12V sind 8450rpm laut Drehzahlmesser, die Ausgangsseite hat 910rpm im Leerlauf. Untersetzung gemessen 9,2755:1 und es sind ja auch fast 1000rpm 

[zochen]

Ein ausgedienter "dremel" liegt nicht bei dir rum? der wäre von Haus aus DZ-steuerbar und Abgriff der DZ mit dem Laserdingsefings.. Dazu könnte er alles klemmen was an Welle benötigt wird.  Aber es geht ja hier um den Bau, nicht um die reine Funktion

 

Bitte weitermachen, gefällt!

[pfupfu]

Ich habe meinen größten Feind besiegt: Die Integer Division 

 

Jetzt kann ich auch die Drehzahl Berechnen wenn die Anzahl der Encoderticks nicht 10 oder 100 ist 

 

11 ist die Zahl und nun liest der Code auch die selbe Drehzahl wie das Kontrollmessgerät 

 

Den PID Regler bekomme ich auch so langsam in den Griff.

 

Nächstes Problem: Der Motor schafft in dem Setup an 12V nicht die 1000rpm am Ausgang. 833rpm (50kmh) gehen top. 

[pfupfu]

kurzes Update zum Projekt:

 

Ich habe in den letzten Tagen überlegt wie ich ich die Drehzahl steigern kann um die 60kmh zu ermöglichen, bei Zahnrädern oder Riemen braucht man zusätzliche Mechanik da stimmen Kosten und Nutzen für mich nicht. Ich hab mir mal eine Spannungsquelle besorgt die auch mehr als 12V kann, ein bisschen mehr Überspannung wird der Motor schon abkönnen.

 

Weiterhin werde ich mal den Aufbau vereinfachen und ein kleines Arduino shield löten mit 12V Spannungsregler für den Arduino und dem Mosfet. und auch mal den Kabelsalat aufräumen. Dann geht es ans Gehäuse designen!

 

Display steht noch offen, hat jemand einen Vorschlag für ein kleines LCD ggf. auch mit Tastern?

[Ewald-R]

Ich hätte noch einige ältere Rasperry Pi herumliegen, welche ich nicht mehr benötige und kostenlos abgeben kann.

 

https://cdn1.botland.de/104712-pdt_540/raspberry-pi-modell-b-512-mb-ram.jpg

[pfupfu]

Wären denn RPI 1 geeignet um ein Kalibriergerät zu bauen? (Interrupts, PWM) Ich hab keinen Bedarf, hab hier noch nen RPI4 liegen falls mein RPI3 für das pi-hole mal abraucht aber mit Servern spiele ich schon im Hauptberuf da mache ich daheim eher weniger.

[pfupfu]

Stilleben mit Kabelsalat 

 

 

Heutige Erungenschaften:

- Code aufgeräumt

- K Wert konfigurierbar gemacht

- Zielgeschwindigkeit konfigurierbar gemacht

- Mal wieder an der Integer Division gescheitert 

- Spannungsregler für den Arduino montiert

- Spannungsexperimente gemacht. Mit 18V Eingangsspannung kann man bis zu 80kmh bei k=1 abdecken. Für die 100kmh brauchte ich 24V.

- Drehzahl mit dem Drehzahlmesser abgeglichen

- Linearität des Tachos geprüft. 40, 60 und 80kmh sind genau. Bei 100 zeigt der Tacho zu viel an.

[Werner Amort]

Warum überhaupt die PID Regelschleife?

 

Wenn du den Motor PWM steuern kannst mit einem Poti zb.

Würde doch ein kleines display am Arduino ausreichen um die Drehzahl welche der Motor rückmeldet, anhand KWert 1 umgerechnet in Kmh anzuzeigen?

 

Dann kannst den Tacho stufenlos und über den gesamten Band abgleichen.

 

 

Btw

Wenn du noch Probleme mit dem Code zur Auswertung vom Tachosignal hast. Schau dir mal den Arduino Code von unserer Labview Prüfstandssoftware, an.

 

Müsstest du halt an den uno anpassen, da du nur einen Timer für interups zur Verfügung hast...

 

 

Bearbeitet Mittwoch um 17:36 von Werner Amort

[pfupfu]

PID ist die Macht  abgesehen vom Spieltrieb will ich ja ne Drehzahl einstellen und nicht ständig am Poti die Drehzahl nachregeln. Die Regelung funktioniert und spricht gut an. Die Drehzahl mache ich dann später in 5kmh Schritten variabel.

 

Die Auswertung des Tachosignals funktioniert gut, nach den ersten Problemen hab ich mir die maximale sample rate angeschaut und festgestellt dass mein Code das Problem ist  jetzt mit den richtigen encoder ticks und ohne Integer Division läuft das mit 25ms Auflösung gut bei mir. Mehr ginge auch noch aber dann sind allmählich zu wenig ticks da und ich sehe keine Verbesserung mehr in der Regelung.