Optischer Drehzahlmesser
Nachdem die ersten Funktionsmodelle zum Leben erweckt wurden, stellte sich bald die Frage: Wie schnell drehen die Motörchen eigentlich?
Mit einem gekauften Drehzahlmesser wäre die Frage natürlich schnell beantwortet. Aber zum Einen sind gute Drehzahlmesser nicht gerade billig, und zum Anderen ist kaufen einfach fad.
Diese Problematik müsste auch einfach im Selbstbau lösbar sein, dachte ich mir.
Nach längerm Stöbern im Netz und zahlreichen Gedankenwälzaktionen entschied ich mich dazu einen optischen Drehzahlmesser selbst zu bauen. Und dazu erst einmal ein paar Worte zum Prinzip des kleinen Gerätes.
Das Prinzip
Eine regelbare Lichtquelle (LED) strahlt in einer gewissen Frequenz (Blinken) den drehenden Teil des Modells an. Bei glatten Wellen wird eine Markierung angebracht, bei strukturierten Drehteilen
ist dies nicht notwendig.
Das bewegte Modell reflektiert das Licht. Entspricht die Blinkfrequenz der Drehzahl, so ergibt sich ein stehendes Bild.
Der eigentliche Aufbau des Messgerätes ist grundsätzlich sehr einfach.
Eine weiße LED wird mit einer Schaltung zum Blinken gebracht. Die Blinkfrequenz muss variabel, und die aktuelle Blinkfrequenz sollte ablesbar sein. Soweit so gut. In der Praxis hielt diese einfache Aufgabenstellung doch einige Denksportaufgaben bereit.
Die elektronische Schaltung kann in zwei Teile aufgeteilt betrachtet werden.
Der erste Teil beeinhaltet die Blinkschaltung mit fariabler Blinkfrequenz, der zweite Teil ist die LED-Anzeige der eingestellten Frequenz.
Aus praktischen Gründen entschied ich mich zu einer Mikrokontroller-Lösung. So konnte der Großteil der Schaltung softwaremäßig realisiert werden, und die Ansteuerung der Anzeige gestaltete sich wesentlich leichter.
Aufgrund des wirklich sehr einfachen Aufbaus, verzichte ich hier auf die Darstellung eines Schaltplans. Anhand der im Netz jederzeit verfügbaren Datenblätter und Grundschaltungen ist ein
Mikrocontroller leicht zum Laufen zu kriegen. Mit wenigen zusätzlichen Bauteilen kann eine stabilisierte Betriebsspannung erzeugt, und die für die Ansteuerung (Tasten) notwenigen Eingangssignale
erzeugt werden. Die 7-Segment LED-Anzeige ist ein sehr einfaches und leicht anzusteuerndes Darstellungsmittel. Um möglichst wenig Ausgänge zu verwenden, wurde folgendes Verfahren gewählt:
Mit 7 Ausgängen des Controlers wird eine Zahl dargestellt. Dabei werden die jeweiligen LED-Streifen der Anzeige angesteuert. Die benötigte Stromstärke ist klein genug, sodass eine Verstärkerschaltung nicht notwenig ist.
Mit 3 weiteren Ausgängen wird die Ansteuerung nun den drei LED-Anzeigen abwechselnd zugewiesen. In der Praxis liest sich das so. Erst wird die Einerstelle dargestellt, danach die Zehnerstelle, und abschließend die Hunderterstell. Da dies in einer hohen Frequenz geschied, erscheint für das Auge eine 3 stellige Zahl. Um nun auch die Tausenderstelle darzustellen würde eine weitere LED-Anzeige benötigt werden. Aus Platzgründen entschied ich mich, den auf jeder Anzeige befindlichen Dezimalpunkt als Hilfmittel zu verwenden. Ein Punkt = 1000, zwei Punkte = 2000 usw.
Mit den auf dem Bild erkennbaren und beschrifteten Druckschaltern, kann die Blinkfrequenz erhöht oder verringert werden. Hier verbesserte ich den Bedienkomfort, indem ich Programmseitig eine Schnellverstellung einbaute. Wird eine Taste länger als 3 Sek gehalten, so erfolgt die Frequenzverstellung in 10er Schritten. Somit kann die benötigte Frequenz rasch eingestellt werden.
Das Ganze wurde in ein Gehäuse verpackt und ausführlich getestet. Da ich als Taktgeber nur den internen RC-Oszillator des Controllers verwende, ergeben sich natürlich Ungenauigkeiten. Mit einem
entsprechenden externen Schwingquarz wäre eine höhere Genauigkeit erreichbar. Die laut Kontrollmessung erreichte Genauigkeit von +/- 5 U/min im Drehzahlbereich von 500 - 1600 U/min ist für meine
Zwecke jedoch aussreichend.
Der Code wurde in ein Textprogramm kopiert, da ein Download sonst nicht möglich wäre...zumindest hab ich das auf die Schnelle nicht hingekriegt
Abschließend möchte ich für alle Unentschlossenen noch ein paar Tipps geben.
Nach längeren Experimentieren mit gefrästen Leiterplatten (nicht zufriedenstellend) kam ich zu wirklich brauchbaren Alternativen. Meine Schaltungen baue ich grundsätzlich auf Lochstreifenplatinen auf. Mit etwas Überlegung hinsichtlich der Platzierung der Bauteile, lassen sich dabei sehr saubere Aufbauten realisieren. mit einer Minischleifmaschine (die grüne Marke mit dem P) lassen sich Leiterbahnenunterbrechungen sauber ausführen. Verbindungen können mit Drahtbrücken hergestellt werden. Das Ergebnis sind sauber aufgebaute Schaltungen, die schnell und ohne großen Aufwand herzustellen sind. Entschließe ich mich dann doch die getestete Schaltung in ein professionelles Erscheinungsbild zu verwandeln, bieten Vertriebe entsprechende Plantinenservice an (das große blaue C ist da super) Dadurch erhält man für wenig Geld professionell geätze Plantinen.
Abschließend noch ein Aufruf an alle Zögerer:
Nur Mut! Es braucht recht wenig an Ausrüstung. Eine Lötstation, Ein Multimeter, ein Besuch beim Elektronikhändler (Bauteile) und das Internet sind die wichtigsten Voraussetzungen. Ich persönlich beschaffe mir die meinsten Komponente durch Auschlachten alter Radios, Funkgeräte, ect.
...nur Neugierig sein und im Netz stöbern...dann klappt das auch!!!!