Windmessung per Generator [Archiv] - ProgForum.com - Das Elektronik Diskussionsforum

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19.03.2004, 13:39

Hallo an alle, ich bin hier ganz NEU! Da ich eigentlich nicht solch ein geborener Elektronik bastler bin (vor 10 Jahren das letzte mal kleinere Sachen gebastelt) muss ich aus Zeitgründen Rat bei schlauen Leuten suchen. Da ich mit der Windmessung meiner erworbenen Wetterstation nicht zufrieden bin, suchte ich nach einer Vergleichsmess Möglichkeit. Dabei erinnerte ich mich an frühere Versuche und habe ein Schalenaneometer gebautwelches einen kleinen 6V Motor als Generator treibt. Die damit gemessene Spannung 0-500mV soll im Sekundentakt ermittelt und für das einlesen an der seriellen oder parallen PC-Schnittstelle aufbereitet werden. Eine Speicherung dieser Daten für einen oder mehrere Tage wäre auch toll ist aber kein Muss. Ich bräuchte entsprechende Schaltungen von teilen oder kompletten Vorgang. Wieß jemand wo man sowas finden kann oder ist jemand so gut es hier zu posten. Entsprechende Links wären natürlich auch hilfreich. Im voraus vielen Dank Reiner

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19.03.2004, 14:28

Hi, testen kann man so was, indem man es aufs Audodach (Gepäckträger) montiert oder aus dem Fenster hält und bei windstille eine bestimmte Geschwindigkeit (z.B. 50 oder 100 km/h) fährt. Jede Selbstbauschaltung, vor allem mit analoger Auswertung (Generator) muss justiert werden und kann erst dann zu einer Vergleichsmessung verwendet werden. Am einfachsten ist es, eine Lochscheibe und eine Gabellichtschranke zu verwenden. So erhält man direkt digitalimpulse, die vom PC oder µC direkt ohne Umwandlung weiterverarbeitet werden können. Man braucht nur den Zeitlichen Abstand zwischen zwei Impulsen zu messen bzw. eine Bestimmte Zeit (Torzeit) die ankommenden Impulse zählen. Daraus lässt sich dann die Drehzahl bzw. indirekt daraus die Windgeschwindigkeit ermitteln. Die Lichtschranke hat den Vorteil, dass sie im Gegensatz zum Generator sehr reibungsarm ist und auch bei extrem niedrigen Drehzahlen noch genau messen kann. Messungen im mV-Bereich sind nämlich äusserst Störanfällig. Gruß Elmar

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19.03.2004, 15:17

Hallo, wäre vieleicht nicht auch ein Schrittmotor verwendbar? Wenn man noch nen kleinen µC dahinter macht könnte man die Daten loggen und an den PC übertragen. Beim Eichen mit dem Auto habe ich gehört das man des ding 2 m vom AUto entfernt halten soll. Da es sonst zu Verwirbbelungen kommen kann. Nur mal so eine anregung. Gruß Peter

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19.03.2004, 16:17

Danke für die schnellen Antworten, zu Elmar: ja ich hatte auch eigentlich an eine Lösung mit Hallsensor gedacht (mehrere Dauermagneten auf der Achse anordnen), aber dann hat sich das mit dem Motor angeboten, da Messwerte und Lagerung in einem Bauteil hergestellt werden konnten. Ich werde das aber noch mal überdenken! zu Peter: mal abgesehen davon dass ich gerade keinen Schrittmotor habe, kenne ich mich damit auch nicht aus. Wie leicht dreht denn so ein Ding? Wiieviele Impulse bekommt man denn auf eine Umdrehung? Warscheinlich werde ich die oben genannte Methode bevorzugen. Aber Antwort auf die Fragen wäre schon interessant! Aber gibt es denn wirklich keine Möglichkeit die Pannung auszuwerten, denn bei meinem Multimeter konnte ich die Messwerte in Tests gut reproduzieren. Gruß Reiner

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19.03.2004, 16:40

Hi, ein Schrittmotor ist relativ schwehrgängig. Da ist ein DC-Motor mit A/D Wandler sicherlich besser. Beim Schrittmotor ist der Drehwinkel Pro Schritt angegeben und variiert je nach Typ. 2° oder weniger pro Schritt kann man mal so als Hausnummer stehen lassen. Ein Schrittmotor verhält sich im Generatorbetrieb wie ein Kurbelinduktor oder Fahrraddynamo, allerdings zwei 90° Pasenverschoben. So kann man die Schritte und sogar die Drehrichtung gut erfassen. Auch kann man so einen Schrittmotor auch gut als Kurbelinduktor für eine Taschenlampe missbrauchen. Je nach Ausführung machen die 20..100V lehrlaufspannung. Mit zwei Gleichrichtern und ein paar Goldcaps + LED kann man sich eine Schöne Batterielose Taschenlampe bauen <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Eine Anrere Möglichkeit der Dreherfassung wäre ein Inkrementalgeber. Die gibt es fertig als Bauteil. An Autoradios sind die ziemlich in Mode gekommen. Das sind die elektronischen Lautstärkeregler, die man beliebig weit drehen kann. Ähnlich wie beim Schrittmotor (nur hier mit Schaltern oder Lichtschranken) werden hier beim drehen zwei Impulse erzeugt, die 90° Phasenverschoben sind. Je nachdem, welcher Puls zuerst anfängt, bestimmt die Drehrichtung. In einer Kugelmaus sind auch inkrementalgeber drin, nur nicht als Bauteil, sondern in Einzelteilen aufgebaut und viel feiner aufgelöst. Einen Wetterfesten Inkrementalgeber kann man nicht bezahlen. Auch der DC-Motor will geschützt sein. Absolut unbeeindruckt von Witterungseinflüssen ist ein Magnet und ein HAL-Sensor. Ein Impuls pro Drehung reicht schließlich. HAL-Sensoren gibt es auch mit eingebautem Komparator und TTL-Ausgang. Daran kann man direkt einen µC oder PC dranhängen. Auf die sich drehende Achse brauchst Du nur eine passende Polscheibe aufschieben und fixieren. Polscheiben gibt es auch mit 2 N und S Polen, so hast Du dann 2 Impulse pro drehung, ist aber egal sofern man es vorher weiss <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Meine Wetterstation (5€ vom Wühltisch) habe ich mit sensoren bestückt. Das Schaufelrädchen ist als sich drehendes Rohr ausgeführt, dass auf einem anderen Rohr mit VErengung steckt. In die Verengung habe ich einen HAL.Sensor eingeklebt und außen auf das sich drehende Rohr eine Polscheibe gesteckt und mit Sekundenkleber fixiert. Jedesmal wenn N und S in einer Linie richtig herum durch den Sensor "leuchten" sagt der High. Der 3-Beinige HAL-Sensor (Sieht aus wie ein Transistor) ist mit Klingeldraht (ca. 1m länge) mit der Auswerteelektronik verbunden. Die beinchen sind mit Schrumpfschlacuh überzogen und das Ganze Ding mit grosszügig viel Heisskleber befestigt und vergossen. Bisher hat das Teil 1 Jahr allem wiederstanden und wird das wohl auch weiterhin. Das mit der Spannung ausmessen beim DC-Motor ist so eine Sache. Im Labor geht das recht gut, aber spätestens wenn da Jahreszeiten (Temperaturschwankungen) mitspielen wird es sehr schnell beliebig ungenau. Die meisten A/D-Wandler brauchen ein Eingangssignal von 5V um den ganzen Messbereich auszunutzen. Also musst Du das Signal verstärken, was dann wieder Störungen mitverstärkt. Auch die Auswertung des D/As ist aufwändiger als die Gabellichtschranke oder der HAL-Sensor. Da brauchst Du nur ein Timerregister und einen Interrupteingang zu belegen und der Rest geht fast von selber. Gruß Elmar

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19.03.2004, 16:46

P.S.: das Windrichtungsfähnchen funktioniert analog dazu. Wichtig ist dabei, dass es eine Polscheibe mit nur einem N und einem S ist. Der HAL-Sensor ist ein anderer, der gibt eine analoge Spannung raus. Ohne Magnetfeld halbe Betriebsspannung, voller N oder voller S dann Betriebsspannung bzw. 0V. Damit die Richtung eindeutig ist (NW oder SW haben gleiche Ausgangsspannung) sitzt ein zweiter HAL-Sensor um 90° versetzt dabei, der dann sozusagen den Quadranten der Ausgangsspannung misst. Dieser ist in der normalen Komparatorausführung und gibt ein TTl-Signal raus, das zwischen Ost und West unterscheidet. Der analoge Sensor einem Komparator, der die Spannung mit einer Dreiecksspannung vergleicht. Je höher die Spannung, desto kürzer sind die Impulse. Diese werden dann auch einfach ausgezählt.

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19.03.2004, 20:28

@Elmar, ich denke Hall - Sensor ist für sowas optimal. Die Dinger sind kostengünstig und Wetterfest. RFT hat mal nen Typ hergestellt, der mit ner Zweidrahtleitung betrieben wurde, also Phantomgespeist und da der OpenC Ausgang hatte konnte man auch 4 Stück parallel schalten und mit verschiedenen Kollektorwiderständen festlegen welcher Impuls zu welchem gehört. Die Betriebsspang war in weiten Grenzen variierbar. Eben echte "Fernimpulsgeber". Sowas muß es doch bestimmt auch jetzt noch geben. Die mechanische Belastung des Windrades ist ja bei Hallsensoren auch am geringsten und Wasser oder Staub wirken sich nicht aus. Übrigens, der Trabi hatte Hallgeber als Zündunterbrecher drin. Die lebten ewig, auch wenn da mal etwas Öl dazwischen lief und das leidige "Schmierfilzöltropfenvergessen" fiel flach. Gruß Gerd H

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19.03.2004, 21:45

Hallo Reiner, schau mal bei <a href="http://www.otherpower.com" target=_top>www.otherpower.com</a> Da findeste bestimmt was. Grüße Thomas

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19.03.2004, 23:03

Ohhh, Riesen Dank an alle, Ihr habt mich ja mit Infos geradezu zugedröhnt. Super. Ich hatte als erste Idee auch einen Hallsensor im Sinn, aber als ich dann den Motor liegen sah, und der auch gleich die Lagerung bot, habe ich den eben genommen. Aber ich werde das Ding noch mal umkonstruieren und mit Hall bestücken. Da habe ich auch noch eine Versuchsschaltung liegen, die werde ich dafür misbrauchen, übrigens aus DDR Zeiten (Bastelbeutel glaube ich). Nur mit dem yC muss ich dann noch mal Fragen, weiß ich erst mal garnicht was das ist. Schreibt mal eine Typ der geeignet ist, damit ich mal in irgendwelche Unterlagen sehen kann. Reiner

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19.03.2004, 23:28

@Reiner, Da du so gerne mit RFT Chips baust, die Dinger waren der B461G / B462G. Hier in LE hat's nen Laden, der hat noch kiloweise RFT Chips zu Schleuderpreisen. Wenn ich bei dem vorbeikomme, schaue ich mal ob der die auch noch hat. Da bin ich mir fast sicher. Bis jetzt hatte der noch alles. Alle A-Typen, V-Typen, B-Typen und nie teurer als 20 Cent. VQE's 25Cent, grins. Gruß Gerd H

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20.03.2004, 08:36

Anatec, B461 habe ich. mich interessieren die anderen Bauteile unter anderem der yC was immer das aauch ist. wäre es möglich das mal einer einen Schaltplan skizziert, da kann ich warscheinlich besser mit um. Ich bin nicht so Fit mit den ganzen Abkürzungen! Reiner

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23.03.2004, 23:32

@Reiner, alle wissens, keiner sagts. Du meinst sicher einen µC, auch genannt "Einchip - Mikrorechner". Ein Bauteil, das im großen und ganzen einen kompletten Rechner beinhaltet. So ein Teil kann dir ne Menge "Schaltung" abnehmen. Er ist programmierbar und damit erfüllt er dann die gestellte Aufgabe. Nur, das Programm mußt du dir schon selber ausdenken. Ist also nix, um mit Elektronikprojekten zu beginnen, aber auf jeden Fall für die Zukunft in betracht zu ziehen. Gruß Gerd H

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24.03.2004, 12:53

Hi, alle geben den anderem den Vortritt <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Win µC oder MC (Mikrokontroller) ist ein kleiner IC, in dem ein Prozessor, RAM und ROM drinnsteckt. Neben ein paar festverdrateten aber parameterisierbaren Funktionen hat der Ein- und Ausgabepins, die er abfragen und schalten kann. Das Programm in inneren kann auf Signale von aussen reagieren, rechnen und Ausgaben in Form von Signalen nach draussen geben. Ein µC ist eigentlich ein kompletter Computer, nur hat der keine Laufwerke, Sound, Tastatur und Bildschirm, was nicht heisst, dass man das bei Bedarf nicht dran anschließen kann. Es ist halt eine Frage der externen Hardware und der passenden internen Software. Bei Dir bedeutet das, dass Du einen µC brauchst, der die Impulse über die Zeit erfasst oder per internen/externen ADC (Analog Digital Converter) die Spannung erfasst und passend umrechnet. Mit der internen UART (RS232 Sender und Empfänger) kann der die Ergebnisse dann an einen PC weitergeben. So braucht sich er PC nicht um die eigentliche Messung kümmern, sondern holt sich die Ergebnisse bei Bedarf fertig vom Mikrocontroller. Der µC kann, sofern er genügens Speicher hat oder externer Speicher angeschlossen ist die Ergebnisse aquch sammeln und dann zum PC senden, wenn dieser an ist. Das nennt sich Datenlogger. So kann man auch ein Display an den µC hängen, auf dem man die Messungen so ablesen kann und wenn man den PC einschaltet kann dieser sich die Messreihen abholen und dann statistisch verarbeiten, grafisch aufarbeiten und als Protokoll speichern. Im Prinzip eine Autonome Wetterstation mit (optionaler) PC auswertung. Gruß Elmar

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24.03.2004, 19:24

Danke, bin ich froh das Ihr mich nicht ganz Blöd sterben lasst. Aber ich hatte inzwischen schon eine Ahnung was das ist. Die ausführlichen Informationen helfen mir sehr. Ich bin schon ständig am rumsuchen und lesen. Habe im Moment bloß wenig Zeit, geht aber so schnell wie möglich los. Ich werde bestimmt noch einige Fragen haben. Die Hauptsächlichen werden sein, welchen µC (Typbezeichnung?) kann man verwenden, das mit dem internen ADC höhrt sich lecker an. Bitte mal einen oder mehrer Typbezeichnungen Posten (Conrad oder so). Danke und Gruß Reiner

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24.03.2004, 19:59

Hi, für einen MC braucht man noch ein Programiergerät. Preise usw. findest du hier auf <a href="http://www.batronix.com" target=_top>www.batronix.com</a> Conrad hat leider nur PIC, das Programmiergerät ist wahnsinnig teuer. Die Mikrocontroler, die Du brauchst bekommst Du aber bei Reichelt. Reichelt ist für reine Elektronik sowiso billiger. Gruß Elmar

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24.03.2004, 20:41

Hallo, @Reiner Die µCs von Microchip (PIC) und Atmel (AVR) sind denke ich mal die bekantesten. Es gibt auch noch µCs von anderen Hersteller die mir aber nicht genau bekannt sind. (so viel ich weiß gehört auch Texas Instrument dazu) Jetzt frag aber nicht welcher besser ist weil das ist oft ein Glaubenskrieg gibt. Ich persöhnlich benutze die AVRs. Für die PICs ist glaube ich die Webseite <a href="http://www.sprut.de/" target=_top>http://www.sprut.de/</a> ganz gut für die AVRs wäre wohl die Seite <a href="http://www.mikrocontroller.net" target=_top>www.mikrocontroller.net</a> zu emfehlen. Und natürlich die Herstellerseiten (<a href="http://www.Atmel.com" target=_top>www.Atmel.com</a> und <a href="http://www.microchip.com/" target=_top>http://www.microchip.com/</a>). Am besten schaust du sie dir beide an und suchst dir deinen Favoriten raus. @Elmar So viel ich weiß hat Conrad auch AVRs. Und das das Programiergerät für PICs sehr teuer ist glaub ich nicht. Wenn es hochkommt kostet es 15€ glaub ich aber eher nicht. Gruß Peter

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24.03.2004, 21:41

Hi, stimmt, da gibt es auch selbstbauprojekte, die können aber nur eine begrenzte Anzahl von Typen. Es gibt übrigens 3 Arten von µCs: 1. OTP (one Time Programmable) diese lassen sich nicht wiederbeschreiben. Einmal gebrannt ist das Programm fest. 2. Mit Löschfenster, diese kosten sehr viel (bis zum 20 fachem), können per UV-Löschgerät wider gelöscht und anschließend neu beschrieben werden. Der Neuprogrammierprozess dauert ca. 10 Minuten. Diese sind zum austesten von Programmen gedacht, in der Serienfertigung bzw. für die Zielanwendung verwendet man die OTP-Version. 3. Flash sie sind deutlich teurer als die OTPs, aber wesentlich billiger als die Versionen mit Löschfenstern. Diese können sehr schnell gelöscht werden und 1000 mal überschrieben werden. Bei den Pics deutet das F in der Bezeichnung auf Flash hin, alle anderen müssen entweder per UV gelöscht werden oder sind OTPs. Die Atmels sind überwiegend Flash. PICs besitzen die sog. Harvard Architektur, das heisst dass Daten und Programm miteinander verknüpft einprogramiert werden. Auch sind PICs sog. RISC-Prozessoren (Reduces Instruction Code), was sie schneller macht, aber schwieriger in Maschinensprache zu coden. Möchtest Du nur C Programmieren, sind diese eine gute Wahl. Die 8051 kompatiblen Atmels haben einen normalen Assemblerbefehlssatz, was sie einfach und effizient bei der Assemblerprogrammierung macht. C-Compiler gibt es auch. Wenn Du sowohl als auch Assembler und C machen willst, ist das die bessere Wahl. Die AVRs sind ebenfalls RISCS und sehr leistungsfähig. Wärend man bei PICs typischerweise den Typ nach Anwendung auswählt, können die meisten Atmels für alles mögliche benutzt werden. Genauer gesagt gibt es hunderte verschiedene Pics, die man nach Anwendungsfall auswählt um geld zu sparen. Bei den Atmels gibt es keine solche vielfalt, da sind die µCs universeller, aber etwas teurer. Dafür ist es aber leichter einen passenden µC parat zu haben. Für Hobbyelektroniker sinnvoller. Die 89c2051 / 89c4051 von Atmel sind kleine universelle und sehr billige Flash µCs. Allerdings besitzen die keinen internen A/D-Wandler. Leicht zu programmieren sind die auch. Gruß Elmar

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25.03.2004, 00:00

Nicht die bewährten Motorolas vergessen, wie den 68HC11 in all seinen verschiedenen Ausführungen. Einige mit wiederbeschreibarem EEPROM-Speicher. Andere mit Flash-Speicher. Über RS-232 programmierbar. Den F1 gibt's bei Reichelt, aber auch der Conrad hat noch ein paar Motorolas. Z.B. den 68HC908GP32 (mal 170311 eingeben) als DIP (40-poliges IC) mit Flash aus der HC08 Familie. Zu erwähnen wäre noch dass es sich bei den Mikrocontrollern für Kleinprojekte um 8-bit Typen handelt (sollte man nicht vergessen, wenn man sein typisches C-Programm mit den schönen großen Zahlen vor sich hat). Für größere Zahlen (ganze Zahlen, Festpunkt oder Gleitpunkt) gibt's dann halt Bibliotheken oder man überlegt sich was. Gruß Gerd

Reiner

29.03.2004, 20:27

Ich musste mich erst mal neu anmelden,

Ihr hattet euch ja mal wieder selbst übertroffen. Die vielen Infos muss ich erst mal studieren und verdauen. Ich denke ein Typ mit AD Wandler wäre mir nach dem ersten lesen am liebsten. Habt Ihr da auch eine Tipp, oder noch besser mal einen Schaltplanauszug von ähnlichen Projekten.
Gruß Reiner