Datenerfassung

[gelöscht]

Bin immer wieder begeistert, was Du da hinbringst, wenn ich auch fast nix davon verstehe
Die Pulszahl bei den meisten Nabendynamos liegt bei 28. Wenn Du vor der Gleichrichtung nur eine Halbwelle abgreifst, stimmt die 14. Die aktuellen Shimanos, Sturmey Archer X-FDD, und die einfachen SRAMs haben 28 Pole, nur der SON 28/SON 20 hat 26. SON 20R bzw. XS können anders sein, die hatte ich noch nicht in der Hand. Bei den teuren SRAM (D7) gibt es 36 Pole.

Grüße, Robert

[jb79]

Du scheinst ja schon sehr gut informiert zu sein, Robert.

Nun gut, ob 14 oder 28, das ist ein Faktor 2 => sehr einfach per PIC zu lösen.
Die Faktoren 26 und 36 sind dann noch auszurechnen, die haben leider recht ungünstige Multiplikatoren ich komme da auf 120/26=4,61 und 120/36=3,33. Beides binär eher ungünstig zu lösen (4,5 und 3,5 würde gehen), allerdings gibt das mehr oder weniger große Rechenfehler.
Um den Rechenfehler geringer zu machen, könnte man das Ganze mit 100 multiplizieren (das bedeutet daß man einfach 120000/26 rechnet, das gibt 461,538, auf 461,5 rundet (das kann man mit einzelnen Additionen bzw. Subtraktionen von Vielfachen von 2) und dann einfach die Kommastelle bei der Ausgabe um 2 Zeichen nach links schiebt. So erreicht man einen viel kleineren Rechenfehler.

[gelöscht]

Nur im Fahrradbereich habe ich etwas Erfahrung, und Nabendynamos interessieren mich schon länger.
Aber wenn ich so über Deine Multiplikatorenthematik nachdenke, so scheint mir das Anpassen auf Fahrraddynamos eher "Luxus" zu sein. Andere Generatoren haben vielleicht wieder andere Polzahlen, und Du müßtest Dir wieder überlegen, wie Du das umsetzt.
Ich halte es für machbar, drei bis vier Magneten mit ausreichender Genauigkeit am Nabenkranz anzubringen und die Pulse eines Magnetkontakts auszuwerten. Spart Dir doch Arbeit!

Grüße, Robert

[jb79]

Das mit den Magneten ist natürlich eine Lösung, aber je mehr Impulse/Umdrehung, desto genauer arbeitet das Ganze.
Angedacht ist es so: Ein eigener Gleichrichter (dafür reichen Wald und Wiesen-Dioden) richtet zusätzlich zum Hauptgleichrichter (über den auch der Laststrom geht) die Wechselspannung vom Generator gleich. Diese wird allerdings nicht per Kondensator geglättet sondern an einen Auswertestufe geleitet, die die Sinuskurve in Impulse der selben Frequenz wandelt. Ideal wäre dafür z.B. ein Nulldurchgangsdetektor oder auch ein Schwellwertschalter, wobei es schwierig ist, eine nicht konstante Spannung so zu detektieren.

[jb79]

Aktuelleste Entwicklung: Wir haben jetzt noch ein 7. Menü (Menünummer 6, die 7 ist der Displaytest), die 1. Zeile ist eigentlich selbsterklärend: "Löschen Maximalwerte"
In der 2. Zeile hat man jetzt die Wahl zwischen 1=RAM und 2=EEPROM. Das aktuelle Setting ist immer 0 (automatisch wird da nix gelöscht). Wenn man 1 oder 2 eingibt und dann # drückt löscht man den entsprechenden Speicher mit den Maximalwerten. Man muß allerdings in Menü 5 aufpassen, was dort als Speicherplatz für die Maximalwerte eingestellt ist. Hat man dort das EEPROM als Speicherplatz ausgewählt und löscht die im EEPROM gespeicherten Werte, so überschreibt man damit automatisch auch die Werte im RAM, weil die beim Anzeigen des Menüs mit den Maximalwerten dann vom EEPROM gelesen und in den RAM geschrieben werden. Eigentlich logisch, aber ich dachte schon an eine Fehlfunktion und hab ca. 1,5h mit der Fehlersuche verbracht.
Nebenbei gabs beim EEPROM Löschen noch das Problem, daß genau 1 Speicherzelle gelöscht wurde (10 sind in Summe zu löschen, denn es gibt 5 abgespeicherte Werte mit jeweils 2 Byte/Wert). Nach einer Weile ist mir dann eingefallen, daß EEPROM Zellen ein Vielfaches der Zeit zum Beschreiben (so 10ms sollten es schon sein, was bei einem Takt von 4MHz die kleine Ewigkeit von 40.000 Takten ist, die man aufs Schreiben der zweiten Zelle wartet. Mit der Warteschleife gings dann auf einmal problemlos.

Jetzt brauch ich "nur" noch die Erfassung der Maximalwerte programmieren, das ist das nächste große Ziel. Wird aber etwas aufwändiger, weil man ständig Maximalwert und aktuellen Wert vergleichen und gegebenenfalls speichern muß.

[jb79]

Das Programmieren freut mich momentan nicht, dafür bastle ich schon eifrig an einem Platinenlayout rum.
Auf dieser Print finden sich eigentlich fast schon alles was man braucht, nur werde ich jetzt noch die Erfassung der Impule auslagern, damit die Print kompakter bleibt. Eine weitere Platine wird dann die Leistungselektronik beherbergen (6 Schottky Dioden, Impulserfassung und Shuntwiderstand), an der bastle ich gerade.

Außerdem soll auf diese Print noch die Option für einen Schaltregler (Step-Down Converter) drauf, die man bei Nichtbenutzung durch eine oder 2 Drahtbrücken einfach weglassen kann. Hier mal der Entwurf der Hauptprint (incl seriellem EEPROM, CD4093 für die Impulserfassung und Strom/Spannungsmessung).

Diese Print enthält außerdem alle Anschlüsse (Display, Leistungsprint, Tastatur), ich komme mit nur 1 Leiterbahnebene aus, natürlich alles händisch verlegt. Bei einem Autorouter kommt nämlich meist nix raus wenn der mit nur einer Leiterbahnebene arbeiten muß. Dafür mußte ich aber teilweise zwischen den Beinchen der ICs und Anschlußstecker durch, geht leider nicht anders, am besten wäre also eine professionell gefertigte Leiterbahn mit Lötschutzlack, damit beim Zusammenbau keine Kurzschlüsse entstehen.

hauptprint_entwurf2.JPG (87.12 KiB) 8394-mal betrachtet

[Vertikalwindrad]

hi jb
ich hab zum ersten mal diesen Teil gelesen ich kann auch einiges verstehn.
War auch ma elektronik begeistert bis 2000

Ist auf jeden fall nicht viel übrig von dem wissen, aber es reicht dazu zu sagen Spitzen Leistung das Programm sieht auch erstklassig aus ist das bei der Messeinheit dabei?
Jedenfalls kenne ich solche Platienen Simmulationen nicht. Sieht sehr kompakt aus.
Sieht auch aus als wär der Weg das Ziel.

Soll das ganze nur für Nabendynamos sein?

[jb79]

Die Software nennt sich KiCad und ist als Freeware! hier runterzuladen (hab das Komplettpaket genommen, größte Datei mit längstem Dateinamen).
Beinhaltet sind:
[*] Projektmanagement wo man alle einzelnen Tools beisammenhat
[*] Schaltplaneditor (sollte zu PSPICE kompatibel sein, das ist eine Software zur Schaltungsanalyse)
[*] PCB Editor (mit Autorouter), ich mach's aber lieber händisch, denn der Autorouter verwendet zwar 2 Leiterbahnebenen, schaffts aber trotzdem nicht das Ganze korrekt zu verbinden. Am Ende bleiben dann immer ein paar Verbindungen übrig die ich nichtmal händisch hinbekomme.
[*] Ausgabe im Gerber-Format (für professionelle Fertigung)
[*] 3D Darstellung (siehe vorletzter Post).

Habs mir eigentlich nur gesaugt um mal schnell den Schaltplan festzuhalten, aber inzwischen zeichne ich mit Vorliebe aus dem Schaltplan ein PCB Layout.
Vom Erstkontakt bis zur fertigen Print waren's bei mir nur ca. 3h. Wer schon mal mit CAD Software und/oder Platinenherstellung zu tun hatte findet da relativ schnell rein, was ich allerdings noch suche ist, wie ich einzelne Leiterbahnen breiter machen kann, hab das zwar im Context Menü schon gefunden, funktioniert hats aber aus irgendwelchen Gründen nicht.

Zur Meßeinheit: die ist von mir selbst entwickelt worden nach den Anforderungen die wir hier haben.
Hardware: Pic16F876 mit 4MHz getaktet, 8kByte ROM
Display: 2x20 Zeichen LCD, hab eigentlich 2x24 Zeichen, es aber auf 2x20 Zeichen untergebracht, warte derzeit auf ein bei Ebay ersteigertes (eigentlich
Sofortkauf) 2x20 Zeichen Display um knapp 3,7€ (incl. Versand!!!)
Eignung für Generatoren: derzeit mal für Nabendynamos gebaut, allerdings bin ich noch dran, einen Lastteil zu entwerfen, wo man auch 3-phasen Generatoren anschließen kann. Damit geht z.B. die Verwendung von Radnabenmotoren, wie sie bei Elektrofahrrädern eingesetzt werden. Solange die Spannung und der Strom im Rahmen bleiben kann man aber fast jeden Generator anhängen.. Bisher hab ich das Ganze allerdings nur theoretisch betrachtet, weil ich (noch) kein Windrad mit Generator habe. Plane aber irgendwann im Sommer vielleicht mal eines zu bauen und bei meinen Eltern aufzustellen.
Grobe Eckdaten der Meßbereiche:
Spannung 0-40V (39,9V)
Strom 0-20A
Daraus errechnet wird die Leistung
Leistung 0-655,36W (mehr erzeugt derzeit leider noch einen Überlauf, das wird bei Bedarf irgendwann gefixt)
Impulse/s: 1, 2, 4, 8, 16 oder 14 Impulse/s (Bereich wird vielleicht auch noch für andere Impulszahlen umgeschrieben)
Windgeschwindigkeit: 0-5V, entspricht 0-40m/s. Hier besteht noch Handlungsbedarf einen Meßfühler zu bauen der eine entsprechende Spannung liefert.
RS232 Schnittstelle: 2,4k, 9,6k oder 19,2kBaud
Speicherung der Maximalwerte in Ram oder EEPROM, Löschen dieser Werte möglich, auch Anzeige dieser Werte ist natürlich möglich
Anzeige der aktuellen Meßwerte (U, I, P, Drehzahl und Windgeschwindigkeit).

[jb79]

So bin gerade draufgekommen, daß es wohl irgendwo im Programm gröber spießt weil der Meßwert für die Drehzahl absolut nicht stimmt, außerdem will das Unterprogramm für die Ermittlung und Speicherung der Maximalwerte nicht funktionieren.

Muß wohl auf die Fehlersuche gehen, nur wirds die nächsten paar Wochen mit der Zeit ein bißchen eng.

[jb79]

So, nachdem sich bei mir schon Verzweiflung breitgemacht hatte weil ich den Fehler in der Impulserfassung nicht aufspüren konnte hier nun die gute Nachricht: Der Fehler ist gefunden und ausgebessert. Grund war, daß ich offenbar einen Befehl zur Umschaltung der Speicherbank gelöscht hatte, wodurch der Zähler für die Impulse (dessen Setting in einer bestimmten Speicherstelle hinterlegt ist) nicht initialisiert wurde. Eigenartigerweise sind trotzdem Werte angekommen, die allerdings konstant waren, der Zähler hat also irgendwas gezählt, nur eben nicht das was er sollte.
Egal, jetzt funktioniert es und ich hab gleich noch eine weitere Funktion eingebaut, nämlich daß bei Strommessungen zwischen 0-5 und 0-9,99A eine zweite Nachkommastelle angezeigt wird, also x,xxA. Die Strommessung für 0-20A zeigt hingegen xx,xA an, am Display werden somit immer 4 Zeichen Platz benötigt.

So jetzt mal ein Überblick wie's momentan bei mir am Schreibtisch ausschaut:
Ganz links die Programmierprint, rechts daneben die Hauptplatine, darunter liegt die Meßprint (U,I, Impulse für die Drehzahl). Dahinter liegt das Steckbrett auf dem ein Taktgenerator Impulse generiert die per Meßprint erfaßt werden. Die zu messende Spannung kommt von einem WRT54 Netzteil, als Last hängt der PC Lüfter dran. Rechts wie schwer zu erkennen ist das Display und die Tastatur der Schaltung, dahinter meine PC Tastatur.

aufbau.jpg (79.73 KiB) 8265-mal betrachtet