Frequenz-Anzeige Gerät basteln

[Dzhordi]

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Man bastelt (nicht fertig gekauft) ein Gerät für die Frequenzanzeige. Das Gerät sollte Impulse vom DrehzahlSensor (PNP) bekommen . Elektronische Komponente (Chips, Display…) müssen preiswert sein
Wie ich vermute, es sollte ein Zähler zum Einsatz kommen und dann durch Zeit dividiert.

Die Anzeige sollte in Umdrehungen pro Minute sein.

Jetzt genauer:
Eingesetzt wird der induktive Drehzahlsensor „BI8U-M18-AP6X“
von Firma Hans Turk GmbH
http://pdb.turck.de/de/DE/product/search?userSearch=...

Die maximale Drehzahl sollte 5000 Umdrehungen pro Minute sein.
Momentan gibt es 6 Kunststoffstreifen auf der drehenden zylindrischen Kupplung. Da die Streifen zu klein sind - werde ich zuerst den Sensor mit vorhandenen Kupplung ausprobieren. Wenn nicht - dann werde ich nach eine andere Kupplung suchen, wo 1 Nut oder 1 oder 2 Nocken aufgebaut sind. Also aktuell 6 Umdr./min

Die Genauigkeit: Anforderungen sind nicht zu streng. bis ca plus minus 10-20 rpm... denke ich geht...
Zeichengröße sollte nach Möglichkeit nicht weniger als 8 mm sein. Größer wäre besser. LED oder LCD - nicht prinzipiell. Was Billiger.

Umgebung: kein Öl, kein Zittern, Raumtemperatur.
Gerät mit Display sollte nicht zu größ sein: 150 mm x 150 mm x 150mm ist schon ca die Grenze. 50x50x50 wäre zu klein.

Es wird ein Muster-Stand gebaut, wo zwei kleine e-Motoren durch eine Kupplung gekoppelt sind. Die Drehzahl sollte mit dem Sensor ermittelt und mit dem gebauten Gerät (woran der Drehzahlsensor angeschlossen werden muss) angezeigt werden.

Meine Frage wäre, auf Basis von welchem Chip das (Zähler & Division durch die Zeit) realisiert man die Aufgabe?
Wäre es möglich ohne oder mit minimalen Programmier (Software) -Aufwand sondern rein (oder fast nur) hardwaremässige Lösung?

 

[Zottel]

Gewöhnlich dividiert man nicht durch die Zeit, sondern man verbindet das Signal für eine Meßzeit "Torzeit", z.B. für 1 Sekunde, mit dem Zähler. Der zeigt dann nach 1 Sekunde die Frequenz in Hz.
Außer dem Zähler selbst hat man dann die folgenden Baugruppen:
- Zeitbasis, ein Quarzoszillator. Kalibrierbar mit Trimmkondensator. Für hohe Genauigkeit mit Temperaturgeregelter Beheizung.
- Teiler, der aus der Zeitbasis die Torzeit gewinnt. Im Grunde ein Zähler, der bei 1MHz z.B. 1000000 Quarzschwingungen abzählt.
- Der Zähler für die Frequenz.
- Ein Latch, das nach Ende der Zählung den Zählwert speichert, damit man ihn bis zur nächsten Messung im Display sieht.
- Eine Ablaufsteuerung, die den Zähler vor Beginn der Messung löscht und am Ende den Zälwert in das Latch überträgt.
- Eine Multiplexer-Logik, um die Zahl der Leitungen zum Display zu vermindern.
- Ein Display

So was kann man nach diesem Schema z.B mit TTL-Chips aufbauen. Z.B. 8 Stufen für den Zähler, z.B. 7490, 8 Stufen Latch, 8 7-Segment-Decoder, z.B 7447, 7 Dezimalzähler um aus 10MHz die Sekunde Torzeit zu erzeugen. Sind schon mal >30 Chips.
Um Umdrehungen pro Minute zu erhalten, kannst du allerlei Tricks anwenden, z.B. 6 Sekunden zählen und an das Ergebnis eine dauernd leuchtende Null anhängen. Oder 0.6 Sekunden zählen und "UpM x100" dranschreiben etc...

Ende der 70er konnte man die obige Anordnung in 1 IC packen. Siehe:
http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/fn31/fn3166.pdf

Wie du siehst, ist dieser 1-Chip Frequenzzähler laut Hersteller obsolet...

Nun noch zur Genauigkeit: Wenn du 5000UpM hast, ist die Frequenz 83.333 Hz. EinZähler obiger Bauart zählt entweder 83 oder 84 Impulse innerhalb der Meßzeit. Macht 4980 oder 5040 UpM.
Bei 83.333 Hz ist die Dauer 1 Periode 12000 Mikrosekunden und dein 10MHz-Quarz macht 120000 Schwingungen. Es ist hier also sinnvoller, die Schwingungen des Quarzes während einer Periode des Meßsignals zu zählen, um eine hohe Auflösung zu erhalten.

Nun mußt du aber den Kehrwert des Zählergebnisses bestimmen. Ja, auch das geht mit Hardware, aber es führt zu weit, das auszuführen.

Spätestens hier solltest du dich für einen Mikrocontroller entscheiden. Der kostet als Chip z.B 2 Euro und du kannst beliebige Umrechnungen durchführen...