Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Der chaotische Hauptfaden

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derrdaniel
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Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Hallo zusammen,

ich wollte bei einem klassischen Diesel (Mercedes W120 180D) einen Drehzahlmesser basierend auf der Bordspannung bauen und habe mir diese daher mit einem Taschenoszi angeschaut. Heraus kam eine lustige Berg und Tal Fahrt mit fast 0,1V Schwankung. Da diese völlig ungleichmäßig ist habe ich mich mal in Lichtmaschinenfehler eingelesen. Dabei ist mir die Frequenz spanisch vorgekommen. Es handelt sich um eine unbekannte Drehstromlichtmaschine mit eingebautem Regler.

Messmethode: Abblendlicht als EINZIGEN Verbraucher eingeschaltet (gut, das Poti des Tanksensors + Drehspuleninstrument hängen auch noch am Netz) und das Oszi in den Zigarettenanzünder eingesteckt.

Ergebnis: Siehe Bild. Es wird immer eine große von einer kleinen Welle gejagt. Die Frequenz lässt sich durch Gasgeben ändern. Gefühlt proportional, mangels Drehzahlmesser aber nicht prüfbar.

Interpretation: Die Drehzahl der Lichtmaschine ist basierend auf den Riemenscheibendurchmesser geschätzt 3 mal so hoch wie die Motordrehzahl. Die Motordrehzahl im Leerlauf ist für einen Diesel recht hoch --> geschätzt 1000 U/min. Ergo ca. 3000 U/min Lichtmaschinendrehzahl (Ziemlich sicher zwischen 2000 und 4500). Das ergibt in Hertz 50Hz. Ein Wellenpaar ist auf dem Bildschirm 35ms breit --> 28Hz. Die einzelnen Wellen (nicht als Paar) haben also eine Wiederholfrequenz von 56Hz. Das legt die Vermutung nahe, dass eine einzelne Welle eine Umdrehung repräsentiert.

Alle typischen Lichtmaschinenfehler (Statorkurzschluss, Diodendefekt) treten ja mehrfach während einer Umdrehung auf, da der Rotor viele Polpaare hat. Internetquelle: http://www.microcharge.de/downloads/Und ... eforms.pdf


Was sehe ich da auf dem Bildschirm? Meine Ideen wären jetzt eine Reglerschwingung oder Wackelkontakt an den Kohlen verursacht durch drehzahlabhängige Vibrationen? Oder bin ich einfach zu doof das Oszi zu lesen?

Ich habe hier klar ein Defizit und würde mich freuen falls jemand mich aufklärt. Ich habe versucht mir selber Gedanken zu machen, komme aber nicht drauf.

Gruß
Daniel
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Bastelbruder
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Bastelbruder »

Hast Du schon mal mit dem Gedanken gespielt, eine "W"-Klemme anzubringen und zu verwenden, wenn sie nicht schon vorhanden ist?
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Bastelbruder hat geschrieben: Mo 28. Feb 2022, 23:05 Hast Du schon mal mit dem Gedanken gespielt, eine "W"-Klemme anzubringen und zu verwenden, wenn sie nicht schon vorhanden ist?
Ist nicht vorhanden, mit dem Gedanken habe ich kurz gespielt, aber dann verworfen, weil ich nicht an der Lichtmaschine "rummachen" will.

Mir geht es in dem Post hier auch nicht darum einen Drehzahlmesser einzubauen. Dafür wäre am besten eine Lichtschranke an der dafür perfekt geformten Schwungscheibe. Ich will in erster Linie verstehen, warum es so schwankt.
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reutron
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von reutron »

was heißt das es würde auch ohne W-klemme gehen :shock:
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ferdimh
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von ferdimh »

Ich behaupte, du siehst da gar kein Lichtmaschineneigenes phänomen, sondern die Schwankungen ergeben sich durch Drehzahlschwankungen des Motors, der zweimal pro Umdrehung (also bei 1000 U/min 33 mal pro Sekunde) erst ein bisschen bremst und dann plötzlich schneller wird, weil gerade Diesel explodiert ist.
Der Regler arbeitet natürlich auch noch dagegen und der Riementrieb kann auch noch schwingen, was das Ganze zusätzlich anheizen dürfte.

Ein Defekt einer einzelnen Diode der Lichtmaschine wäre in vielen Fällen mit glimmender Ladekontrollleuchte oder sonstigem Fehlverhalten verbunden - das würde ich erstmal ausschließen wollen.

Kriegst du auf einem zweiten Oszikanal das Ansauggeräusch des Motors aufgezeichnet (ohne Luftfilter, damits ordentlich bollert)?
Dann müsste man das Ganze vergleichen können.

Bedenke aber auch, dass gerade ein eher kostenoptimiertes Digitaloszi möglicherweise Mist zeigt, wenn man es zu langsam einstellt (Aliasing).
Gary
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Gary »

Durch die Vollweggleichrichtung hast du sechsfache Frequenz, dann gibt es 12, 14 und 16 polige Maschinen. Im Benz ist wohl Bauart K1, G1 oder N1 mit 12 Klauen-Pol-Läufer.

an der W Klemme gilt Frequenz =(Polpaare (12/2) mal Drehzahl)/60. (aus Bosch technische Unterrichtung)

Den Einfluss vom Regler kannst du mit verschiedenen Lasten versuchen zu erfaßen.
Robby_DG0ROB
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Es gibt ja zwei Möglichkeiten: Einmal die unmittelbare Frequenzmessung an Klemme W und zum anderen die Schwankungen, die wesentlich niederfrequenter sind und auf die einzelnen Arbeitstakte zurückführbar sind. Letzteres hat man z.B. bei der AU genutzt und einfach zwei Klemmen an die Batteriepole gesetzt. Alternativ gab es auch ein Mikrofon am Auspuffende…
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Joschie
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Joschie »

Hallo Daniel,

ich würde behaupten das das was du da siehst ganz normal ist.

Wenn du den Drehstrom gleichrichtest hast du immer einen gewissen Rippel drauf da ja keine Glättung hinter dem Gleichrichter stattfindet. Das einzige Glättinstrument das wirklich verbaut ist ist die Batterie.
Kannst du ja vergleichen mit einem Trafo den du nur mit einem Brückengleichrichter gleichrichtest.

Auch dem was Ferdi sagt kann ich zustimmen, es kann gut sein das dies auch leicht mit einwirkt.
Musst dir mal an einem Einzylinder eine Gleichstromlima aufm Oszi anschauen, da kannst du alle vier Takte des Motors benennen.

Grüße
Josef
Gary
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Gary »

Das Wechselstrom Signal mal auskoppeln, per Lautsprecher anhören, mal in die Soundkarte und da filtern.
Da verbringt man ein paar nette Stunden und wird nicht dümmer dabei ;-)

Ich finde es interessant!
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

ferdimh hat geschrieben: Mo 28. Feb 2022, 23:30 Ich behaupte, du siehst da gar kein Lichtmaschineneigenes phänomen, sondern die Schwankungen ergeben sich durch Drehzahlschwankungen des Motors, der zweimal pro Umdrehung (also bei 1000 U/min 33 mal pro Sekunde) erst ein bisschen bremst und dann plötzlich schneller wird, weil gerade Diesel explodiert ist.
Der Regler arbeitet natürlich auch noch dagegen und der Riementrieb kann auch noch schwingen, was das Ganze zusätzlich anheizen dürfte.

Ein Defekt einer einzelnen Diode der Lichtmaschine wäre in vielen Fällen mit glimmender Ladekontrollleuchte oder sonstigem Fehlverhalten verbunden - das würde ich erstmal ausschließen wollen.

Kriegst du auf einem zweiten Oszikanal das Ansauggeräusch des Motors aufgezeichnet (ohne Luftfilter, damits ordentlich bollert)?
Dann müsste man das Ganze vergleichen können.

Bedenke aber auch, dass gerade ein eher kostenoptimiertes Digitaloszi möglicherweise Mist zeigt, wenn man es zu langsam einstellt (Aliasing).
Das mit der Drehzahl passt tatsächlich. Hatte ich erst verworfen, weil ich mir die zwei unterschiedlich großen Buckel nicht erklären konnte (Ich glaube nicht, dass zwei Zylinder so viel schlechtere Kompression haben). Aber es kann natürlich sein, dass der kleinere Buckel der Versuch des Reglers ist den größeren Buckel zu glätten.

Das Oszi hat leider nur einen Kanal und für das alte Hameg habe ich am Auto keinen Strom.

Bzgl. Oszi: Das Ding ist bestimmt nicht gut, aber läuft halt auf Batterie.
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Gary hat geschrieben: Di 1. Mär 2022, 10:26 Das Wechselstrom Signal mal auskoppeln, per Lautsprecher anhören, mal in die Soundkarte und da filtern.
Da verbringt man ein paar nette Stunden und wird nicht dümmer dabei ;-)

Ich finde es interessant!
Bei 30-50 Hz Schwankung würde ich die großen Wellen auf dem Schirm gar nicht sehen, oder? Damit würde ich dann gezielt den höherfrequenten Ripple durch Polpare, Vollweggleichrichtung etc hören, oder (siehe Beitrag Gary)?

Ich glaube mittlerweile wirklich, dass das die Drehzahlschwankung ist.
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Robby_DG0ROB hat geschrieben: Di 1. Mär 2022, 09:00 Es gibt ja zwei Möglichkeiten: Einmal die unmittelbare Frequenzmessung an Klemme W und zum anderen die Schwankungen, die wesentlich niederfrequenter sind und auf die einzelnen Arbeitstakte zurückführbar sind. Letzteres hat man z.B. bei der AU genutzt und einfach zwei Klemmen an die Batteriepole gesetzt. Alternativ gab es auch ein Mikrofon am Auspuffende…
Ich glaube ich muss doch mal W einbauen. Das mit dem Mikro klingt natürlich auch spannend. Zumal der Motor ja unterdruckgeregelt ist und man daher einfach einen Schlauch hinter die Drosselklappe legen könnte.
Robby_DG0ROB
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Robby_DG0ROB »

OM363?
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Ja genau, aber mit Drehstromlichtmaschine.

Edit: Doch nicht. OM636 :-P
derrdaniel
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von derrdaniel »

Ich habe mich mit einem befreundeten Doktoranden unterhalten. Er meint man sollte da eine fft draufschießen, die niedrigste Frequenz nehmen und dann durch die halbe Zylinderzahl teilen. Dann ist die Riemenübersetzung egal. Außerdem könnte es auch bei Gleichstromlichtmaschinen und evtl. Benzinern funktionieren. Klingt interessant, ich schaue mal ob das mit einem Arduino realistisch ist.
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Joschie
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Joschie »

derrdaniel hat geschrieben: Do 3. Mär 2022, 08:46 ... man sollte da eine fft draufschießen...
Nur kurz zur Verständlichkeit, was ist ein fft der draufschießt?

Grüße
Josef
ch_ris
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von ch_ris »

ich glaube etwas weitaus komplizierteres als ein bitschubs den man nehmen könnte wenn man einfach ein piezo auf die Leitung klemmt.
oder einen magnet irgendwo hinbappt.
duese
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von duese »

fft = fast fourier transformation. Ein Algorithmus, der Signale in die verschiedenen (Sinus-)Frequenzen zerlegt.
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Alexander470815
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Alexander470815 »

Viele Digital Oszis können das auch, damit könnte man dann zumindest schon einmal schauen wo der interessante Peak liegt, danach kann man dann einen entsprechenden Filter schalten um alles was niedriger in der Frequenz ist raus zu halten.
Gary
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Gary »

Bergab wird nichts oder fast nichts eingespritzt, da ist ein Piezo an der Leitung taub.

FFT mit Soundkarte ist bei meinem Oszi die bessere Wahl - ich weiß aber nur wie wenig ich da an meinem Oszi einstellen kann.
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ferdimh
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von ferdimh »

Ich würde behaupten, die beste Drehzahlauswertung bekommt man mit einem ABS- oder Kurbelwellensensor am Anlasserzahnkranz hin.
Das gibt schön viele Impulse pro Umdrehung, und weil die Zähne schnell vorbeikommen auch noch eine hohe Spannung.

Die vom Elch (Mercedes A180 W169) sind schön billig und praktisch.
Hesselbach
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Hesselbach »

Hallo Leute,

Also ich habe auch schon über dieses Phänomen nachgedacht bin aber zu keinem eindeutigen Ergebnis gekommen. Bei meinen Aro mit Peugeot XD3 schließt der Plakettenkleber sein Prüfgerät immer an die Batterie an und das Prüfgerät zeigt die korrekte Drehzahl die genau mit meinem Drehzahlmesser der an der Lima Klemme W angeschlossen ist an. Meine Frage wie das funktioniert da ja die Übersetzung von Kurbelwelle zur Lima bei jedem Fahrzeug verschieden ist konnte der Mann im grauen Kittel auch nicht beantworten. Die einzige Information die das Testgerät manuell eingestellt bekommt ist die Anzahl der Zylinder sodass ich auch zu der Vermutung tendierte dass das mehrmalige beschleunigen-abbremsen pro Umdrehung da irgendwie gemessen wird. Bemerkenswert finde ich allerdings dass das alles auch funktioniert wenn die Testzange direkt an der Batterie angeschlossen ist da die ja eine sehr große Kapazität darstellt und so ziemlich alle Schwingungen eliminiert.

Gruß Hesselbach
IPv6
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von IPv6 »

Das erinnert mich an den örtlichen GTÜ. Der hatte für die Drehzahlmessung bei der Abgasuntersuchung einen Beschleunigungssensor per Magnet an den Motor geheftet und über die Vibrationen dann auf die Drehzahl schließen wollen. Klappt angeblich sehr zuverlässig, hatte aber bei meinem Dreizylinder Zweitakter kläglich versagt :D
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Alexander470815
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Alexander470815 »

Wenn man die Möglichkeit hat einen Reluktanz Sensor am Zahnkranz anzubringen dann ist das auch eine sehr gute Möglichkeit.
Das wären dann die Typischen Kurbelwellen Geber die auch ferdimh beschrieben hat.
Da kommen dann auch mal schnell 50V und mehr raus, das kann man also ohne große Signalaufbereitung verwerten.
Einfach nur über einen Reihenwiderstand und gegen GND und VCC mit Dioden begrenzen, Steilheit der Flanken ist absolut ausreichend um die Drehzahl mit einem Microcontroller auszuzählen.
Habe mich gerade gefragt ob man da nicht sogar die Versorgung daraus generieren könnte :D, gerade habe ich keinen zur Hand sonst würde ich mal den Innenwiderstand von einem messen.
Bei dem Frigoblock Aggregat messe ich so auch die Drehzahl des Motors, geht einwandfrei und der Sensor ist ausreichend robust.
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MatthiasK
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von MatthiasK »

Hesselbach hat geschrieben: Do 3. Mär 2022, 11:50 Bei meinen Aro mit Peugeot XD3 schließt der Plakettenkleber sein Prüfgerät immer an die Batterie an und das Prüfgerät zeigt die korrekte Drehzahl die genau mit meinem Drehzahlmesser der an der Lima Klemme W angeschlossen ist an.
Bei meinem gegnerischen Fahrzeug mit XD3 (Diese Motoren wurden bei Indenor gebaut!) war an der Schwungscheibe mal ein Sensor. Leider ist davon nur ein Loch mit einem Kunststoff-Halter übrig und ich habe keine Ahnung, was da verbaut war.
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Bastelbruder
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Bastelbruder »

Es gibt da bloß einen Sensortyp. Ein kleiner Stabmagnet mit vielen Windungen dünnem Draht drumrum.
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sukram
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von sukram »

IPv6 hat geschrieben: Do 3. Mär 2022, 12:46 Klappt angeblich sehr zuverlässig, hatte aber bei meinem Dreizylinder Zweitakter kläglich versagt :D
Wartburg?
Robby_DG0ROB
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Dort nimmt man dann wieder Kl. 1 an der Zündspule oder die kapazitive Klemme um ein Zündkabel. Da mehrzylindrige 2T-Motoren oft für jeden Zylinder eine eigene Zündanlage (Spule+Unterbrecher) haben, wird das nach außen wie ein Einzylinder-2T-Motor gezählt.
IPv6
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von IPv6 »

Wartburg, genau. Bei Dreizylinder Zweitakter ist die Auswahl ja nicht allzu groß :D
Ich würde da die Drehzahl auch an der Zündung von einem Zinder abgreifen, aber das konnte die Abgasmessanlage von GTÜ nicht.
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RMK
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von RMK »

hätt ja auch ein Melkus sein können. oder ne Suzuki GT380. :-)
Robby_DG0ROB
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Oder irgendwelche alten Audi/DKW oder ein DKW Munga.
tom
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von tom »

Oder eine Kawasaki 750 H2 Mach IV
ch_ris
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von ch_ris »

ferdimh hat geschrieben: Do 3. Mär 2022, 11:41 Ich würde behaupten, die beste Drehzahlauswertung bekommt man mit einem ABS- oder Kurbelwellensensor am Anlasserzahnkranz hin.
Das gibt schön viele Impulse pro Umdrehung, und weil die Zähne schnell vorbeikommen auch noch eine hohe Spannung.

Die vom Elch (Mercedes A180 W169) sind schön billig und praktisch.
Sind die Hall oder induktiv?
bzw. die eigentliche Frage ist was da raus kommt und rein muss?
12v rein und 5v rechteck raus wär ja super für mich.
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Alexander470815
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Alexander470815 »

ch_ris hat geschrieben: Mo 7. Mär 2022, 11:56 bzw. die eigentliche Frage ist was da raus kommt und rein muss?
Das sind meist Reluktanz Sensoren.
Da geht gar nichts rein, da kommt nur ordentlich Spannung raus.
Je nachdem wie nah die an den Zähnen sind und wie schnell die vorbei kommen gerne mal 50V und mehr.
Reihenwiderstand dran und mit Dioden gegen VCC und GND begrenzen.
Wer unbedingt meint dass das nötig ist kann ja einen Schmitt Trigger verbauen.
ch_ris
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von ch_ris »

meist, weis ich nich.
der abs sensor vom w163 ist ein Hall Geber.
hätte ich auch bei neueren Fahrzeugen erst mal vermutet.
aktueller Hintergrund der Fragestellung:
sollte bei meiner Honda mal der Getriebesensor versagen, möchte der neue mit 300+ euro erworben werden.
Gary
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Gary »

ch_ris hat geschrieben: Mo 7. Mär 2022, 11:56
ferdimh hat geschrieben: Do 3. Mär 2022, 11:41 Ich würde behaupten, die beste Drehzahlauswertung bekommt man mit einem ABS- oder Kurbelwellensensor am Anlasserzahnkranz hin.
Sind die Hall oder induktiv?
bzw. die eigentliche Frage ist was da raus kommt und rein muss?
12v rein und 5v rechteck raus wär ja super für mich.
Die Sensoren für Kurbelwelle und ABS kenne ich nur mit Magnet, da kommt Wechselspannung raus.
Nockenwellensensoren sind mit Hallsensor und Elektronik, 5V Versorgung und 5V Impulse.
Robby_DG0ROB
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Re: Frequenz Ripple Drehstromlichtmaschine

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Es gab ja auch die OT-Sensoren, die man früher in der Werkstatt in eine entsprechende Öffnung gesteckt hat. Diese haben auf eine Vertiefung in der Schwungscheibe geschaut. Beim Käfermotor war dieser Geber bereits ab Werk verbaut und das Kabel lag mit einem Stecker ungenutzt herum. Genutzt wurde es im Werk und später nur, wenn jemand mit dem VAG1367 die Zündung kontrolliert/eingestellt hat. Dieser Geber hat nur eine Spule und scheint wie die ABS-Geber zu funktionieren. Eventuell wird da von außen ein Strom während der Nutzung eingeprägt.
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