Drehzahlmesser an Zündspule?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
ich möchte an mein Motorrad einen Drehzahlmesser anschließen.
Folgendes Problem:
Die Zählimpulse für den DZM werden an der Zündspule bzw. CDI/Zündbox abgegriffen (ca. Rechtecksignal). Meine Zündspule hängt an der einen Seite an +; die Taktung erfolgt also über - aus der CDI-Box.
Der Drehzahlmesser hingegen hängt fest an Masse/- und erwartet die Zählimpulse über + (ist ein Zeigerinstrumet welches bei falscher Polung gleich auf Vollanschlag geht).
Ich muss also irgendwie eine Potentialumkehr hinbekommen, habe schon an Optokoppler/SolidState-Relais gedacht, aber vielleicht gibt es ja eine einfachere Lösung?
(Innenwiderstand Zündspule ca. 3 Ohm; V = 12 V)

Schon mal vielen Dank
Gruß Josch

#2

Positive Pulse entstehen am Takt-Anschluss
Hallo Josch,

ich glaube es ist einfacher als Du denkst.
Wenn die Zündspule mit einer Seite an (+) angeschlossen ist, und mit der anderen Seite an der Taktung (Drain eines MOSFETS), dann bekommst Du an dem Takt-Anschluss ebenfalls positive Pulse.
Erklärung:
Wenn der MOSFET sperrt, fließt durch die Spule kein Strom, und daher fällt am DRAIN-Anschluss (=Takt-Anschluss) die gesamte (+) Spannung ab.
Sobald der MOSFET leitend wird, wird der Takt-Anschluss auf Masse „gezogen“. Damit wechselt die Spannung am Takt-Anschluss bei jedem Zündimpuls kurzzeitig von (+) auf (-) und wieder auf (+). Die Zeit zwischen den Zündimpulsen ist die Spannung auf (+). Anders ausgedrückt: bei jedem Zündimpuls erhältst Du einen LOW-Impuls. Wenn der Drehzahlmesser (DZM) jedoch einen HIGH-Impuls benötigt, dann benötigst Du noch eine Invertierung mittels Transistor und Kollektorwiderstand. Ich könnte mir jedoch gut vorstellen, dass der DZM nur die Pulsflanken auswertet, und dann ist es egal, ob er LOW- oder HIGH-Pulse bekommt.

Hinweis zur Zündspannung:
Ich weis zwar nicht, wo der Zündimpuls für die Zündkerze abgegriffen wird, daher könnte es sein, dass er am Takt-Anschluss des MOSFET entsteht, sobald der Spulenstrom abgeschaltet wird. Bevor Du den DZM also an den Takt-Anschluss schaltest, vergewissere Dich, dass die DRAIN-Spannung beim Abschalten des MOSFET nicht über den vom DZM zulässigen Spannungswert ansteigt.
Notfalls musst Du das Signal am Takt-Anschluss erst über ein RZ- oder RC-Glied führen (RZ=Widerstand und Z-Diode; RC=Widerstand und Kondensator), bevor Du es in den DZM leitest, damit die Spannung auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Sprich, an den Takt-Anschluss einen Widerstand schalten z.B. 10kOhm, und dann eine Z-Doide oder einen Kondensator mit einem Bein an Masse dranhängen, und das andere Bein an den 10K Widerstand. Eine 12V Z-Diode wäre meines Erachtens sinnvoller als ein Kondensator. Der Kondensator wäre jedoch zusätzlich nötig, wenn sich am Oszilloskop zeigt, dass die Z-Diode für den sehr schnellen Spannungsanstieg am Takt-Anschluss zu langsam ist, sprich, sie begrenzt die Spannung nicht schnell genug. Ein Kondensator parallel zur Z-Diode würde helfen, den Spannungsanstieg so zu verlangsamen, dass die Z-Diode genügend Zeit bekommt, die Spannung zu begrenzen. Der Kondensator darf jedoch nicht zu groß gewählt werden, sonst werden die Pulsflanken zu flach, so dass sie vom DZM eventuell nicht mehr korrekt verarbeitet werden. Der Widerstand sollte eine entsprechende Spannungsfestigkeit besitzen. Daher käme hier ein bedrahteter Widerstand in Frage.

Gruß, Alexander

#3

Hallo Alexander,
erst mal vielen Dank für Deine ausführliche Antwort.
Ich habe Deine Lösung mit dem Kollektorwiderstand und einem Transistor ausprobiert.
Es schien zunächst zu funtionieren, der DZM zeigte die Standgasdrehzahl korrekt an und reagierte auch aufs Gasgeben. Beim Fahren bleibt die Nadel aber bei 2500 Touren „kleben“, was aber nicht sein kann (müsste mehr anzeigen). Ich habe daraufhin mal die Zündimpulse selbst „imitiert“, indem ich manuell die Basis des Transitors schnell gegen masse gehalten habe. Damit konnte ich die Nadel höher als 2500 treiben, der DZM scheint also zu funtionieren.

-> Hast Du eine Idee warum er dann aber beim Fahren nach 2500 nicht „weiterzählt“?

(Der DZM zeigt übrigens auch das gleiche Verhalten, wenn ich ihn andersrum gepolt ohne Transistor direkt parallel zur Zündspule hänge)

Viele Grüße Josch

#4

Taktsignal hat keine sauberen Flanken
Hallo Josch,
(habe meinen Benutzernamen geändert)

Beim Fahren bleibt die Nadel aber bei 2500 Touren „kleben“,
was aber nicht sein kann (müsste mehr anzeigen). Ich habe
daraufhin mal die Zündimpulse selbst „imitiert“, indem ich
manuell die Basis des Transitors schnell gegen masse gehalten
habe. Damit konnte ich die Nadel höher als 2500 treiben, der
DZM scheint also zu funtionieren.

-> Hast Du eine Idee warum er dann aber beim Fahren nach 2500
nicht „weiterzählt“?

Es sieht ganz danach aus, dass hier ein Problem mit den Taktflanken auftritt. D.h. die Flanken, die am Kollektor des Transistors abgegriffen werden, sind ab 2500 Touren so „verschliffen“, dass der DZM diese nicht mehr unterscheiden kann.
Damit der Transistor schnell und sauber schaltet, sollte er mit einem Basis-Spannungsteiler an den Takt-Ausgang angeschlossen werden. D.h. benutze nicht nur einen Basis-Vorwiderstand, sondern auch einen zusätzlichen Widerstand (z.B. gleicher Größe) von der Basis nach Masse. Dies deshalb, damit der Transistor schneller in den sperrenden Zustand schaltet, wenn kein Signal mehr am Basis-Vorwiderstand anliegt. Eine zusätzliche Maßnahme zur Beschleunigung der Schaltgeschwindigkeit ist ein kleiner Keramik-Kondensator parallel zum Basis-Vorwiderstand. Probiers mal mit 20nF, wenn der Spannungsteiler allein nicht ausreicht. Dieser Kondensator wird auch „Boost-Kondensator“ genannt.

Des Weiteren erscheint es mir seltsam, dass Du den DZM „mit der Hand“ höher treiben konntest, denn 2500 Touren entsprechen ca. 42 Pulse pro Sekunde - so schnell kann man kaum Pulse mit der Hand erzeugen, zumal es ja etwas dauert, bis die Nadel über 2500 Touren springt. Der DZM muss ja ein paar Pulse auswerten, bis er weiß, welche Drehzahl er anzeigen soll, oder? Nun, bei diesem Test bist Du wahrscheinlich folgendermaßen vorgegangen: Du hast an den Basis-Vorwiderstand des Transistors 12V Spannung angelegt, und bist dann pulsartig mit einer Kurzschlussbrücke auf den Basis-Anschluss des Transistors gegangen. Auf diese Weise wird der Transistor sehr schnell abgeschaltet, denn die Basis wird direkt mit Masse kurzgeschlossen. Dies spricht dafür, dass der Transistor zuvor nicht richtig abgeschaltet hat, d.h. mit dem Basis-Spannungsteiler könntest Du Erfolg haben. Verringere den Widerstand von der Basis nach Masse, wenn die Nadel immer noch bei 2500 Touren hängenbleibt.
Du könntest auch noch etwas ausprobieren: einen MOSFET-Transistor verwenden, statt eines NPN Bipolar-Transistors. MOSFETS schalten in der Regel schneller als Bipolartransistoren, haben jedoch das Problem, dass die Spannung am Gate (Basis) nicht höher als 20V ansteigen darf. Daher muss direkt am Gate-Anschluss eine 12V-Z-Diode zum Schutz vor zufälligen, hohen Spannungsspitzen geschaltet werden. Andernfalls kann der MOSFET sehr schnell zerstört werden.

(Der DZM zeigt übrigens auch das gleiche Verhalten, wenn ich
ihn andersrum gepolt ohne Transistor direkt parallel zur
Zündspule hänge)

Es ist nicht klar, welches Signal genau an der Zündspule entsteht, doch ist die Zündspule in keinem Fall ein „sauberer“ Taktgeber, da an dieser oft auch Oszillationen auftreten, die den DZM durcheinanderbringen können.

Gruß, Alexander

#5

Hallo zusammen,

Verringere den Widerstand von der Basis nach Masse, wenn die Nadel :immer noch bei 2500 Touren hängenbleibt.

Und verringere die Transmissionen.
Eine ZY18 am Eingang bewirkt Wunder.

Gruß Termid

#6

ZY18 gegen Masse oder vor der Basis?
Hallo Termid,

damit für mich und für jeden Leser das Wunder mit der Z-Diode verständlich wird, bitte ich Dich zu erklären, wie und wo Du die Z-Diode „am Eingang“ eingebaut hast:

a) hängt die Z-Diode direkt zwischen Transistor-Basis und Masse?
b) hängt die Z-Diode vor dem Basis-Widerstand gegen Masse, d.h. sie begrenzt die Höhe der Eingangs-Spannungspulse?
c) hast Du die Z-Diode in Reihe zum Basis-Vorwiderstand geschaltet, mit der Kathode der Z-Diode an den Takt-Ausgang? In diesem Falle würde die Z-Diode nur Spannungspulse an den Transistor durchschalten, die höher als 18Volt sind.

Danke für die Auflösung des Rätsels :smile:

Gruß, Hilarion

#7

Hallo Hilarion,

damit für mich und für jeden Leser das Wunder mit der Z-Diode
verständlich wird, bitte ich Dich zu erklären, wie und wo Du
die Z-Diode „am Eingang“ eingebaut hast:

Das weiss ich nicht, ich habe deine Eingangssignale nicht gemessen.

Wenn ich sie gesehen hätte, könnte ich dir antworten.

Mein Ratschlag mit der Z-Diode war präventiv gemeint,

a) hängt die Z-Diode direkt zwischen Transistor-Basis und
Masse?

Das wäre der Tod jeden Transistors

b) hängt die Z-Diode vor dem Basis-Widerstand gegen Masse,
d.h. sie begrenzt die Höhe der Eingangs-Spannungspulse?

Hier wäre es (vielleicht) zu spät.

c) hast Du die Z-Diode in Reihe zum Basis-Vorwiderstand
geschaltet, mit der Kathode der Z-Diode an den Takt-Ausgang?

Das ist ohne Sinn.

In diesem Falle würde die Z-Diode nur Spannungspulse an den
Transistor durchschalten, die höher als 18Volt sind.

Genau.

Danke für die Auflösung des Rätsels :smile:

Warum so agressiv? Will ich dir was?
Transmissionen können nur über Kabel direkt übertragen werden (ja, Funk geht auch, auch Blitzeinschlag), aber bei einer Zündanlage riecht es direkt nach induktiver Übertragung.

Und hierbei sollte die gesamte Schaltung an der Spannungseinspeisung durch eine Z… geschützt werden. Oft sind mehrere Thyristoren oder Varistoren dafür nötig.

Warum hast du nicht einfach mal eine ZY18 vor deinen Drehzahlmesser geschaltet? Wie sagt der Lateiner? probieren geht vor studieren. Oder war das anders?

Gruß Termid

#8

Autor verwechselt - sorry
Hallo Termid,

sorry, ich habe Dich leider mit Josch verwechselt. Ich dachte Josch hätte durch Einbau einer Z-Diode den gewünschten Erfolg erzielt, und daher wollte ich nur wissen, wie Josch dies angestellt hat.

Gruß, Hilarion