DZM - Drehzahlmesser elektromechanisch

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WABUFAN
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DZM - Drehzahlmesser elektromechanisch

Ungelesener Beitragvon WABUFAN » Mittwoch 9. März 2016, 08:08

Ich habe mich einmal genauer mit der Funktion und dem Einsatz wie auch den Grenzen des Drehzahlmessers von VEB Messgerätewerk Beierfeld befasst.
Hier alles zusammengefasst :

DZM_OVP.jpg

Aufbau

Der Drehzahlmesser ist mit einem Drehmagnetquotientenmesswerk ausgerüstet. Das Messwerk hat keine mechanische Rückstellung des Zeigers und zur Zeigerachse keine Stromzuführung.

Meiner_klein.JPG

Ein monostabiler Multivibrator mit 2 Transistoren steuert das Messwerk an.
Die Zündimpulse am Anschluss 1 der Zündspule werden zur Ansteuerung genutzt.
Es gibt auch eine Ausführung, die den Stromfluss durch die Zündspule nutzt – siehe nächstes Bild :

DZM_Impulstrafo.JPG

Jeder Drehzahlmesser wird für 6 Volt und 12 Volt geliefert.
Eine Lampe BA7s beleuchtet nachts die Skala.
Bei einem Übersetzungsverhältnis 1:1 und für eine Anzeige von 600 ... 6.000 U/min wird eine Impulsfolge von 10 ... 100 Hz und maximal 0,5 ms Impulspreite benötigt.

Funktionsprinzip

Ein monostabiler Multivibrator wird per Zündimpuls ausgelöst und es fliesst ein Strom durch das Messwerk. Nach einer festgelegten Zeit kippt der Multivibrator wieder in seinen Ausgangszustand. Die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit und damit der mittlere Stromfluss durch das Messwerk ergibt die Anzeige.

Monostabiler Multivibrator – Monoflop

Schaltung :

Schaltung_Blank.JPG

Beide Transistoren sind kreuzgekoppelt. Einmal über den Widerstand R 7 und einmal über den Kondensator C 2.
Nach anlegen der Spannung fliesst ein Strom durch die Messwerkspulen SP 1 und SP 2 der den Zeiger in Nullstellung bringt.
Gleichzeitig ist T 1 gesperrt und T 2 durchgesteuert. Der Kondensator C2 ist aufgeladen und hat am Anschluss Kollektor T 1 einen Pluspol und an der Basis T 2 einen Minuspol.
Das ist die stabile Lage des Multivibrators.
Die positiven Zündimpulse am Anschluss 1 werden in der Spannung geteilt und gelangen über die Diode D 1 an die Basis von T 1.
Bei einem Zündimpuls wird T 1 niederohmig und sein Kollektorpotenzial verschiebt sich in Richtung Masse. Durch das Messwerk beginnt ein Strom zu fliessen. Gleichzeitig wird der linke Kondensatoranschluss nach Masse gelegt.
Da der rechte Kondensatoranschluss negativ ist, wird T 2 gesperrt. Die steigende Kollektorspannung wird über R 7 an die Basis von T 1 geführt und hält T 1 weiterhin durch gesteuert. Die Diode D 1 verhindert, das der Widerstand R 2 den Basisstrom nach Masse ableitet.
Das ist die unstabile Lage des Multivibrators und wird als Verweilzeit bezeichnet.
Der Kondensator C 2 und der Widerstand R 5 bestimmen im wesentlichen die Zeit der unstabilen Lage.
Nach einer bestimmten Zeit hat sich der Kondensator C 2 nach einer e - Funktion über R 5 entladen und der Basisanschluss von T 2 erreicht eine Spannung > 0,7 V.
T 2 beginnt zu leiten und der Kollektor erreicht wieder Massepotenzial. Durch die Kopplung zur Basis von T 1 geht das sehr schnell. Der Kondensator C 2 wird nach einer e – Funktion über die Messwerkspule 3, den Widerstand R 4 und den Basis – Emitter Anschluss von T 2 wieder geladen. Das wird als Erholzeit bezeichnet.
Der monostabile Multivibrator erreicht seine stabile Lage und kann erneut ausgelöst werden.
Zu erkennen ist, das durch die Messwerkspule 3 verschieden lange zeitliche Ströme fliessen :
- beim ansteuern von T 1 über die Zündimpulsbreite
- der zeitliche Stromfluss in der unstabilen Lage – Verweilzeit
- der Aufladestrom in den Kondensator C 2 während der Erholzeit
Diese 3 Teilströme ergeben zeitlich summiert den Zeigerausschlag.

Berechnungen der Verweilzeit
Verweilzeit.JPG
Verweilzeit.JPG (2.73 KiB) 4264 mal betrachtet


Berechnungen der Erholzeit
Erholzeit.JPG
Erholzeit.JPG (3.81 KiB) 4264 mal betrachtet


Für das Übersetzungsverhältnis 1:1 und eine Anzeige bis 6.000 U/min gelten folgende Zeiten :
Zündimpulsbreite : ca. 0,4 ms
Verweilzeit : 0,69 * R 5 * C 2 = 0,69 * 4,3 * 1 = 2,96 ms
Erholzeit : 5 * ( 35 + 22 ) * 1 = 0,29 ms
Summe Stromflusszeit durch die Messwerkspule 3 = 3,65 ms

Einschränkungen im dynamischen Betrieb

Dazu betrachtet man den Drehzahlmesser mit Skalenwert 6.000 U/min.
Bei einem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 sind 6.000 U/min eine Eingangsfrequenz von 100 Hz oder 100 Impulse pro Sekunde.
Die Impulsfolge ist damit 10 ms. In diesen 10 ms muss der Kondensator C 2 vollständig geladen sein. Ist er das nicht, verringert sich die Stromflusszeit durch das Messwerk und es besteht kein linearer Zusammenhang zwischen Zeigerausschlag und Impulsfolge. Das ist im oberen Anzeigebereich festzustellen.
Da der Eingangsimpuls gleichfalls durch das Messwerk angezeigt wird, entstehen auch hier bei verschiedenen Impulsbreiten Anzeigefehler. Das ist abhängig von der Induktivität der Zündspule und deren sekundären Belastung durch die Zündkerze. Prellt der Unterbrecher, entstehen zusätzliche falsche Impulse.
Versucht man den Drehzahlmesser mit Rechteckimpulsen 10 ... 100 Hz mit einen Verhältniss 50 % - 50 % anzusteuern, beginnt der Zeiger zu schwingen und ab einer höheren Frequenz geht er auf Vollausschlag. Hier fehlt in der Schaltung eine Differenzierung des Eingangsimpulses.
Die Spule L 1 soll Störimpulse auf der Betriebsspannung verhindern. In der Schaltung fehlt ein Kondensator über der Betriebsspannung und Masse nach L 1.
Gleichfalls ändern sich die Anzeigewerte bei Veränderungen der Betriebsspannung, die nicht stabilisiert ist.
In Anlagen mit Drehstromlichtmaschinen ist eine falsche Anzeige nicht auszuschließen. Hier ist eine Welligkeit der 14,4 V Gleichspannung von 4,2 % und 0,6 V~ nach der Sechspulsgleichrichtung möglich.
Bei der Entwicklung des Drehzahlmesser Anfang der 70er Jahre waren nur Gleichstromlichtmaschinen üblich.
Mit Beginn der unstabilen Lage ist die Basis von T 2 negativ. Hier macht sich die Basis – Emitter – Diode bemerkbar. Ab einer Spannung > - 9 V wirkt sie wie eine Zenerdiode und beeinflusst die Verweilzeit. Vor die Basis von T 2 sollte man eine Diode mit Kathode zur Basis schalten – wie bei T 1. Die 0,7 V Durchlassspannung ist in den Berechnungen zu berücksichtigen.
Mit einer Sonderschaltung kann man den Zeiger beim Abstellen des Motors in Nullposition bringen. Oben links in der Schaltung gezeichnet.
Dazu wird der Anschluss vom Zündschloss 15 über eine Diode mit Anschluss 6 V / 12 V des DZM verbunden.
Eine weiter Diode liefert vom Anschluss D+ der Lichtmaschine Spannung bis zum Stillstand des Motors an den Anschluss 6 V / 12 V des DZM.
Damit wird der Zeiger auf die Nullposition gelenkt bis der Motor steht.

Für Reparaturen stelle ich meine elektrische Werkbank zur Verfügung.

Andreas
Herzliche Grüsse von Andreas aus Leipzig
2-Takter sind einfacher im Aufbau wie 4-Takter

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