Alte Drehspulinstrumente mit Microcontrollern ansteuern

    Hallo Allerseits,


    Beileibe kein Hexenwerk, war mir aber trotzdem neu, daß dies so gut funktioniert, die "Nachnutzung" alter Analoganzeigen.

    Hier an einem Raspberry Pi Pico und einer schönen alten 70er (?) Jahre Analoganzeige.

    Einfach über einen Vorwiderstand an einen PWM Pin anschließen und los gehts.


    In Python:


    from machine import Pin, PWM

    anzeige=PWM(Pin(13))

    anzeige.freq(10000) # Frequnez zu klein, das Instrument "brummt"

    anzeige.duty_u16(65535) # für Vollausschlag



    Die Ermittlung des Vorwiderstands ist einfach.


    Erst den Spulenwiderstand des Instruments messen - in meinem Fall R_Instrument = 11,4 Ohm


    Dann ein Poti in Reihe zum Instrument an einem Labornetzgerät anschließen. Ich habe ein 1KOhm Poti verwendet.


    Ich habe eine beliebige kleine Spannung eingestellt, hier U_PSU=1,45 Volt.


    Anschließend das Poti bis zum Vollausschlag verstellen. Bei mir war das bei R_pot=130,6 Ohm der Fall.


    Dann errechnet sich der Strom bei Vollausschlag zu I_Instr_VA = ( U_PSU ) / ( R_Instrument + R_Pot ) = 10,22 mA


    Ich verwende das Instrument an einem Raspberry Pi Pico an einem 3.3V Ausgang (bei mir sind es eher U_Pico=3.2V).


    Also ergibt sich der Vorwiderstand bei 3,2V zu R_V = (U_Pico/I_Instr_VA)- I_Instr = 308 Ohm.


    Ich habe einen 270 Ohm Widerstand genommen, das funktioniert bestens, reicht immernoch nicht für Vollausschlag.


    Die Spannung am Ausgang bricht auch 2,8V ein.


    Hmmm. Sind die 10mA schon zu viel für einen Raspberry Pi Pico?


    Der Pico kann angeblich 50mA für alle GPIOs und 12mA für einen einzelnen Ausgang treiben (https://www.reddit.com/r/raspb…max_current_per_gpio_pin/) - so wirklich harte Datenblattwerte habe ich nicht gefunden, vielleicht weiß jemand hier mehr?

    Zitat von Toshi

    Die Spannung am Ausgang bricht auch 2,8V ein.

    Hmmm. Sind die 10mA schon zu viel für einen Raspberry Pi Pico?

    Sind das 3,3V Ausgänge? Dann sind 0,4V Spannungsabfall nichts ungewöhliches.

    Wie sich die Ausgangsspannung (VOH / VOL) beim Ausgangsstrom (IOH / IOL) verhält, musst du im Datenblatt nachschauen.

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Gefällt mir 1

    Ja, sind es...


    Ich würde hier noch einen OpAmp als Impedanz-Wandler dazwischen hängen. Dann kannst du das Instrument mit dem Poti und dem PWM-Signal zusammen so abstimmen, das die Werte für dich passen. Der Vorteil wäre zudem, das du den GPIO-Pin nicht überlastest. Das ganze mit einem OpAmp, der auch schon bei 5V funktioniert, z.B. dem LT1012.

    Danke Euch.


    Das ist ja interessant mit den Spannungseinbrüchen.


    Wenn ich nun nur eine solche Anzeige anschließen möchte, könnte ich auch einen 1k Trimmer nehmen und den bei Vollausschlag einstellen, da würde nichts dagegen sprechen, außer, daß dann zwar der Vollausschlag stimmt, aber wahrscheinlich bei 50% DC die Nadel nicht mehr auf 50% steht, oder?


    Wenn ich 6 dieser Anzeigen an einem MC anschliessen möchte, wäre ich mit 120mA Gesamtstrom bei Vollausschlag ohnehin marginal bis unmöglich.


    Die Sache mit dem OpAmp Impedanzwandler ist eine Klasse Idee, danke. Da wäre ich jetzt nicht drauf gekommen. Ich muß mal schauen, was ich noch da habe.


    Spricht was dagegen auch einen ganz normalen BJT/NPN Transistor zu nehmen für diese Anwendung, oder hat das Nachteile gegenüber der OpAmp Lösung?


    Danke!

    Telex 563140 goap d

    Das Instrument benötigt 10 mA für Vollausschlag, verstehe ich das richtig ? Wenn ja: ich würde mal nachsehen, ob das eigentliche Meßwerk evtl. duch einen Shunt (Parallelwiderstand) versehen wurde, um auf die 10 mA-Vollausschlag zu kommen. Den einfach mal abklemmen, das sollte die Empfindlichkeit für Vollausschlag erhöhen.


    Roland

    Zitat von Toshi

    Kann der LT1012 etwas, was ihn ausgesprochen geeignet macht für die Anwendung oder war das nur ein Beispiel von Dir?

    Ich habe ihn im Rahmen meines 16KHz-Gebührenimpuls-Generator-Projekt verwendet. Er funktioniert ab 2,4V und das Ausgangssignal habe ich mit Miniatur-Relais auf die Übertrager auf die Telefonleitung gekoppelt. Zudem belastet er die "Signal-Quelle" nur im pA-Bereich. in der Konfiguration, in dem ich ihn verwendet habe, hat er aus einem Symmetrischen 16KHz-Rechteck ein Sinus gemacht. Die Ausgangsstufe Liefert ein Signal, das für den Instrumenten-Betrieb geeignet ist - war aber für mich entscheidend, weil er damit die Übertrager gut "treiben" kann, ohne das ich noch eine Transitor-Endstufe brauche.

    Ich wuerde keinen OpAmp nehmen, ein 2803 reicht da vollkommen.


    Zitat von Toshi

    aber wahrscheinlich bei 50% DC die Nadel nicht mehr auf 50% steht, oder?

    Auf jeden Fall stimmt's nicht.

    Drehspulmesswerke messen nicht RMS (Effektivwert), Dreheisenmesswerke machen das.

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Gefällt mir 1
    Zitat von Norbert-97801

    Ja, Dreheisen funktioniert auch mit Wechselspannung. Drehspulen haben einen Permanent-Magnet - die funktionieren nur mit Gleichspannung.

    Naja, ich habe ja hier ein PWM Signal mit wenn ich will 10kHz - Das ist ja für so ein träges mechanisches System wie ein Meßwerk warscheinlich gar nicht relevant, oder?


    Ich könnte noch ein kleines C zur Glättung mit hinzufügen.

    Telex 563140 goap d

    PWM Signal ist ok. Wenige 100 Hz sollten schon reichen.

    Nur das PWM Signal ist nicht linear zur Anzeige.


    Dreheisenmesswerke findest du nur in hochwertigen Messgeraeten, also in freier Wildbahn so gut wie nie.

    Ausser es laeuft eine Loewin durch Berlin. ;)

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Zitat von Toshi

    Einfach über einen Vorwiderstand an einen PWM Pin anschließen und los gehts.

    Hast Du auch einen Kondensator angeschlossen? (wegen "Frequenz zu klein, das Instrument "brummt")


    Siehe auch "HOWTO: Add an analog output to the Pi (PWM)": How to add ...


    Dort gibt es auch Beispiele mit OpAMPs.


    PAW

    Zitat von Toshi

    Naja, ich habe ja hier ein PWM Signal mit wenn ich will 10kHz - Das ist ja für so ein träges mechanisches System wie ein Meßwerk warscheinlich gar nicht relevant, oder?

    PWM ist auch nicht wirklich Wechselspannung - ist ja in dem Falle "nur" ein Impuls-Pause-Verhältnis zwischen 0 und 1 mit definierter "Grund-Frequenz", bei dir 10KHz...


    Zitat von PAW

    Siehe auch "HOWTO: Add an analog output to the Pi (PWM)": How to add ...

    So in etwa hatte ich das mit dem Impedanz-Wandler OpAmp gedacht... :)

    PAW Interessant mit dem C.


    Ich habe mal 100Hz ausgewählt, weil da das Instrument am besten brummt.

    Bei 47uF wird es kaum leiser, bei 200uF wird es schon sehr leise. 1000uF bringt keine Verbesserung mehr.

    Weg ist es aber nicht.

    Telex 563140 goap d

    Zitat von Toshi

    Bei 47uF wird es kaum leiser, bei 200uF wird es schon sehr leise. 1000uF bringt keine Verbesserung mehr.

    Du treibst mit dem PWM Pin des Controllers einen 47uF Kondensator ohne irgendwas dazwischen?

    So kriegst du das Ding auch kaputt.

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Interessant. Ohne C - nur mit Vorwiderstand und Instrument sieht man Spikes beim Einschalten und Ausschalten, vermutlich wegen des L des Instrumentes.



    Mit C wird es besser. sind unten nur 0,1V/Div, oben Faktor 10 mehr.



    Telex 563140 goap d

    Bei einem 1uF Widerstand bricht die Spannung gar nicht so stark ein.


    Warum bricht die Spannung eigentlich ein bei den grossen Cs? Dank des Vorwiderstandes dürfte das C den Ausgang doch gar nicht über Gebühr belasten können? Dabei wundert mich, warum der Vollausschlag trotz der geringen Spannung oben erreicht wird. Irgendwas passt noch nicht bei meinem Verständnis.


    Telex 563140 goap d

    Zitat von Toshi

    nur mit Vorwiderstand und Instrument sieht man Spikes beim Einschalten und Ausschalten

    Oder weil dein Tastkopf nicht abgeglichen ist.

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Zitat von Toshi

    Ich habe mal 100Hz ausgewählt, weil da das Instrument am besten brummt.

    Bei 47uF wird es kaum leiser, bei 200uF wird es schon sehr leise. 1000uF bringt keine Verbesserung mehr.

    Weg ist es aber nicht.


    Hast Du versucht die Frequenz etwas zu erhöhen, z.B. auf 1 kHz oder mehr (aber mit Kondensator). Da sollte auch ein relativ kleiner Kondensator schon wirken. Bei 20kHz wärst Du ohnehin im Ultraschallbereich, also kein hörbares "brummen". Weiß aber nicht, ob der Pico das schafft.


    Theoretisch wäre auch ein Parallelschalten von 2 Ausgängen denkbar um den Strom zu erhöhen. Müsstest aber beim Pico nachlesen, ob das erlaubt ist.


    Zudem wäre noch eine (Schottky-)Diode in Serie mit dem Widerstand zu überlegen, damit der Kondensator nicht über den PWM-Ausgang entladen wird. Die Entladung würde dann nur über das Messinstrument erfolgen und den Verlauf dämpfen.


    PAW

    Zitat von PAW
    Zitat von Toshi

    Ich habe mal 100Hz ausgewählt, weil da das Instrument am besten brummt.

    Bei 47uF wird es kaum leiser, bei 200uF wird es schon sehr leise. 1000uF bringt keine Verbesserung mehr.

    Weg ist es aber nicht.


    Hast Du versucht die Frequenz etwas zu erhöhen, z.B. auf 1 kHz

    Ja, geht einwandfrei!

    Wollte nur prinzipiell ausprobieren, ob man mit einem C des Brummen wegbekommt selbst bei ungüsntiger Frequenz

    Telex 563140 goap d

    Zitat von Toshi

    Du meinst an der Schraube (Drehkondensator?) vom Tastkopf drehen, bis ein sauberes Rechtcksignal da ist? Das habe ich gemacht.

    Genau, aber es kommt nicht auf den Rechteck an, sondern das die Flanken steil sind und ohne Ueberschwinger.

    Ich hatte das mal in der LOAD beschrieben.

    ;------------------------------------
    ;----- ENABLE NMI INTERRUPTS
    (aus: IBM BIOS Source Listing)

    Interessant ist, bei Verwendung eines 1uF Widerstands gibts Unterschwinger. Bei 10uF sind die weg. Fliesst dann bei Unterschwingern Strom in den Pico (Stromrichtung kehrt sich um)?

    Selbst wenn nicht ist das vmtl nicht gut für den Ausgang oder? Das ist wahrscheinlich das was PAW mit der Diode beschreibt, oder?

    Telex 563140 goap d