Hallgeber für Kurbelwelle

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CBXJan
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Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Halle werte Trijekt Gemeinde,
plane gerade die Änderung meiner bisherigen Drehzahlaufnahme von Induktiv auf Hallgeber.
Es handelt sich dabei ausschließlich um einen Kurbelwellensensor/Geberrad mit Lücke.
Der Betrieb mit Induktivgeber ist bei meinem Motor Grenzwertig, da die Welle motorseits ganz geringfügig radial unrund läuft. Weiter ist auch durch das kleine Geberrad bedingt der Signalpegel sehr schwach.
Ist halt die erste Version.
Möchte nun auf Hallgeber umrüsten. Signalamplituden sind da ja weitgehend unabhängig von Drehzahl und Abstand zum Zahnrad, was wohl einen Vorteil gegenüber induktiven Systemen darstellt.
Bin mir nun noch nicht sicher, welche Konstruktion ich verwirkliche.
Die Zahn oder Impulsscheibe könnte bis etwa 70mm Durchmesser haben.
Die Motordrehzahl beträgt bis etwa 10000 1/min (Motorradmotor 6Zyl. CBX)

Gem. Trijekt- Anleitung soll das Impulsrad grundsätzlich zwischen 20 bis 60 Impulse pro Umdrehung geben.
Bei den Einstellwerten sehe ich die Empfehlung 1 – 8 Impulse bei Hallgeber (gemeint ist da wohl die Nockenwelle- Bezugsgeber)
und 15 – 60 bei Zahnkranz mit Lücke.

Folgende Möglichkeiten hab ich mir bisher vorgestellt:

A. Hallsensor tastet Eine Zahnriemenscheibe aus Stahl 60 – 70mm Durchmesser mit vielleicht 19 Zähnen und einer Lücke ab.
Hallgeber U-Versorgung 5 o. 12V, U-Signal 5 o. 12V/0V wie er bei vielen PKW an der Kurbelwelle oder Nockenwelle verwendet wird.
Beispiel: Bosch 0 232 103 099

Sensor A gem. Anlage

Spezifikationen:
Schaltzeit Low nach High 17us.
Höchstdrehzahl des Geberrades 4000 1/min.
------------------------------
B.Hallsensor tastet eine Blendenscheibe aus Stahlblech mit 60 – 70mm Durchmesser mit vielleicht 19 Blenden und einer Lücke ab.
Hallgeber U-Versorgung 5 o. 12V, U-Signal 5 o. 12V/0V wie er bei vielen PKW an der Nockenwelle verwendet wird.

Sensor B gem. Anlage

Spezifikationen unbekannt.

Nun meine Fragen:

1.Bei Möglichkeit A gibt Bosch 4000 1/min an, aber nicht die Anzahl der Impulse.
Bei 10000 1/min habe ich rund 3167 Impulse/Sek. was dann eine Impulsdauer pro Zahn von 0,31ms/310us ergibt. Die 17us für Low nach High gem. Bosch dürften das Rechteck- Signal doch wohl kaum verzerren oder?

2.Zu Möglichkeit B. Dieser Sensortyp wird ja ausschließlich für Nockenwellen oder Zündverteiler verwendet. Hier liegen mir keine Spezifikationen vor.
Hat jemand Erfahrungen ob die von mir gewünschte Anzahl von etwa 3200 Impulsen pro Sekunde von diesem Sensor mit Blendenscheibe überhaupt noch zu brauchbaren Rechtecksignalen führen würde?

3. Im Forum lese ich oft über die Verwendung eines Pullup- Widerstand im Bereich von 1 bis 5 KOhm zwischen Spannungsversorgung und Signalleitung bei Hall- Gebern. Damit verlagere ich doch den Gesamten Spannungshub/Signal auf ein höheres Niveau oder?

4. Wie ist genau die Anleitung zu verstehen in Bezug auf meine oben gemachten Angaben um die Anzahl der Impulse?

5. Hat jemand vielleicht noch eine ganz andere Idee oder und einen guten Tip für einen Sensor?

Vielen Dank vorab für Eure Hilfe, Jan.

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Hallo,

was für eine Steuerung (genauer Typ) hast du denn?
Und könntest du ein Foto von deiner Drehzahlerfassung machen, damit man mal sieht, was du überhaupt für Möglichkeiten hast?
Was ist original verbaut?

Ich glaube ich würde bei einem Induktivgeber bleiben.
Bei 70mm Durchmesser würde ich nicht mehr als 24 Zähne machen. (Das entspräche 4kHz bei 10.000U/min)
Weniger als 10 Zähne würde ich ebenfalls nicht machen.
Ich habe z.B. 24-2 im Motorrad (wenn ich mich recht erinnere habe ich auch ein 69mm Trigger-Rad)
Das funktioniert mit dem originalen Induktivgeber absolut einwandfrei.

Das mit dem Pull-Up-Widerstand hängt damit zusammen, dass die meisten Hallgeber open collector Schalter gegen Masse sind.
Die fallende Flanke geht deshalb senkrecht nach unten.
Die steigende Flanke hingegen ist keine senkrechte Flanke, sondern leicht schräg, wie eine Rampe.
Wie steil die Rampe ist, ist von der Beschaltung im Geber
und in der trijekt abhängig, bzw. von der Kombination aus beiden. (Ist ein RC-Glied)
Bei langsamen Drehzahlen ist das alles kein Problem aber bei hohen Drehzahlen wird das Rechteck ja immer kürzer bis irgendwann (je nach dem wie flach die Rampe ist) ein Dreieck daraus wird. Wenn die Drehzahl nun noch weiter steigt, wird das Dreieck immer niedriger, bis möglicherweise irgendwann die Schwellspannung nicht mehr erreicht wird. Dann gibt es Drehzahlfehler.
Wenn man nun aber einen 1k Widerstand zwischen Signal und Versorgungsspannnung schaltet, macht man dadurch die Rampe steiler und es wird wieder ein Rechteck aus dem Signal und die Schwellspannung wird wieder sauber überschritten.


Möglichkeit B würde ich übrigens nicht wählen.


gruß
Tobi

CBXJan
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Hallo Tobi,
zunächst vielen Dank für Deine Infos.
Habe die Trijekt Plus aus 2009. Das angehängte Bild zeigt die jetzige Situation.
Das Geberrad hat 24 Zähne + 1 Lücke. Der Durchmesser beträgt 33mm.
Der Sensor ist einer von den drei originalen.
Ich fahre mit dem Sensor bisher 1 Jahr. Die Anpassung an die Trijekt war nicht
einfach da die Signalpegel insbesondere beim Starten schwach sind.
Wie bereits erwähnt, läuft das Geberrad auch nicht exakt rund, ist aber kaum sichtbar.
Die Ursache liegt Motorseitig und kann nicht zu 100% beseitigt werden.
Das angehängte Signalbild zeigt das Problem allerdings deutlich.

Diese Ausfertigung war auch nur ein erster Versuch zum Testen welcher nun
in eine bessere Lösung geändert werden soll. Ließ sich seinerzeit einfach realisieren.
Möchte künftig allerdings nicht hängen bleiben, weil durch temperaturbedingte minimale Änderungen das Signal zum Starten nicht ausreichen könnte. Hatte bereits solche Probleme.
Hab dann einfach kurzzeitig beim Starten den Sensor etwas angedrückt.
Deine Empfehlung wird dann wohl eher in Richtung größeres Geberrad mit Induktivgeber
gehen? Ich höre raus, dass der Hallgeber vielleicht nicht so ideal ist.

Gibt es grundsätzlich eher Probleme mit der Anpassung von Hallgebern als Drehzahlsensor?
Die Autohersteller verwenden Ihn doch auch oft für die Kurbelwelle. Insbesondere Siemens
(Simos- Motorregelungen) sind doch oft entsprechend bestückt. Die Vorteile sprechen doch für
Ihn, unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen u. radialen Schwingungen des Geberrades
kein genau definierter Luftspalt erforderlich, starke Signale auch bei niedrigen Drehzahlen.
Warum rätst Du von Lösung B ab?
Falls ich Lösung A umsetzte, wie viele Zähne sollte ein Zahnriemenrad für den Zweck
mit Hallgeber hier aus Deiner Sicht etwa haben?
Hast Du denn eine Vorstellung, was Bosch bei Lösung A mit den 4000 1/min meint?
Mit welchen Sensoren habt Ihr bisher gute Erfahrungen gemacht.

Vielen Dank vorab, bis später
Jan.

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Also so wie das alles aussieht, müsste das aber funktionieren können.
Die Signalpegel sind doch sehr gut.
Beim Starten schon +/- 5V
Und im Leerlauf sogar +/- 10V

Ich würde mechanisch folgendes machen:
- noch einen Zahn weg schleifen (ernsthaft, mach das bitte!)
- Die Befestigungslöcher vom Geber zu Langlöchern machen und den Geber so nah wie möglich an das Zahnrad bringen

Einstellungen in win-trijekt:
- neueste Software aufspielen (wenn nicht schon geschehen), denn alles was älter ist als 5.16 ist beim Start schonmal schwierig
- Typ der Drehzahlerfassung ist natürlich jetzt 8 (statt 0)
- Anzahl der Zähne 23
- die Empfindlichkeit bei niedriger Drehzahl auf 6 und bei hoher Drehzahl auf 0
- Trenndrehzahl 100U/min unter der Leerlaufdrehzahl
- Ich würde die fallende Flanke auswerten

Ich bin guter Dinge, dass es dann gut funktioniert.


Ich habe nichts gegen Hallgeber (im Gegenteil, alles was du geschrieben hast ist vollkommen korrekt).
Das Problem ist, dass sich sowas beim Motorrad immer nur schwierig verbauen lässt.
Ich hätte jetzt auf Anhieb keine Idee, wie du das bei dir einbauen willst ohne riesigen Aufwand zu betreiben.


Was es mit den 4000U/min auf sich hat weiss ich nicht.
Ich denke es bezieht sich hier entweder auf das Bosch Prüfrad
(das mit den 4 merkwürdig unterschiedlich angebrachten Zähnen)
oder auf ein 60-2 Zahnrad.
Meistens gehen die Geber bis 10kHz oder 5kHz.


gruß
Tobi

CBXJan
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Guten Morgen Tobi,
es funktioniert ja auch. Fahre ja auch schon einige 1000 Kilometer damit.
Möchte es nur verbessern. Die Spannung beim starten ist allerdings nur +-0,2 Volt.
Das Oszi steht bei der Messung auf 0,15v/Div. Stellt denn der schwankende Spannungspegel
welcher durch den unrunden Geberradlauf zustande kommt keine Probleme dar?
Also ich werde jetzt folgendes tun:

1. Versuchen den etwas unrunden Lauf der Welle zu beseitigen. Ein etwas größeres Geberrad
verbauen.

2. Die Lösung A mit dem Hallgeber realisieren zum testen.
Soll ich für den Hallgeber ein Zahnriemenrad(Stahl) mit ca. 19 Z. + Lücke verwenden?

Beste Grüße, Jan.

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Ach mist, jetzt seh ich das erst, das sind ja nur +/- 0,15V
Ich hatte bei Ch2 geguckt. :?
Evtl kann man das aber auch schon mit einem anderen Induktivgeber verbessern, der etwas hochohmiger ist.

Der schwankende Signalpegel ist so lang egal, wie das Signal sauber erkannt wird (also die Schwellspannung muss immer sauber überschritten werden).
Bei mir am Motorrad sieht das übrigens genau so aus ;-) nur dass der Signalpegel beim Start etwas höher ist.

Wieviele Zähne du machst, hängt vom Durchmesser des Rades und von der Größe des Gebers ab.
Wenn du einen Geber mit 20mm Durchmesser nimmst, würde ich z.B. keine 3mm breiten Zähne machen, das geht in die Hose.
Dann würde ich das so bauen, dass ein Zahn 1cm breit ist. Und die Lücke nimmt natürlich auch 1cm Platz ein.
Bei einem Durchmesser von 70mm kommst du so auf etwa 12 gleichmäßig verteilte Zähne.
Davon dann einen weg schleifen. Müsste dann funktionieren.
Wenn du aber einen Hallgeber mit nur 10mm Durchmesser findest (dann sagst du mir unbedingt Bescheid!!!),
kannst du sicherlich auf 24 Zähne gehn, dann mit je 5mm Breite.


gruß
Tobi

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Frank
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Frank »

Hallo,

ich habe einen Honeywell ZH10 Hallsensor an meinem Motorrad verbaut (hab ich damals bei Trijekt gekauft) ist zwar etwas größer im Durchmesser als 10mm (11,9mm), läuft bei mir aber schon seit 4 Jahren stabil.

http://sensing.honeywell.com/index.php? ... docId=9440


Gruß, Frank

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Der macht im Prinzip nen sehr guten Eindruck.
Was mich etwas stört, ist dass er nur bis 100°C geht.
Die Drehzahlerfassung ist beim Motorrad ja in der Regel voll im Öl
und die 100°C könnten da ja im Rennbetrieb tatsächlich erreicht werden.
Wäre aber ein Versuch wert.


gruß
Tobi

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Frank
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Frank »

Mit dieser Pickup/Triggerscheiben Kombination habe ich bei einem Versuch auf meiner Drehbank gute Ergebnisse erzielt.

http://www.ebay.de/itm/Kawasaki-ZX-10-R ... _857wt_922

Ist halt nur kein Hallgeber, dafür aber bewährte Großserientechnik!
Und beim großen Auktionshaus öfters günstig zu bekommen.

Frank

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Den hab ich z.B. drin. (Serienmäßig)
Der ist glaub ich bei so ziemlich allen Kawas drin...


gruß
Tobi

CBXJan
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Ah, jetzt kommen wir der Sache doch schon näher, :idea:
so etwas hätte ich nun schon fast begonnen selber zu basteln.
Das scheint genau die richtige Lösung zu sein.
Wisst Ihr welchen Durchmesser die Triggerscheibe der ZX10 hat? :?:
Der Sensor sitzt doch seitlich drann oder? :?:

Vielen Dank vorab, Jan.

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Tobi
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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Ich gehe davon aus, dass die Kawasaki Trigger-Räder alle so um die 70mm liegen.

Das von der 10er hat aber innen eine Verzahnung.
Evtl. ist das hier leichter an deine Kurbelwelle anzubringen:
http://www.ebay.de/itm/Kawasaki-6-F-ABS ... 3f1191a14a

Ich würde dann nur die Lücke noch etwas nacharbeiten.

Der Sensor sitzt so wie es bei dir jetzt auch schon der Fall ist.


gruß
Tobi

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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Hallo Tobi,

aber im Falle der ZX10, wird er doch wohl seitlich sitzen. Das Triggerrad scheint sehr
dünn zu sein. Die Zähne sind ja auch entsprechend lang ausgeführt.

Beste Grüße, Jan.

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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von Tobi »

Bei der 10er sieht das so aus:
http://media.share.ovi.com/m1/s/0819/99 ... fde322.jpg

bzw. bei den meisten Einspritzer Kawas ist es so:
http://motorhead.jactup.com/z1000/post/ ... 024_02.jpg
http://fourwheelperformance.com/kawasak ... ain_10.jpg


Das Rad müsste so ca. 4-5mm stark sein.
Der Durchmesser des Sensors (bzw. dessen Magnetkerns) ebenfalls.


gruß
Tobi

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Re: Hallgeber für Kurbelwelle

Beitrag von CBXJan »

Hallo Tobi, das hätte ich für die ZX10 so nicht gedacht. :shock:
ich werde dann mal die Signale auswerten wenn die Teile da sind.
Hab mir mal beide Versionen bestellt. Plane im Falle des ZX10- Triggerrades
den Sensor seitlich neben das Rad zu setzen. Passt dann besser in mein Gehäuse.
Melde mich die Tage dann mit Signalbildern.

Beste Grüße, Jan.

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