Analoganzeigen aus altem Kombiinstrument mit MC über PWM ansteuern?

Hallo,

ich möchte die Analoganzeigen (Tank, Wassertemperatur , etc) aus einem alten Kombiinstrument (Bj. um 1980) direkt mit einem MC ansteuern.

Es sind noch keine Steppermotoren sondern noch Drehspulinstrumente in dem Ding. Die werden normalerweise z. B. über einen NTC Tempsensor oder ähnlichem gegen Masse angesteuert. Ich möchte die Sensoren gegen Signale vom MC für einen Tischaufbau ersetzen.

Der Tankzeiger hat bei ca. 15mA Vollausschlag, Wasser bei ca. 110mA.

PWM bietet sich an, aber was für eine Schaltung brauche ich um damit den benötigten Strom zu regeln?

Gruß
Jackson

Für die PWM brauchst du nur einen einfachen Tiefpass.
Dann misst du welchen Innenwiderstand die jeweilige Anzeige hat.
Damit kannst du dir den Vorwiderstand bei 5V oder der jeweiligen Spannung ausrechnen den du für Vollausschlag brauchst.
Damit hast du bei 100% PWM Vollauschlag. Für die 110mA wirst du noch einen Transistor brauchen.

Reicht es nicht, den Instrumenten eine bestimmte Spannung vorzusetzen? Analoge Geber für Tankstände arbeiten doch meistens mit einem Schwimmer, der über einen Hebel ein Potentiometer bedient. Die sind evtl. anders als z.B. Öltemperaturanzeigen.

Die Anzeigen geben je nach Art ca. 7-9 Volt auf der Sensorleitung raus und werden über einen änderbaren Widerstand (normal der Sensor) gegen Masse geregelt.

Einen NPN-Transistor wird denke ich mindestens benötigt, ein BC546 ist aber wohl zu schwach oder?

Muss dann hinter dem Tiefpass auch noch ein Vorwiderstand oder Spannungsteiler vor die Basis des Transistors?

Ein BC547 oder 548 sollte reichen. Einen Vorwiderstand vor die Basis wirst du noch benötigen. Auch einen Widerstand vor dem INstument. Die Größe ergibt sich aus den Innerwiderstand des Instruments und der Spannung die du verwendest.

Ich würde als Leistungstransistor da lieber einen kleinen FET einsetzen wie z.B. den BS 170.
Wenn man die PWM Frequenz nicht zu niedrig wählt kann man sich evtl. auch noch den Tiefpass sparen, weil das Instrument ja ne gewisse Masseträgheit hat.
Die Spannung der Anzeige sollte aber stabilisiert werden, weil diese natürlich auch Einfluss auf die Anzeige hat und das Instrument bei einem Softwarefehler auch nicht überlastet werden kann.
Da wäre eventuell ein LM 317T eine Option.
Damit könnte man die Spannung dann so einstellen, das 100% PWM auch 100% Anzeige entsprechen.

Bei einem Mosfet darf der Tiefpass doch gar nicht vorhanden sein, da dieser ja nur als Schalter via PWM genutzt wird oder?

Sollte man eine Freilaufdiode wie bei einem Relais mit einplanen ist ja auch eine Spule.

Die Anzeigen werden von einem 12V NT betrieben, Spannung ist deshalb stabil.

Zitat:

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Bei einem Mosfet darf der Tiefpass doch gar nicht vorhanden sein, da dieser ja nur als Schalter via PWM genutzt wird

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Wenn ein Tiefpass da rein soll muss es natürlich nach dem FET sein, oder man lebt mit einer Verlustleistung am FET und schwieriger Einstellerei. Die Kennlinie so eines Fet ist ja nicht linear.
Eine Freilaufdiode ist mit Sicherheit kein Fehler.

Ich würde das Instrument trotzdem an eine stabilisierte einstellbare Spannungsquelle hängen.
1. Im Original fiel am Widerstand wohl immer eine kleine Spannung ab.
2. Der maximale Pulsstrom durch das Instrument wird geringer.
3. Die PWM kann von 0 bis 100% Duty Cycle durchgeschaltet werden und muss nicht bei einem Maximalwert begrenzt werden. - Das könnte man aml bei einem Labornetzteil ausprobieren, welche Spannung einen Vollausschlag bewirkt.

Ich verstehe nicht ganz wie du das mit der stabilisierten Spg-Quelle meinst.

Also im Original ist die Anzeige so angeschlossen, sie hat drei Anschlüsse:

1. Über 68 Ohm/2W Widerstand an +12V (bzw. Batteriespannung)
2. GND
3. Signal (geht direkt auf das Sensorkabel/PIN)

An 1. habe ich ein NT mit 12V/5A hängen das ist ja stabilisiert
Am 3. Anschluss kann man die Anzeige zum Ausschlagen bewegen indem man den PIN über Widerstand nach Masse zieht. Eine Spannung kann man hier nicht drauf geben.

Zitat:

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Zitat von Jackson0

... im Original ist die Anzeige so angeschlossen ... Über 68 Ohm/2W Widerstand an +12V

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Ganz stumpf rückgerechnet ist der 68Ohm-Widerstand für bis zu 171mA dimensioniert. Allein für ein Drehspulinstrument wäre das ziemlich viel. Ist da noch ein anderer Verbraucher dran? Beleuchtung? Oder sind das evtl. Hitzdrahtinstrumente? Bei den langsamen Anzeigen wie Tankfüllstand und Temperaturen war das irgendwann mal Stand der Technik.
Wenn es wirklich Drehspulinstrumente sind, sollte sich da noch Strom sparen lassen.

Nein da ist nichts weiter dran und es sind auch keine Hitzdrahtinstrumente (so alt ist es dann auch nicht Bj. 1980-1985)

Wie im ersten Beitrag geschrieben braucht die eine Anzeige ca. 110mA für den Vollausschlag. Wenn man dann noch mit 14.2V + Reserve rechnet passt das doch.

Ich möchte das KI innen nicht verändern, nur von außen am Stecker was einspeisen.

Mit nem Tiefpass kann man doch eigentlich nur die Spannung regeln, ich bräuchte aber was, was den Widerstand oder Strom regelt oder?

Ich habe was von einer Stromsenke gelesen, wie funktioniert das?

Ok, deine Angabe der erforderlichen Ströme für Vollausschlag aus #1 hatte ich nicht mehr im Blick.
Drehspulinstrumente zeigen - m.W. konstruktionsbedingt - den Mittelwert der anliegenden Spannung bzw.des fließenden Stroms. Die externe Mittelwertbildung kann man sich sparen.
Es sollte ausreichen, zwischen Sensorleitung und Masse einen Transistor zu schalten und mit variabler PWM zu versorgen. Der Zeiger folgt dann dem Einschaltverhältnis (duty cycle) der PWM. Vermutlich muss noch eine Kennlinie zur Übersetzung von Zeigerausschlag zu PWM ermittelt werden.

Alles andere (Spannungsregler, Stromsenke, ...) wird aufwändiger ohne das Ergebnis zu verbessern.

Mit den 110mA alleine kann man aber nichts anfangen. Du brauchst noch den Innenwiderstand des Meßwerks oder die Spannung die am Meßwerk anliegt bei Vollausschlag. Damit kann man dann den Vorwiderstand für Vollausschlag bei den 14,2V berechnen.

Das deine Instrumente 3 Anschlüsse besitzen war mir nicht klar.
Ich dachte es gäbe nur 2 Anschlüsse.

Wenn der Signal Pin direkt nach Masse verbunden werden kann und das dann einen Vollausschlag ergibt sollte das so passen.
Ich würde da aber eher vorsichtig ran gehen, evtl. verträgt das Instrument keine direkte Verbindung gegen GND.

Am Einfachsten wäre wohl die Widerstände der Messgeber bei 0 und bei Vollauschlag zu messen und dann mal mit diesen Werten anzufangen.

Wenn es sich tatsächlich um ein Drehspulinstrument handelt muss es da intern noch eine Beschaltung geben, evtl. eine Messbrücke oder ähnliches, damit das mit den Gebern wieder zusammen passt.

Denn der Temperatursensor wird wohl ein NTC oder ein PTC sein, der eigentlich nie 0Ohm bzw. unendlich Ohm haben wird.

So, ich habe jetzt mal die Min/Max Widerstände mit einem Poti ermittelt und aufgeschrieben:

Tank-Anzeige: 770 - 1200 Ohm
Öldruck: 6,8 - 252 Ohm
Wassertemp: 10 - 1800 Ohm

Dann wäre der Min. Widerstand am Ausgang des Mosfet in Serie zur Anzeigenleitung zu schalten und dann geregelt über eine einfache PWM eventl. noch mit einer Freilaufdiode, richtig?

Könnte man sonst noch was verbessern z.B. kleiner Kondensotor gegen Masse am Ausgang oder ähnliches?

Freilaufdiode kann nicht schaden.
Sonst kann man nur probieren da wohl niemand weiss wie die Anzeigen reagieren.

Zitat:

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Tank-Anzeige: 770 - 1200 Ohm
Öldruck: 6,8 - 252 Ohm
Wassertemp: 10 - 1800 Ohm

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Ich würde da eine Reihenschaltung machen, bei der der Fet dann einen Widerstand per PWM überbrückt.
Für den Tank also ein 770Ohm in Reihe mit einem 430Ohm Widerstand.
Der FET überbrückt den 430Ohm Widerstand. Somit ist die PWM von 0 bis 100% ansteuerbar.