Ingenieurbüro für Leistungselektronik und Antriebe
L-E-A | Dr. Volker Bosch
Beratender Ingenieur / Consultant

 

 

 

 

Digitale und analoge Elektronik

Selbstbau optischer Sensoren für Drehzahlmesser bzw. Handtachometer

Die meisten elektronischen Drehzahlmesser bzw. Handtachometer messen berührungslos, mittels optischer Sensoren, die nach dem Prinzip einer Reflexlichtschranke arbeiten. Der Sensor wirft einen fokussierten Lichtpunkt auf das Messobjekt und detektiert das von diesem reflektierte und mit der Bewegung des Objekts modulierte Licht. Bei hochwertigen Geräten, wie dem Moviport C118 des Herstellers Braun GmbH Industrie-Elektronik, sind die Sensoren nicht fest montiert sondern sitzen auf einem Steckverbinder, so dass unterschiedliche Sensoren verwendet werden können, die optimal an die Situationen angepasst sind. Im oberen Bild am rechten Rand ist die Belegung der 6poligen Gerätebuchse des C118 skizziert, die als DIN- bzw. Dioden-Buchse ausgeführt ist. In grauer Farbe ist der einfachste Aufbau eines optischen Sensors dargestellt, der aus einer Lichtquelle, skizziert als Leuchtdiode (LED), und einem Fototransistor besteht.
Wird anstatt einer LED ein einfaches 5V-Lasermodul (z.B. RBS10134, www.roboter-bausatz.de), verwendet, so kann die Reichweite des Sensors auch ohne optische Bauelemente, wie Parabolspiegel und Sammellinsen, erheblich vergrößert werden. Ein dazu passender Fototransistor ist beispielsweise der von Reichelt angebotene PT334-6C. Von diesem Lieferanten kann unter der Bestellnummer MAS 60 auch ein geeigneter 6poliger DIN-Stecker bezogen werden. Für einen niedrigen einstelligen Euro-Betrag kann somit ein optischer Drehzahlsensor aufgebaut werden.

Das zweite Bild am rechten Rand zeigt einen entsprechend aufgebauten Drehzahlsensor (für eine vergrößerte Darstellung Bild anklicken). Die Unterseite des Lasermoduls wurde mit Heißkleber verschlossen, um das Eindringen von Klebstoff bei der Gehäusemontage zu verhindern. Außerdem stellt der Kleber einen Knickschutz für die beiden Litzen der Anschlussleitung dar. Beim Aufbau der Schaltung ist zu beachten, dass üblicherweise der Emitteranschluss eines Fototransistors durch ein verlängertes Beinchen markiert wird. Die Empfindlichkeit des Sensors kann durch einen roten Farbfilter (λ=650 nm) vor dem Fototransistor verbessert werden. Geeignet ist beispielsweise die Filterfolie Lee 164 flame red.

Das dritte Bild zeigt den Betrieb dieses Selbstbau-Sensors am Moviport C118. Auf der rotierenden Scheibe, rechts im Bild, befindet sich ein Stückchen reflektierende Klebefolie.

Für einen robusten mechanischen Aufbau können Lasermodul und Fototransistor in ein Metallröhrchen eingeklebt werden, welches dann mit der Metallausführung des DIN-Steckers verbunden wird, wie im untersten Bild am oberen Bildrand dargestellt. Alternativ kann mittels 3D-Druck ein, für die Montage der Bauteile optimiertes Gehäuse erstellt werden, welches am linken Bildrand dargestellt ist. Hier werden Lasermodul und Fototransistor in passende Bohrungen eingeschoben. Die Öffnung vor dem Fototransistor ist konisch aufgeweitet. Sie wird mit einer kleinen Sammellinse abgeschlossen, unter welcher sich die erwähnte rote Filterfolie befindet. Der Kontakteinsatz des DIN-Steckers kann direkt in das untere Ende des Gehäuses eingeschoben werden, wobei die Haltefeder in einer Aussparung einrastet. Wird statt des Lasermoduls eine superhelle rote Leuchtdiode verwendet, sollte für den Einsatz am C118 ein Widerstand (z.B. 150 Ω) in Reihe geschaltet werden.

 

Gerne unterstütze ich Sie bei der Entwicklung kundenspezifischer Sensoren für Ihren Moviport C118, basierend beispielsweise auf optischen, magnetischen, mechanischen oder akustischen/seismischen Effekten.

 


Aktualisiert: 2024-09-06