Uitlezen van een 16V signaal op een Rasberry Pi

[J_van_Ekris]

Ik wil de data van mijn concept2 roeimachine uitlezen via zijn standaard uitgangen, waarbij ik eigenlijk het signaal zowel naar de standaard Concept2 monitor als naar de GPIO-poorten van de Raspberry Pi wil sturen (ik ben een van de ontwikkelaars van OpenRowingMonitor).

Nu blijkt uit deze discussie bij Concept2 dat de uitgangsspanning 16 Volt is (geen flauw idee hoeveel stroom er loopt). Uit een andere discussie blijkt ook dat de maximale signaalfrequentie zo'n 200Hz is, met de kanttekening dat kleine afwijkingen in de overdracht wel gelijk hele vervelende gevolgen hebben op de verwerking van de gemeten data.


Nu had ik op instructables wel een schema gevonden voor een Arduino, maar als ik eerlijk ben heb ik niet zo'n vertrouwen in een oplossing die niet galvanisch gescheiden is als er een Raspberry gelijk het loodje legt bij elke rare afwijking van de roeimachine.

De ingangsspanning van de Raspberry is 3.3V, dus mijn gevoel is dat een Optocoupler toepassen het veiligst is, alleen ik heb geen flauw idee welke passend is voor deze toepassing en hoe zo'n ding dan toegepast moet worden.

Zijn er mensen die mij kunnen helpen zo'n circuit te maken?

[memphis]

Is het een digitaal signaal gaat een optocoupler prima werken. Is het een analoog signaal komt er meer bij kijken. Als het niet gescheiden hoeft ben je met 2 weerstanden klaar.

[BernardV]

Wat ik eens zou proberen is kijken of je een gewone led kunt laten "werken" op die uitgang.
Als een gewone led "knippert" of brand (200Hz) dan werkt een optocoupler (bijvoorbeeld een TLP621) ook.

[J_van_Ekris]

memphis schreef op maandag 10 januari 2022 @ 15:15:
Is het een digitaal signaal gaat een optocoupler prima werken. Is het een analoog signaal komt er meer bij kijken. Als het niet gescheiden hoeft ben je met 2 weerstanden klaar.

Het is een sinus-golf die van 0V naar 16V gaat, waarbij je idialiter bij zo'n 14V de uitgang naar de Raspberry Pi hoog zet.

[Tom-Z]

Ik zou een spanningsdeler maken met als extra beveiliging een zener om de spanning te beperken bij een "rare afwijking". Iets als dit.

[memphis]

J_van_Ekris schreef op maandag 10 januari 2022 @ 15:53:
[...]

Het is een sinus-golf die van 0V naar 16V gaat, waarbij je idialiter bij zo'n 14V de uitgang naar de Raspberry Pi hoog zet.

Dat gaat met een optocoupler niet werken. Dan moet je het signaal omzetten in een frequentie of een hogfrequent PWM om het door een optocoupler te krijgen.

Moet het gescheiden zijn kan je ook aan een galvanisch gescheiden DC/DC converter denken als voeding voor je Pi, maar die zijn voor zulke stromen niet goedkoop.

[J_van_Ekris]

En als het niet gescheiden hoeft? Wordt de electronica dan simpeler?

[Damic]

Wacht even een sinus golf waarvan je alleen wilt dat er 1 binnenkomt als ie boven de 14V gaat? Dat gaat toch wel met een opto-coupler.

[memphis]

Als je de hele sinus wilt inlezen heb je een analoge koppeling nodig. en optocoupler biedt geen lineaire overdracht.

Als je alleen een soort van piekdetectie wilt hebben als het signaal boven de 14v komt dan ja, een op zichzelf staande comperator (opampje) met een optocoupler zal prima gaan werken.

[J_van_Ekris]

memphis schreef op maandag 10 januari 2022 @ 19:05:
Als je alleen een soort van piekdetectie wilt hebben als het signaal boven de 14v komt dan ja, een op zichzelf staande comperator (opampje) met een optocoupler zal prima gaan werken.

Ik ben alleen op zoek naar piekdetectie: door de tijd tussen de pieken te meten weet je hoe snel het vliegwiel van de roeimachine gaat, en kun je dus veel zaken afleiden.

[Damic]

Voila duidelijkheid en dan redelijk simpele elektronica

[memphis]

Aha, het gaat je niet om de puld hoogte maar de puls frequentie.

Ik zou zeggen +signaal----weerstand------zener diode (10v)-------optocoupler------signaal-

En dan anti parallel aan de optocoupler een simpele diode om de omgepoolde spanning over de LED niet te hoog te laten komen (mocht er een omgepoolde deel van die sinus zijn).

[BernardV]

Dan zou een simpele led met nette weerstand toch ook kunnen werken en dan de spanningsval over de led pakken als input.
Een witte led heeft ongeveer 3.5V spanningsval, een doodnormale gekleurde tussen de 2 en 2.5V.
Of je nu de dalen meet of de pieken boeit niet, stel dat de led al aan zou gaan bij 2.5V dan meet je de 0-waarde, immers is die identiek aan de pieken als het om omwentelingen gaat.

//edit: wat @memphis zegt over het “negatieve” deel van de sinus is wel een ding in dit geval.
Heb je een oscilloscoop? Dan kun je tenminste zien wat de waardes zijn die je krijgt.
Als je in de buurt woont (stuur maar PM) mag je er een lenen.

[Voor 46% gewijzigd door BernardV op 10-01-2022 21:36]

[J_van_Ekris]

BernardV schreef op maandag 10 januari 2022 @ 21:27:
//edit: wat @memphis zegt over het “negatieve” deel van de sinus is wel een ding in dit geval.
Heb je een oscilloscoop? Dan kun je tenminste zien wat de waardes zijn die je krijgt.
Als je in de buurt woont (stuur maar PM) mag je er een lenen.

Heel erg bedankt voor het aanbod. Er zijn anderen die het ding al aan een scope hebben gehangen, en dat laat zien dat de sinus slingert tussen 0V en 16V (zie https://www.c2forum.com/v...t=194719&p=521453#p521453).

Het maakt inderdaad niet uit wanneer je meet, alhoewel als je te dicht op het nulpunt komt te zitten ik me zorgen maak om de reactiesnelheid van de electronica. De tijd tussen pieken is maximaal 6ms, dus de tijd bij triggeren op 2,5V vrij kort volgens mij omdat je dan vrij snel weer op de opgaande flank terecht komt?

[Voor 21% gewijzigd door J_van_Ekris op 10-01-2022 22:24]

[Tom-Z]

J_van_Ekris schreef op maandag 10 januari 2022 @ 22:21:
[...]

Het maakt inderdaad niet uit wanneer je meet, alhoewel als je te dicht op het nulpunt komt te zitten ik me zorgen maak om de reactiesnelheid van de electronica. De tijd tussen pieken is maximaal 6ms, dus de tijd bij triggeren op 2,5V vrij kort volgens mij omdat je dan vrij snel weer op de opgaande flank terecht komt?

5ms is voor een microcontroller een eeuwigheid.

[J_van_Ekris]

Zou een standaard component als deze ook gewoon werken: https://www.plexishop.it/...upler-based-isolator.html

[BernardV]

Als ik er nog eens over nadenk zou ik een diode pakken, weerstand daarachter zener 3V3 tussen 0 en weerstand en dan meten over de zener.
Dan krijg je min of meer een blokgolf vanwege de enkelzijdige gelijkrichting en heb je dus precies wat je wilt. Meest goedkope en prima oplossing lijkt me.

//EDIT: Door de diode toe te passen heb je dus enkelzijdige gelijkrichting. Je geeft aan dat de sinus van 0 tot 16V loopt, maar is dat werkelijk zo? Want in die fora lees ik een amplitude van 16V dus kan ook van -8 naar 8 zijn, wat best logisch is voor wisselspanning

[Voor 39% gewijzigd door BernardV op 11-01-2022 22:34]

[J_van_Ekris]

BernardV schreef op dinsdag 11 januari 2022 @ 22:23:
Als ik er nog eens over nadenk zou ik een diode pakken, weerstand daarachter zener 3V3 tussen 0 en weerstand en dan meten over de zener.
Dan krijg je min of meer een blokgolf vanwege de enkelzijdige gelijkrichting en heb je dus precies wat je wilt. Meest goedkope en prima oplossing lijkt me.

Thanks, ik ga naar iets vergelijkbaars toe in een standaard bordje: https://mschoeffler.com/2...solation-board-dst-1r4pn/. Hier gebruiken ze een weerstand met een Led en de spanning daarover jagen ze de optocoupler in voor galvanische scheiding. Deze is via verschillende kanalen te krijgen en ik vertrouw dit soort prefab componenten meer dan mijn eigen soldeerwerk......

BernardV schreef op dinsdag 11 januari 2022 @ 22:23:
//EDIT: Door de diode toe te passen heb je dus enkelzijdige gelijkrichting. Je geeft aan dat de sinus van 0 tot 16V loopt, maar is dat werkelijk zo? Want in die fora lees ik een amplitude van 16V dus kan ook van -8 naar 8 zijn, wat best logisch is voor wisselspanning

Ja, dat heb ik ook zitten denken, maar als ik de scope-data zie, en ook dat diegene die de meting gedaan heeft een voltage-splitter toepast en dan op 8V uitkomt (en niet op 4V+ en 4V-) dan kom je toch uit op deze uitkomst. Het is zowieso een vreemde oplossing: de Concept2 heeft een driepolig stekker die op een generator geprikt wordt: Ground, Voeding (16V+?) en Signal. Waarom je signal op 16V een monitor induwt is mij een raadsel. Waarom ze uberhaupt op 16V voeden snap ik niet omdat de PM5 normaal op 2 D-cellen loopt en dus waarschijnlijk intern gewoon op 3V loopt. Maar dat is niet mijn probleem .

[Voor 3% gewijzigd door J_van_Ekris op 12-01-2022 10:08]

[KelvinX]

Ik heb een concept2 dus als ik kan helpen let me know.

[J_van_Ekris]

Gaaf, welke Concept2 heb je?

Want wat mij opvalt is dat Concept2 onder de motorkap behoorlijk wat wijzigingen doorvoert. De nieuwe modellen krijgen het signaal binnen via 16V, terwijl de oude modellen geloof ik op 0,6V zaten. Ze hebben ook ongemerkt de opzet van het vliegwiel (zes magneten in plaats van 3) aangepast.

[J_van_Ekris]

J_van_Ekris schreef op dinsdag 11 januari 2022 @ 00:48:
Zou een standaard component als deze ook gewoon werken: https://www.plexishop.it/...upler-based-isolator.html

Ik heb deze toegepast, en deze werkt. Dit is in praktijk de door @memphis voorgestelde oplossing, maar dan prefab op een boardje geplaatst.