Drehzahlmesser (Tachometer) Schaltung: Funktion, Design & Bauanleitung

Hochleistungs-Schaltungen oder Motoren zu bauen reicht nicht – ohne Drehzahlerfassung bleibt das Projekt unvollständig. Die Drehzahl (RPM) ist ein Schlüsselmerkmal für Motorenleistung und schützt vor Motorschäden. Tachometer sind daher essenziell in Kfz- und Luftfahrt. Dieser Artikel erklärt alles zur Tachometer-Schaltung und zeigt den Bau eines einfachen Tachometers.

Was ist ein Tachometer?

Das Wichtigste bei Motoren: Umdrehungen pro Minute (RPM) messen. Es zeigt, wie schnell ein Motor dreht – und verhindert Schäden.

Ein Tachometer ist ein Sensorgeber, der die RPM rotierender Objekte (z. B. Motorwellen) misst. Meist für elektrische/mechanische Instrumente. Fortgeschrittene Tachometer messen auch Zeitperioden und Geschwindigkeitsbereiche anderer Medien – z. B. Hämatachometer für Blutflussgeschwindigkeit.

Tachometer-Typen

Vier Haupttypen mit unterschiedlichen Spezifikationen:

Analoge Tachometer

Ziffernblatt mit Nadel zur Anzeige der Motordrehzahl. Keine Zusatzinfos (Abweichung, Mittelwert). Externer Frequenz-Spannungs-Wandler misst RPM, analoges Voltmeter zeigt umgerechnete Spannung. Kein Speicher für Messwerte.

Digitale Tachometer

Speichern Messwerte. LCD/LED-Anzeige für aktuelle Werte. Hochpräzise Messung, statistische Auswertungen, zeitbasierte Überwachung. Heutiger Standard – numerische Anzeige statt Zeiger.

Zeit- und Frequenz-Tachometer

Unterschiedliche Messprinzipien:

• Zeitmessender Tachometer: Berechnet Maximalgeschwindigkeit via Zeitintervalle zwischen eingehenden Pulsen. Ideal für Niedriggeschwindigkeiten.
• Frequenzmessender Tachometer: Berechnet Geschwindigkeit via Frequenz eingehender Pulse. Für Hochgeschwindigkeiten.

Kontakt- und Berührungslose Tachometer

Beide sind Datenerfassungsmethoden:

• Kontakt: Optischer Encoder oder Magnetfeldsensor – physischer Kontakt mit rotierender Welle nötig.
• Berührungslos: Laser oder Optische Scheiben – keine physische Berührung nötig.

Anwendungen

• Laseranwendungen
• Verkehrsvolumen & Geschwindigkeitsprognose
• Antriebe & Maschinen
• Kfz & Luftfahrt (z. B. Flugzeugmotor-Drehzahl)
• Analoge Audioaufzeichnung
• Medizinische Anwendungen

Tachometer bauen (mit Arduino)

Schaltplan

Kostengünstige IR-basierte Schaltung. IR-Sensor mit zwei LEDs: Emitter (sendet IR) und Receiver (IR-Photodiode, empfängt). Aussehen wie normale LED/Photodiode, aber nur für Infrarot.

IR-Sensor an → Emitter sendet IR-Strahlen zum Messobjekt. Objekt reflektiert → Photodiode empfängt → Spannung proportional zur Reflexionsintensität. Höhere Intensität = höhere Ausgangsspannung. Ausgabe über Arduino-Ausgangspin via LM358 IC.

Benötigte Werkzeuge & Bauteile

• Arduino Board (1×)
• IR-Sensor (1×)

• 16×2 LCD Modul (1×)
• Verbindungsdrähte
• Lötzinn
• Lötkolben

Aufbau & Test

Schritt 1: Bauteile sammeln

Alles bereitlegen, Funktion prüfen.

Schritt 2: Verkabelung

• VCC & GND von LCD und IR-Sensor → Arduino GND & 5 V
• IR-Sensor OUT → Arduino Digital Pin 2
• LCD SCL & SDA → Arduino A5 & A4

Schritt 3: Programmierung

Arduino UNO programmieren. Code:

// DIY Tachometer für präzise RPM-Messung mit Arduino
// Code veröffentlicht von https://www.circuitschools.com
// Namensnennung bei Wiederveröffentlichung erforderlich.

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// LCD Objekt: Adresse 0x27 (via I2C-Scanner), 16 Spalten × 2 Zeilen
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

float value = 0;
float rev = 0;
int rpm, oldtime = 0, newtime;

void isr() { // Interrupt Service Routine
  rev++;
}

void setup() {
  lcd.init();           // LCD initialisieren
  lcd.backlight();      // Hintergrundbeleuchtung an
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), isr, RISING); // Interrupt an Pin 2
}

void loop() {
  delay(1000);
  detachInterrupt(0);                    // Interrupt trennen
  newtime = millis() - oldtime;          // Zeitdifferenz
  int wings = 3;                         // Flügelanzahl rotierendes Objekt (Lüfter=3, Scheibe=1+Klebeband)
  int RPMnew = rev / wings;              // Umdrehungen berechnen
  rpm = (RPMnew / newtime) * 60000;      // RPM berechnen
  oldtime = millis();                    // Aktuelle Zeit speichern
  rev = 0;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("___TACHOMETER___");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(rpm);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), isr, RISING); // Interrupt wieder aktivieren
}

Schritt 4: Test

Fertiges Tachometer testen. Gerät sollte Hindernis bei IR-Aussendung detektieren und reflektierte Strahlen empfangen. Bei Rotation: Zählung der Hinderniserkennungen → Spannung gemäß Reflexionsintensität.

Hinweis: Lichtempfindlich – in hellen Umgebungen ggf. ungenaue Ergebnisse.

Abschluss

Tachometer-Funktionsweise ist simpel: Relativbewegung zwischen Welle und Magnetfeld des Geräts. Motoren erzeugen Spannung proportional zur Wellengeschwindigkeit – es wird gezählt, wie oft die Welle pro Minute rotiert.

Verwechslungsgefahr: Tachometer vs. Tacho (Speedometer). Beide messen Geschwindigkeit, aber unterschiedliche Funktionen. Tachometer = Motordrehzahl, Speedometer = Fahrzeuggeschwindigkeit.

Artikelende. Weitere Fragen zu Tachometern? Gerne melden – wir helfen!