Как сделать спидометр из вольтметра

Обновлено: 07.07.2024

Предлагаемое устройство предназначено для измерения скорости, пройденного пути, температур снаружи и внутри автомобиля, а также температуры охлаждающей жидкости и напряжения аккумуляторной батареи. Схема собрана на широко распространенных элементах и содержит минимум деталей. Основой устройства является недорогой микроконтроллер АТ89С2051 [1] ф. Atmel, HEX - файл прошивки приведен.

Результаты измерений доступны на шестиразрядном светодиодном индикаторе. По умолчанию при движении автомобиля отображается скорость, а в период остановки или стоянки – время. Другие измеряемые величины выбираются с помощью пяти кнопок по алгоритму, описанному далее.

Кратковременное нажатие K1 включает фиксацию выбранного параметра на индикаторе, что подтверждается точкой в младшем разряде. Повторное нажатие выключает фиксацию и через 5 сек. восстанавливается исходный режим.

Измеряемые значения выводятся на дисплей по кольцу в следующем порядке: Time (время), Count (счетчик пути), tout (наружная температура), tin (температура внутри), EnGinE (температура двигателя), UbАtt (напряжение аккумулятора). При нажатиях K2 просмотр происходит по полному кольцу, K3 начинает и заканчивает обзор с наружной температуры, а K4 – с температуры двигателя, что позволяет обойтись минимальным количеством нажатий. Быстро перейти в исходный режим (скорость или время), можно нажав кнопку K5.

Переход от одного параметра к другому сопровождается кратковременным появлением названия величины и последующей индикацией ее значения.

Чтобы обнулить счетчик пути необходимо зафиксировать его просмотр и нажать K4.

Схема блока процессора и АЦП представлена на рис 1. АЦП построено по упрощенному принципу, но дает вполне приемлемый результат преобразования. Его работа основана на сравнении внутренним компаратором МК измеряемого напряжения и линейно изменяющегося напряжения, образующегося на конденсаторе С9, заряжаемом через источник стабильного тока на элементах R4, R5, R6, R7, VD7, VT2. Цикл измерения начинается с разрядки конденсатора через порт контроллера и заканчивается в момент совпадения напряжений на входах AIN0 и AIN1. Продолжительность цикла измерения является величиной прямо пропорциональной измеряемому напряжению. Транзистор VT1 служит источником тока для датчиков температуры. Мультиплексор DD1 коммутирует аналоговые сигналы на вход компаратора микроконтроллера, а также стабильный ток на датчики температуры. Диоды VD1 - VD6 защищают входы схемы от случайных превышений напряжения. Конденсаторы С5 – С8 сглаживают пульсации источника питания VCC, при этом С5, С6 и С7 располагаются в непосредственной близости к цифровым микросхемам. Для хранения констант калибровки служит микросхема энергонезависимой памяти DD3 (АТ24С02 - АТ24С08). Объем памяти этой микросхемы больше требуемого, но дает возможность блочной записи (отечественный аналог РР1 почему-то такой возможности не дает). Алгоритм работы устройства позволяет использовать вместо АТ24С02 микросхему часов реального времени DS1307 в типовой схеме включения [3]. Программа автоматически определяет тип установленной микросхемы и выбирает соответствующий алгоритм работы часов. Использование DS1307 значительно улучшает ход часов и позволяет отключать устройство от бортовой сети, но требует применения элемента питания, при выходе которого из строя (например, при низких температурах) теряются все данные калибровок.

Дисплей устройства собран на семисегментных светодиодных индикаторах с малым энергопотреблением, что позволило подключить микросхему типа 74HC299 непосредственно к общим катодам без усилителей (рис.4). Нумерация катодов на схеме (CAT1…CAT6) от младшего к старшему разряду, анодам присвоены символы в общепринятом порядке. Клавиатура имеет пять кнопок и конструктивно объединена в блок с индикаторами. Использование регистров сдвига и динамической индикации позволило сократить количество элементов и проводников между блоками.

Схема индикации собиралась навесным монтажом непосредственно на выводах склеенных между собой индикаторов, а остальная часть на макетной плате. Применялись индикаторы с маркировкой TOT5361PAMY, но можно использоваться другие с малым током потребления и общим катодом. Если предполагается использовать индикаторы с большим потребляемым током (большего размера) следует доработать блок в соответствии с логикой его работы.

Резисторы источников тока и конденсатор С9 должны иметь температурные коэффициенты близкие к нулю.

При использовании DS1307 между ее 1 и 2 выводами включается часовой кварц (32768Гц), к 3 выводу подключается плюс элемента питания 3В (например, CR2032), 7 вывод остается свободным, остальные выводы по схеме.

В качестве параметрических датчиков температуры используются по два соединенных последовательно кремниевых диода (рис 3). Датчики подключаются к схеме экранированными проводами минимальной длины. В схеме использованы диоды типа КД522.

Подключение датчика скорости зависит от автомобиля. Современные автомобили, как правило, оборудованы электронным датчиком скорости и могут быть подключены к устройству через несложную схему, представленную на рис 2. Если автомобиль имеет механический привод спидометра нужно использовать преобразователь, например такой, как в автомобилях такси.

Для питания схемы необходим стабилизированный источник напряжением Vcc=5В. На схеме он не приводится, т.к. в настоящее время существует большое количество интегральных стабилизаторов (например 7805).

Корректная работа устройства невозможна без его настройки (калибровки). Войти в режим калибровки можно удерживая кнопку K1 более 30 сек, пока на индикаторе кратковременно не появится надпись “SPEEd”, а затем “SP0000”.

При калибровке кнопки выполняют следующие функции: K1 (удерживать более 5 сек) – сохранение констант калибровки для выбранного канала; K2 – точка нуля; K3 – точка ста); K4 – смена канала калибровки (SPEEd, tin, tout, EnGinE, Ubatt); K5 – выход из режима калибровки.

Применять устройство можно не только в автомобиле, но, к примеру, и в быту, как часы - термометр.

Устройство несколько месяцев эксплуатируется на автомобиле, и за это время не было ни одного существенного сбоя, несмотря на все упрощения.

Индикаторы в приборной доске автомобиля всегда играли и играют важную роль в отображении важных показателей состояния средства передвижения. Одним из важных и устанавливаемых на всех автомобилях является спидометр – прибор для отображения скорости передвижения автомобиля.

Автомобильные спидометры, устанавливаемые при производстве современных автомобилей, обладают весьма привлекательным внешним видом, четко и ярко отображают показания в темное время суток. Но что делать тем, у кого автомобиль старого производства, а спидометр оставляет желать лучшего в плане восприятия отображаемой информации?

Ответ прост – купить готовый, но только для тех, кто не увлекается электроникой и не любит сделать что-то своими руками. Именно поэтому, я решил собрать цифровой спидометр на замену штатному в автомобиле ВАЗ 2106 друга-автолюбителя.

Описание прибора

Так как хотелось, чтобы прибор был современным и выглядел красиво, то было принято решение использовать современную элементную базу и графический дисплей для отображения информации.

После тщательного и долгого просмотра статей в интернете были выбраны для использования следующие основные компоненты:

Стабилизатор напряжения LM317 – регулируемый стабилизатор напряжения, который настроен на 10,5В, питает подсветку графического индикатора и стабилизатор напряжения, питающий логическую схему спидометра.

Стабилизатор напряжения L1117 – стабилизатор напряжения с фиксированным напряжением 3,3В, питающий логическую схему спидометра.

Графический LCD от телефона Siemens S65 (LS020) – используется для отображения всей информации, предоставляемой микроконтроллером.

Подробный список компонентов представлен в файлах проекта платы и схемы принципиальной электрической в формате программы Diptrace.

Функционал спидометра

При проектировании устройства захотелось добавить дополнительные функции, которые были бы интересны для автомобилиста, и которых не было в штатном спидометре:

Отображение напряжения бортовой сети автомобиля

Отображение ускорения автомобиля

Отображение времени разгона автомобиля с 0 до 100 км/ч

Спидометр способен показывать:

Скорость в диапазоне от 0 до 255 км/ч с точностью до 1 км/ч

Напряжение бортовой сети от 0 до 16В с точностью до 0,01В

Ускорение автомобиля от 0 до 255 м/с 2 с точностью до 0,01 м/с 2

Время разгона автомобиля до 100 км/ч от 0 до 255 с с точностью 0,1 с

Спидометр питается от бортовой сети автомобиля 12В

Работа спидометра

Для получения сведений о скорости автомобиля в коробку передач был установлен датчик скорости от автомобиля ВАЗ 2110, который сконструирован по принципу эффекта Холла и предназначен для преобразования частоты вращения приводного вала в частоту электрических импульсов.

Датчик скорости непосредственно подключен к плате спидометра. Для подключения датчика к спидометру необходимо правильно ориентировать контакты:

Датчик выдает 6 импульсов на один пройденный метр пути.

Сигнал от датчика является цифровым и имеет форму импульсов, что позволяет нам подсчитывать эти импульсы за равные промежутки времени.

Подсчет импульсов основан на том, что сигнал от датчика скорости приходит на порт микроконтроллера, настроенный на работу внешнего прерывания. В обработчике внешнего прерывания подсчитывается количество импульсов равное количеству прерываний за определенный промежуток времени, который отсчитывается внутренним таймером микроконтроллера.

Сам микроконтроллер работает на 48 МГц от кварцевого резонатора на 20 МГц. Такой мощный контроллер и запущен на такой высокой тактовой частоте не случайно. Для быстрого отображения информации на графическом LCD необходимо быстро выводить информацию, для чего и был выбран микроконтроллер PIC18F2550.

Вычисленная скорость отображается на графическом LCD.

Исходя из вычисленной текущей скорости, рассчитываются и другие показатели, такие как ускорение и время разгона до 100 км/ч, также отображаемые на графическом LCD.

Напряжение питания бортовой сети подается на АЦП микроконтроллера через делитель, чтобы напряжение, подводимое к контакту микроконтроллера, не превышало напряжение питания (3,3В). Напряжение измеряется через равные промежутки времени, отмеряемое одним из таймеров микроконтроллера. Измеряемое напряжение обрабатывается и выводится на графический LCD.

Таким образом, мы получаем на экране цифрового спидометра полную информацию о характере движения автомобиля, а также дополнительную информацию о состоянии аккумулятора.

Схема спидометра

Программа микроконтроллера

Программа микроконтроллера написана на языке CCS PICC. Для создания проекта программы микроконтроллера использовалась среда разработки MPLAB 8.66.

Корпус и установка

Плата спидометра выполнена из двустороннего фольгированного текстолита. Обе стороны соединены между собой переходными отверстиями.

Фото платы цифрового спидометра с двух сторон:

Плата с экраном были установлены в корпус штатного спидометра автомобиля ВАЗ 2106. Корпус штатного спидометра с платой цифрового спидометра был установлен в приборную панель на свое место.

Ниже показаны фото установленного цифрового спидометра в автомобиле.

Благодарности

Используемая литература

Описание микроконтроллера Microchip PIC18F2550

Паспорт датчика скорости Ваз 2110

Help языка CCS PICC

Embedded C programming and the Microchip PIC – Richard Barnett, Larry O’cull, Sarah Cox, 2004

У собранного своими руками электронного спидометра будет три режима:

Спидометр (определение скорости) и одометр (пройденная дистанция)
Задача 1 – проехать 32 км (20 миль)
Задача 2 – достичь скорости 30 км\ч

Спидометр собран на Ардуино, так что нет предела вашему воображению.

Шаг 1: Как всё работает

Принцип работы проекта прост, но для сборки его нужно понимать. В самом простом понимании, он состоит из Геркона или магнитного выключателя, установленного на раму велосипеда и еще одного магнита, установленного на спицу колеса.

Так как колесо вращается, то магнит активизирует выключатель при каждом обороте. Сигнал поступает на Ардуино, который считает количество оборотов и по ним определяет покрытую дистанцию (нужно будет сначала указать диаметр вашего колеса). Также Ардуино следит за временем и вычисляет скорость. Данные выводятся на дисплей, где они отображаются в милях в час (или в километрах, если доработать формулу).

Шаг 2: Необходимые материалы

Проект недорогой и может обойтись вам в 300-700 рублей. Сборка потребует от вас некоторые умения в пайке.
Материалы для сборки:

Плата Ардуино – если вы возьмёте Ардуино Про Мини, то для программирования вам также понадобятся Ардуино Уно или адаптер usb-ttl (как программировать Ардуино Про Мини через Ардуино Уно) или используйте Ардуино Микро или Ардуино Уно.
Дисплей Ардуино 16×2
3.7805 voltage regulator (increases the control over the contrast no major difference -optional)
2x выключателя для задней подсветки (опционально)
Резистор на 220 Ом
Потенциометр на 10k Ом
Джамперы мамы и папы, если вы хотите, чтобы Геркон был съемным
Геркон
Провода
Мгновенный переключатель, чтобы менять режимы
Конденсатор 0.1uf чтобы уменьшить дибаунс кнопки
Резистор 10k Ом

Список необходимого инструмента:

Паяльник
Припой
Корпус
Что-то наподобие дремеля, чтобы прорезать в корпусе отверстия для установки электроники и дисплея
Горячий клей или что-то подобное для закрепления компонентов на местах.

Шаг 3: Код

Перед тем, как мы перейдём к электронике, будет неплохо загрузить код, чтобы вы не испытывали конфуз, метаясь между неправильно подключенными проводами. Загрузите код на Ардуино, перед этим не забыв указать диаметр колеса вашего велосипеда.

Шаг 4: Электроника

Схема соединения компонентов приложена выше, но я также напишу её отдельно.

1 — GND
2 VCC
3 VIPER PIN на потенциометре (концы на vcc и gnd, а центр на пин 3 дисплея)
4 13
5 gnd
6 12
7 —
8 —
9 —
10 —
11 11
12 10
13 9
14 8
15 VCC
16 GND

Резистор на 220 Ом соединяем между пином 2 Ардуино и землёй
Мгновенный переключатель соединяется с пином 2 и vcc
Конденсатор на 0.1 uf помещаем между двумя клемами выключателя, чтобы уменьшить дибаунс
Геркон на vcc и A0
Резистор между A0 и gnd

После соединения всех компонентов можно запитать девайс и проверить, что всё работает.

Шаг 5: Корпус

Корпус можно сделать из пластика или дерева, он должен быть прочным и в нём должно быть достаточно пространства.
После установки переключателей, экрана, кнопки и хедеров проверьте девайс на работоспособность. Постарайтесь сделать устройство водонепроницаемым, ведь оно окажется в самых худших для работы условиях.

Шаг 6: Тестирование и устранение неполадок

Запитайте устройство от батарейки 9V и проверьте все три режима. Поднесите магнит близко к Геркону и скорость с дистанцией должны начать увеличиваться.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Схема

В статье приведено описание простого генератора на 555-ом таймере, с помощью которого можно проверить работоспособность и правильность показаний электронных спидометров, использующих в качестве датчика оборотов электронный датчик Холла.

Эти импульсы поступают в схему спидометра. Индикатором скорости в спидометре является микроамперметр. Кроме того, усиленные импульсы отдатчика подаются на шаговый электродвигатель, который вращает барабанчики указателей пройденного пути.

Принципиальная электрическая схема генератора показана на рис.1. Он собран на микросхеме универсального таймера 555. Схема включения типовая. Номиналы элементов С2, R2-R4 подобраны таким образом, чтобы получить на выходе меандр частотой 100…200 Гц. Требуемую частоту импульсов собранного генератора можно отрегулировать подстроечным резистором R3. Схема рассчитана на использование в автомобилях с напряжением бортовой сети 12 В. Если же напряжение бортовой сети автомобиля составляет 24 В (например, в КРАЗ), то схему необходимо дополнить интегральным стабилизатором DA2, включив его в разрыв цепи питания так, как показано на схеме пунктиром.

Конструкция и детали
Все элементы схемы собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 30×20 мм. Чертеж печатной платы и схема расположения элементов показаны на рис.2. Для удобства повторения чертеж показан со стороны фольги. В конструкции применены выводные радиокомпоненты, устанавливаемые вертикально. Особых требований к ним не предъявляется. К точкам XT 1-ХТЗ припаивают проводники, на другом конце которых устанавливают разъем, аналогичный разъему подключения датчика Холла. На этот разъем выведены все необходимые для работы генератора цепи: плюс/минус питания и вход спидометра. Печатную плату устанавливают в подходящем электрически изолированном корпусе. Автор использовал для этой цели отрезок пластикового кабельного короба сечением 25×16 мм.

Сборка, наладка и использование
Правильно собранный генератор в наладке не нуждается. Следует обратить внимание на правильность соединения выводов разъема, так как при случайном попадании питающего напряжения на выход генератора он выйдет из :;0 строя. Для настройки устройства нет необходимости использовать радиоизмерительные приборы. Достаточно иметь заведомо исправный спидометр. Устройство подключают вместо датчика Холла и подстроечным резистором R3 добиваются желаемого показания спидометра, например 60 км/ч. Если диапазона регулирования окажется недостаточно, то для увеличения граничной частоты генератора следует немного уменьшить сопротивление резистора R4, а для ее уменьшения – увеличить.

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Cпидометр или тахометр на газоразрядных индикаторах.

появилось большое количество газоразрядных индикаторов. часы собирать на них не получилось, жалко добру пропадать, получился лишь маааленький блок цифровой индикации на ИН-12. Купил себе ИЖ-ОДУ и всячески преображаю салон от чехлов до подсветки светодиодами панели приборов, все впринципе красиво и весело получилось, и решил добавить тахометр или спидометр из ИНок. схем найти не могу. может сообща придумаем как воплотить идею в реальность.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Вот только что просматривал старые журналы и в книжице "В помощь радиолюбителю Nr 86" видел тахометр. Но на ИН-13.

_________________
А люди посмотрят и скажут: "Собаки летят. Вот и осень."

Опубликованы материалы вебинара, посвященного решениям задач освещения с LED-драйверами MEAN WELL. LED-драйверы MEAN WELL насчитывают несколько десятков семейств, которые широко используются, и легко интегрируются в различные светодиодные светильники. На вебинаре были представлены новинки 2022 года. Рассказали о драйверах MEAN WELL, существующих режимах стабилизации, способах повышения устойчивости светильника к имеющимся помехам, а также предложили оптимальные семейства для различных отраслей применения.

видел на ин-13, интересно, но индикатора у меня такого нет я вот думаю может: сигнал с катушки зажигания как-нибудь использовать как задающий генератор, а там к счетчику и через дешифратор к индикатору хотя бы на одном индикаторе сделать пока

Компания Mornsun расширила существующее популярное семейство неизолированных импульсных стабилизаторов K78xx/500R3 новыми изделиями для монтажа в отверстие (SIP-3) K78xx/500R3-LB и поверхностного монтажа (SMD) K78xxJT/500R3-LB, существенно снизив себестоимость и габаритные размеры.

Ну тахометр там вроде по типу вольтметра сделан. Со спидометром сложней. Можно попробовать заколхозить на тросик какую-нибудь фигню, чтоб считывать скорость вращения. Например энкодер.
Ну а дальше пишем программку для МК добавляем ИД1 и мах1771 и все работает

к сожалению возможностью прошивать мк не обладаю. могу только счетчики и дешефраторы городить тросика нет, у меня как на ВАЗ2110 комбинация приборов стоит. 2 шлейфа проводов подключаются. тросик идет с москвичевской панелью

Вау! Да там даже целиком электронная панель
Ну тада проще, там уже скорость по проводкам

Но чего-то думается мне, что без МК эта затея утопична.

Кстати если будете делать, подумайте сразу о фото датчике, чтоб яркость менять от освещенности.

Разница принципиальная. ИН-12 это мнемонический индикатор, с цифрами. А ИН-13 это шкала, управляемая током.
Удивительно Вам, Brigadir, не помнить таких вещей.

Без МК боюсь вы не обойдётесь.
Есть ещё вариант - найти заводской спидометр на светодиодном или ЖК дисплее и переделать его под ИНки.

Ну как всегда.
Нифига не разбираясь в вопросе Brigadir умничает.
Да ещё и так фамилиарно - с Древолович`ем вроде на брудершафт не пили, а ТЫкает, да ещё и с пренебрежением.
Вроде человек в возрасте, а этикета так и не нажил.

Чё удивляться? Brigadir`у лишь бы ляпнуть не вдаваясь в подробности, да ещё и безо всякого уважения к собеседнику.

My video on youtube nic SLvik78

мужики, мне даже не принципиально чтоб там все так работало точно, лишь бы индикатор циферки черикал и нормально я собирал блок цифровой индикации на одном индикаторе ИН-12, Одна к155ид1 и счетчик, не помню какой+ конденсатор задающий частоту циферкам, так вот вместо конденсатора можно же подключить как-нибудь катушку. в магазине покупал тахометр, так у него один провод на массу, другой на +катушки, третий опять же на катушку куда-то, не помню. суть то одна, плясать надо от катушки

появилась гениальная идея. опять же про катушку. а что если сделать индикацию работы цилиндров? тобишь, каждому цилиндру соответствует его цифра. в момент когда на свечу подается напряжение. загорается например 1, далее у нас там идет на АЗЛК 3-Й цилиндр(3цифра), далее 4-й(4цифра) и 2-й(2) если сделать 4 индикатора в ряд, то получится довольно интересная картина. если двигатель затроил, глядя на индикаторы можно будет определить хотябы работают ли провода конечно работу проводов лучше мультиметром проверять, но думаю интересно должно получиться проблема в одном, будет походу уходить искра, и вообще инородное загромождение системы зажигания походу повлияет на работу свечей:shock: тутже возникает идея! вокруг каждого силового провода намотать несколько витков тонкой проволоки, естественно обмотка будет изолирована от провода чем-нибудь. думаю понадобится приблизительно витков 10. электромагнитное поле создаст в обмотке токи которые будут направлены прямо в индикатор, тут даже никаких схем и питания не надо! я так пробовал делать стробоскоп, брал газоразрядную лампочку, внутри колбы в виде язычка пламени две пластинки были, на некоторых даже сталин из пластинок сделан лампочка вспыхивала в момент зажигания

Вот только что просматривал старые журналы и в книжице "В помощь радиолюбителю Nr 86" видел тахометр. Но на ИН-13.

Вот спасибо, а я всё вспоминал в каком журнале эта схема. .

Опоздал, уже придумали лет тридцать назад. .

хаа, прикол! прям также. или альтернативные решения были? добавляйте идеи если есть, как понадежней и проще сделать

сделал 15 витков проволокой вокруг силового провода, подсоединил ИН-1 газ вспыхивает даже без массы, цифра не индицируется, газ вспыхивает хаотично, наверно перепутал катоды и аноды.

My video on youtube nic SLvik78

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y

Читайте также: