Аналоговый тахометр на микросхеме
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
Поэтому, входную часть на таймере я оставил как есть, а индикатор сделал на основе цифрового измерителя напряжения с трехразрядной индикацией на микросхеме ICL7107 (аналог КР572ПВ2) и трехразрядном светодиодном индикаторе.
Схема того, что из этого получилось показана на рисунке. Как уже сказано, на таймере 555 (D2) сделан преобразователь частота - напряжение. Вернее, формирователь импульсов фиксированной длительное, а сам преобразователь сделан на VT3. На вход от обмотки катушки зажигания поступают импульсы, каждый отрицательный перепад которых делает запуск таймера.
После каждого входного импульса таймер D2 формирует один ум пульс, длительность которого установлена цепью R11-C7 около 2 mS. Эти импульсы, одинаковой длительности, но разной частоты поступают на базу транзистора VT3. В результате на эмиттере VT3 получается импульсная последовательность, скважность которой зависит от частоты.
Эта последовательность интегрируется в постоянное напряжение с помощью цепи R14-C10. Далее, полученное постоянное напряжение, величина которого пропорциональна частоте входного сигнала (частоте вращения коленчатого вала) поступает на цифровой вольтметр постоянного тока на микросхеме D1.
Микросхема D1 в схеме вольтметра включена необычно, - питание осуществляется от историка, имеющего общий минус с измеряемым напряжением. Такая схема точна менее обычной, особенно при измерении напряжений менее 1V, но для данного случая её точности достаточно.
Данный тахометр пригоден для любого бензинового четырехтактного двигателя с любым числом цилиндров. Перед его налаживанием нужно определить сколько раз поступает импульс тока на обмотку катушки зажигания за один полный оборот коленчатого вала автомобиля. Сделать это можно контролируя искру визуально (или измеряя напряжение на первичной обмотке катушки зажигания), поворачивая при этом вал двигателя ключом.
У японской машины получилось три искры за два оборота (то есть, 1,5). Чтобы узнать сколько прибор должен показать при входной частоте 50 Гц (какой частоте вращения коленчатого вала соответствует входная частота 50 Гц) нужно рассчитать по такой формуле.
N = (50 / М) x 60
где N - показания прибора при входной частоте 50 Гц, М - сколько раз формируется импульс зажигания за один оборот вала двигателя.
На основе этой схемы можно сделать приставку - тахометр для мультиметра. В этом случае используется только часть схемы на таймере D2, а напряжение с его выхода подают на вход мультиметра. Сопротивлений R13 можно сделать несколько и переключать их в зависимости от числа цилиндров двигателя. При правильной настройке преобразователя частота - напряжение показания мультиметра в вольтах будут соответствовать тысячам оборотов в минуту (1000 об/мин = 1.00V)
- в количестве цилиндров
- в числе тактов
- в количестве катушек зажигания
Формула такой зависимости выглядит следующим образом: F=N*I/30*U*G, где F – частота импульсов датчиков вращения, U – число тактов, G - число катушек зажигания, N – количество оборотов в минуту, I - число цилиндров.
рис.1 Принципиальная схема тахометра
В тахометре, схема которого изображена на рис.1, пачка импульсов формируется импульсом определенной фиксированной длительности, сформированным из входного импульса одновибратором на микросхеме U3 и генератором "подставных" импульсов на элементе U1.2. Если длительность выходного положительного импульса одновибратора (U3), предположим, составит 3мс, то для размещения в нем 30-ти импульсной пачки, период импульсной последовательности генератора на элементе U1 должен составить 100мкс. Т.е., частота генератора на элементе U1.2 должна составить 10кГц. Тогда при входной частоте сигналов датчиков вращения вала равной 40Гц, времени измерения 1с для 4-тактного 4-цилиндрового ДВС с единичной катушкой зажигания показания тахометра будут равны 1200об/м.
Микросхема МС14553 содержит три декадных счетчика, обеспечивающих режим динамической индикации, что позволяет обойтись небольшим количеством микросхем. Частота переключения выходов декад задается встроенным в микросхему генератором, частота которого определяется внешним конденсатором С11.
Работа дешифратора на микросхеме U5 (или U6), как и счетчика (U4), - возможна со светодиодными индикаторами, имеющими различные общие электроды. В качестве U5 подразумевается использование отечественных микросхем К176ИД2 или ИД3. Второй из них имеет открытые стоковые выходы ключей с p-каналом. В качестве дешифратора U6 должна использоваться микросхема MC14543, являющаяся практически полным аналогом микросхемы К176ИД2 (неполное совпадение цоколевки). Для использования индикаторов с общим анодом необходимо наличие транзисторов VT3-VT5, наличие резисторов R23-R30 (в случае использования U5 – К176ИД3), наличие перемычки ОА. При использовании в качестве U5 микросхемы К176ИД2 или в качестве U6 микросхемы МС14543, необходимость в резисторах R23-R30 отпадает. Резисторы R21-R24 при этом на плату не устанавливаются. При использовании индикаторов с общим катодом, перемычка ОА должна отсутствовать, VT3-VT5 так же не устанавливаются на плату, устанавливаются резисторы R21-R24. Важной особенностью используемых микросхем дешифраторов является встроенная опция ограничения тока выходных ключей, благодаря чему, индикаторы можно подключать к выходам микросхем без токоограничительных резисторов.
В схему тахометра для удобства настройки внедрен генератор импульсов на микросхеме U2 с диапазоном изменения частоты импульсной последовательности 10-200Гц (приблизительно). Генератор при необходимости подключается нажатием фиксированной кнопки S1 к входу "DH" тахометра.
Индикатор тахометра - 3-разрядный. "Тысячный" разряд выделен децимальной точкой. Светодиод HL3 индицирует подключение встроенного генератора в схему. Светодиод HL1 индицирует состояние входов (сигналы датчиков), HL2 - импульсы на выходе формирователя.
Все настройки тахометра взаимозависимы и начинать настройку прибора следует с установки длительности импульса на выходе микросхемы U3. Для этого следует подать на вход сигнал встроенного генератора на вход "DH" тахометра (кнопкой S1) и, контролируя с помощью осциллографа или частотомера (в режиме измерения длительности импульсов) выставить длительность выходного импульса формирователя равным 3мс (потенциометр PR3). Длительность импульса должна оставаться неизменной во всем диапазоне частот встроенного генератора.
Далее частоту генератора на элементе U1.2, контролируя импульсы частотомером на выводе 4 U1, необходимо выставить равной 10кГц (PR1). Частота тактового генератора на элементе должна быть равна 0,5Гц. При этом счет импульсов будет происходить в течении секунды. На этом настройка для конфигурации ДВС 4-1-4 (см. выше) закончена. Для настройки режимов тахометра под ДВС с иной конфигурацией, используется та же методика.
рис.2 макет тахометра
Тахометр был собран в нескольких вариантах (с использованием различных комплектующих) на макетной плате (рис.2). На рис.1 показан оптимальный вариант принципиальной схемы из версий, отработанных на макетной плате. Характеристики тахометра сравнивались с тахометром, собранным на МК (рис.3).
рис.3 сравнение работы двух тахометров
Кроме несколько большего ухода показаний за час работы (+50 относительно прибора с МК, что вполне предсказуемо) при фиксированной частоте входной импульсной последовательности, прочих недостатков замечено не было.
В генераторах тахометра желательно использовать конденсаторы и резисторы высокого качества, т.к. точность прибора во многом будет определяться качеством компонентов и их температурной зависимостью при отсутствии стабилизированной опорной частоты.
рис.4 вид печатной платы тахометра
Для тахометра была разработана печатная плата (рис.4) с размерами 75Х50мм. Предусмотрена возможность установки одной из указанных выше микросхем-дешифраторов; возможность установки 3-разрядных дисплеев размером 0,56" или 0,36".
Тахометр предназначен для питания от бортовой сети автомобиля (+12В) и гарантированно работоспособен в диапазоне напряжений +10,5…+16,5В. Ток потребления в указанном диапазоне напряжений, при активности всех сегментов светодиодного индикатора и наличии входного сигнала, не превышает 60мА.
Давайте начнём рассматривать очень важную и интересную тему - измерение оборотов двигателя. А также связанный с этим вопрос таходатчиков, т.е. датчиков с помощью которых измеряются обороты двигателя или сигнал с которых используется в качестве обратной связи. Как известно в регуляторе на микросхеме TDA1085 используется обратная связь по оборотам двигателя с помощью таходатчика. И именно благодаря этой обратной связи и происходит поддержание мощности двигателя.
На этой страничке я хочу рассказать как можно сделать простой аналоговый индикатор оборотов двигателя ( или простой аналоговый тахометр), используя родной таходатчик двигателя стиральной машины и любой аналоговый прибор ( вольтметр или амперметр).
Для того чтобы научится правильно использовать возможности таходатчика - надо выяснить какой он выдаёт сигнал. Давайте рассмотрим индуктивный датчик двигателя стиральной машины. Если его открутить - то мы увидим катушку индуктивности и магнитный ротор. Есть ещё и другие, сделанные на базе датчиков Холла, они трёх-проводные и используются они реже.
Катушка индуктивности вместе с магнитным ротором образуют генератор переменного тока. Если посмотреть осциллографом - то мы увидим, что сигнал с таходатчика - это синусоида , у которой с изменением оборотов изменяется и амплитуда и частота. И чем больше обороты двигателя - тем больше амплитуда и больше частота сигнала. Если измерять это переменное напряжение мультиметром - то оно будет изменятся от нуля вольт на минимальных оборотах до примерно 30 - 40 вольт на максимальных. Вот это изменение амплитуды сигнала можно использовать чтобы сделать простой аналоговый тахометр.
У меня есть в наличии миллиамперметр 85С1 с полным отклонением шкалы 1 мА. Собираем простую схему как на рисунке:
Нужен любой диодный мостик, сопротивление постоянное, сопротивление подстроечное и конденсатор. И в результате получаем простой индикатор оборотов двигателя.
Этот простой индикатор оборотов подключается прямо к таходатчику или к плате регулятора на TDA1085 и никак не влияет на работу самого регулятора. А такой миллиамперметр легко разбирается, снимается передняя панель и появляется возможность сделать свою шкалу и получается простой аналоговый тахометр.
Вот и видео снял по этой теме:
Предлагаемый ниже тахометр вы можете собрать своими руками, прибор весьма прост по схеме, но обладает хорошими техническими характеристиками, собран на доступных компонентах. Тахометр может оказаться очень полезным при регулировочных операциях с электронными блоками зажигания двигателя автомобиля, при точной установке порогов срабатывания экономайзера и др. А вот целесообразность использования цифрового тахометра в качестве бортового (установленного на приборном щитке) мы бы поставили под большое сомнение, и об этом в журнале "Радио" была в свое время помещена статья А. Межлумяна "Цифровая или аналоговая?" -1986, № 7, с. 25, 26.
Тахометр предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала четырехцилиндрового автомобильного бензинового двигателя. Прибор может быть использован как для регулировочных работ на холостом ходе, так и для оперативного контроля частоты вращения вала двигателя во время движения.
Цикл измерения равен 1 с, причем время индикации также равно 1 с, т. е. в течение времени индикации происходит очередное измерение, смена показаний индикатора происходит один раз в секунду. Максимальная погрешность измерения 30 мин~1, число разрядов индикатора - 3; переключения пределов измерения не предусмотрено. Тахометр имеет кварцевую стабилизацию тактового генератора, поэтому погрешность измерений не зависит от температуры окружающей среды и изменений напряжения питания.
Принципиальная схема тахометра показана на рис. 1. Функционально прибор состоит из кварцованного генератора, собранного на микросхеме DD1, входного узла на транзисторе VT1, утроителя частоты входных импульсов на элементах DD2.1-DD2.3 и счетчике DD3, счетчиков DD4-DD6, преобразователей кода DD7-DD9, цифровых индикаторов HG1-HG3 и стабилизатора напряжения питания ОА1. Сигнал на входной узел тахометра поступает с контактов прерывателя.
После подачи напряжения питания триггер DD2.1, DD2.2 может оказаться в любом состоянии (из двух возможных). Предположим, что на выходе элемента DD2.2 присутствует напряжение низкого уровня, которое запрещает прохождение через элемент DD2.3 импульсов частотой 1024 Гц с выхода F счетчика DD1 на счетный вход СР счетчиков D03 и DD4.
При размыкании контактов прерывателя транзистор VT1 откроется, переключит триггер DD2.1, DD2.2 и откроет элемент DD2.3. Счетчики DD3 и DD4 начнут счет импульсов частотой 1024 Гц. По спаду третьего входного импульса счетчика DD3 на его выходе 2 сформируется импульс, который переключит триггер DD2.1, DD2.2 в исходное состояние, элемент D02.3 окажется снова закрытым, а счетчик DD3 - обнуленным. При следующем импульсе с прерывателя процесс повторится. Таким образом, при каждом размыкании контактов прерывателя число, записанное в цепь счетчиков DD4-DD6, будет увеличиваться на 3.
Процесс записи будет продолжаться в течение секунды, т. е. до того момента, когда на выходе S1 счетчика DD1 появится очередной положительный перепад напряжения. В этот момент информация, накопившаяся в счетчиках DD4-DD6, будет переписана в буферные регистры преобразователей кода DD7-DD9, а вскоре счетчики DD4-DD6 обнулит по входу R сигнал с цепи C5R9. Сразу после спада импульса высокого уровня на входе счетчиков DD4-DD6 начнется новый цикл записи и т. д. Для обеспечения необходимой временной задержки между моментами перезаписи информации из счетчиков DD4-DD6 в буферные регистры преобразователя кода DD7-DD9 и обнуления счетчиков служат дифференцирующие цепи C3R6, C4R8, C5R9 и элемент DD2.4.
Утроение частоты импульсов, поступающих с прерывателя, необходимо для получения соответствия между показаниями индикатора и частотой вращения коленчатого вала двигателя в мин-1. Так как время счета входных импульсов равно 1 с, то в счетчики запишется, а затем будет выведено на индикаторы число 2N3/60, где N - частота вращения коленчатого вала в мин-1, 2N - частота искрообразования. При частоте вращения вала 3000 мин-1 показания индикатора будут 3.00.
Все детали тахометра, кроме стабилизатора напряжения DA1 и индикаторов HG1-HG3, размещены на печатной плате из двустороннего фольгированного стек-лотекстолита. Чертеж печатной платы и расположение деталей на ней представлены на рис. 2. Тахометр некритичен к типу применяемых деталей. Номиналы резисторов и конденсаторов могут отличаться от указанных на схеме на ±20 %.
Резистор R1 - КИМ, но поскольку вы-сокоомные резисторы довольно дефицитны, на плате предусмотрены монтажные площадки для установки вместо одиночного резистора номиналом 22 МОм последовательно нескольких меньшего сопротивления.
Кварцевый резонатор ZQ1 - любой, от цифровых часов. Стабилитрон VD1 - лю- ¦ бой малогабаритный на напряжение стабилизации 3. 5 В. Микросхемы серии К176 можно заменить на соответствующие серии К561. Микросхемный стабилизатор КР142ЕН8А установлен на тепло-отвод площадью около 10 см2.
В тахометре использованы семиэлементные индикаторы АЛ304Г (высота цифр - 3 мм) с большой яркостью свечения и сравнительно небольшим потребляемым током (около 5 мА на элемент). Яркости свечения вполне достаточно для уверенного считывания информации в салоне автомобиля даже в солнечную погоду. Табло тахометра следует накрыть плотным светофильтром соответствующего цвета.
При необходимости можно использовать индикаторы и с более крупными цифрами, например, АЛС321А, АЛС321Б, АЛС324А, АЛС324Б. Ток, потребляемый каждым их элементом, значительно больше - до 20 мА, поэтому для обеспечения запаса яркости свечения выходной ток дешифраторов необходимо усилить. Схемы усилителей тока для индикаторов серий АЛС321 и АЛС324 представлены на рис. 3, а и б.
Обращаем внимание на то, что при использовании индикаторов с общим катодом АЛС321А и АЛС324А на вход S преобразователей кода DD7-DD9 следует подавать напряжение низкого уровня (выводы 6 соединить с общим проводом).
Разумеется, использование крупно-знаковых индикаторов потребует коррекции печатной платы и установки стабилизатора DA1 на теплоотвод большей площади (не менее 30 см2).
Правильно собранный из исправных деталей тахометр начинает работать сразу, и табло должно высветить нулевое показание примерно через 2 с после включения питания. Если этого не произошло, следует проверить наличие секундных импульсов на выходе S1 счетчика DD1. Их отсутствие или заметное отличие периода от 1 с означает скорее всего неисправность кварцевого резонатора. Для проверки работоспособности остальных узлов тахометра можно сигнал с вывода 3 счетчика DD1 (импульсы с частотой 128 Гц) подать через резистор сопротивлением 10 кОм на базу транзистора VT1. При этом на индикаторе должно появиться число 3.84.
В автомобиле, оборудованном стандартной батарейной системой зажигания, вход тахометра подключают к выводу прерывателя. При бесконтактной электронной системе зажигания тахометр можно подключить к ее выходу, увеличив сопротивление резистора R3 до 200-250 кОм, причем этот резистор желательно установить не на плате, а в разрыв провода, идущего от платы тахометра к выходу системы зажигания. Это вызвано тем, что напряжение на выходе электронной системы зажигания может достигать 400 В и даже более, что может привести к пробоям на плате тахометра. Если электронная система зажигания работает от контактного прерывателя, то тахометр подключают к выводу прерывателя, уменьшив сопротивление резистора R3 до12к0м.
В последнее время стала очень актуальна проблема контроля оборотов двигателя автомобиля. Ранее предложенные схемы имеют ряд недостатков, связанных с большим количеством элементов, большим потребляемым током и возможностью контроля оборотов двигателя только в цифровой форме.
2 0 [0]
Тахометр-2 или Тахометр своими руками
Предлагаемый ниже тахометр вы можете собрать своими руками, прибор весьма прост по схеме, но обладает хорошими техническими характеристиками, собран на доступных компонентах. Тахометр может оказаться очень полезным при регулировочных операциях с электронными блоками зажигания двигателя автомобиля, при точной установке порогов срабатывания экономайзера и др.
Автор: Бирюков А.
0 0 [0]
Тахометр-3
Предлагаю простой, но надежно работающий на моем автомобиле "Форд-Эскорт" электронный тахометр. Прибор имеет двухразрядный цифровой индикатор, показывающий число тысяч и .сотен оборотов в минуту. Питается тахометр от бортовой сети автомобиля и потребляет ток 0,45А.
2 0 [0]
Электронный тахометр для автомобиля
Водителю иногда интересно знать, какое число оборотов развивает двигатель автомашины. Определить это можно с помощью несложного электронного тахометра (рис. 1), измерительного прибора, шкала которого градуирована в числах оборотов двигателя. Его удобно расположить поблизости от рулевого управления.
1 0 [0]
Электронный тахометр для мотоцикла
Во многих мотоциклах, мопедах, мотонартах и другой мототехиике отсутствует такой важный прибор как тахометр. Предлагаю простой и надежный электронный тахометр. Он рассчитан на работу с одноцилиндровым двухтактным двигателем внутреннего сгорания с контактной или бесконтактной системой зажигания и позволяет измерять частоту вращения коленчатого вала до 10000 об/мин.
2 0 [0]
2012 г.
Тахометр на Arduino
Тахометр - это полезный инструмент для подсчета RPM (оборотов в минуту) колеса или всего, что крутится. Самый простой способ сделать тахометр - это использовать ИК передатчик и приемник. В этой статье мы рассмотрим, как использовать ИК-передатчик и приемник для изготовления тахометра с применением Arduino. Результат отображается на ЖК-дисплее 16х2.
Автор: Касьянов А.
19 0 [0]
28.02.2014
Простой тахометр с большими цифрами на ATmega8 и LCD 16x2
Предлагаю вариант тахометра на AVR микроконтроллере с большими цифрами на символьном дисплее. Цифры выстраиваются из отдельных сегментов на всю высоту дисплея, что делает показания прибора более читабельными. Рассчитывался на диапазон измерения от 300 до 9999 оборотов в минуту. Но получилось так, что при более высоких (от 10000) об/мин, младший разряд сдвигается за пределы экрана и прибор показывает количество оборотов в минуту, делённое на 10.
Читайте также: