Квазианалоговый тахометр своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Большинство электронных тахометров, имеющихся в продаже и предложенных радиолюбителями имеют цифровую индикацию частоты вращения коленчатого вала двигателя, обычно двух или трехразрядную. При всех достоинствах, необходимых для регулировки двигателя, такие тахометры неудобны при пользовании во время движения. Во-первых, мелькание цифр при разгоне, практически полностью исключает возможность считывания показаний в этом, наиболее важном режиме, во-вторых, эти индикаторы, построенные по принципу частотомера имеют большую инерционность (показания меняются через 0,3 сек.).

Наиболее удобен стрелочный или шкальный тахометр, уже потому, что показания представляются в виде круговой или линейной диаграммы.

Принципиальная схема шкального тахометра показана на рисунке. Шкала состоит из десяти светодиодов, выстроенных в линейку, или в полукруг, и представляет собой светящуюся линию, длина которой изменяется соответственно частоте вращения коленчатого вала, и дает наиболее наглядную информацию о режиме работы двигателя, при вполне достаточном быстродействии (0,044 сек.).

Работает схема таким образом мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2 построен таким образом, что на его выходе через каждые 0,043 секунды появляется короткий положительный положительный импульс длительностью 0,001 сек. Это достигнуто благодаря включению цепи VD1 R3, которая сокращает длительность положительного перепада на выходе D1.2.

Эти импульсы поступают на вход R счетчика D2, обнуляя его через каждые 0,043 сек. Импульсы от прерывателя (или с выхода электронного коммутатора) поступают на одновибратор на D1.3 и D1.4, призванный исключить ошибки, вызванные дребезгом контактов прерывателя. Стабилитрон VD2 исключает выход микросхемы из строя от выбросов напряжения системы зажигания.

В результате в течении каждых 0,06 секунд счетчик D2 считает импульсы, поступающие от прерывателя, и в зависимости от частоты этих импульсов, последовательно изменяет свое состояние от нуля до некоторого числа. Таким образом, например, если частота вращения двигателя равна 3500 об/мин за время, которое задает мультивибратор D1.1 D1.2 счетчик успевает досчитать до пяти.

Пока двигатель работает с этой частотой, постоянно последовательно, поочередно, зажигаются первые шесть светодиодов VD5-VD10. Так как этот процесс происходит достаточно быстро, в результате инерционности зрения, создается впечатление, как будто эти светодиоды горят одновременно, образуя светящуюся линию. Если частота вращения увеличивается, счетчик, за это время, успевает насчитать большее число импульсов, и длина этой линии соответственно увеличивается, если частота уменьшается, длина линии тоже уменьшается.

Микросхемы могут быть серии К176, но при этом нужно заменить стабилитроны на 9-ти вольтовые. Вообще, микросхемы К176 использовать не желательно из-за их меньшей надежности. Транзисторы КТ315 или другие аналогичные. Светодиоды любого типа. Если взять светодиоды разного цвета можно зелеными выделить участок шкалы с нормальной частотой вращения, а красными участок с повышенной частотой, при которой двигатель эксплуатировать не желательно.

От транзисторов VT1-VT10 можно отказаться и подключить светодиоды непосредственно к выходам счетчика, но из-за ограничения тока на этих выходах яркость свечения светодиодов может получиться недостаточной. Регулировку яркости можно ввести заменив резистор R17 на два последовательно включенных — переменный на 1 кОм и постоянный на 150 Ом. Питание на тахометр подается от замка зажигания.

Конструкция может быть любой, все зависит от личной фантазии и типа автомобиля, можно сделать отдельную линейную или расположить светодиоды вокруг круглой шкалы спидометра, а используя различные цвета светодиодов можно разбить эту шкалу на зоны.

Настройка сводится к калибровке при помощи резистора R2. Лучше всего воспользоваться образцовым тахометром, стрелочным или цифровым. При отсутствии тахометра можно поступить так: подать на вход сигнал частотой 50 Гц, например от сетевого понижающего трансформатора, затем установить R2 в минимальное положение, и медленно увеличивая его сопротивление остановиться в таком положении, когда загориться светодиод VD7.

При этом пороги включения светодиодов установятся такими:

VD5 — 0 об/мин,
VD6 — 700об/мин,
VD7 — 1400об/мин,
VD8 — 2100об/мин,
VD9 — 2800об/мин,
VD10 — 3500об/мин,
VD11 — 4200об/мин,
VD12 — 4900об/мин,
VD13 — 5600об/мин,
VD14 — 6300об/мин.

Понятно, что пороги включения светодиодов можно выбрать и другими, не через 700 об/мин, а например, через 500 или 600 все зависит от настройки мультивибратора (R2).

Характеристики

1	Диапазон измерения оборотов	0 … 6300 об в мин
2	Шаг измерения	100 об в мин
3	Тип двигателя	4 цилиндра, 4 такта (2 имп. на 1 оборот)
4	Индикация	Динамическая

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

Микроконтроллер измеряет периоды импульсов сигнала тахометра и преобразует их в данные для индикации. Фиксация пика осуществляется так: максимальное значение фиксируется одним горящим светодиодом на 2 секунды и потом пик "убегает" назад к основной полоске. При включени зажигания на 3 секунды зажигаются все светодиоды, чтобы сразу было видно если вдруг присутствует неисправный.

Кроме того тахометр имеет линию управления клапаном отсечки топлива. Срабатывает клапан при достижении 5900 оборотов в минуту, далее при падении оборотов до 5400 клапан снова включается. Это сделано для недопущения выхода двигателя на запредельный режим. Почему клапан, а не отключение зажигания? На таких оборотах свечи двигателя сильно раскалены, и после отсечки зажигания, мало того что пропадут импульсы тахометра, так еще и двигатель будет работать на калильном зажигании, что очень вредно.

Девайс имеет BUZZER(пищалку) которая начинает издавать звуковые сигналы при приближении к максимальным оборотам, также появляется лог.1 на флаговом выходе - ее можно использовать для управления речевым информатором или колоколчиком (BUZZER в этом случае нужно отключить джампером).

И последнее - режим рекомендации SHIFT. При оборотах 1000 и ниже загорается светодиод SHIFT DOWN - рекомендуя перейти на более низкую передачу, а SHIFT UP - зажиагется при 3000 и выше - рекомендует перейти на повышенную.

СХЕМА УСТРОЙСТВА

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Светодиоды - Любые, с достаточной яркостью свечения, прямоугольной формы.

Транзисторы, кроме VT3 - Любые структуры n-p-n.

Транзистор VT3 - Структуры n-p-n, с током коллектора не менее 500мА.

Пищалка - Пьезокерамический излучатель на 5 вольт с встроенным генератором (например HPA-05X, COS-06X и т.п.).

НАЛАЖИВАНИЕ

Возможно потребуется уточнение номиналов конденсаторов С6, С8 и резистора R9 для различных систем зажигания.

В процессе эксплуатации автомобиля нередко возникают ситуации, когда желательно контролировать частоту вращения коленчатого вала двигателя. К сожалению, не все модели автомобилей оснащены специальным прибором для этой цели — тахометром. Попыткой использовать удобство цифрового способа измерения частоты вращения и одновременно обойти трудности, связанные с цифровой индикацией результата, является комбинированный прибор, представляющий собой сочетание цифрового измерителя с дискретно-аналоговой, чаще всего светодиодной шкалой. На рис. 1 представлена принципиальная схема такого квазианалогового тахометра.

Генератор тактовых импульсов выполнен на элементах DD1.1, DD1.2. Соотношение значений длительности импульсов высокого уровня и пауз между ними равно 1 мс:75 мс. Длительность импульса определяет резистор R5, а длительность паузы зависит от сопротивления цепи R4R6. С выхода генератора импульсы поступают в формирователь импульсов обнуления счетчика DD3, выполненный на инверторах DD1.3—DD1.5 и дифференцирующей цепи R7C4. Импульсы с датчика, в качестве которого использованы контакты прерывателя системы зажигания, поступают через делитель напряжения R8R9 и инвертор DD1.6 на вход одновибратора DD2, формирующего по фронту входных импульсов импульсы длительностью 4 мс. Выходные импульсы одновибратора подсчитывает счетчик 003, запуск и обнуление которого выполняют импульсы с выхода формирователя на элементах DD1.3 — DD1.5. Временной интервал счета равен длительности паузы между запускающими импульсами. По фронту импульсов (с выхода элемента DD1.2) срабатывает “защелка” D-триггеров, составляющих микросхему DD4, и зафиксированный логический уровень выходных сигналов счетчика передается на входы дешифратора DD5. Нагрузками выходов дешифратора служат светодиоды — элементы квазианалоговой шкалы прибора. В течение времени измерения триггерная защелка удерживает зафиксированное состояние счетчика.

Рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала двигателя от нуля до максимума поделен на 16 одинаковых частей. Для автомобиля с четырехтактным четырехцилиндровым двигателем при максимальной частоте N = 6400 об/мин — цена “деления” шкалы равна N/16 = 400 об/мин. Частота f следования импульсов с датчика равна f =2n/60 =13,3 Гц, что соответствует периодичности поступления сигналов Т = 75 мс — это значение и является временем (длительностью) измерения. Для удобства контроля за работой двигателя шкала тахометра разделена на три сектора, соответствующих низким, средним и высоким значениям частоты вращения коленчатого вала. Соответственно в первом секторе использованы светодиоды желтого свечения, в среднем — зеленого,а в последнем — красного.

Тахометр питается от бортовой сети напряжением 12В; потребляемый ток — около 120 мА. Стабилизатор напряжения выполнен по параметрической схеме с усилителем тока на транзисторе VT1. Образцовое напряжение формирует стабилитрон VD1. Конденсаторы фильтра С1 и С2 подавляют помехи, проникающие из бортовой сети автомобиля. Фильтрации помех следует уделить серьезное внимание, так как они способны приводить к ложным срабатываниям прибора.

Элементы устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Транзистор VT1 крепят к теплоотводящей пластине, изготовленной из латуни или дюралюминия. Она должна быть изолирована от корпуса. Диоды VD2, VD3 могут быть любыми маломощными кремниевыми. Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, подстроенный резистор R4—СПЗ-22а. Конденсатор С1— К50-6, остальные — КМ. Правильно собранное устройство не требует налаживания. Необходимо только убедиться а работоспособности функциональных узлов и переменным резистором R6 установить длительность паузы между генерируемыми импульсами высокого уровня равной 75 мс. Оформление шкалы тахометра может быть различным. Например, светодиоды можно разместить в виде горизонтальной или вертикальной линейки. Эффектно выглядит и круговая шкала, как у механического тахометра.

ЛИТЕРАТУРА
1. Широков Б. Цифровой тахометр.— Радио, 1983, N 9, с. 25, 26.
2. Межлумян А. Цифровая или аналоговая? — Радио, 1986, N 7, с. 25, 26.
3. Агеев В. Генератор с регулируемой скважностью.— Радио, 1989, N 3. с. 32.

В. ЧУДНОВ
Радио №8, 1992

Линейная шкала

В журнале “Радио”, 1992, №8 была напечатана статья В.Чуднова о квазианалоговом автомобильном тахометре. Путем несложной доработки выходного узла тахометра можно получить “линейную” шкалу. Между светодиодами и дешифратором DD5 нужно включить логические элементы 2И с открытым коллектором. В цепь светодиодов включают по токоограиичительному резистору, подборкой которых можно сбалансировать, если необходимо, яркость отдельных участков и точек шкалы.

Вместо К555ЛИ2 в тахометре допустимо применить микросхемы К555ЛИ1 или К155ЛИ1. В связи с тем, что в линейной шкале при работе тахометра будет одновременно включена группа из нескольких светодиодов (вплоть до 16), стабилизатор потребуется соответственно умощнить. После доработки выходного узла тахометра так как описано выше, шкала будет работать подобно примеру на анимационном рисунке 2.

Модернизация квазианалогового тахометра

Прибор, описанный в статье В. Чуднова “Квазианалоговый тахометр” (“Радио”, 1992, № 8, с.25. 26), на мой взгляд, следует считать удачной в целом попыткой создания полезного для автолюбителей бортового указателя. Вместе с тем очевидно, что дискретность индикации частоты вращения, равная 400 об/мин, позволяет составить лишь общее представление о динамике работы двигателя. Такая дискретность менее всего соответствует режиму малых и средних оборотов коленчатого вала двигателя, когда особенно важно знать истинное значение параметра для налаживания экономайзера, регулятора опережения зажигания и пр. Потому было бы желательно уменьшить дискретность шкалы, скажем до 50 об/мин, без существенного схемного усложнения устройства. Для этого я предлагаю весь интервал измерения разбить на несколько “растянутых” участков. Один из возможных схемных вариантов реализации такой идеи представлен ниже. Основное его отличие от прототипа состоит в добавлении узда подсчета числа переносов информации со счетчика DD3 в регистр хранения DD4 (см.схему). Узел составлен из сдвигового регистра DD6 и еще одного регистра хранения DD7 с индикаторами HL17— НL20. Тумблер SA1 служит для выбора шкалы прибора - “Обзорной” или “Растянутой”. Для синхронизации работы узлов устройства потребовалось сформировать еще одну последовательность импульсов. Дополнительный формирователь образуют цепь С4R6 и инверторы DD1.5 и DD1.6.

Длительность импульсов низкого уровня на выходе задающего генератора (DD1.1 и DD1.2) для обзорного режима устанавливают равной 60 мс вместо 75 мс резистором R2 и выбором времязадающих элементов С1R1. Дискретность индикации будет равна 500 об/мин, а работа устройства — полностью соответствовать описанию прототипа. Правда, верхний предел измерения частоты вращения увеличится до 8000 об/мин, т. е. период следования импульсов с датчика искрообразования будет меньше 4 мс, поэтому длительность выходных импульсов одновибратора DD2 в обзорном режиме установлена равным 3 мс (выбором элементов R12С6). Длительность импульсов высокого уровня на выходе А задающего генератора может быть произвольной (в рассматриваемом случае около 1 мс), но необходимо соблюдение условия: суммарная длительность импульсов высокого уровня на выходе инверторов DD1.4 и DD1.6 (об этом еще будет сказано) должна быть меньше. При переходе на растянутую шкалу емкость времязадающего конденсатора в генераторе увеличивается в 10 раз — контактная группа SA1.1 вместо конденсатора С1 подключает С2. Таким образом, длительность выходных импульсов низкого уровня, а именно они определяют время измерения, будет теперь равно 600 мс, дискретность индикации уменьшится до 50 об/мин. Счетчик DD3 будет переполняться при частоте вращения коленчатого вала около 800 об/мин и формировать сигнал переноса в виде минусового перепада напряжения на выходе 8. Поскольку этот выход соединен со входом С1 сдвигового регистра DD6, при низком уровне на входе EL регистра в нем произойдет сдвиг информации так, что в младшем разряде установится уровень, действующий на входе D0 — в нашем случае низкий, что удобно для последующей индикации. Таким образом, сдвиговый регистр способен запомнить четыре переноса со счетчика, и на его выходах последовательно установится низкий уровень. Если переполнений счетчика было, например, всего два, то на выходах 1 и 2 будет низкий уровень, а на остальных двух — высокий, так как предварительно в сдвиговый регистр записаны единицы.

Когда на выходе А генератора низкий уровень сменится высоким, будет запрещен (по входу EL) сдвиг информации в регистре DD6. По этому же плюсовому перепаду на выходе генератора инвертор DD1.4 сформирует импульс Б высокого уровня длительностью, определяемой элементами С3, R5. С небольшой задержкой на выходе инвертора DD1.6 будет сформирован импульс В, длительность которого определена элементами С4, R6. По высокому уровню импульса Б происходит перезапись информации со сдвигового регистра в запоминающий регистр DD7 и со счетчика в запоминающий регистр DD4. Плюсовой перепад импульса В переключает счетчик DD3 в нулевое состояние, а последующий минусовой устанавливает высокий уровень на выходах сдвигового регистра DD6, так как на его входы D1 - D4 подан сигнал 1. Прибор готов для измерения очередного значения частоты вращения. Светодиоды HL1 — HL16 отражают состояние счетчика DD3, зафиксированное в регистре DD4, а HL17—HL20 — число переполнений счетчика (число переносов), т. е. указывают на участок измерительного интервала, соответствующий текущему значению частоты. Таким образом, если ни один из светодиодов HL7— HL20 не светит, то измерение происходило на первом участке — до 799 об/мин; если светит только HL17 — на втором участке — 800. 1599 об/мин; HL17 и HL18 1600. 2399 об/мин. Свечение всех четырех светодиодов соответствует участку 3200. 3999 об/мин.

Оказывается “растянутым” самый интересный интервал частоты вращения коленчатого вала двигателя. Остальное можно просмотреть и на “Обзорной” шкале. Следует обратить внимание на формирование запускающих импульсов из импульсов, поступающих с прерывателя. Дело в том, что одновибратор DD2 устраняет последствия “дребезга” контактов прерывателя только при их размыкании. У механического прерывателя “дребезг” возникает и при замыкании контактов. Поэтому необходимо дополнительно формировать запускающий импульс интегрирующей цепью R7VD3С5 и инвертором на транзисторе VT1. Для более надежного подавления “дребезга” контактов на “Растянутой” шкале длительностью задержанного импульса с выхода одновибратора DD2 желательно увеличить до 60 мс подключением дополнительного конденсатора С7 секцией SA1.2 переключателя, так как измеряемая частота вращения коленчатого вала двигателя в этом режиме не превышает 4000 об/мин.

Всем привет. Представляю вашему вниманию реально рабочий проект "квазианалогово тахометра". Схемка найдена на просторах интернета и очень давно. Пару тройку лет назад сайт первоисточник работал. Потом было временно приостановлено обслуживание и на данный момент вообще ERROR404. Вообщем не доступен.

Схемку я повторил и доволен. По началу задумка была установить на скутер, но тахометр предназначен для четырех цилиндрового, четырех тактного двигла. То есть, один оборот, два импульса отсчета. До установки на скутер дело не дошло по причине не совместимости. Скутерное зажигание вырабатывает один импульс а силовая обмотка питания четыре импульса на оборот. Ясное дело, засада. Причина по которй был упомянут скутер, возможность установки тахометра в корпус штатного спидометра размещая светодиоды по краю шкалы. Не трудно догадаться для чего, например, десять км/ч будут соответствувать тысяче об/мин и тд.

По началу девайс был собран для эксперимента и был проверен в макетном варианте на столе. В качестве генератора импульсов был задействован ноутбук с прогой генератора сигналов. Но как было сказано выше, до реализации дело не дошло и прошитый камушек остался не у дел.

Спустя некоторое время кент обратился ко мне с проблемой неадекватного поведения китайского тахометра на его ВАЗ2109. После плясок с бубном гаджет из поднебесной все равно не работал как положено. Диапазон пределов измерения плавал. Стрелка на акселератор реагировала но "гуляла" она то на малых оборотах, то на высоких. Предложил другану свой вариант, тот согласился. Реализовал в его корпусе. И новоиспеченный прибор так же глючит, то что то индицирует, то ничего. Подборка резистора на "входе" не дала результатов. Проверил у соседа на ВАЗ2108, все идеально и показания совпадают со штатным тахометром. Йомайо! Приношу заказчику а тот машину продал. Оставь себе говорит, продай. К слову сказать, машина у него немного троила. Было ли это причиной сбоев двух(!) тахометров? Неизвестно, тайна сия уехала с тачилой.

Рабочее устройство без дела валяться не должно, ясен пень. В наличии у меня мопед "Карпаты" с портированым китайским двигателем FMB. Не сложно догадаться что мне захотелось его поставить на сей пепелац. Но толком мозгами не пораскинув решил что прошивку нужно переделать. Прозьбу озвучил на этом форуме. Откликнулся только RGB, за что ему респект и уважуха. Но не судьба проверить модифицированные им прошивки. После того как я разул глаза, выяснилось что силовая обмотка штатного генератора вырабатывает два импульса за оборот. Просто нужно было заменить резистор R2 сопротивлением 100кОм на 1кОм. Проверил, работает. Вообщем, RGB можеш дать мне в ухо, не обижусь:J.

Вообщем гаджет работает зачетно, включение сопровождается кратковременным включением всех светодиодов. Но скорее всего это "баг" а не "фича". Второе свето шоу поочередное включение светодиодов до заполнения всей линии. Выглядит это все довольно эффектно, пипл тащиться.

baa

Квазианалоговый тахометр на PIC16F873A

Известно, что быстро меняющиеся величины лучше измерять не цифровым способом, а аналоговым, так как человеку свойственно оценивать не точно, а по принципу больше-меньше. Данный тахометр как раз использует квазианалоговую индикацию оборотов с шагом до первой тысячи 100 оборотов в минуту, начиная с 200 об/мин., далее 7 светодиодов на 1000 об/мин. Примерно 140об/мин., используется метод - "растущая полоска. Диапазон измерения от 200 до 7000 оборотов в минуту. (И того 51 светодиод).

Схема работает следующим образом. Микроконтроллер измеряет период импульсов сигналов тахометра и преобразует их в данные для индикации. Индикация у прибора динамическая, что снижает потребляемый ток. При включении зажигания на 2 секунды зажигаются все светодиоды, чтобы сразу было видно если вдруг присутствует неисправный. Конструкция тахометра такая - сверху платы лицевой панели на стойках прикручивается верхняя часть из пластика от коробки компакт-диска, а сверху на пластик 2-х сторонним тонким белым скотчем приклеивается шаблон лицевой стороны, распечатанный на тонкой прозрачной фотопленке. Светодиоды защищены полоской черной бумаги или одеты в черную термоусадку от засвета диодами подсветки.

Далее соединяем плату контроллера и плату индикации перемычками или шлейфовым проводом. Так как я не признаю шлейфы, стараюсь делать все на разъемах так практичней! Устанавливаем тахометр в панель. Делаем все необходимые подключения, ездим и наслаждаемся!

Внимание! Полное название микроконтроллера PIC16F873A-I/SP (PIC16F876A-I/SP) или PIC16F873A-E/SP (PIC16F876A-E/SP), они работают от -40 ° С. Перед установкой проверяйте все элементы на работоспособность и цеколевку! Разные производители выпускают транзисторы одного номинала с разным расположением выводов! Кварц ставить термостабильный, (зимой не будет проблем), он немного дороже.

После сборки платы покрыть лаком! (платы немного греются и зимой возможен конденсат!) Возможно, так же потребуется уточнения номинала резистора R1 или всей входной цепи, для различных систем зажигания. Тахометр подключается к штатному проводу, идущему к тахометру.

СПРАВКА! Этот тахометр не имеет ничего общего, кроме принципа работы, с тахометром Уважаемого МАМЕДА. Прибор был создан в 2004 году и немного гулял интернетом вместе с спидометром-одометром, так и не найдя на то время поддержки, наверно, из-за дефицита и цены на микроконтроллер. Выводы делайте сами!

Пока нет датчика давления масла и прибор показывает максимум давления!

Ссылка на архив с файлами (Фото, схема, платы в Sprint-Layout 6, прошивка и даже ИСХОДНИК!)

Читайте также: