Как сделать тахометр своими руками?

Самодельный тахометр для автомобиля

Некоторые автолюбители так привыкают к тахометру, что при замене авто, в котором нет тахометра, чувствуют себя очень неуютно. Тахометр помогает правильно отрегулировать двигатель, уменьшить расход бензина, увеличить общий ресурс двигателя и приучится правильно водить автомобиль. Существуют готовые покупные тахометры, но цена обычно довольно высока. Есть сложные и простые схемы автомобильных тахометров, по которым тахометр можно сделать самому. Предлагаю простые схемы тахометров.

Первый вариант простого тахометра.

Для измерения числа оборотов используются импульсы прерывателя или напряжение от свечи, так как их частота линейно связана с частотой вращения вала двигателя автомобиля. Можно также обеспечить индуктивную связь с этой цепью, что и сделано в приборе, схема которого представлена на рисунке.

Основой схемы этого тахометра является одновибратор (DA1), запуск которого производят импульсы от работающей системы зажигания автомобиля, наведенные в катушке L1. Входная клемма Х1 может использоваться для настройки тахометра или же для подачи сигнала с прерывателя, как это показано пунктиром. Для четырехцилиндрового 4-тактного двигателя, имеющего 3000 об/мин, частота прерывания составит 100 Гц, а для 1500 об/мин — 50 Гц, что позволяет просто калибровать прибор по частоте сети.

Импульсы с выхода 3 микросхемы DA1 поступают на стрелочный индикатор — миллиамперметр РА1, который их интегрирует и показывает действующее напряжение в цепи. Атак как длительность у всех импульсов на выходе одновибратора одинаковая, напряжение, которое покажет прибор, будет пропорционально частоте образования искр. Шкалу РА1 можно проградуировать в частоте вращения вала (обороты в минуту). В качестве датчика (катушки L1) можно использовать магнитную головку от магнитофона, расположенную вблизи от высоковольтной катушки, или же потребуется сделать намотку на проводе, идущем от катушки зажигания к распределителю (укрепляется изоляционной лентой). Для защиты входа микросхемы от высоковольтных выбросов напряжения в качестве VD2 лучше использовать TVS-диод на напряжение ограничения 12 В. В качестве индикатора также можно использовать магнитофонный индикатор уровня сигнала или любой аналогичный прибор.

Следующая схема простого автомобильного тахометра.
Для изготовления тахометра понадобится опять таки крупный индикатор уровня записи от магнитофона (м476З). Заметьте, данная схема очень простая, это вроде выпрямителя-интегратора импульсов, которые поступают от прерывателя системы зажигания автомобиля. Обратите внимание, что высшая отметка шкалы составляет 6000 оборотов в минуту.

Импульсное напряжение, поступающее на конденсатор С1 через развязывающий резистор R1, устраняет выбросы напряжения на спаде и фронте. После чего идёт параметрический стабилизатор на R2 VD1, он ограничивает амплитуду данных импульсов. В дифференцирующую цепь входит конденсатор C2. Данная цепь является преобразователем переменного напряжения, имеющего прямоугольную форму в короткие импульсы. В итоге параметры данных импульсов не влияют на амплитуду и длительность входных импульсов, поэтому при изменении частоты вращения меняется только их частота. Конденсатор C2 заряжается с помощью выпрямительного моста, а разряжается с помощью резисторов R1 и R2. Некоторая часть разрядного и зарядного токов конденсатора C2 протекает сквозь измерительный прибор, в результате чего происходит отклонение стрелки. Благодаря инерционности механизма работа выполняется непрерывно.
Этот тахометр можно разместить в любом удобном месте приборной панели автомобиля. Советуем вам воспользоваться индикатором с подсветкой, либо же установите в его корпус небольшую лампочку, что очень положительно скажется на восприятие показаний в темное время суток.
Чтобы наладить прибор понадобится другой автомобильный тахометр. С его помощью Вы сможете отградуировать изготовленный самодельный автомобильный тахометр. Если у Вас нет в наличии другого тахометра, можете воспользоваться генератором прямоугольных импульсов с изменяемой частотой была в пределах 25 — 200 Гц, и амплитудой 15 — 20 В.

Еще одна простая схема автомобильного тахометра. Прибор предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей с системой электрооборудования, у которой минус аккумуляторной батареи соединен с корпусом.

Основой схемы является формирователь одиночных импульсов, собранный на микросхеме CD4007 (отечественный аналог — К176ЛП1). Формирователь запускается положительными импульсами, возникающими в момент размыкания контактов прерывателя. Индикатор РА1, подключенный к выходу формирователя через ограничивающий резистор R5, измеряет напряжение на измерительном конденсаторе С1, которое пропорционально частоте входных импульсов с точностью не хуже 1. 2% — Частота следования импульсов в 30 раз меньше частоты вращения коленчатого вала четырехтактного двигателя.

И в завершении, еще одна простая схема тахометра для мотоцикла или мопеда. Тахометр предназначен для работы с одноцилиндровым двухтактным двигателем внутреннего сгорания с контактной или бесконтактной системой зажигания и позволяет измерять частоту вращения коленчатого вала до 10000 об/мин.
Схема тахометра

Принцип действия прибора. В исходном состоянии транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В это время левая (по схеме) обкладка конденсатора С 5 соединена через небольшое сопротивление открытого транзистора VT2 с шиной +5 В. Ток в это время через микроамперметр РА1 не идет. При первом отрицательном полупериоде переменного напряжения, поданного на вход тахометра, транзистор VT1 открывается, а VT2 закрывается. В это время С5 быстро заряжается через микроамперметр РА1, VD3 и R5.
При положительном полупериоде входного напряжения VT1 закрывается, а VT2 открывается. Теперь С5 разряжается через малое сопротивление открытого VT2 и VD4. При следующем отрицательном полупериоде процесс повторяется аналогично.
Подстроечным резистором R6 устанавливается верхняя граница частоты измеряемого сигнала. Номинал конденсатора С5 подбирается в зависимости от типа двигателя. Чем выше частота оборотов двигателя, тем меньше должна быть емкость конденсатора С5. Правильно собранная схема тахометра наладки не требует. Надо только подстроечным резистором R6 установить максимальные показания тахометра, открыв дроссельную заслонку двигателя до конца.

Схема подключения тахометра к электрооборудованию мотоцикла или мопеда.

Если используется контактное зажигание, вход самодельного тахометра подключается к точке А. Для бесконтактного зажигания — подключаем к точке Б.

Тахометр своими руками – изготовление и применение на практике

• Принцип работы тахометра достаточно простой
• Электрическая схема импульсная
• Электрическая схема генераторного типа
• Индукционный тахометр
• Механический тахометр
• Как сделать тахометр своими руками?

Начнем с определений. Что такое тахометр в автомобиле? Это прибор, фиксирующий частоту вращения коленчатого вала в автомобиле.

Разумеется, его применение не ограничено только автотранспортом. Определение количества оборотов в минуту необходимо при работе с различными механизмами:

• турбина самолета
• вал корабельной силовой установки
• генераторы электростанций
• фрезерные и токарные станки высокой точности
• буровые установки
• приборы учета электроэнергии и воды.

Кроме того, приборы для измерения частоты вращения применяются в научно-исследовательской работе.
Любой тахометр состоит из двух частей:

1. Датчик вращения снимает показания с вала – объекта измерения
2. Сигнальное устройство либо подает команду на управляющую схему механизма, либо просто выводит данные на стрелочный прибор (цифровое табло).

Принцип работы тахометра достаточно простой

Есть несколько разновидностей конструкции:

Электрическая схема импульсная

На вал, частота которого измеряется, устанавливается метка, излучающая любое поле. Чаще всего это маленький магнит.

Рядом с валом размещается считывающее устройство – датчик. На нем формируются импульсы, соответствующие скорости вращения вала.

Электронная схема принимает сигналы, и выводит их на устройство отображения. Вместо пары магнит-датчик иногда применяется фото и светодиод.

Тогда на вал устанавливается диск с отверстием, и считывание происходит по вспышкам света.

Преимущество схемы – идеальная точность. Фактически, это цифровое устройство, работающее без погрешностей. Кроме того, такая схема не отбирает мощность у двигателя.

Недостаток – требуется электропитание. Это исключает применение прибора в чисто механических агрегатах.

Электрическая схема генераторного типа

Вал механизма соединен с компактным генератором. В зависимости от скорости вращения, меняется величина вырабатываемого напряжения.

Показания снимаются прибором, работающим по принципу вольтметра. Иное название – тахометр постоянного тока. Главное преимущество – нет необходимости в источнике питания.

Индукционный тахометр

Это также генераторная схема, только в данной конструкции применяется машина асинхронного типа. На катушки статора подается питание, и при вращении ротора происходит возбуждение и линейное увеличение напряжения.

У таких приборов высокая погрешность, и они не являются энергонезависимыми. Зато снятие показаний (в отличие от тахометра постоянного тока) происходит уже на малых оборотах.

Механический тахометр

Система автономная, для работы не требуется ни питания, ни управляющих схем.

На валу (5) жестко закреплен постоянный магнит (4). При вращении магнита возникает вихревое поле, которое увлекает за собой чашу (3) из магнитного материала.

Вращению чаши препятствует спиральная пружина (2). Чем выше скорость вращения, тем сильнее отклоняется вал со стрелкой.

Главное достоинство прибора – простота конструкции и отсутствие необходимости в электропитании. Недостатков два: высокая погрешность и сдвинутый нижний предел измерений. При малых оборотах стрелка не отклоняется.

Мы рассмотрим самое востребованное применение тахометров – автомобиль.

Любой механизм вращения (в нашем случае – коленчатый вал автомобиля) имеет предел нагрузки. То есть, силовая структура и подшипники могут выдержать определенную скорость.

Кроме того, остальные механизмы мотора также рассчитаны на предельно допустимую частоту оборотов.

Поэтому установка прибора контроля обязательна для любого современного ДВС. Исключение составляют лишь маломощные моторы для мотоциклов и мопедов.

Для контроля за оборотами коленвала нужен тахометр. В большинстве автомобилей (особенно с механическими КПП), показания прибора дают водителю возможность правильно выбирать момент перехода на следующую ступень.

Изготовление тахометра своими руками на базе Arduino, подробное видео.

В машинах с автоматической трансмиссией, схема подключения тахометра подает сигнал в модуль управления. Электроника не даст мотору выйти за разрешенные пределы.

Если ваш прибор перестал подавать признаки жизни, необходима диагностика. Как проверить тахометр в домашних условиях?

В автомобилях, оснащенных интерфейсом OBD II, проверка осуществляется с помощью сканера. Также электронный тахометр можно проверить с помощью любого генератора импульсов. В качестве эталона используем осциллограф, частотомер, или заведомо исправный прибор.

Механический тахометр проверяется с помощью дрели или шуруповерта. Хорошо, если есть регулятор оборотов. Хвостовик тросика крепится в патроне, корпус прибора жестко закрепляется.

Ремонт тахометра не такая сложная задача, если это не модуль электросхемы. После локализации неисправности, меняется неисправный компонент.

Проводка, контакты датчика, сам датчик, оторванный магнитик на коленвале. Как правило, причина поломки именно в этих деталях.

С механикой еще проще. Надо просто заменить изношенный узел на новый, либо приобретенный на авторынке.

Автомобили с механическими тахометрами, как правило, относятся к сильно подержанным, так что найти б/у запчасть не сложно. Подключение тахометра после ремонта калибровки не требует.

Как сделать тахометр своими руками?

Если восстановить заводской прибор невозможно или дорого, его можно сделать своими руками. Эта же задача часто решается владельцами авто-мото транспорта, на которых тахометр не предусмотрен конструкцией.

Видео простейшего тахометра собранного своими руками из вольтметра, двигателя от старого принтера и диодного моста.

Устанавливать датчик на коленвал достаточно сложно, да и балансировка может нарушиться. Проще воспользоваться любым шкивом, которые вращаются синхронно с мотором.

Если есть отверстие – устанавливаем фото-пару и подключаем ее к электронному тахометру.

Схему можно купить в виде готового KIT набора (на китайских сайтах электроники), либо собрать на доступной элементной базе.

Есть способы, как подключить самодельный тахометр к системе зажигания. Каждый импульс, подаваемый на высоковольтную свечную катушку, соответствует одному обороту коленвала.

Снимаем сигнал, и подаем на схему тахометра. Если на вашем автомобиле вышел из строя штатный прибор, или вы хотите продублировать его на отдельном табло – возможно подключение тахометра к генератору. Это самая распространенная схема подачи импульсов.

Сигнал для счетчика оборотов берем от разъема «W» генератора. Подключение штатное, так работают многие модели заводских тахометров.

Если есть сомнения в правильности — посмотрите электрическую схему вашего авто, надо найти проводник от генератора к прибору.

Итог
Изготовить самодельный тахометр достаточно просто, если есть элементарные навыки в электротехнике. При наличии паяльника и готовой схемы – это вопрос пары выходных.

Элементная база на любой вкус: от простенького счетчика импульсов до контроллера, собранного на ARDUINO. Главное понимать, как работает штатный прибор вашего авто.

Пример самодельного тахометра из компьютерной мышки. Все подробности в видео материале.

Для чего он нужен? Если сломался штатный тахометр – ответ очевиден. Если с вашей приборной доской все в порядке – можно добавить стильный элемент к интерьеру автомобиля. Цифровое табло легче считывается, а светодиодная индикация добавит наглядности.

Мастер-класс по изготовлению цифрового и аналогового самодельного тахометра

Тахометр представляет собой устройство, предназначенное для измерения числа оборотов двигателя во время движения и демонстрации этой информации водителю. Полученные данные автомобилисту показываются на приборной панели или, если устройство было установлено дополнительно, на соответствующем экране в салоне. Этот материал позволит вам узнать, как соорудить тахометр в домашних условиях своими руками.

Самодельное устройство на микроконтроллере

Чтобы сделать самодельный тахометр на микроконтроллере в свой автомобиль для замера оборотов двигателя, вам потребуются такие запчасти:

• сама микроплата, в данном случае будет использоваться схема Arduino;
• резисторы;
• чтобы сделать светодиодный тахометр, потребуется LED-элемент;
• инфракрасный а также фото диоды;
• дисплей, в нашем случае это LCD;
• регистр сдвига 74HC595.

Схема для изготовления на микроконтроллере Arduino

В данном случае будет использовать оптически регулятор вместо щелевого. Благодаря этому вам не придется переживать по поводу толщины ротора, число лопастей не будет менять показания. Кроме того, оптический контроллер позволяет считывать обороты барабана, в отличие от щелевого.

Чтобы приступить к выполнению задачи, подготовьте все элементы и можете начинать:

1. В первую очередь нужно обработать наждачной бумагой (мелкозернистой) светодиод и фотодиод — вам необходимо, чтобы в итоге они были плоскими.
2. После этого полоску бумаги необходимо положить — вам необходимо сделать два подобный элемента таким образом, чтобы диоды могли быть плотно установлены в них. Обе детали в итоге необходимо соединить при помощи клея, после чего произвести их покраску в черный цвет.
3. После этого устанавливаются сами диоды, которые впоследствии склеиваются при помощи клея, затем к ним припаиваются провода.
4. Следует отметить, что номинальные значения резисторов могут отличаться, здесь все зависит от того, как будет использоваться фотодиод. Потенциометр позволяет снизить или повысить чувствительность контроллера в целом. Провода от контроллера необходимо припаять так, как на фото.
5. Из схемы для изготовления автомобильного тахометра на светодиодах можно понять, что в ней применяется восьмиразрядный регистр сдвига. Также схема тахометра включает в себя LCD-экран. В корпусе следует соорудить небольшое отверстие для фиксации диодной лампочки.
6. Далее, необходимо напаять резистор на 270 Ом к диодному элементу, после чего установить его в контакт 12. Сам контроллер вводится в кубическую трубку — это позволит обеспечить устройство дополнительной прочностью.

Простое устройство на базе микрокалькулятора

Есть еще один вариант, как сделать электронный цифровой тахометр для бензинового или электродвигателя, в данном случае в качестве основы будет применяться микрокалькулятор. Особенно такой вариант будет актуален для тех, у кого проблемы с элементной базой. Нужно отметить, что в конечном итоге устройство не сможет выдавать на 100% точные показатели, также такой девайс не будет показывать количество оборотов в минуту на экране. Однако сам по себе микрокалькулятор является отличным устройство для счета сигналов.

В качестве сигнального регулятора могут применяться индуктивные контроллеры и другие. Когда диск вращается, за один оборот на дисплее должен демонстрироваться один сигнал. При этом контакты контроллера должны быть разомкнуты, а в тот момент, когда узел проходит зуб диска, эти контакты должны замыкаться. В целом такой тахометр своими руками оптимально использовать в тех случаях, когда замеры будут проводиться не часто. В том случае, если вы хотите установить в машине регулярный мониторинг скорости, то разумеется, лучше применять более надежные девайсы (автор видео — Александр Новоселов).

В нашем же случае контакты нужно попросту параллельно припаять к клавише сложения калькулятора.

Когда нужно произвести измерение скорости вращения оборотов, замер делается по следующей схеме:

1. Сначала сам калькулятор нужно включить.
2. После этого одновременно нажимаются кнопки «+» и «1».
3. После этого девайс запускается и на нем производится сам замер. Для этого сначала одновременно с калькулятором необходимо включить и секундомер.
4. Посчитайте, пока не пройдет тридцать секунд, а затем обратите внимание на дисплей — на нем должно быть выведено соответствующее значение.
5. Полученное значение — это количество оборотов, которое коленвал произвел за полминуты. Если этот показатель вы удвоите, то получите число оборотов в минуту.

Аналоговые и цифровые тахометры

Аналоговый тахометр на дизель или бензиновый мотор предназначены для преобразования электронного импульса и выдачи его на девайс индикации. Что касается цифровых устройств, то он преобразовывают аналоговый импульс в определенную последовательность единиц и нулей, которые, в свою очередь, распознаются контроллерами (автор видео — Александр Jung).

Аналоговые варианты состоят из таких компонентов:

• микроплаты, предназначенной для преобразования аналогового импульса;
• проводов, которые соединяют все компоненты конструкции;
• шкалы, где будут демонстрироваться показатели и стрелки, которая демонстрирует нужное значение;
• для нормальной работоспособности стрелки необходима специальная катушка с установленной на ней осью;
• какой-либо считывающий элемент, к примеру, это может быть индуктивный контроллер.

Что касается цифровых устройств, то их предназначение такое же, однако в основе конструкции цифрового гаджета лежат другие компоненты:

• восьмиразрядный преобразователь;
• непосредственно сам процессор, который преобразует импульс в последовательность единиц и нулей;
• экран, на котором будут демонстрироваться показания;
• регулятор оборотов — прерывательное устройство применяется с усилителями, но для этой цели могут использоваться и специальные шунты, в этом случае все зависит конкретно от конструкции;
• дополнительная микроплата, которая будет обнулять показания;
• к процессору можно будет подсоединить регулятор температуры антифриза, воздуха в салоне, давления моторной жидкости и т.д.;
• для нормальной работы девайса понадобится специальная программа.

Видео «Как соорудить тахометр из компьютерной мыши?»

Как сделать устройство на основе платы от старой компьютерной мыши — смотрите на видео (автор — канал VirF Live Productions).

Простой светодиодный тахометр для автомобиля

С использованием недорогих и доступных микросхем NE555, LM3915 и 7805 можно сделать простой тахометр оборотов двигателя для автомобиля на 10 светодиодах.

LED тахометр можно использовать для автомобиля с напряжением бортовой сети 12В или 24В питанием.

Схема тахометра

Схема состоит из двух частей. Преобразователь частота-напряжение собран на IC 555, а светодиодный каскад с использованием IC LM3915.

Ждущий генератор на IC 555 запускается от входных импульсов, приходящих от автомобильного двигателя. Частота генератора подстраивается переменным сопротивлением R3.

На выходе IC 555 стоит фильтр с использованием R7, R8 и C4, C5 для сглаживания импульсов.

Интегрированный выход подается на 10-и светодиодный драйвер на LM3915.

В итоге, частота преобразованная в напряжение от тахометра на IC 555 соответствующим образом отображается через 10 светодиодов, управляемых с LM3915, которые показывают уровень (кол-во) оборотов работающего двигателя.

Список необходимых деталей в узле на NE555

R1 = 4,7 кОм
R2 = 47 Ом
R3 = 100 кОм
R4 = 3,3 кОм,
R5 = 10 кОм,
R6 = 470 кОм,
R7 = 1 кОм,
R8 = 10 кОм,
R9 = 100 кОм,
C1 = 47 Н,
C2 = 100 Н,
C3 = 100 Н,
C4,5 = 33 uF / 25V,
T1 = BC547
IC1 = NE555,
D1, D2 = 1N4148

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Зарядное устройство для АКБ 12В, 7а-ч

Простое зарядное устройство для АКБ

Ниже представлена простая схема для автоматического поддержания аккумулятора в заряженном состоянии. Схема не содержит дорогих и дефицитных деталей. Простое и недорогое зарядное устройство предназначено для 12В, 7 а/ч свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Можно также использовать для зарядки автомобильных аккумуляторов и систем аварийного освещения и т.п.

Простая цветомузыка своими руками

через LPT порт компьютера

Ранее мы рассматривали вариант цветомузыки «Бегущие огни» на одной недорогой логической микросхеме-счётчике К176ИЕ12. Ниже представлена простая цветомузыка для начинающих без микросхем и транзисторов. Она представляет из себя простейшую конструкцию из светодиодов и резисторов, соединенных последовательно.

PodRide — электровеломобиль

Велосипед — хорошо, а с крышей да ещё и с мотором — это вообще круто! Лёгкий, удобный, экономичный и палаткой крытый сверху для защиты от дождя и ветра… много только положительного можно сказать об разработке от JMK-Innovation — PodRide.

Много похожих самоделок, как показано на фото изготавливается по всему миру и даже встречаются проекты мелкосерийного выпуска.

Комментариев нет на «Простой светодиодный тахометр для автомобиля»

Спасибо. Использовал схему ПЧН на 555 для другой конструкции. Работает как часы.

Ваш комментарий

— НАВИГАТОР —

ПОИСК от GOOGLE:

10-ка лучших статей

• Простой и надёжный металлоискатель своими руками — 211 876 просм.
• Ремонт микроволновой печи своими руками — 197 413 просм.
• Зарядное из компьютерного блока питания. — 194 864 просм.
• Простой металлоискатель своими руками — 189 019 просм.
• Автомобильные зарядные устройства. Схемы. Принцип работы. — 169 721 просм.
• Простая и надёжная схема терморегулятора для инкубатора — 162 960 просм.
• Разнообразие простых схем на NE555 — 132 202 просм.
• Простое автоматическое зарядное устройство — 126 868 просм.
• Простой импульсный металлоискатель «ПИРАТ» — 122 045 просм.
• Самогонный аппарат своими руками — 111 739 просм.

Архивы статей

Переводчик

Мы в соц.сетях:

Подписка RSS

Подпишитесь на нашу RSS-ленту, чтобы получать новости сайта. Будь всегда на связи!

Коротко о сайте:

Мастер Винтик. Всё своими руками! — это сайт для любителей делать, ремонтировать, творить своими руками! Здесь вы найдёте бесплатные справочники, программы.
На сайте подобраны простые схемы, а так же советы для начинающих самоделкиных. Часть схем и методов ремонта разработана авторами и друзьями сайта. Остальной материал взят из открытых источников и используется исключительно в ознакомительных целях.

Вы любите мастерить, делать поделки? Присылайте фото и описание на наш сайт по эл.почте или через форму.
Программы, схемы и литература — всё БЕСПЛАТНО!

Если сайт понравился, добавьте в избранное (нажмите Ctrl + D), а также можете подписаться на RSS новости и всегда получать новые статьи по ленте.
Если у вас есть вопрос по схеме или поделке? Добро пожаловать на наш ФОРУМ!
Мы всегда рады оказать помощь в настройке схем, ремонте, изготовлении поделок!

DIY цифровой тахометр на AVR ATtiny2313, КР514ИД2 и оптопаре

DIY цифровой тахометр на AVR ATtiny2313, КР514ИД2 и оптопаре

DIY цифровой тахометр на AVR ATtiny2313, КР514ИД2 и оптопаре

Добрый день. Выношу на Ваше рассмотрение схему простенького цифрового тахометра на AVR ATtiny2313
,
КР514ИД2
, и оптопаре спроектированного мною. Сразу оговорюсь: аналогичных схем в интернете много. У каждой реализации свои плюсы и минусы. Возможно, кому-то мой вариант подойдет больше. Начну, пожалуй, с
тех. задания.Задача
: нужно сделать цифровой тахометр для контроля оборотов электрического двигателя станка.
Вводные условия
: Есть готовый реперный диск на 20 отверстий от лазерного принтера. В наличии много оптопар от сломанных принтеров. Средние (рабочие) обороты 4 000-5 000 оборотов/минуту. Погрешность отображаемых результатов не должна превышать ± 100 оборотов.
Ограничение
: питание для блока управление составляет 36В (тахометр будет установлен в один корпус с блоком управления – об этом ниже).

Маленькое лирическое отступление.

Это станок моего друга. На станке установлен электромотор PIK-8, обороты которого контролируются согласно найденной в интернете и модифицированной схеме. По просьбе друга и был разработан простенький тахометр для станка.

Изначально в схеме планировалось применить ATMega16, но рассмотрев условия, решено было ограничиться ATtiny2313, работающего от внутреннего (RC) генератора на частоте 4 Мгц.

Общая схема

выглядит следующим образом:

Как видно, ничего сложного. Для преобразования двоичного кода в семисегментный, я применил дешифратор КР514ИД2, это дает сразу три плюса.

• Во первых – экономия места в памяти ATtiny2313 за счет уменьшения рабочего кода (т.к. процедура программного преобразования двоичного кода в семисегментный отсутствует в прошивке за ненадобностью).
• Во вторых: уменьшение нагрузки на выходы ATtiny2313, т.к. светодиоды «засвечивает» КР514ИД2 (при высвечивании цифры 8 максимальное потребление составит 20-30 мА (типичное для одного светодиода) * 7 = 140-210 мА что «много» для ATtini2313 с её полным паспортным максимальным (нагруженным) потреблением 200 мА).
• В третьих – уменьшено число «занятых» ног микроконтроллера, что дает нам возможность в будущем (при необходимости) модернизировать схему путём добавления новых возможностей.

Сборка устройства

осуществлена на макетной плате. Для этого была разобрана завалявшаяся в закромах плата от нерабочей микроволновой печи. Цифровой светодиодный индикатор, ключевые транзисторы (VT1-VT4) и ограничительные резисторы (R1 – R12) были взяты комплектом и перенесены на новую плату. Все устройство собирается, при наличии необходимых компонентов, с перекурами за пол часа.
Обращаю внимание:
у микросхемы КР514ИД2 плюсовая ножка питания — 14, а минус — 6 (отмечены на схеме). Вместо КР514ИД2 можно применить любой другой дешифратор двоичного кода в семисегментный с питанием от 5В. Я взял то, что было под рукой. Выводы «h» и «i» цифрового светодиодного индикатора отвечают за две точки по центру между цифрами, не подключены за ненадобностью. После сборки и прошивки, при условии отсутствия ошибок монтажа, устройство начинает работать сразу после включения и в настройке не нуждается.

При необходимости внесения изменений в прошивку тахометра на плате предусмотрен разъем ISP.

На схеме подтягивающий резистор R12, номиналом 30 кОм, подобран опытным путём для конкретной оптопары. Как показывает практика – для разных оптопар он может отличаться, но среднее значение в 30 кОм должно обеспечить устойчивую работу для большинства принтерных оптопар. Согласно документации к ATtiny2313, величина внутреннего подтягивающего резистора составляет от 20 до 50 кОм в зависимости от реализации конкретной партии микроконтроллеров, (стр. 177 паспорта к ATtiny2313), что не совсем подходит. Если кто захочет повторить схему, может для начала включать внутренний подтягивающий резистор, возможно у Вас, для Вашей оптопары и вашего МК работать будет. У меня, для моего набора не заработало.

Так выглядит типичная оптопара от принтера.

Светодиод оптопары запитан через ограничивающий резистор на 1К, который я разместил непосредственно на плате с оптопарой. Для фильтрации пульсаций напряжения на схеме два конденсатора, электролитический на 220 мкФ х 25В (что было под рукой) и керамический на 0,1 мкФ, (общая схема включения микроконтроллера взята из паспорта ATtiny2313).

Для защиты от пыли и грязи плата тахометра покрыта толстым слоем автомобильного лака.

Замена компонентов.

Можно применить любой светодиодный индикатор на четыре цифры, либо два сдвоенных, либо четыре поодиночных. На худой конец, собрать индикатор на отдельных светодиодах.

Вместо КР514ИД2 можно применить КР514ИД1 (которая содержит внутри токоограничивающие резисторы), либо 564ИД5, К155ПП5, К155ИД9 (при параллельном соединении между собой ножек одного сегмента), или любой другой преобразователь двоичного в семисегментный (при соответствующих изменениях подключения выводов микросхем).

При условии правильного переноса монтажа на МК ATMega8/ATMega16 данная прошивка будет работать, как и на ATtiny2313, но нужно подправить код (изменить названия констант) и перекомпилировать. Для других МК AVR сравнение не проводилось.

Транзисторы VT1-VT4 – любые слаботочные, работающие в режиме ключа.

Принцип работы

основан на подсчете количества импульсов полученных от оптопары за одну секунду и пересчет их для отображения количества оборотов в минуту. Для этого использован внутренний счетчик Timer/Counter1 работающий в режиме подсчета импульсов поступающих на вход Т1 (вывод PD5 ножка 9 МК). Для обеспечения стабильности работы, включен режим программного подавления дребезга. Отсчет секунд выполняет Timer/Counter0 плюс одна переменная.

Расчет оборотов

, на чем хотелось бы остановиться, происходит по следующей формуле: M = (N / 20) *60, где M – расчетные обороты в минуту (60 секунд), N – количество импульсов от оптопары за одну секунду, 20 – число отверстий в реперном диске. Итого, упростив формулу получаем: M = N*3. Но! В микроконтроллере ATtiny2313 отсутствует функция аппаратного умножения. Поэтому, было применено суммирование со смещением. Для тех, кто не знает суть метода: Число 3 можно разложить как 3 = 2+1 = 21 + 20. Если мы возьмем наше число N сдвинем его влево на 1 байт и приплюсуем еще одно N сдвинутое влево на 0 байт – получим наше число N умноженное на 3. В прошивке код на AVR ASM для двухбайтной операции умножения выглядит следующим образом:

Mul2bytes3: CLR LoCalcByte //очищаем рабочие регистры CLR HiCalcByte mov LoCalcByte,LoInByte //грузим значения полученные из Timer/Counter1 mov HiCalcByte,HiInByte CLC //чистим быт переноса ROL LoCalcByte //сдвигаем через бит переноса ROL HiCalcByte CLC ADD LoCalcByte,LoInByte //суммируем с учетом бита переноса ADC HiCalcByte,HiInByte ret

Проверка работоспособности и замер точности

проводился следующим образом. К вентилятору компьютерного куллера был приклеен картонный диск с двадцатью отверстиями. Обороты куллера мониторились через BIOS материнской платы и сравнивались с показателями тахометра. Отклонение составило порядка 20 оборотов на частоте 3200 оборотов/минуту, что составляет 0,6%.

Вполне возможно, что реальное расхождение составляет меньше 20 оборотов, т.к. измерения материнской платы округляются в пределах 5 оборотов (по личным наблюдениям для одной конкретной платы). Верхний предел измерения 9 999 оборотов в минуту. Нижний предел измерения, теоретически от ±10 оборотов, но на практике не замерялся (один импульс от оптопары в секунду дает 3 оборота в минуту, что, учитывая погрешность, теоретически должно правильно измерять скорость от 4 оборотов в минуту и выше, но на практике данный показатель необходимо завысить как минимум вдвое).

Отдельно остановлюсь на вопросе питания.

Вся схема питается от источника 5В, расчетное потребление всего устройства не превышает 300 мА. Но, по условиям ТЗ, тахометр конструктивно должен находится внутри блока управления оборотами двигателя, а к блоку от ЛАТРа поступает постоянное напряжение 36В., чтобы не тянуть отдельный провод питания, внутри блока установлена LM317 в паспортном включении, в режиме понижения питания до 5В (с ограничивающим резистором и стабилитроном для защиты от случайного перенапряжения). Логичнее было бы использовать ШИМ-контроллер в режиме step-down конвертера, на подобии МС34063, но у нас в городе купить такие вещи проблематично, поэтому, применяли то, что смогли найти.