175 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как самому сделать тахометр


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.

Как сделать тахометр своими руками?

Прежде чем делать тахометр своими руками, необходимо понять особенности этого устройства. Прибор служит для измерения количества оборотов силового агрегата во время движения. Эта информация выводится на дисплей, размещенный на приборной панели или специальном экране. Рассмотрим принцип работы тахометра и способы изготовления его самостоятельно.

Используем микроконтроллер

Чтобы сделать тахометр своими руками на базе микроконтроллера, потребуются следующие детали:

  • Непосредственно микроплата, подойдет схема Arduino.
  • Комплект резисторов.
  • Для светодиодного варианта потребуется LED-элемент.
  • Диоды (инфракрасный и фотоаналог).
  • Монитор. Например, LCD-дисплей.
  • Регистр сдвига типа 74HC595.

В рассмотренном далее способе применяется не щелевой, а оптический регулятор. Это позволит избежать проблем с толщиной ротора, количество лопастей не будет сказываться на показаниях, а также появится возможность считывать информацию об оборотах барабана.

Этапы работ

Ниже приведена пошаговая инструкция, как сделать тахометр своими руками на базе микроконтроллера:

  1. Для начала мелкозернистой наждачной бумагой обрабатывается световой и фотодиод до тех пор, пока они не примут плоскую форму.
  2. Изготавливается аналогичный элемент в виде полоски, затем обе детали соединяются при помощи клея и окрашиваются в черный колер.
  3. На дальнейшем этапе монтируются диоды, к ним припаиваются провода.
  4. Критические значения резисторов могут разниться, в зависимости от применяемого фотодиода. Чувствительность контроллера позволит скорректировать потенциометр.
  5. Изучив схему автомобильного светодиодного тахометра можно понять, что в ней предусмотрен регистр сдвига на восемь разрядов. Кроме того, схема включает в себя жидкокристаллический дисплей. Для фиксации лампочки в корпусе проделывается небольшое отверстие.
  6. На завершающей стадии потребуется припаять резистор (270 Ом) к диоду, затем вмонтировать его в гнездо. Контроллер вводится в кубическую трубку, что обеспечивает добавочную прочность приспособлению.

Делаем простой тахометр своими руками

Для изготовления этого прибора в качестве основы берется микрокалькулятор. Такой вариант подойдет тем, у кого имеются проблемы с элементной базой. Стоит отметить, что подобное приспособление не обеспечивает 100-процентной точности, а также тахометр не будет транслировать на дисплее количество вращений в минуту. Тем не менее калькулятор – это неплохая альтернатива другим устройствам по счету сигналов.

Для изготовления сигнального регулятора используются индуктивные или аналогичные им контроллеры. При вращении диска на дисплее отображается один сигнал после каждого оборота. Контакты в этот момент должны быть разомкнуты. Они замыкаются, когда узел минует дисковый зубец. Рассматриваемый тахометр (своими руками, как мы видим, сделать его достаточно просто) этого типа подходит отлично для тех случаев, когда замеры проводятся редко. Тем, кто хочет установить регулярный контроллер скорости, лучше остановить свой выбор на более надежных приборах.

Эксплуатация

Простейший тахометр, своими руками изготовленный на базе калькулятора, работает после припайки контактов к кнопке сложения вычислительной машины.

Замер скорости вращения оборотов выполняется следующим образом:

  1. Включается микрокалькулятор.
  2. Синхронно активируются клавиши «+» и «1».
  3. Гаджет запускается и на нем производится замер. Чтобы обеспечить точность показаний, одновременно с калькулятором следует включить секундомер.
  4. Выждите 30 секунд, а затем посмотрите на экран. На нем должно появиться соответствующее значение.
  5. Этот показатель и является числом оборотов за 30 секунд. Умножив цифру на два, получаем количество вращений в минуту.

Аналоговый вариант

Электронный тахометр, своими руками сделанный для дизельного или бензинового двигателя, ориентирован на преобразование электронного импульса и транспортировки его на устройство индикации. В отличие от данного прибора, цифровые модели преобразовывают аналоговый импульс в некую последовательность нулей и единиц, которая считывается и расшифровывается контроллером.

В комплектацию аналоговых тахометров входят следующие элементы:

  • Микроплата, предназначение которой – преобразование аналоговых импульсов.
  • Проводка, соединяющая все элементы приспособления.
  • Шкала, служащая для демонстрации показателей.
  • Стрелка, которая оказывает на действующее значение.
  • Специальная катушка с осью, обеспечивающая корректную работу стрелки.
  • Считывающий прибор типа индуктивного контроллера.

Как сделать цифровой тахометр своими руками

Устройства этого типа имеют идентичное предназначение, однако отличаются конструкционными элементами. Чтобы соорудить самостоятельно прибор, потребуются следующие детали:

  • Преобразователь восьмиразрядный.
  • Процессор, позволяющий преобразовывать импульсы в цепочку нулей и единиц.
  • Дисплей для демонстрации показаний.
  • Устройство прерывающего типа (регулятор вращений) с усилителем. Для этой цели могут использоваться специальные шунты, в зависимости от конкретной ситуации.
  • Плата для обнуления информации.
  • Дополнительно можно подключить к процессору контроллер температуры антифриза, воздуха в салоне, давления жидкости двигателя и тому подобное.
  • Чтобы настроить нормальную работу устройства, понадобится установка специальной программы.

Механическая модификация

Механический автомобильный тахометр, своими руками сделанный, не требует питания и управляющих схем. На валу жестко фиксируется магнит постоянного типа. При его вращении создается вихревое поле, которое увлекает за собой специальную емкость из магнитного материала. Вращению чащи создает сопротивление спиральная пружина. Чем больше скорость вращения, тем активнее отклоняется вал, оснащенный стрелкой.

Основное преимущество механического приспособления – это простота конструкции и отсутствие необходимости в получении электрического питания. Среди минусов можно отметить высокую погрешность и смещенный нижний предел измерений. Стоит отметить, что при малых оборотах стрелка не отклоняется.

Читать еще:  Монтажный блок лада гранта стандарт

Диагностика

Сделанный своими руками тахометр также может выйти из строя. Для выявления причины неполадки потребуется провести диагностику. В транспортных средствах, оборудованных интерфейсом OBD II, проверка производится с использованием сканера. Кроме того, электронное приспособление можно проконтролировать при помощи любого генератора импульсов. Оптимальным вариантом станет заведомо исправный прибор, осциллограф либо частотомер.

Механический аналог диагностируют посредством дрели или шуруповерта. При наличии регулятора оборотов проверку провести проще. Хвостовая часть троса фиксируется в патроне, а корпус устройства жестко закрепляется.

Ремонт

Отремонтировать рассматриваемое приспособление не очень сложно. Самым тяжелым для починки экземпляром является модуль электрической схемы. После локализации неисправности, потребуется заменить дефектный элемент. Как правило, чаще всего из строя выходит проводка, контакты индикатора, датчик, магнитик на коленчатом вале.

С механическим вариантом все намного проще. Достаточно заменить деталь, вышедшую из строя на новую запчасть. С такими тахометрами автомобили имеют большой пробег и относятся к сильно подержанным транспортным средствам. Следовательно, найти элемент будет несложно на автомобильном рынке или на разборке. После ремонта подключение прибора не требует калибровки.

Настройка

Тахометр на авто, своими руками изготовленный, может потребовать настройки. Поскольку в машинах обычно за один оборот вала мотора индикатор выдает пару импульсов, то при калибровке устройства следует частоту генератора устанавливать вдвое выше.

Чтобы настройка тахометра не вызывала трудностей, необходимо изучить принцип работы мостовой схемы. Например, при равенстве соотношений величин резисторов, напряжения в точках равны, а значит, ток не протекает и стрелка стоит на нуле. Если снизить величину первого резистора, напряжение в одной точке повысится, а во второй останется без изменений. Ток пойдет через миллиамперметр и стрелка начнет движение. Это значит, что при постоянном напряжении во второй точке и изменения этого показателя в первой точке, стрелка тахометра будет перемещаться относительно шкалы.

В заключение

Сделать своими руками автомобильный тахометр вполне реально, если наличествуют элементарные познания в электротехнике и желание. Все, что потребуется – это готовая схема, паяльник и основные детали. Займет работа не более двух дней вместе с демонтажем и установкой. Вы может выбрать изделие по своим потребностям: от простого прибора на базе калькулятора или более продвинутого тахометра на основе схемы ARDUINO. Прежде чем приступать к работе, изучите принцип работы штатного устройства на вашем автомобиле.

Самодельный автомобильный электронный тахометр

Электронный тахометр — это цифровое устройство, изготовленное из электронных компонентов и используемое для измерения скорости электродвигателя или любого другого вращающегося объекта в оборотах/ минуту. Он расположен в приборной панели автомобиля имеет хороший обзор и точность измерения.

Простой метроном скорости

Тахометр происходит от двух греческих слов: «тахо» означает «скорость», а «метроном» — «измерять». Он работает по принципу генератора и определяет напряжение, соответствующее скорости вала. Он также известен как счётчик оборотов. Принцип работы:

  • индукционный;
  • электромагнитный;
  • электронный;
  • оптический.

Исторически сложилось так, что первый механический тахометр был разработан на основе измерения центробежной силы. В 1817 году они были использованы для измерения скорости тяговых машин, но после 1840 года применялись преимущественно для измерения скорости транспортных средств. Цифровой тахометр — оптический датчик, предназначенный для определения угловой скорости вращающегося элемента. Области применения:

  1. Автомобили, самолёты, тракторы, поезда, лёгкие рельсовые транспортные средства и их ремонт.
  2. Лазерные инструменты.
  3. Медицинское применение. Гематахометр — устройство, установленное в артерию или вену, оценивает скорость движения крови по вращающейся турбине. Показания используются для диагностики проблем кровообращения, таких как тромбофлебит.
  4. Аналоговая запись звука, измеряющая скорость аудиокассеты.
  5. Оценка скорости и объёма трафика.

Типы современных тахометров

Важным параметром, который учитывают при выборе устройства, является рабочий диапазон скорости. Он устанавливает границу измерения, который способен контролировать прибор. Ещё один параметр — точность, которая задаётся в единицах, таких как ± RPM. Используемая технология датчиков: контактные, фотоэлектрические, индуктивные и с эффектом Холла.

В приборе контактного типа он входит в контакт с вращающейся частью. В фотоэлектрическом устройстве для измерения скорости используются световые лучи, видимые или инфракрасные. Частота разрыва, которого применяется для расчёта скорости. Индуктивные инструменты используют магнитные элементы для индукции магнитных полей, а частота активации — для измерения скорости. Конструктивные особенности:

Конфигурации дисплея включают аналоговые визуальные индикаторы, цифровые или графические видеодисплеи. Пользовательские интерфейсы и типы управления имеют аналоговые лицевые или цифровые панели и компьютерные программируемые интерфейсы. Современные тахометры оснащаются программным обеспечением для работы на ПК. У многих есть сетевые или коммуникационные интерфейсы. Доступные электрические выходы:

  • аналоговое напряжение;
  • аналоговый ток;
  • аналоговая модулированная частота;
  • переключатель или сигнализация;
  • светодиодный экран.

Тахометры классифицируются на основе технологии сбора данных. Типы применяемых устройств:

  1. Аналоговые. Состоят из измерителя и интерфейса набора номера. Они не имеют возможности хранить базу данных, а также не вычисляют средние показания и их отклонения. Скорость движения преобразовывается в напряжение с использованием внешнего преобразователя частоты. Затем это измерение отображается аналоговым вольтметром.
  2. Цифровые — состоят из ЖК-дисплея или светодиодного индикатора и памяти для хранения информации. Они осуществляют статистические операции и подходят для точного измерения и мониторинга любых видов времени. Цифровые тахометры чаще встречаются в наши дни, они дают числовые показания вместо использования циферблатов.
  3. Контактный тип, контактируют с вращающимся валом, прикрепляется к дизелю или электродвигателю. Например, оптический кодер или магнитный датчик измеряет обороты. Они способны измерять скорость вращения в пределах от 0, 5 об / мин до 10 тыс. об / мин, имеют ЖК-дисплей, работает с диапазоном рабочих температур от 0 до + 40 C.
  4. Бесконтактный тип не нуждается в физическом контакте с вращающимся элементом. В этом типе лазерный или оптический диск соединён с валом, результат считывается инфракрасным лучом или лазером. Этот тип замеряет скорость от 1 до 99,999 об/мин (токарный станок), угол обмера составляет меньше 120 градусов. Оборудованы ЖК-дисплеем, эффективны, долговечны, точны и компактны, а также видны с большого расстояния.
  5. Временной, который вычисляет скорость по интервалу между входящими импульсами. Разрешение этого тахометра не ограничено, поэтому он более точен при измерениях низкой скорости.
  6. Частотный, который вычисляет скорость по частоте импульсов. Этот тип работает с использованием красного светодиода, а оборот его зависит от вращающегося элемента. Он используется для высокоскоростных измерений. На рынке продаётся недорогой и высокоэффективный китайский вариант.

Микроэлектрическая машина генерированного напряжения

Генератор тахометра преобразует показатель вращения вала в электрический сигнал. Работа его использует свойства угловой скорости ротора, поток возбуждения, которого пропорциональный генерируемой ЭДС. Большинство современных тахогенераторов — это тип постоянного магнита. Эти устройства используют вращающееся соединение, один конец которого подключён к валу машины, индуцирует электродвижущую силу (напряжение), пропорциональную скорости вала. Контакты якоря соединены к цепи вольтметра, преобразуя напряжение в значение скорости.

Эти тахометры отличаются точностью, максимально допустимыми показателями и рабочей температурой. Используются в качестве датчиков в различных автомобильных и электромеханических компьютерных устройствах. Действуют в сетях переменного или постоянного тока.

Принцип работы автомобильного счётчика

Тахометр используется для проверки производительности двигателя и помогает автомеханику понять его состояние для оптимизации функционирования с допустимыми параметрами. Принцип работы автомобильного электронного тахометра прост. Система зажигания запускает импульс напряжения электромеханической части тахометра, которая реагирует на среднее напряжение импульсов пропорционально частоте вращения двигателя. Сигнал передаётся двойным экранированным кабелем к индикатору. Тахометры имеют температурную компенсацию для обработки измерений в диапазоне -20 до + 70 C окружающей среды.

Он позволяет водителю выбирать подходящие настройки дроссельной заслонки и шестерни во время движения, поскольку длительное использование на высоких скоростях вызывает недостаточную смазку, влияющую на двигатель, создаёт перегрев и приводит к ненужному износу трущихся деталей и к отказу машины.

Проверка оборотов двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля нужно знать, как проверить тахометр в домашних условиях. Большинство машин оборудованы спидометром, манометром, датчиком температуры охлаждающей жидкости и тахометром. Они установлены по-разному в зависимости от марки и модели авто. Последовательность действий:

  1. Проверить тахометр перед поездкой, внимательно осмотреть датчики. Циферблат обычно показывает одно- или двузначные числа, которые ограничены красной полосой разрешённого предела работы.
  2. Запустить автомобиль. Нажать педаль тормоза правой ногой и включить ключ зажигания. Показания тахометра должны расти, прежде чем остановиться на количестве оборотов двигателя на холостом ходу.
  3. Нажать педаль газа и обратить внимание на поведение тахометра.
  4. Контролировать показания во время движения на каждой передаче и при переключении на следующую.
  5. Избегать чрезмерного перегруза двигателя. Красная линия на шкале представляет наибольшее количество оборотов, которые двигатель способен безопасно выдерживать.
  6. Если нужно дополнительно измерить RPM автомобиля, чтобы помочь диагностировать проблему, используют ручной тахометр, измеряющий число оборотов во время работы.

Электронный тахометр своими руками

С широкими возможностями рынка электроники сделать схему тахометра дома своими руками с использованием мультиметра не сложно. Более того, результаты, полученные в таких схемах, точны в оценке общего рабочего состояния измеряемой системы.

Принципиальная схема с использованием IC 555:

  1. Импульс выводится из свечи зажигания скутера и подаётся до конца R6.
  2. Транзистор реагирует на импульсы в соответствии с триггерами.
  3. Транзистор активирует моностабильность с каждым входящим импульсом.
  4. Моностабильный остаётся включённым в течение определённого момента, а при срабатывании генерирует среднее время включения на выходе прямо пропорционально средней скорости запуска.
  5. Конденсатор и резистор на выходе IC объединяют результат так, что он напрямую считывается вольтметром с напряжением 10 В.
  6. R3 отрегулирован таким образом, чтобы выход генерировал точную интерпретацию скорости подачи RPM.

Вышеуказанная настройка выполнена с помощью обычного тахометра. Детали для изготовления широкодоступны и их можно приобрести в любом магазине радиотоваров. Список деталей для самодельного варианта:

  1. R1 = 4K7.
  2. R2 = 47E.
  3. R3 = 100 КБ, может быть переменный.
  4. R4 = 3K3.
  5. R5 = 10K.
  6. R6 = 470 К.
  7. R7 = 1K.
  8. R8 = 10K.
  9. R9 = 100K.
  10. C1 = 47n.
  11. C2 = 100n.
  12. C3 = 100n.
  13. C4 = 33uF / 25V.
  14. T1 = BC547.
  15. IC1 = 555.
  16. M1 = измеритель FSD 10 В.
  17. D2 = 1N4148.
  18. C5 с любым значением между 3, 3uF и 4, 7uF.

Перед тем как сделать тахометр своими руками, нужно выполнить монтажную документацию. Простая схема, разработанная с использованием легкодоступных элементов с прорезиненным оптоизоляционным модулем MOC7811 и двумя семи сегментными дисплеями, измеряет скорость диска в RPS. Эта схема рассчитывает RPS от 00 до 99, если нужны большие значения, добавляют ещё один счётчик декады.

Принципиальная электрическая схема содержит IC555, MOC 7811, IC CD4081, IC CD4069 и IC 4033 и семисегментный дисплейный блок LTS 543. На первом таймере IC 555, сконфигурированном как моностабильный мультивибратор, он генерирует импульс синхронизации при нажатии переключателя S2, зелёный светодиод 1 указывает время обнаружения.

Читать еще:  Можно ли пропустить укол антибиотика один день

MOC 7811 IC2 содержит ИК-передатчик и фотодиод для создания изменяющихся логических уровней, зависит от блокирующего или прерывающего ИК-луча. Логический вентиль N1 включает счётчик детектора Johnson (CD 4033), он управляет семисегментным дисплеем LTS 543. Есть два десятичных счётчика и два семисегментных дисплея для отображения RPS от 00 до 99.

По этой схеме можно сделать тахометр для бензопилы своими руками с вращающим прерывателем. Одно прерывание инфракрасного луча будет приниматься за один счёт, а общий отсчёт вращения — RPS, умножают 60 на RPS, чтобы узнать Revolution Per Minute (RPM).

Онлайн-приложение для iPhone

Возможности современных смартфонов позволяют отображать на дисплее тахометр любого двигателя авто или мотоцикла в реальном времени на основе издаваемого звука. Диапазон RPM составляет 400 — 90 000 об/мин. Найти приложение можно в App Store. После установки его в верхней части дисплея появится циферблат тахометра в больших цифрах, с обновлением значения каждые ¾ секунды. RPM рассчитывается по пикам в графике автокорреляции.

В программе приведены элементы управления подсказки, определяющие диапазон RPM. Имеется коррекция фонового шума для истинного определения звука двигателя. Подсказка определяется значением центра и допуска в процентах. Прокручивая левую или правую область в синих полосах ниже подсказки, регулируют значение центрального RPM и допуск. Вместо фиксированного диапазона используется режим отслеживания, работающий во всём диапазоне измерений.

В этом режиме элементы управления подсказки заменяются, что позволяет начать истинное отслеживание. Ниже контрольных данных — график функции автокорреляции, для проверки надёжности отображаемого RPM. Имеется руководство по настройке диапазона RPM. Вертикальные жёлтые линии на графике соответствуют периодам звука, производимого двигателем. Если они хорошо совпадают с пиками на графике — значение RPM точное. Преобразование звука в тональное видео в RPM зависит от конфигурации двигателя.

Можно выбрать из нескольких встроенных конфигураций, включая 4-тактные и 2-тактные двигатели и указать общий коэффициент, который может компенсировать любое передаточное отношение между двигателем и валом. Помимо этого представления, есть две страницы настройки конфигурации. На каждой есть своя контекстная справка, которая даёт больше информации о том, как использовать приложение. Существует также подробное руководство по эксплуатации.

Ранние модели тахометров зависели от механических приводов, таких как маховик, распределительный вал, шкив вентилятора и т. д. Они вращают магнит, тем самым вызывая вихревые токи на алюминиевом диске (спидометр) в оборотах/минуту. Тахометр современного типа является электронным, управляемым импульсом, способным измерять как самую малую, так и меганагрузку.

Автомобильный стрелочный тахометр для новичка или немного шаманства с фиксированной точкой на AVR

Всем привет! Хотелось бы поделиться с сообществом своей историей модернизации тахометра ТХ-193

Неделю назад обратился ко мне один человек с довольно нестандартным заданием — нужно было обеспечить работу древнего тахометра ТХ-193(ВАЗ 2106) с современным двигателем ВАЗ21126(Приора), имеющем систему зажигания с индивидуальными катушками на каждый цилиндр, а значит просто подключить ТХ-193 к катушке зажигания уже не получится. К тому-же заказчик хотел повысить эксплуатационные качества прибора, оставив не тронутым его внешний вид и дизайн. В общем дело кончилось тем, что я взялся выпотрошить электронную начинку прибора и разработать свою, с блэкджеком и шлюхами. Информацию о частоте вращения коленчатого вала тахометр теперь будет получать от ЭБУ Январь 7.2, для чего в последнем имеется специальный вывод.

Под катом фото, видео, схема, исходники и много текста, повествующего о логарифмах и о том как правильно масштабировать данные и отделаться от запятой.

Хард
Начнем с устройства ТХ-193. Механическая часть прибора представляет из себя миллиамперметр классической конструкции, с постоянным магнитом и подвижной катушкой, приводящей в движение стрелку.

Для разработки схемы по сути достаточно было знать о миллиамперметре лишь то, что при токе порядка 10мА стрелка отклоняется до предела, а сопротивление обмотки равно примерно 180Ом. В качестве мозга был выбрал контроллер ATtiny2313A славной фирмы Atmel, тактируемый от внешнего кварцевого резонатора на 16МГц. Питание прибора осуществляется от бортовой сети автомобиля, а значит по ГОСТу он должен выдерживать «бороду» до 100В и стабильно работать в диапазоне от 9-15В. Ввиду незначительного потребления(несколько десятков миллиампер) было принято решение использовать линейный стабилизатор 7805 с индуктивным фильтром и сапрессором для защиты от импульсных помех. Прибор собирался из того, что было под рукой, поэтому в готовом изделии применяется мощная версия 7805, хотя вполне хватило бы и 78L05 на 100мА.
Миллиамперметром контроллер управляет, естественно, используя ШИМ. Для чего был задействован 16ти разрядный таймер в режиме Phase and Frequency Correct PWM.
Информация о частоте вращения коленчатого вала передается от ЭБУ в виде импульсов от 0 — 12В. Активный уровень низкий. 2 импульса за 1 оборот коленчатого вала. Для захвата этих импульсов используется внешнее прерывание INT0 и соответствующая цепочка из RC фильтра, подтяжек и защитных диодов. В общем и целом схемотехника устройства довольно типична и я с удивлением обнаружил, что только что так много написал о ней. Но да не судите строго, первая статья всё-таки.

Собранный прибор без циферблата теперь выглядит так:

Софт
На самом деле ещё до вычерчивания схемы я оперативно собрал всё это дело на макетке, взяв контроллер в DIP корпусе и сразу же принялся махать стрелкой))
В общем то софт оказался немного интереснее харда.

Начнем с общей архитектуры:
Таймер 0 тикает с частотой 250кГц, а значит период тика = 4мкс прерывание по переполнению происходит с частотой 250кГц / 256 = 0.976кГц
а значит прерывание происходит один раз в 1024мкс. Можно было заморочиться и подогнать это дело ближе к одной миллисекунде путем обновления счетчика таймера в прерывании, но в данной задаче это не к чему. Т.е. мы можем измерять время с точностью 4мкс, что вполне достаточно для заданной точности прибора.
Таймер 0 у нас не только отсчитывает время, но ещё и выставляет флажки для запуска тех или иных задач с определенной периодичностью.
Задачи у нас две. Давать отмашку прерыванию INT0 на измерение периода импульсов на входе и изменять положение стрелки.

Таймер 1 тикает с частотой 16мГц, но т.к. он 16ти битный и используется режим Phase and Frequency Correct PWM — итоговая частота ШИМ оказывается очень небольшой и составляет что-то около 122Гц. Это потому, что таймер тикает сначала вверх, а потом вниз. Зато имеем тру 16битный ШИМ и можем очень точно рулить стрелкой! В даташите найдутся все подробности.
Механика, к слову сказать, оказалась отвратительного качества, плавно двигать стрелку было не реально из-за повышенного трения в механизме, который пришлось для начала хотя-бы смазать трансмиссионным маслом. Но это уже детали.
Была составлена таблица соответствия показаний прибора с соответствующим значением регистра таймера в ШИМ попугаях.
В исходниках это дело называется GAUGE_TABLE и вынесено по привычке в отдельный файл.

Далее было обнаружено, что если просто одним махом изменить ток в цепи амперметра для того, чтобы к примеру передвинуть стрелку на 1000 вперед, то она совершит два-три-четыре колебания в районе целевой отметки, что было совершенно неприемлемо и на что заказчик обращал особое внимание. Дело в том, что эти тахометры изначально имеют такую проблему и несколько раз газанув в такт колебаниям можно заставить стрелку раскачиваться со значительной амплитудой(более половины шкалы!).
С этим нужно было что-то делать. Идея моя заключалась в том, чтобы подводить стрелку к отметке серией более мелких шагов, постепенно приближаясь к цели. Собственно говоря эта часть и является самой интересной и полезной для новичков, т.к. требует некоторой сноровки. Ведь имея дело с микроконтроллером вызов log2() в цикле является, мягко говоря, не самой удачной идеей. К тому-же 8битная архитектура накладывает ещё больше ограничений. Ну а про «плавучку» (floating point) и вовсе нужно забыть. Но все эти трудности, как всегда, приводят лишь к более глубокому пониманию процессов и расчётов, производимых процессором.

Текста почему-то получается всё больше, но не остановиться более подробно на этом моменте я просто не могу!
Итак, понятно, что нам нужна логарифмическая прогрессия. Шаг изменения тока в цепи миллиамперметра должен уменьшаться по мере приближения к целевой отметке. Ресурсы на вес золота, а значит только табличный метод. Точек тоже по возможности минимум.
Начнем с построения логарифмической таблицы.
Всё очень просто: запускаем excel и несколькими взмахами мыши получаем 50 значений логарифма по основанию 2 для последовательности от 1 до 50. Для наглядности строим красивый график.
Прекрасно! То, что нужно! Но во-первых — точек аж 50, а во вторых все числа с плавающей точкой. Это нам никак не подходит!
Поэтому отбираем из имеющегося массива 5 точек с шагом 10. Получаем что-то вроде этого:

Уже лучше. Последовательное приближение к цели всё ещё сохраняется, но точек в 10 раз меньше.
Дальше нужно нормировать полученный набор. Т.е. сделать так, чтобы все значения находились в диапазоне от 0 до 1. Для этого просто разделим каждый элемент на 5,64385618977472 (максимальное значение нашего массива).

Таким образом получаем всё ту-же логарифмическую зависимость, но уже в на много более удобном для дальнейших вычислений виде. Такую таблицу уже можно довольно легко применять, если бы не точка после нуля. Но с этим мы тоже довольно легко разберемся.
Теперь я хочу, чтобы мы приняли красивое значение 1024 за единицу и снова пересчитали нашу таблицу. Получаем

Как видим, форма графика не изменилась, но цифры теперь укладываются в 16битный диапазон и нет никаких дробей.
В исходниках полученный массив называется logtable[]

Масштабирующий коэффициент(если можно его так назвать) 1024 появился здесь не случайно и нужно очень хорошо понимать почему именно 1024.
Во-первых это степень двойки и выбрана она потому, что дорогие операции деления и умножения на степень двойки можно заменить дешевым сдвигом влево/вправо и было-бы глупо не использовать такую возможность.
Во-вторых коэффициент должен выбираться и исходя из масштабов тех данных, к которым он будет применяться. В нашем случае это значения регистра 16ти разрядного таймера, который управляет заполнением ШИМа. Экспериментально было выявлено, что неудовлетворительные колебания стрелки обнаруживаются даже при её резком смещении на 200 об/мин. Т.е. если нужно двинуть стрелку на более чем

200 об/мин — потребуется сглаживание. Из таблицы GAUGE_TABLE видно, что соседние ячейки в среднем отличаются на 4000 ШИМ попугаев, что соответствует примерно 500 об/мин на шкале прибора. Не трудно прикинуть, что в цифрах смещение стрелки на 200об будет 4000 / 2,5 = 1600 ШИМ попугаев.
Следовательно масштабирующий коэффициент нужно выбрать таким образом, чтобы во-первых он был как можно бОльшим, потому что иначе мы теряем разряды и точность, а во-вторых как можно меньшим, чтобы не заставлять нас переходить от 16ти разрядных переменных к 32х разрядным и не расходовать ресурсы понапрасну. В итоге выбираем наименьшую степень двойки, которая меньше 1600 и обеспечивает достаточную точность. Это и будет 1024.
Этот момент очень важен. Я сам до сих пор порою испытываю трудности с выбором правильных коэффициентов и размеров переменных.

Читать еще:  Как чистить фильтр нулевого сопротивления

Ну а дальше уж пошло-поехало. Находим в коде реализацию display_rpm() и видим, что для определения конкретного значения в ШИМ попугаях используется таблица GAUGE_TABLE[] и предположение, что между соседними отметками шкала линейна. Для организации изменения тока по логарифмическому закону введен массив на 5 точек pwm_cuve[] в котором содержится набор значений, который нужно последовательно отнять или прибавить(в зависимости от направления движения стрелки) от pwm_ocr1a_cur_val чтобы заставить стрелку двигаться плавно и чётко.
каждый шаг формируется путем умножения значения pwm_delta на коэффициент из нашей таблицы logtable[];
Перед умножением значение предварительно масштабируется путем деления на 1024.
Конечный расчётный пункт назначения стрелки target_pwm записывается в pwm_cuve[] как есть, потому что из-за проблем с округлением и из-за ограничения размерности переменных 16битами точное значение в результате расчётов будет там образовываться весьма не часто, поэтому приходится обеспечить гарантию того, что стрелка окончит свой путь в заданной точке.
В общем то всё вышесказанное по сути заключено в одной строке
pwm_cuve[ table_i ] = pwm_ocr1a_cur_val + (pwm_delta / LOG_TABLE_MAX * logtable[ table_i ]);

Далее главный цикл по сигналу от таймера0 раз в PWM_UPD_PERIOD выгребает значения из pwm_cuve и присваивает их переменной pwm_ocr1a_cur_val, значение которой в прерывании будет присвоено регистру OCR1A, что немедленно приведет к изменению заполнения ШИМа и изменению тока в цепи миллиамперметра.

Вот, собственно и почти все хитрости, за исключением перевода периода, представленного в тиках таймера в частоту вращения коленчатого вала, которая измеряется в об/мин.
Сократилось всё это до engine_rpm = (uint16_t)(15000000UL / (uint32_t)rot_time);
О том как получилась эта цифра мы можем поговорить или не поговорить в следующий раз, потому что и без того текста получилось не мало и явно не многие дочитают даже до этого места.

Честно гвооря в коде применено ещё несколько «хитростей», которые могут показаться новичкам не совсем очевидными. Если кому-то захочется подробнее разобраться — вэлкам в каменты и лс.

Немного видео, как и обещал
На точность показаний не обращайте внимание, стрелка нормально не одета + циферблат не закручен.
Движение стрелки с шагом 1000об/мин одним скачком.

Плавное изменение тока

Дело ясное, что в реальности скачков в 1000об/мин не будет и те незначительные перелеты стрелки, которые всё-же можно наблюдать на видео не станут проблемой. Просто если устранить и их — то можно здорово потерять в быстродействии прибора и его показания будут отставать от реальности.

P.S. Не сказать, что в архиве совсем говнокод, но да, местами можно было сделать красивее. Да, я знаю, что магические числа это плохо и да, я мог бы лучше. С другой стороны потеряться в исходнике в 200строк довольно сложно, поэтому кое-где я позволил себе немного на халтурить.
Просто зарегаться на хабре хотелось уже давно, а написать сколько-нибудь подробную статью по прошествии времени после реализации проекта становится всё сложнее, поэтому я решил, что сегодня будут «вести с полей».
Так что реальный код с реального устройства, собранного за реальный срок в 7 вечеров, которое завтра будет установлено на славный автомобиль ВАЗ 2108 с двигателем 21126 и надеюсь будет ещё долго радовать владельца, согласившегося выложить за мои труды аж 100 вечнозеленых.
Но мы то с вами знаем, что проделал я весь этот путь не только и не столько ради денег. Ведь так приятно, когда ты создал что-то и оно даже работает!

В архиве проект Atmel studio и схема+плата в Altium designer. Изготавливалась плата методом ЛУТ.
UPD: Архив был выложен на бесплатный файлообменник и потому скоропостижно скончался. Для хранения архива на habrastorage я встроил его в фото тахометра без циферблата(оно в верхней части статьи). В общем jpg нужно сохранить себе и открыть винраром. Можно ещё просто изменить расширение на zip.
UPD2: Схема и плата переработаны, картинки обновлены, архив по прежнему в картинке.
UPD3 Архив в картинки теперь не вставляется. Пишите в ЛС тут или найдете меня vk.com/trotskyi

До новых встреч!

Проверка прибора на автомобиле

Клиент очень доволен!
А когда увидел эту статью и все исходники, включая некоторые фото самого процесса изготовления платы — сказал, что его мозг взорван!

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).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector