Що таке взагалі тахометр? Тахометр - це пристрій, що використовується для вимірювання об/хв (обороти в хвилину) будь-якого тіла, що обертається. Тахометри роблять на основі контактних чи безконтактних. Безконтактні оптичні тахометри зазвичай використовують лазерний чи інфрачервоний промінь контролю обертання будь-якого тіла. Це робиться шляхом обчислення часу, витраченого однією обертання. У цьому матеріалі, взятому на одному англійському сайті, ми покажемо вам, як зробити портативний цифровий оптичний тахометр за допомогою Arduino Uno. Розглянемо розширену версію приладу з РК-дисплеєм та модифікованим кодом.

Схема тахометра на мікроконтролері

Список деталей для схеми

• Мікросхема - Arduino
• Резистори - 33k, 270 Ом, 10k потенціометр
• LED елемент – синій
• ІЧ-світлодіод та фотодіод
• 16 x 2 LCD екран
• 74HC595 регістр зсуву

Тут замість щілинного датчика задіяний оптичний - відбиття променя. Так їм не доведеться турбуватися про товщину ротора, кількість лопатей не змінить показання, і він може зчитувати оберти барабана - а щілинний датчик не може.

Отже, перш за все для датчика вам знадобиться випромінюючий ІЧ-світлодіод та фотодіод. Як його зібрати – показано у покроковій інструкції. Натискаємо на фото для збільшення розміру.

• 1. Для початку потрібно зашкурити світлодіод та фотодіод, щоб зробити їх плоскими.
• 2. Потім складіть смужку паперу, як показано на малюнку. Зробіть дві такі структури так, щоб світлодіод та фотодіод щільно сісти до нього. З'єднайте їх разом клеєм та пофарбуйте в чорний колір.
• 3. Вставити світлодіод та фотодіод.
• 4. Склеїти їх за допомогою суперклею та припаяти дроти.

Номінали резисторів можуть відрізнятися в залежності від того, який фотодіод ви використовуєте. Потенціометр допомагає зменшити чи збільшити чутливість датчика. Припаяйте проводи датчика, як показано на малюнку.

Схема тахометра використовує 8-розрядний регістр зсуву 74HC595 з дисплеєм LCD 16х2. Зробіть невеликий отвір у корпусі, щоб зафіксувати LED індикатор.

Припаяйте 270-омний резистор на світлодіод і вставте в контакт 12 Arduino. Датчик введений у кубічну трубку, щоб дати додаткову механічну міцність.

Все, пристрій готовий для калібрування та програмування. Завантажити програму ви можете за цим посиланням.

Відео роботи саморобного тахометра

Простий універсальний тахометр на мікроконтролері ATtiny2313

Цей простий тахометр на ATtiny2313 вміє вважати кількість обертів будь-яких двигунів, багатофазні, багатотактні і т.п. Він може бути корисним в авто-мототехніці, для відображення обертів двигуна. При цьому зовсім не має значення скільки тактів або циліндрів має двигун. Його також можна використовувати спільно з електронними контролерами електродвигунів, чи то одно-, чи трифазні.

Схема тахометра дуже проста - один мікроконтролер ATtiny2313 та чотирисимвольний світлодіодний індикатор. Транзисторні ключі для спрощення відсутні. Індикатор можна використовувати як із загальним катодом, так і із загальним анодом – це вибирається у вихіднику. Тахометр може підраховувати оберти як на секунду, так і на хвилину, що робить його повністю універсальним.

Додатково пристрій має можливість програмного керування яскравістю: звичайна та знижена. Якщо джампер відкритий, то встановлюється звичайна яскравість. При замиканні контактів яскравість зменшується.

Натисніть , щоб збільшити
Перейдемо безпосередньо до схеми. Якщо пристрій підключається безпосередньо до контролера двигуна з TTL-рівнями, імпульси можна подавати просто на виведення 6 мікроконтролера. В іншому випадку слід виконати найпростіший перетворювач рівня на транзисторі.

Для отримання та стабілізації напруги живлення +5 вольт застосований лінійний стабілізатор 1117 з низьким падінням напруги для більшої економічності.

Як світлодіодний індикатор застосований індикатор від мікрохвильової печі із загальним анодом. Так як він містить у собі резистори на 220 Ом, то на друкованій платі вони не передбачені.

На верхній стороні друкованої плати є аж 10 перемичок, але вони легко встановлюються.

Зі зворотного боку встановлені SMD-компоненти: це два конденсатори по 22 пФ для кварцового резонатора, мікросхема стабілізатора і конденсатори, що фільтрують.

Кварцовий резонатор для ATtiny2313 мікроконтролера можна встановлювати на 8 або 4МГц, це задається у вихіднику і керує прескалером.

Режим відображення обертів - за секунду або за хвилину - задається аналогічно, у вихіднику. Для відображення кількості обертів за хвилину розрахована кількість обертів за секунду просто програмно множиться на 60. Є можливість програмного округлення розрахованих значень. Ці нюанси прокоментовано у вихідному коді.

При прошивці мікроконтролера необхідно встановити ф'юзи:

CKSEL1=0
BODLEVEL0=0
BODLEVER1=0
SPMEN=0

Вихідник написаний мовою C Codevision AVR. Він був запозичений з іншого проекту – тахометра для трилопатевого вертольота.

Коротко про налаштування: необхідно заздалегідь визначити, скільки імпульсів за 1 оборот буде подаватися на вхід тахометра. Наприклад, якщо їх джерелом буде контролер трифазного мотора на LB11880, він видає по триімпульсу на кожний оборот шпинделя. Тому у вихідному коді слід зазначити це значення.

Вибір індикатора – із загальним анодом або із загальним катодом (непотрібне значення – закоментувати):

//#define Anode
#define Cathode

Кількість тахометричних імпульсів на 1 оборот валу:

#define byBladeCnt 2

Вибір частоти кварцового резонатора – 0x00 для 4МГц, 0x01 – для 8МГц:

#define Prescaler 0x01

Вибір відображення обертів за хвилину:

lTmp = (62500L * 60L * (long) wFlashCnt);

Для відображення кількості обертів за секунду необхідно прибрати множення на 60:

lTmp = (62500L * (long) wFlashCnt);

Щоб відключити округлення значень, потрібно закоментувати такі рядки:

If (byDisplay > 4)
{
wRpm++;
R + = 10;
}

Так як у цій конкретній конструкції застосований дуже специфічний індикатор, то розведення друкованої плати не прикладається.

Тахометр являє собою пристрій, призначений для вимірювання кількості обертів двигуна під час руху та демонстрації цієї інформації водію. Отримані дані автомобілісту показуються на панелі приладів або, якщо пристрій було встановлено додатково, на відповідному екрані в салоні. Цей матеріал дозволить вам дізнатися, як зробити тахометр в домашніх умовах своїми руками.

[ Приховати ]

Саморобний пристрій на мікроконтролері

Щоб зробити саморобний тахометр на мікроконтролері в свій автомобіль для вимірювання оборотів двигуна, вам знадобляться такі запчастини:

• сама мікроплата, у разі буде використовуватися схема Arduino;
• резистори;
• щоб зробити світлодіодний тахометр, знадобиться LED-елемент;
• інфрачервоний і фото діоди;
• дисплей, у разі це LCD;
• регістр зсуву 74HC595.

В даному випадку оптично використовуватиме регулятор замість щілинного. Завдяки цьому вам не доведеться переживати з приводу товщини ротора, кількість лопат не змінюватиме показання. Крім того, оптичний контролер дозволяє зчитувати оберти барабана на відміну від щілинного.

Щоб приступити до виконання завдання, підготуйте всі елементи та можете починати:

1. Насамперед потрібно обробити наждачним папером (дрібнозернистим) світлодіод і фотодіод – вам необхідно, щоб у результаті вони були плоскими.
2. Після цього смужку паперу необхідно покласти - вам необхідно зробити два подібні елементи таким чином, щоб діоди могли бути щільно встановлені в них. Обидві деталі в результаті необхідно з'єднати за допомогою клею, після чого зробити їхнє фарбування в чорний колір.
3. Після цього встановлюються самі діоди, які згодом склеюються за допомогою клею, потім до них припаюються дроти.
4. Слід зазначити, що номінальні значення резисторів можуть відрізнятися, тут все залежить від того, як використовуватиметься фотодіод. Потенціометр дозволяє знизити чи підвищити чутливість контролера загалом. Провід від контролера необхідно припаяти так, як на фото.
5. Зі схеми для виготовлення автомобільного тахометра на світлодіодах можна зрозуміти, що в ній застосовується восьмирозрядний регістр зсуву. Також схема тахометра включає LCD-екран. У корпусі слід зробити невеликий отвір для фіксації діодної лампочки.
6. Далі необхідно напаяти резистор на 270 Ом до діодного елемента, після чого встановити його в контакт 12. Сам контролер вводиться в кубічну трубку - це дозволить забезпечити пристрій додатковою міцністю.

Простий пристрій на базі мікрокалькулятора

Є ще один варіант, як зробити електронний для бензинового або електродвигуна, в даному випадку як основа застосовуватиметься мікрокалькулятор. Особливо такий варіант буде актуальним для тих, хто має проблеми з елементною базою. Потрібно відзначити, що в кінцевому підсумку пристрій не зможе видавати на 100% точні показники, також такий девайс не буде показувати кількість обертів за хвилину на екрані. Однак сам по собі мікрокалькулятор є відмінним пристроєм для рахунку сигналів.

Як сигнальний регулятор можуть застосовуватися індуктивні контролери та інші. Коли диск обертається, за один оберт на дисплеї має демонструватися один сигнал. При цьому контакти контролера повинні бути розімкнені, а в той момент, коли вузол проходить зуб диска, ці контакти повинні замикатися. Загалом такий тахометр своїми руками оптимально використовувати у тих випадках, коли виміри будуть проводитися не часто. У тому випадку, якщо ви хочете встановити в машині регулярний моніторинг швидкості, то, зрозуміло, краще застосовувати більш надійні девайси (автор відео - Олександр Новосьолов).

У нашому випадку контакти потрібно просто паралельно припаяти до кнопки складання калькулятора.

Коли необхідно виміряти швидкість обертання оборотів, замір робиться за такою схемою:

1. Спочатку сам калькулятор потрібно увімкнути.
2. Після цього одночасно натискаються кнопки "+" та "1".
3. Після цього девайс запускається і на ньому проводиться сам замір. Для цього спочатку одночасно з калькулятором необхідно ввімкнути секундомір.
4. Порахуйте, доки не пройде тридцять секунд, а потім зверніть увагу на дисплей – на ньому має бути виведене відповідне значення.
5. Отримане значення — це кількість обертів, яку колінвал зробив за півхвилини. Якщо цей показник ви подвоїте, то отримаєте кількість обертів за хвилину.

Аналогові та цифрові тахометри

Аналоговий тахометр на дизель або бензиновий двигун призначені для перетворення електронного імпульсу і видачі його на девайс індикації. Що ж до цифрових пристроїв, він перетворюють аналоговий імпульс на певну послідовність одиниць і нулів, які, своєю чергою, розпізнаються контролерами (автор відео — Олександр Jung).

Аналогові варіанти складаються з таких компонентів:

• мікроплати, призначеної для перетворення аналогового імпульсу;
• проводів, які з'єднують усі компоненти конструкції;
• шкали, де демонструватимуться показники та стрілки, що демонструє потрібне значення;
• для нормальної працездатності стрілки необхідна спеціальна котушка із встановленою на ній віссю;
• будь-який зчитуючий елемент, наприклад, може бути індуктивний контролер.

Що стосується цифрових пристроїв, то їхнє призначення таке ж, проте в основі конструкції цифрового гаджета лежать інші компоненти:

• восьмирозрядний перетворювач;
• безпосередньо сам процесор, який перетворює імпульс на послідовність одиниць і нулів;
• екран, де демонструватимуться показання;
• регулятор оборотів - переривний пристрій застосовується з підсилювачами, але для цієї мети можуть використовуватися і спеціальні шунти, в цьому випадку все залежить безпосередньо від конструкції;
• додаткова мікроплата, яка обнулюватиме показання;
• до процесора можна буде приєднати регулятор температури антифризу, повітря в салоні, тиск моторної рідини і т.д.;
• для нормальної роботи девайса знадобиться спеціальна програма.

Тахометр - це пристрій для перетворення неелектричного параметра (частоти обертання) на електричний (імпульси, напруга, сила струму). З його допомогою можна визначити кількість оборотів за певну одиницю часу (найчастіше інтервал дорівнює 1 хвилині).

Тахометр призначений для перетворення неелектричного параметра на електричний.

Саморобний тахометр може ґрунтуватися на практично будь-якому зчитувальному пристрої. Дуже часто застосовують датчики:

• індуктивні;
• Холла;
• ємнісні;
• резистивні;
• фоторезистивні;
• кінцеві.

Принцип роботи тахометра на мікроконтролері

Якщо взяти за основу сучасну елементну базу, то можна з використанням декількох мікросхем побудувати робочий саморобний тахометр на світлодіодах або з використанням РК-дисплея. Причому варіантів зчитувальних пристроїв може бути безліч. Передбачити можна підключення індуктивного, так і датчика Холла. Процес перетворень у тахометрі на мікроконтролерах:

1. На осі обертання розташовується диск, край якого є виступ — один зуб невеликої висоти. Розмір диска може бути будь-яким. Головне, щоб швидкість спрацьовування датчика дозволяла зафіксувати один оберт.
2. Навпроти зуба диска встановлюється датчик. Спрацьовує він лише під час проходження зуба біля нього.
3. З зчитувального пристрою тахометра надходить сигнал на перетворювач, якщо рівень сигналу невеликий. Перетворювач складається з операційного підсилювача, який підвищує рівень сигналу кілька разів.
4. Сигнал від операційного підсилювача надходить на лічильник імпульсів. Виконаний може бути на простому мікроконтролері. Тільки у ньому обов'язково має бути закладено програмне забезпечення.
5. Число імпульсів, пораховане контролером, подається на пристрій, який виконує розрахунок даних. Це такий самий мікроконтролер, але в ньому закладено інший алгоритм. Пристрій за певною схемою, яка закладена у ньому, вважає число оборотів за певний проміжок часу.
6. Наступний етап - це перетворення цифрового сигналу на візуальний вигляд. З цим завданням справляється РК-індикатор із мікросхемою, яка ним керує.

Повернутись до змісту

Простий пристрій для вимірювання швидкості обертання

Як основу для виготовлення тахометра можна взяти мікрокалькулятор.

Але збудувати тахометр можна не лише з мікроконтролерами. Через відсутність елементної бази вийти зі становища допоможе навіть простий мікрокалькулятор. Саморобний тахометр на його основі не матиме високої точності, а також виводити на дисплей число обертів за хвилину не вийде. Зате калькулятор стане непоганим лічильником імпульсів. Як сигнальний пристрій (датчик) допускається використовувати індуктивні датчики, а також багато інших. При обертанні диска повинен з'являтися на датчику лише один імпульс за один оберт. Причому контакти датчика мають бути нормально розімкнені, а в момент проходження зуба диска вони замикаються.

Це ідеально, якщо вирішите використати саморобний простий тахометр на основі калькулятора. Але такий пристрій буде корисним, якщо вимір потрібно проводити вкрай рідко. Якщо ж потрібен постійний моніторинг швидкості, то краще скористатися надійнішими пристроями. Контакти просто припаюються паралельно кнопці складання мікрокалькулятора. Під час проведення виміру швидкості обертання виконуються такі действия:

1. Вмикається калькулятор.
2. Натискаються кнопки "+" та "1".
3. Запускається пристрій, на якому необхідно провести вимірювання швидкості обертання. Водночас включається секундомір.
4. Здійснюється відлік 30 секунд, після чого фіксується значення на екрані мікрокалькулятора.
5. Це число оборотів за 0,5 хвилин. Подвоївши його, набуваєте значення за 1 хвилину.

Повернутись до змісту

Аналогові та цифрові тахометри

Саморобний тахометр може бути двох типів:

1. Аналоговим.
2. Цифровим.

Відмінності видно з назв. Перші перетворять електронний сигнал і видають його на пристрій індикації – вольтметри, амперметри, світлодіоди. Другі ж перетворюють аналоговий сигнал на послідовність нулів і одиниць, які з легкістю розпізнаються мікроконтролерами. Останні працюють з такими складними комбінаціями, перетворюючи в кінцевому рахунку вихідну величину числа на дисплеї.

Аналогові тахометри складаються з наступних основних вузлів:

• електронної мікросхеми, що виконує роль підсилювача та перетворювача аналогового сигналу;
• проведення, що з'єднує всі елементи тахометра;
• шкали з певним градуюванням, яке наноситься за допомогою одночасного виміру швидкості обертання еталонним тахометром (замість шкали можуть використовуватися світлодіоди, змонтовані один за одним);
• стрілки, що вказує на поточне значення шуканої величини;
• електромагнітної котушки, на якій розташована вісь для стрілки;
• зчитувального пристрою - переривника (як його нерідко виступає індуктивний датчик).

Цифрові тахометри виконують подібну функцію, але складаються з інших вузлів:

• АЦП, що має 8 розрядів;
• центральний процесор, що виконує функцію перетворення аналогового сигналу в послідовність 1 та 0;
• РК-дисплей для відображення поточного значення певної величини;
• датчик оборотів - переривник, повинен використовуватися або з підсилювачем, або з шунтами, залежно від конструкції;
• спеціальна мікросхема, що дозволяє скидати поточні значення на нуль;
• в автомобілях до ЦП можуть бути підключені датчики температури рідини, в салоні, тиску масла, швидкості та багато інших.

Тахометр із використанням мікроконтролера повинен обов'язково мати програмне забезпечення.

У «серце» мікросхеми з допомогою персонального комп'ютера закладається певний алгоритм, яким відбувається робота. У процесорі відбувається розрахунок математичних формул, які залежить від того, який параметр необхідно вимірювати. При моніторингу однієї величини алгоритм буде найпростішим.

Але цифровий тахометр в автомобілі можна використовувати як реєстратор температур, тиску, швидкості. Мікроконтролер має кілька входів та виходів. До них проводиться підключення пристроїв, що зчитують, за допомогою буферних каскадів - перетворювачів і підсилювачів сигналу. Але варто зазначити, що при введенні в конструкцію тахометра додаткового обладнання необхідно враховувати це в алгоритмі та програмному забезпеченні мікроконтролера.

Щоб виготовити саморобний цифровий тахометр, потрібно знання персонального комп'ютера та мови програмування. Виявиться корисним і вміння складати алгоритми. Тому простішим виявиться використання звичайних мікросхем, які посилять сигнал переривника і видадуть його на смугу зі світлодіодів або стрілочний індикатор. Якщо є ряд світлодіодів, що складається з 10 штук на кожну тисячу обертів, можна визначити поточне значення з точністю до ста.

Тахометр – дуже корисний прилад на панелі приладів автомобіля. На жаль, далеко не всі автомобілі оснащуються серійно. Якщо ви задумали доопрацювати свою машину встановленням тахометра, ви можете придбати електронний тахометр у магазині або зробити його самостійно за однією з публікацій. Але. практично всі електронні тахометри, які мені довелося бачити у продажу або вивчати по публікаціях а літературі, тією чи іншою мірою недостатньо хороші для повсякденної оперативної експлуатації в автомобілі.

Усі електронні тахометри, які можна купити у магазині, цифрові. Такі тахометри хороші при регулюванні карбюратора тому що дають точну інформацію про частоту обертання двигуна, але для оперативної експлуатації вони менш зручні, тому що дають інформацію в цифровому вигляді, а для людської свідомості, при керуванні автомобілем, зручніша форма подання у вигляді діаграми або положення стрілки.

Крім того, цифрові тахометри, наявні у продажу, практично всі розраховані на роботу з чотирициліндровими моторами. Нині ж у країну надходить багато іномарок із двох, трьох чи шестициліндровими моторами. Виходить, що на такі машини тахометрів взагалі немає у продажу. Тому в літературі часто зустрічаються схеми аналогових тахометрів, що показують частоту обертання у вигляді лінійної діаграми зі світлодіодів.

Але і тут не все добре, оскільки світлодіодів (контрольних точок) у такій діаграмі зазвичай не більше 12-ти. Якщо ж ви подивіться на шкалу звичайного стрілочного тахометра, серійно встановленого на автомобілі, зрозумієте, що контрольних точок має бути не менше 20-ти. При меншій кількості точок діаграмою користуватися навіть менш зручно, ніж цифровим табло.

На малюнку в тексті наводиться добре перевірена схема тахометра, в якій враховано викладені вище зауваження. Це схема аналогового тахометра, що відображає частоту обертання двигуна у вигляді лінійної діаграми. що представляє собою стовпчик, що світиться, з 20 світлодіодних сегментів.

Схема складається з перетворювача частота - напруга на транзисторі VT1 та вимірювача напруги на полікомпараторних світосхемах А1 та А2

Імпульси від переривника або комутатора системи запалення надходять через амплітуду, що обмежує їх, ланцюжок R7-VD2 на формувач коротких імпульсів С3 R3. Постійна часу ланцюга C3-R3 обрана значно менше найменшого періоду імпульсів на котушці запалювання (тобто найбільшої частоти обертання допустимої для двигуна), тому тривалість імпульсів, що формуються на базі VT1 буде практично однаковою, як на холостому ходу, так і при максимальній частоті обертання.

Змінюватиметься лише частота їхнього повторення. Відповідним чином виникатимуть імпульси струму емітера транзистора VT1, які інтегруються ланцюгом R4-C4 в постійну напругу, за величиною якого визначається частота обертання двигуна.

Одна важлива властивість такого аналогового перетворення частоти у напругу в тому. що коефіцієнт перетворення задається параметрично і залежить від постійної часу інтегруючої ланцюга. Тому, в процесі налагодження цю схему дуже легко налаштувати на роботу з практично будь-яким числом циліндрів двигуна (тобто, з будь-якою кількістю імпульсів на котушці запалювання за один оберт колінчастого валу двигуна).

Тепер про схему індикації. Тут використовуються дві мікросхеми LM3914, що є десятипорогові індикатори. Важлива властивість даних мікросхем у можливості каскадування їх для отримання теоретично необмеженого числа порогів індикації.

Це можливо через те, що ланцюг резистивного дільника опорної напруги. яка є в кожній мікросхемі, має окремі виходи - верхній на висновок 6 і нижній на висновок 4. Поєднавши висновок 4 однієї мікросхеми з виведенням 6 інший (тобто, кінець одного резистивного дільника з початком іншого) можна зробити так, що обидва резистивні дільники будуть працювати як єдиний дільник, що розподіляє опорну напругу між компараторами обох мікросхем.

У схемі, показаній на малюнку, на верхню точку дільника подається напруга 1,25 V зі стабілізатора опорної напруги, що є в мікросхемі А1 (з'єднані висновки 6 і 7 А1). Нижня точка дільника (висновок 4 А2) з'єднана із загальним мінусом. Таким чином, вимірювач вимірює постійну напругу від нуля до 1,25V з 20-ступінчастою індикацією.

Тахометр змонтований на відрізку макетної друкованої плати. Світлодіоди - імпортні пластинчастої форми. Марка їх не відома (продавалися у магазині як світлодіоди прямокутні, імпортні). Усі 20 світлодіодів щільно зібрані до однієї лінії. Кольори три - жовті для позначення сектора холостого ходу (до 1000 об/хв), зелені для позначення робочого сектора (1000-4500 об/хв.) і червоні для позначення небезпечного сектора (понад 4500 об/хв).

Вздовж шкали бажано нанести цифрові позначення частоти обертання (наприклад, "500", "1500", "2000", "2500", "3000", "3500", "4000", "4500", "5000", "5500") , "6000"). Мікросхеми LM3914 можна замінити LM3915. LM3916

Належити прилад можна безпосередньо на автомобілі (порівнюючи показання з робочим цифровим тахометром) або в лабораторних умовах, подаючи на вхід імпульси розмахом 12V різної частоти.

При налагодженні в лабораторії необхідно перерахувати частоту контрольних імпульсів у герцах у частоту обертання в обертах за хвилину. Для цього потрібно дізнатися скільки разів за один повний оборот колінчастого валу вашого автомобіля формується імпульс на низьковольтній обмотці котушки запалювання (якщо в машині кілька котушок, то на будь-якій з них).

Формула така: W = (F/N) 60, де W - частота обертання коленвала (про /хв), F - частота імпульсів з контрольного генератора (Гц), N - число імпульсів у котушці запалювання за один повний оборот.

Таким чином, для звичайного двигуна жигулів: W = (F /2) 60 = F 30.

Необхідних результатів домагаються регулюванням резисторів R4 і R5 шляхом послідовних наближень. У деяких випадках може знадобитися підбір ємності С3.

Підключення в машині - "GND" - до корпусу (мінусу акумулятора). «+АКК» - до позитивного виведення вкумулятора, «ПР» - до переривника або виходу комуттора нв котушку системи запалення.