Как работает электронный тахометр в автомобиле. Из каких компонентов состоит схема самодельного тахометра. Как собрать и настроить тахометр своими руками. Какие бывают типы входных сигналов для тахометра.
Принцип работы электронного автомобильного тахометра
Электронный тахометр в автомобиле измеряет частоту вращения коленчатого вала двигателя и отображает ее на приборной панели в оборотах в минуту. Принцип работы тахометра основан на подсчете электрических импульсов, генерируемых системой зажигания при каждом обороте двигателя.
Основные компоненты электронного тахометра:
- Входная цепь для получения сигнала от системы зажигания
- Преобразователь импульсов в напряжение
- Микроконтроллер для обработки сигнала
- Цифровой или стрелочный индикатор
- Цепь питания и стабилизации напряжения
Сигнал обычно снимается с минусовой клеммы катушки зажигания или с выхода коммутатора. Частота этих импульсов пропорциональна оборотам двигателя. Микроконтроллер преобразует частоту в показания оборотов, которые выводятся на дисплей.
Схема самодельного электронного тахометра
Простейшая схема самодельного тахометра может быть реализована на базе микроконтроллера Arduino. Основные компоненты такой схемы:
- Плата Arduino Uno или Nano
- LCD дисплей 16×2 символов
- Оптрон PC817 для гальванической развязки входа
- Резисторы и конденсаторы
- Стабилизатор напряжения 7805
Входной сигнал через оптрон подается на цифровой вход Arduino. Программа в микроконтроллере измеряет частоту импульсов и пересчитывает ее в обороты двигателя. Результат выводится на LCD дисплей.
Сборка и настройка тахометра
Процесс сборки самодельного тахометра включает следующие этапы:
- Изготовление печатной платы по схеме
- Монтаж и пайка компонентов на плату
- Программирование микроконтроллера Arduino
- Подключение дисплея и настройка контрастности
- Калибровка показаний тахометра
Для калибровки можно использовать второй тахометр или стробоскоп. Настройка выполняется подстроечным резистором в схеме. Важно правильно задать количество цилиндров двигателя в программе Arduino.
Типы входных сигналов для тахометра
Существует несколько вариантов получения входного сигнала для электронного тахометра:
- С минусовой клеммы катушки зажигания (классическая система)
- С выхода коммутатора (электронное зажигание)
- С выхода датчика положения коленвала
- С выделенного выхода тахометра на ЭБУ двигателя
Для каждого типа входного сигнала требуется своя схема согласования по уровню и форме импульсов. Наиболее универсальным является снятие сигнала с катушки зажигания.
Преимущества самодельного тахометра
Изготовление электронного тахометра своими руками имеет ряд преимуществ:
- Низкая стоимость по сравнению с покупными аналогами
- Возможность адаптации под конкретный автомобиль
- Гибкая настройка и калибровка
- Получение навыков в электронике и программировании
- Удовлетворение от самостоятельно выполненной работы
При этом важно обеспечить надежность и помехозащищенность самодельного устройства для безопасной эксплуатации в автомобиле.
Установка тахометра в автомобиль
При установке самодельного тахометра в автомобиль необходимо учитывать следующие моменты:
- Выбор места установки с хорошим обзором для водителя
- Надежное крепление прибора к приборной панели
- Прокладка проводов питания и сигнального провода
- Подключение к бортовой сети через предохранитель
- Экранирование сигнального провода от помех
Важно обеспечить хорошую изоляцию всех соединений и защиту электронной схемы от влаги и перегрева. Рекомендуется использовать автомобильные разъемы для удобства обслуживания.
Программирование микроконтроллера тахометра
Программа для микроконтроллера Arduino, управляющего тахометром, должна выполнять следующие функции:
- Измерение частоты входных импульсов
- Пересчет частоты в обороты двигателя
- Фильтрация помех и сглаживание показаний
- Вывод информации на дисплей
- Настройка параметров (количество цилиндров и др.)
Для точного измерения частоты используются аппаратные таймеры микроконтроллера. Важно правильно настроить прерывания для обработки входного сигнала. Программный код можно найти в открытых источниках и адаптировать под свои задачи.
Заключение
Сборка электронного тахометра своими руками — интересный проект для автолюбителя. Он позволяет получить полезный прибор и приобрести новые навыки. При грамотном подходе самодельный тахометр не уступает по функциональности заводским аналогам. Важно уделить внимание надежности конструкции и правильной настройке для безопасного использования в автомобиле.
Электронный тахометр — наиболее точный измерительный прибор
Несмотря на то, что электронный тахометр не является обязательным оборудованием, его использование позволяет значительно продлить эксплуатационный срок двигателя, избежав дорогостоящего ремонта или преждевременной замены мотора.
Электронный тахометр — это измерительный прибор, который считает и показывает количество оборотов коленвала выраженное в тысячах оборотов в минуту. Показания прибора используются для выбора момента переключения передач, а также для регулировочных работ на холостом ходу и для контроля работы двигателя во время движения. Что такое автомобильный тахометр и для чего нужны его измерения должен знать каждый водитель.
Электронный тахометрСодержание
- Принцип работы
- Устройство электронного тахомера
- Различия по методу установки
- Самостоятельное подключение
Принцип работы
Принцип работы тахометра заключается в подсчитывании числа импульсов передаваемых датчиками, а также их порядок и частоту поступления. Импульсы регистрируются и подсчитываются сразу в обоих направлениях, в прямом или обратном порядке. Водитель наблюдает преобразованные величины — измерения, выраженные в метрах, минутах, секундах и т. д. Измерения электронного тахометра считаются наиболее точным — его погрешность составляет не более 100 оборотов в минуту. Прибор устроен так, что при надобности все измерения можно обнулять.
Автомобильный тахометр помогает:
- своевременно обнаружить нарушения в работе двигателя;
- настроить работу двигателя на холостом ходу;
- выбрать оптимальную передачу во время движения;
- провести обкатку авто.
Устройство электронного тахомера
Электронное устройство состоит из следующих элементов:
- электронная панель;
- центральный процессор;
- микросхема;
- датчик температуры жидкости;
- оптрон для диагностики клапана холостого хода;
- восьмизарядный преобразователь.
Вся необходимые измерения выводится на электронное табло. Наиболее полезен автомобильный тахометр при регулировочных работах с электронными блоками зажигания, а также для точной установки порогов экономайзера. Питается прибор от бортовой сети напряжением 12В потребляемый ток — 120 мА.
Жидкокристаллическая панель цифрового прибора может иметь самые разные цветовые решения, что дополнительно украсит автомобиль.
Информативность и возможности цифровых устройств более широкие по сравнению с аналоговыми тахометрами. Электронные тахометры часто снабжаются целым набором дополнительных датчиков и могут иметь такие дополнительные функции:
- таймер;
- термометр;
- будильник;
- вольтметр;
- звуковой сигнал, сообщающий о необходимости переключения передачи, а также при переизбытке напряжения бортовой электросети;
- одометр;
- измеритель УЗКС.
Такое устройство тахометра позволяет в одном компактном корпусе разместить несколько приборов измерения. Жидкокристаллический монитор может быть оснащен функцией регулировки и корректировки параметров — тогда это уже не просто прибор для измерения, а процессор.
Различия по методу установки
К сожалению, многие модели как отечественные, так и иномарки не укомплектованы тахометром. А измерения прибора особенно важны для легковых машин, так как именно двигатели маленького рабочего объема и мощности приходится чаще всего настраивать на правильную динамику движения.
На сегодняшний день на автомобильном рынке наиболее распространенной является концепция четырехцилиндрового двигателя. Все имеющиеся в продаже цифровые тахометры рассчитаны именно на такой объем двигателя. Если двигатель в автомобиле имеет другое количество цилиндров, то измерения цифрового прибора будут неточные.
Прибор можно установить разными методами. Выносной цифровой прибор устанавливается на торпедной панели — такое устройство предпочитают водители для придания дополнительной стильности.
Стационарный автомобильный тахометр интегрирован в приборную панель и, как правило, входит в штатную комплектацию.
Самостоятельное подключение
Выбирая электронный тахометр обязательно нужно уточнить у продавца, подойдет ли данный прибор к автомобилю, так как тахометры для бензиновых и дизельных движков по-разному считают количество поступающих импульсов.
Схемы подключения цифрового тахометра к бензиновому и дизельному двигателю несколько разнятся. Бензиновый автомобильный двигатель подключается так:
- Прибор закрепляется в удобном месте на приборной панели.
- Черный провод подключается с автомобильной массе. (масса — источник питания).
- Красный провод подключается к клемме на замке зажигания. При включенном зажигании будет подаваться напряжение 12В
- Третий провод может быть любого цвета. В зависимости от того, контактная или бесконтактная схема зажигания в автомобиле, выбирается способ подключения. При контактной схеме зажигания подключение происходит через прерыватель трамблера, при бесконтактной схеме датчик тахометра подключается к коммутатору напряжения.
- Подсветка циферблата, если она есть, подключается к габаритным огням. Для этого нужно найти соответствующую клемму на замке зажигания и подключить к ней датчик тахометра.
- У цифрового тахометра может быть еще один провод — 12В с аккумулятора, он нужен для вольтметра.
Дизельный автомобильный двигатель требует подключаться следующим образом:
- Снимается защита генератора. Возможно для этого понадобится заехать на смотровую яму.
- На катушке генератора расположены клеммы, ответственные за определенные процессы.
- Контакт от выходного провода тахометра подсоединяется к к клемме с латинской буквой «W». Если такая клемма не находится, то придется разобрать генератор и отсоединить один из трех проводов соединяющих обмотку и выпрямитель. Этот проводок соединяется с кабелем тахометра и хорошо изолируется. Затем генератор следует собрать.
- От масляного насоса отходит контакт, его следует замкнуть. Это нужно для того, чтобы прибор выдавал наиболее точные показания. Если все сделано правильно, устройство будет работать.
Для того чтобы самостоятельно подключить автомобильный тахометр нужны теоретические знания и практический опыт, иначе работа не может быть проведена качественно. В этом случае лучше обратиться к квалифицированным специалистам.
Тахометр-2 или Тахометр своими руками « схемопедия
Предлагаемый ниже тахометр вы можете собрать своими руками, прибор весьма прост по схеме, но обладает хорошими техническими характеристиками, собран на доступных компонентах. Тахометр может оказаться очень полезным при регулировочных операциях с электронными блоками зажигания двигателя автомобиля, при точной установке порогов срабатывания экономайзера и др. А вот целесообразность использования цифрового тахометра в качестве бортового (установленного на приборном щитке) мы бы поставили под большое сомнение, и об этом в журнале «Радио» была в свое время помещена статья А. Межлумяна «Цифровая или аналоговая?» -1986, № 7, с. 25, 26.
Тахометр предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала четырехцилиндрового автомобильного бензинового двигателя. Прибор может быть использован как для регулировочных работ на холостом ходе, так и для оперативного контроля частоты вращения вала двигателя во время движения.
Цикл измерения равен 1 с, причем время индикации также равно 1 с, т. е. в течение времени индикации происходит очередное измерение, смена показаний индикатора происходит один раз в секунду. Максимальная погрешность измерения 30 мин~1, число разрядов индикатора – 3; переключения пределов измерения не предусмотрено. Тахометр имеет кварцевую стабилизацию тактового генератора, поэтому погрешность измерений не зависит от температуры окружающей среды и изменений напряжения питания.
Принципиальная схема тахометра показана на рис. 1. Функционально прибор состоит из кварцованного генератора, собранного на микросхеме DD1, входного узла на транзисторе VT1, утроителя частоты входных импульсов на элементах DD2.1-DD2.3 и счетчике DD3, счетчиков DD4-DD6, преобразователей кода DD7-DD9, цифровых индикаторов HG1-HG3 и стабилизатора напряжения питания ОА1. Сигнал на входной узел тахометра поступает с контактов прерывателя.
После подачи напряжения питания триггер DD2.1, DD2.2 может оказаться в любом состоянии (из двух возможных). Предположим, что на выходе элемента DD2.2 присутствует напряжение низкого уровня, которое запрещает прохождение через элемент DD2.3 импульсов частотой 1024 Гц с выхода F счетчика DD1 на счетный вход СР счетчиков D03 и DD4.
При размыкании контактов прерывателя транзистор VT1 откроется, переключит триггер DD2. 1, DD2.2 и откроет элемент DD2.3. Счетчики DD3 и DD4 начнут счет импульсов частотой 1024 Гц. По спаду третьего входного импульса счетчика DD3 на его выходе 2 сформируется импульс, который переключит триггер DD2.1, DD2.2 в исходное состояние, элемент D02.3 окажется снова закрытым, а счетчик DD3 – обнуленным. При следующем импульсе с прерывателя процесс повторится. Таким образом, при каждом размыкании контактов прерывателя число, записанное в цепь счетчиков DD4-DD6, будет увеличиваться на 3.
Процесс записи будет продолжаться в течение секунды, т. е. до того момента, когда на выходе S1 счетчика DD1 появится очередной положительный перепад напряжения. В этот момент информация, накопившаяся в счетчиках DD4-DD6, будет переписана в буферные регистры преобразователей кода DD7-DD9, а вскоре счетчики DD4-DD6 обнулит по входу R сигнал с цепи C5R9. Сразу после спада импульса высокого уровня на входе счетчиков DD4-DD6 начнется новый цикл записи и т. д. Для обеспечения необходимой временной задержки между моментами перезаписи информации из счетчиков DD4-DD6 в буферные регистры преобразователя кода DD7-DD9 и обнуления счетчиков служат дифференцирующие цепи C3R6, C4R8, C5R9 и элемент DD2. 4.
Утроение частоты импульсов, поступающих с прерывателя, необходимо для получения соответствия между показаниями индикатора и частотой вращения коленчатого вала двигателя в мин-1. Так как время счета входных импульсов равно 1 с, то в счетчики запишется, а затем будет выведено на индикаторы число 2N3/60, где N – частота вращения коленчатого вала в мин-1, 2N – частота искрообразования. При частоте вращения вала 3000 мин-1 показания индикатора будут 3.00.
Все детали тахометра, кроме стабилизатора напряжения DA1 и индикаторов HG1-HG3, размещены на печатной плате из двустороннего фольгированного стек-лотекстолита. Чертеж печатной платы и расположение деталей на ней представлены на рис. 2. Тахометр некритичен к типу применяемых деталей. Номиналы резисторов и конденсаторов могут отличаться от указанных на схеме на ±20 %.
Резистор R1 – КИМ, но поскольку вы-сокоомные резисторы довольно дефицитны, на плате предусмотрены монтажные площадки для установки вместо одиночного резистора номиналом 22 МОм последовательно нескольких меньшего сопротивления.
Кварцевый резонатор ZQ1 – любой, от цифровых часов. Стабилитрон VD1 – лю- ¦ бой малогабаритный на напряжение стабилизации 3…5 В. Микросхемы серии К176 можно заменить на соответствующие серии К561. Микросхемный стабилизатор КР142ЕН8А установлен на тепло-отвод площадью около 10 см2.
В тахометре использованы семиэлементные индикаторы АЛ304Г (высота цифр – 3 мм) с большой яркостью свечения и сравнительно небольшим потребляемым током (около 5 мА на элемент). Яркости свечения вполне достаточно для уверенного считывания информации в салоне автомобиля даже в солнечную погоду. Табло тахометра следует накрыть плотным светофильтром соответствующего цвета.
При необходимости можно использовать индикаторы и с более крупными цифрами, например, АЛС321А, АЛС321Б, АЛС324А, АЛС324Б. Ток, потребляемый каждым их элементом, значительно больше – до 20 мА, поэтому для обеспечения запаса яркости свечения выходной ток дешифраторов необходимо усилить. Схемы усилителей тока для индикаторов серий АЛС321 и АЛС324 представлены на рис. 3, а и б.
Обращаем внимание на то, что при использовании индикаторов с общим катодом АЛС321А и АЛС324А на вход S преобразователей кода DD7-DD9 следует подавать напряжение низкого уровня (выводы 6 соединить с общим проводом).
Разумеется, использование крупно-знаковых индикаторов потребует коррекции печатной платы и установки стабилизатора DA1 на теплоотвод большей площади (не менее 30 см2).
Правильно собранный из исправных деталей тахометр начинает работать сразу, и табло должно высветить нулевое показание примерно через 2 с после включения питания. Если этого не произошло, следует проверить наличие секундных импульсов на выходе S1 счетчика DD1. Их отсутствие или заметное отличие периода от 1 с означает скорее всего неисправность кварцевого резонатора. Для проверки работоспособности остальных узлов тахометра можно сигнал с вывода 3 счетчика DD1 (импульсы с частотой 128 Гц) подать через резистор сопротивлением 10 кОм на базу транзистора VT1. При этом на индикаторе должно появиться число 3. 84.
В автомобиле, оборудованном стандартной батарейной системой зажигания, вход тахометра подключают к выводу прерывателя. При бесконтактной электронной системе зажигания тахометр можно подключить к ее выходу, увеличив сопротивление резистора R3 до 200-250 кОм, причем этот резистор желательно установить не на плате, а в разрыв провода, идущего от платы тахометра к выходу системы зажигания. Это вызвано тем, что напряжение на выходе электронной системы зажигания может достигать 400 В и даже более, что может привести к пробоям на плате тахометра. Если электронная система зажигания работает от контактного прерывателя, то тахометр подключают к выводу прерывателя, уменьшив сопротивление резистора R3 до12к0м.
А. БИРЮКОВ, г. Москва (Радио 11-97)
Сборка бесконтактного цифрового тахометра
— Реклама —
Тахометр измеряет скорость вращения двигателей и других механизмов. Существуют различные типы тахометров. Здесь описан цифровой тахометр бесконтактного типа, использующий датчик приближения.
Принципиальная схема и работа
Принципиальная схема тахометра на базе Arduino показана на рис. 1. Он построен на плате Arduino Uno (Board1), индуктивном датчике приближения типа pnp, нормально разомкнутом (NO), 16×2 ЖК-дисплей (LCD1), оптопара PC817 (IC1) и несколько других компонентов.
Рис. 1: Принципиальная схема цифрового тахометра на базе ArduinoНа валу вращающегося объекта закреплен металл, например головка болта. Всякий раз, когда металл пересекает датчик во время вращения, датчик генерирует импульс на своем выходе. Программа в Arduino подсчитывает количество импульсов, полученных за одну секунду, и преобразует их в число оборотов в минуту (об/мин). Счетчик оборотов обновляется каждую секунду и отображается на LCD1.
Датчик приближения
— Объявление —
Датчик приближения обнаруживает объекты поблизости без физического контакта в пределах своего номинального диапазона. Максимальное расстояние, которое может обнаружить датчик, является его номинальным диапазоном. Датчик приближения может иметь высокую надежность и длительный срок службы из-за отсутствия механических частей и физического контакта между датчиком и целью/объектом. Используемый в этом проекте датчик приближения NO типа pnp показан на рис. 2.9.0003 Рис. 2: Датчик приближения типа pnp
Программа (tachometer.ino) написана на языке программирования Arduino. Arduino IDE используется для компиляции и загрузки программы на плату Arduino.Выберите нужную плату в меню Board->Tools в Arduino IDE, выберите COM-порт и загрузите программу (tachometer.ino) через стандартный USB-порт компьютера.
Сборка и испытания
Схема печатной платы тахометра на базе Arduino в натуральную величину показана на рис. 3, а схема ее компонентов — на рис. 4. Соберите схему на печатной плате. Подключите Arduino Uno к печатной плате с помощью внешних перемычек. Питание платы Board1 осуществляется через USB-порт компьютера.
Рис. 3: Разводка платы тахометра на базе ArduinoРис. 4: Компоновка компонентов для печатной платыЗагрузите PDF-файлы печатной платы и компоновки компонентов:
нажмите здесьНастройка датчика
После сборки схемы на печатной плате подключите выход датчика приближения к разъему CON2 и подключите внешний источник постоянного тока 12 В к разъему CON1. чтобы датчик работал. Поместите датчик приближения рядом с объектом, скорость вращения которого необходимо измерить, как показано на рис. 5. Когда металлическая цель приближается к датчику приближения, встроенный светодиод на задней стороне датчика мигает. Это указывает на то, что датчик обнаруживает металлическую цель (объект).
Рис. 5: Расположение датчиковИзмерение оборотов в минуту
Вы не можете напрямую считать число оборотов в минуту из-за разрешения. Разрешение зависит от количества металлических целей. Число оборотов в минуту можно измерить с помощью следующего соотношения:
об/мин = [количество прерываний в секунду x 60 (сек в минуту)]/количество металлических целей
Если металлическая цель равна 1, разрешение будет 60 об/мин; если металлическая цель 10, разрешение будет 6 об/мин; если металлическая цель 60, разрешение будет 1 об/мин и так далее. Во время испытаний в EFY Labs использовалась одна металлическая мишень. По мере увеличения металлической цели разрешение также увеличивается.
Загрузить
исходную папкуА. Самиуддин имеет степень бакалавра технических наук в области электротехники и электроники. Его интересы включают светодиодное освещение, силовую электронику, микроконтроллеры и программирование Arduino.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
<< назад | | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение Описанная здесь схема является заменой электронной платы, установленной в старинных электронных тахогенераторах Veglia и Smiths. Если ваш тахометр сломался из-за дефекта платы, то более экономичным подходом может быть замена печатной платы, а не попытка ремонта. Обычно это происходит с ранними тахогенераторами, использующими снятые с производства германиевые транзисторы, а также с более поздними тахогенераторами Veglia, в которых используются интегральные микросхемы драйвера тахогенератора, такие как SN29.736P или 14-контактная версия SL494, так как в настоящее время трудно найти обе микросхемы. Вы можете использовать эту печатную плату для Характеристики и характеристики Файлы для скачивания Принципиальная схема Схема основана на стандартной микросхеме CD14538, которая имеет два независимых прецизионных моностабильных мультивибратора (IC1A и IC1B). Второй моностабильный мультивибратор не используется, поэтому входные контакты подключены к земле. «IC1P» — это два контакта источника питания на микросхеме CD14538 (GND/VSS: контакт 8 и VCC/VDD: контакт 16). Печатная плата в сборе Компоненты Вот список необходимых компонентов:
1. Конфигурация типа тахогенератора Адаптация схемы к различным типам/производителям тахогенератора требует только изменения R1, который управляет шириной импульса выходного сигнала: 2. Конфигурация триггерного входа В зависимости от желаемого типа входа (подключение катушки или электронный тахометрический сигнал) вам потребуется либо R2COIL или R2TRIG установлены на R2: Резистор R2COILРезистор R2TRIG Как правило, предпочтительнее использовать выделенный выходной сигнал тахогенератора вместо подключения катушки, если оба доступны. Никогда не используйте прямое соединение катушки с зажиганием CDI, так как это может повредить цепь тахометра и приведет к ошибочным показаниям при многократном искровом зажигании, таком как MSD 6A. 3. Конфигурация цилиндров Диапазон калибровки стандартной схемы с подстроечным резистором 500 Ом (R5) должен быть достаточным для калибровки тахометра для четырех-, шести- или восьмицилиндровых двигателей, если R1 установлен правильно. 4. Сборка Используйте один из файлов дизайна платы Eagle CAD по приведенным выше ссылкам для загрузки, чтобы создать компоновку печатной платы, или просто припаяйте все к прототипу платы. Ниже приведены несколько примеров собранных печатных плат тахометра. 5. Калибровка Калибровка тахометра выполняется триммером R5. Перед началом калибровки установите триммер в среднее положение. Для калибровки рекомендуется иметь доступ к генератору прямоугольных импульсов, который может генерировать частоты от 10 до 500 Гц и имеет переменную выходную амплитуду до 12 Вольт. Вы также можете откалибровать тахограф, когда он установлен в автомобиле, сравнив показания цифрового стробоскопа или счетчика оборотов, а затем соответствующим образом настроить тахометр, но гораздо удобнее и точнее делать это с помощью генератора прямоугольных импульсов. Для достижения наилучших результатов откалибруйте тахометр для числа оборотов в минуту, которое отображается в положении «двенадцать часов» циферблата. Вот преобразование из RPM в HZ для установки выходной частоты генератора прямоугольных импульсов: Например, когда значение числа оборотов в минуту, указанное в положении «12 часов» вашего тахометра, составляет 4000 для шестицилиндрового двигателя, установите генератор частоты на 200 Гц (4000/20). Теперь отрегулируйте тахометр, изменяя триммер R5, пока стрелка тахометра не будет соответствовать значению оборотов, которое вы установили на генераторе прямоугольных импульсов. |