Цифровой тахометр своими руками на pic
Тахометр – это устройство позволяющее измерять частоту вращения (скорость вращения) механизма (вал, ротор, диск двигателя). Единица измерения частоты вращения, обычно, – количество оборотов в минуту. Традиционный метод измерения частоты вращения основан на реализации обратной связи по скорости: используeтся генератор постоянного тока, который подключен к вращающемуся механизму таким образом, чтобы напряжение, индуцированное на клеммах генератора, было пропорционально скорости вращения вала.
В этой статье мы рассмотрим конструкцию тахометра на базе PIC микроконтроллера, не имеющего физического контакта с вращающейся частью механизма для измерения его скорости вращения. Эта техника основана на оптическом методе определения скорости вращения, который требует применения инфракрасного светодиода совместно с фотодиодом.
Основой прибора в нашем случае служит компактная отладочная плата StartUSB for PIC производства компании mikroElektronika.
Тахометр позволяет измерять скорость вращения до 99960 оборотов в минуту с разрешением 60 оборотов в минуту. Результат отображается на двухстрочном ЖК индикаторе.
Отладочная плата StartUSB for PIC выполнена на базе микроконтроллера PIC18F2550 компании Microchip с поддержкой интерфейса USB 2.0. Кроме того, плата имеет контактные площадки с сигналами линий ввода/вывода микроконтроллера, а также область для макетирования и подключения дополнительных устройств. На базе данной платы могут быть разработаны USB устройства сбора данных, коммуникационные устройства и USB mp3 плееры.
Отличительной особенностью платы StartUSB for PIC является то, что установленный на плату микроконтроллер имеет предустановленный USB загрузчик, что исключает необходимость в использовании дополнительного программатора. Кроме того, компания предоставляет бесплатную программу USB загрузчика для персонального компьютера, с помощью которой пользователь сможет без труда запрограммировать микроконтроллер. USB загрузчик для микроконтроллера (firmware) также предоставляется.
При оптическом методе определения скорости вращения инфракрасный светодиод передает ИК импульсы, а фотодиод улавливает отраженный сигнал. Если поверхность вращающейся детали будет темной и грубой, то отраженный сигнал будет незначительным, поэтому мы используем кусочек белой бумаги, наклеенной на вращающуюся деталь. Если же вся поверхность детали является яркой и отражающей, то нужно использовать кусочек темной бумаги, чтобы часть ИК излучения поглощалась за время полного оборота. В любом случае, мы получим импульс на выходе схемы преобразования и согласования сигналов для каждого полного оборота вращающейся детали.
Принципиальная схема ИК датчика и схема согласования сигнала с фотодиода
По схеме видно, что если на выводе IR Tx появится высокий уровень, то откроется транзистор BC547 (npn), управляющий ИК светодиодом. Отраженный сигнал поступает на фотодиод в схеме преобразования и согласования сигнала, нормализованные импульсы для подсчета микроконтроллером берутся с коллектора транзитора BC557 (pnp). При нормальных условиях, сопротивление фотодиода велико и транзистор всегда закрыт. Выход схемы (коллектор транзистора) подтянут к «земле». Если на фотодиод падает отраженный ИК сигнал, его сопротивление снижается и транзистор открывается, следовательно на выходе появляется высокий уровень.
В следующей части мы рассмотрим подключение датчика и ЖК индикатора к микроконтроллеру, основные моменты в конфигурации встроенного таймера микроконтроллера для решения нашей задачи, а также конструкцию тахометра.
Этот цифровой тахометр пригоден для подсчета количества оборотов практически любого типа двигателя внутреннего сгорания. Погрешность измерения тахометра составляет всего 50 оборотов/минуту. Для показа результата используется четырехразрядное светодиодное табло.
Для настройки режима работы необходимо использовать кнопку «Select». Первое нажатие выводит на табло текущий режим работы. Режимом работы по умолчанию является третий, когда датчик выдает два импульса за оборот маховика. Соответственно, на табло появится надпись Р-2,0.
Каждое последующее нажатие кнопки переключает режим работы тахометра на следующий. Всего их девять: 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 имп./оборот соответственно, они устанавливают количество импульсов выдаваемых датчиком за один оборот маховика. Чем выше количество импульсов, тем точнее производится измерение.
После выбора режима работы необходимо подождать 5-10 секунд. За это время тахометр произведет запись режима работы в память микроконтроллера и перейдет в рабочий режим. В дальнейшее тахометр будет сразу при подаче питания переходить в рабочий режим. Если возникает необходимость перенастроить тахометр, то надо нажать кнопку «Select» и произвести настройку тахометра еще раз.
Стоит обратить внимание на параметры и устройство входной цепи. Для конкретного типа зажигания возможны некоторые корректировки номиналов, из-за разных устройств зажигания в различных видах авто. Это необходимо, чтобы тахометр хорошо работал с основными гармониками и не реагировал на высшие гармоники. Без такой корректировки точная работа тахометра невозможна.
Обновленная версия прошивки включает в себя функцию проверки индикаторов. Это необходимо для проведения двухсекундного теста выявления неисправности датчиков.
Прикрепленные файлы:
Автор: Вадим Корнелюк. Москва.
А кто даст исходник? могу купить за деньги! Пишите в ВК //vk.com/redfern_89
Жаль, что исходников нету в этом архиве((
исходник прошивки контроллера)
Пожалуйста скиньте файл в Splan
можете пожалуйста скинуть схему в Splan. Заранее спасибо.
К сожалению нет схемы в Splan.
все равно спасибо. а как программа работает?
Надеюсь, не нужно объяснять работу самого тахометра, а в частности микропроцессоров PIC16F серии 62X. Всегда можно посмотреть даташит на эту микросхему (pic16f628a datasheet). Могу кратко сказать, что микроконтроллер по данной схеме работает в режиме многократного сброса с последующим отсчетом по встроенному таймеру.
Вас интересует работа в sPlan, хотя лично в этом планировщике не работал, но судя по интерфейсу в нем нет ничего сложного: перемещай готовые элементы с левой колонки на белый лист и соединяй их линиями-проводниками.
это то я все знаю) сам тахометр подключается к реле? и автоматически начинает считывать?
Электронному тахометру нужен сигнал низкого потенциала, чтобы открыть транзистор BT547 обратной проводимости. Обычно, замыкание на массу никто не использует. Подключают непосредственно к бесконтактному датчику Хола или к клемме катушки зажигания, соединенной с коммутатором зажигания. Не знаете точно к какой клемме подключать, проверьте экспериментально: на одной будет работать, на другой нет.
Здравствуйте .
Что то я не очень хорошо понял , из ваших слов следует что без разницы куда подключать , к датчику Холла или на клемму катушки зажигания , но датчик Холла выдаёт один импульс на оборот двигателя , а катушка два ??
Стандартно эти тахометры я подключаю к катушке или коммутатору. Ведь все равно он настраиваемый?.
Эт я сам немного недопонял смысл настройки .
Прошивку скачать не удаётся , ссылка что ли не рабочая ??
Ссылку исправил, Спасибо, что нашли баг.
Скачал прошивку , спасибо , буду пробовать собирать , потом отпишусь что получилось .
Конечно, отпишитесь. размещу ваши фотки на сайте. Может кто, и закажет Вам девайс
и еще, устройства?
и еще, есть фото устройства?
Работа тахометра
Отличная идея. Надо подумать.
Спасибо за мысль.
В архиве несколько прошивок,так какую из них зашивать?
день добрый всем, а случайно прошивки под общий катод нет у кого?
а для дизеля подходит? там подключается к клеме генератора.
данный тахометр работает в диапазоне от 0,5 до 8 импульсов на 1 оборот вала. Если передаточные число шкива генератора кратное этим параметрам тахометр будет работать.?
Конечно, можно не ставить индикатор 1 знака. Но тогда придется нарисовать, что ли, этот ноль. Как по мне, не очень информативно, когда высвечиваются обороты двигателя только с десятков оборотов в минуту, а ноль перед ними нужно додумывать. А любопытным прохожим или пассажирам, так и вовсе придется объяснять, что это тысячи оборотов, а не сотни в минуту, просто надо ноль добавлять в конце. Не нравится мне такая презентация своей самоделки, которой гордиться надо! Да и устройство без четвертого индикатора имеет незаконченный вид, как будто выгорел этот индикатор.
Собрал на ардуине ) с шкалой из 40 светодиодов, шкалой ускорителя (10 сегментов) и трехцифровым индикатором )
Как-то печатная плата в архиве не совпадает со схемой в том же архиве. Как это прикажете понимать?
Почему исчез предыдущий мой комментарий? Автор, будьте добры ответить на мой вопрос.
Здравствуйте Артем. Все комментарии проходят модерацию. Все ваши комменты опубликованы. Ничего никуда не пропало.
Схема тахометра была воссоздана и модифицирована по мотивам авторской схемы многорежимного тахометра Вадима Корнелюка. В сети предостаточно перепечаток этой статьи и вот ссылка на одну из них: https://volt-index.ru/podelki-dlya-avto/tsifrovoy-tahometr-na-mikrokontrollere-pic16f628.html.
К авторской схеме были добавлены входные узлы для согласования с различными цепями съема сигнала, был введен входной формирователь, генератор для проверки и калибровки тахометра, несколько изменены цепи питания. В соответствии с модификацией схемы была разработана новая печатная плата.
В результате модификации тахометр приобрел несколько большую универсальность в виде трех входов для работы: с датчиком Холла, с индуктивным датчиком, с выходным ключом коммутатора катушки зажигания. Наличие разных входных узлов предохранит вход МК от случайного попадания импульсов большой амплитуды и позволит без проблем произвести необходимое подключение. Введенный в схему тахометра узел формирования импульса, уменьшает вероятность дребезга на входе МК и повышает качество счета МК на высоких оборотах.
Принципиальная схема изображена на рис.1
Рис.1 Принципиальная схема тахометра
Режимы работы тахометра, выбираемые в меню, следующие (при использовании резонатора 8МГц):
Количество цилиндров - количество катушек зажигания - тактность
- Р.1.0 – 4-1-4
- Р.1.5 – 6-1-4
- Р.2.0 – 8-1-4
- Р.2.5 – 10-1-4
- Р.3.0 – 12-1-4
- Р.3.5 – 14-1-4
- Р.4.0
- Р.4.5
- Р.5.0
- Р.5.5
- Р.6.0
- Р.6.5
- Р.7.0
- Р.7.5
- Р.8.0
- Р.0.5 – 4-2-4 / 6-3-4 / 8-4-4
Так, например, если счет в режиме 1 (Р.1.0/4-14) соответствует 4200об/м, то в режиме 2 (Р.1.5/6-1-4) количество об/м составит 2800; для режима Р.2.0 – 2100; для Р.2.5 – 1680 и т.д. С одним датчиком на валу выбирается режим Р.1.0 – 4-1-4. При использовании кварцевого резонатора на 4МГц результат измеренных тахометром показаний возрастает вдвое. Итак, всего 16 режимов, из которых первые 4 довольно часто бывают востребованными, остальные же из указанных являются достаточно редкими, не указанные – экзотическими и явно ни количество тактов, ни количество цилиндров, ни количество КЗ к этим режимам не отображены.
Что же касается явно указанных (цилиндры-КЗ-такт) режимов, то они могут быть использованы в прочих конфигурациях (так же, как и не отображенные режимы), где экспериментально выяснится или документально подтвердится совпадение количества оборотов в минуту с режимом счета. В случае, если указанный режим не соответствует реальному количеству оборотов, следует режим подобрать из прочих имеющихся, т.к. (еще раз отмечаю) конфигурация датчиков и ДВС на разных авто могут быть различными. Так, например, количество оборотов в минуту для ДВС в конфигурации 4-2-4, 6-3-4 и 8-4-4 (без учета прочих их особенностей) будут одинаковыми. Выбор пунктов меню осуществляется "по кругу" и МК начинает работать в выбранном режиме практически сразу после отпускания кнопки. Однократное нажатие кнопки - просмотр текущего режима. Двукратное нажатие - переход на следующий режим.
Тахометр собран на печатной плате, изображенной на рис.2
Рис.2 Печатная плата тахометра в сборе
Дисплей может быть применен любой 4-разрядный с общим анодом и располагается вне печатной платы. Для проверки и демонстрации работы платы тахометра на макетной плате был собран адаптер для однотипных (по цоколевке) достаточно популярных 0,36-, 0,56-дюймовых дисплеев. Адаптер стыкуется с разъемами, расположенными на плате тахометра, что может стать одним из способов расположения дисплея относительно платы (показано на рис.3).
Рис.3 Вид платы с дисплеями
Предварительна настройка тахометра (перед встраиванием в панель авто, например) может быть выполнена с помощью встроенного генератора (что очень удобно) и подключенного внешнего осциллографа или частотомера. При подаче сигнала (кнопка S1) на вход тахометра, измеряется частота сигнала, сопоставляемая с показаниями на дисплее тахометра. Частота генератора выставляется при необходимости с помощью потенциометра PR1. Длительность импульсов на выходе формирователя необходимо установить в пределах 1,5-3мс для предотвращения сбоев счета при высоких оборотах коленчатого вала.
Выбор подходящего режима для конкретной конфигурации ДВС можно произвести по формуле: F=N*I/30*U*G, где F - частота Гц, U - тактность, G - число катушек зажигания, N - обороты в минуту, I - число цилиндров. Сопоставимые показаниям измерения показаны на рис.4.
При питания от бортовой сети автомобиля потребление прибора с четырех-разрядным светодиодным дисплеем 0,56" ток потребления прибора, при указанных на схеме номиналах резисторов в цепи питания дисплея, не превышает 50мА. Погрешность показаний тахометра не превышает +/-50об/м.
Резисторы R15, R16 предназначены для альтернативной версии схемы формирователя и не используются в схеме.
Схема самодельного цифрового тахометра для измерения скорости вращения вала в оборотах в минуту, построен на микроконтроллере PIC16F628. Датчиком служит открытая оптопара состоящая их сверх яркого индикаторного светодиода и фототранзистора. На светодиод подается постоянный ток.
Светодиод и фототранзистор расположены в основании «П»-образной формы, они нацелены друг на друга, и между ними вращается колесо с одним отверстием. Когда отверстие проходит между светодиодом и фототранзистором формируется импульс. Этот вариант для измерения частоты вращения электромотора.
Этот же прибор можно использовать и для определения частоты вращения пропеллера авиамодели или другого устройства. В этом случае авиамодель жестко закрепляется так, что лопасти её пропеллера проходят в зазоре между светодиодом и фототранзистором.
В этом случае, если лопастей две, то S1 устанавливают в положение «1/2», если четыре лопасти - в положение «1/4». При этом, число импульсов, поступивших от датчика на фототранзисторе и светодиоде соответственно делится на 2 или на 4. Потому что двухлопастной пропеллер дважды за оборот пересекает зазор между светодиодом и фотодиодом, а четырехлопастной пропеллер - четырежды.
Принципиальная схема
Принципиальная схема показана на рисунке. Схема питается постоянным напряжением 5V от стабилизированного источника питания.
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового тахометра на микроконтроллере PIC16F628.
Датчик состоит из светодиода HL1 и фототранзистора VТ1. Ток на светодиод поступает через ограничивающий резистор R1. Фототранзистор нагружен резистором R2.
Конденсатор С1 призван подавить помехи. При налаживании R2 подбирается, чтобы получились импульсы необходимой амплитуды.
Импульсы с коллектора VТ1 подаются на счетчик D1, который их делит на 2 или на 4 в зависимости от положения переключателя S1. В положении «1» импульсы проходят на вход измерителя минуя счетчик, то есть, без деления. Измеритель построен на основе микроконтроллера D2 типа PIC16F628. Он работает с резонатором 10 MHz. Как вход настроен порт RA5.
На него подаются импульсы. Алгоритм измерения основан на измерении периода колебаний и перевода его в единицы частоты оборотов в минуту. Это позволяет сократить время измерения. Информация выводится на четырех разрядный светодиодный индикатор. Все индикаторы с общим анодом.
Детали и прошивка для МК
Светодиод HL1 - любой сверх яркий индикаторный. Плата не разрабатывалась (монтаж на мекетной печатной плате).
не получается настроить его для работы с системой зажигания скутера CDI. Добиться правильных показаний можно или только на низких оборотах или только на высоких. Я так понимаю что в конденсаторной системе зажигания скутера не одна искра,а несколько затухающих? Отсюда вопрос, а если подключить вход тахометра не к катушке, а непосредственно к индукционному датчику зажигания с соответствующей переделкой входной части тахометра?
Здравствуйте. В первую очередь хочу выразить восхищение создателю всех этих схем. Я поражен немножко.
Теперь по-делу.
Собираюсь собрать этот тах на москвич с БСЗ на ДХ.
И меня очень интересует алгоритм работы сия детища.
Конкретно,- каким образом происходит расчет частоты оборотов, и какая (статическая/динамическая) частота обновления информации на индикаторах?
Насчет статической/динамической я вообще не понял вопроса
Так вы и на первый не ответили.
К примеру, статический, это если обновляется строго например раз в секунду или две секунды и т.п.
А под димамическим имел ввиду, такую ситуацию, когда прога ждет нового периода с датчика, и после измерения этого периода, выводит итоговую измеренную величину на индикаторы. Следовательно, в таком случае, скорость обновления будет динамической, и зависеть будет от входной частоты.
Cyryh
Спасибо большое , что рассказали.
Это оказывается называется статическим и динамическим обновлением. Будем знать
Да я навскидку так назвал. Че вы цепляетесь-то?
Я в программировании МК не разбираюсь. Иначе бы не искал схему.
Так вы можете мне пояснить алгоритм работы?
Понятно вопросы нужно задавать, тогда и цепляться никто не будет.
Но в любом случае, вам эта схема не пойдет.
Посмотрел видеозаписи, и понял что действительно эта схема мне не подходит.
не получается настроить его для работы с системой зажигания скутера CDI. Добиться правильных показаний можно или только на низких оборотах или только на высоких. Я так понимаю что в конденсаторной системе зажигания скутера не одна искра,а несколько затухающих? Отсюда вопрос, а если подключить вход тахометра не к катушке, а непосредственно к индукционному датчику зажигания с соответствующей переделкой входной части тахометра?
Если вас интересует данная тема то могу рассказать как можно добиться правильных показаний.
Здравствуйте. Тоже собрал данную схему тахометра. Все работает отлично за исключением одного момента - не сохраняется выбранный режим работы. В описании указано умолчание 2.0 у меня 7.5, при выборе нужного режима все работает (до выкл. питания). И еще не всегда идет прокрутка знаков при вкл. питания. Прошивку залил из папки "исправленная" и конденсаторы кварца поставил 27pf и 18pf(других под руками не было). Может в этом "трабла". Прошу совета и огромное спасибо.
Здравствуйте. Залил прошивку tacho_univ.HEX и все как надо. Спасибо.
Здравствуйте, можно ли подключить этот тахометр к мотоциклу Ява в БСЗ(Бесконтактной системой зажигания) как у ВАЗ 2108?
Хочу повторить данное устройство, скачал архив с схемой, печаткой и прошивкой. Подскажите пожалуйста где на схеме конденсатор обозначенный на рисунке цифрой 1 и почему конденсаторы обозначенных цифрой 2 не сидят на минусе и стоят уже со стороны стабилизированного напряжения. Исправьте если я не прав.
Отредактировано Andrey140193 (19 Июл 2014 21:54:58)
Andrey140193
Ну да. минусы весят в воздухе., я так думаю не составит труда Вам подрисовать в Лаоут маленькую перемычку с правой стороны
там как раз идёт общий провод. По поводу , то ,что конденсаторы стоят со стороны +5в пусть они там так и стоят ,
так будет лучше. А входное напряжение подаётся через диод и на вход стабилизатора 7805 ., собирай . будет работать.
Andrey140193
Ну да. минусы весят в воздухе., я так думаю не составит труда Вам подрисовать в Лаоут маленькую перемычку с правой стороны
там как раз идёт общий провод. По поводу , то ,что конденсаторы стоят со стороны +5в пусть они там так и стоят ,
так будет лучше. А входное напряжение подаётся через диод и на вход стабилизатора 7805 ., собирай . будет работать.
К сожалению уже вытравил, но нечего перемычку сделаю. А по поводу схем я совершенно запутался! Если сравнивать схему ту, что на сайте в статье, ту, что в архиве и саму печату то в них очень много разхождений
Подскажите пожалуйста какие именно радиодетали ставить?
На картинке пронумеровал не понятные моменты
1) Резистор 62К или 220К?
2) Так понимаю конденсатор 0,15 пикафарад?
3) Cтабилитрон 3.3в или диод?
4) Транзистор кт315 или кт503?
5) Электролит 100микрофарад?
6) Конденсатор 0.15 пикафарад?
7) Резисторы 100 или 150 ом?
И подскажите пожалуйста большое ли имеют значение индексы транзисторов КТ315Б, КТ315Г и т.д.?
Читайте также: