Тахометр на транзисторах схема
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.
Электронный тахометр предпочтительно иметь на приборном щитке любого автомобиля. Глядя на него можно следить за частотой вращения вала двигателя автомобиля, что помогает выбрать наиболее экономичный режим движения, избежать преждевременного износа мотора от излишне высокой частоты вращения вала или обеспечить безопасное движение на непрогретом двигателе.
В данной статей будет рассмотрена схема простого аналогового тахометра, показывающего значение частоты вращения в виде диаграммы с тремя зонами из светодиодов зеленого, желтого и красного цвета. Этот тахометр можно использовать на автомобиле с бензиновым двигателем с любым числом цилиндров. Соответствие показаний действительности устанавливается аналоговой настройкой прибора.
На базу транзистора поступают импульсы, амплитуда которых ограничена стабилитроном VD3. С каждым импульсом транзистор открывается и происходит зарядка C3. Чем больше частота, тем больше величина постоянного напряжения на C3. Это напряжение измеряет схема светодиодного индикатора напряжения, выполненная на микросхеме LM3914 и десяти индикаторных светодиодах. На транзистор VT1 поступает напряжение, стабилизированное стабилитроном VD2.
Чем больше частота вращения вала двигателя, тем выше частота, поступающая на базу VT1, и выше напряжение на C3. Соответственно, светодиодов горит больше.
После этого, постепенно уменьшайте сопротивление R4 пока не загорится HL10. Отметьте это положение движка R4, и уменьшайте его сопротивление дальше, пока не загорится HL9. Отметьте и это положение. А затем, поверните движок R4 в положение ровно посредине между отмеченными положениями. На этом настройку можно считать завершенной.
Аналогичные тахометры были изготовлены и для автомобилей с трех и четырехцилиндровыми инжекторными двигателями. Отличие заключается в датчике импульсов, который в машинах с инжекторными двигателями должен быть сенсорным. На рисунке ниже показана схема, которой нужно дополнить схему тахометра, чтобы он мог работать с инжекторным двигателем.
Микросхема К561ЛЕ6 питается от того же источника, что и LM3914. Стабилитрон Д814Д защищает вход микросхемы К561ЛЕ6 от выбросов напряжения, способных повредить микросхему. Налаживание электронного тахометра аналогичное машине с карбюраторным двигателем.
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.
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-то ране увидел в магазине тахометр, внешне дизайн такой-же как и УАЗ-овского
спидометра… Понравился он мне, да еще и цена вкусная… Ну и купил его:
Отдал за него всего 950 тн. (6.5$)
Пока жду выходных, дабы продолжить заниматься УАЗ-иком, решил разобраться с тахометром.
Тахометр на 24В и работает от генератора, на каком-то грузовике, следовательно
передаточные числа скорее всего не как на УАЗ-е…
Разбираем, отогнув ушки ободка держащего стекло:
Найти принципиальную схему на этот тахометр в сети не смог.
Нарисовал его схему, долго правда очень мучался:
Многие резисторы там имеют цветовую маркировку, я ее я никогда не мог выучить и понять,
идиотизм просто с ней… Поэтому не все подписаны, другие замерил цешкой.
Дальше стал искать в сети все схемы тахометров и искать похожую…
И таки нашел, даже 1 в 1 :
С питанием 24В понятно как быть, сопротивление двух резисторов, каждый по 1.5 к
надо поделить пополам, поставив вместо них два по 750 ом…
А вот как быть с частотой, ведь тахометр измеряет частоту и преобразовывает ее
в ток, которым отклоняется стрелка. А частота работы генератора зависит от
оборотов его шкива, а его обороты не такие как на грузовике, так как там
шкив коленвала имеет другие размеры…
Думал, потом с трудом, на инфицированных сайтах нашел куски умной книжки,
где описываются тахометры и другие электронные авто устройства…
Думаю всем это пригодится, выкладываю:
Электронные тахометры
В электронных тахометрах (спидометрах) отсутствует гибкий вал, и информация с датчика на указатель передается с помощью электрических проводов, что позволяет устанавливать датчик и указатели практически на любом расстоянии друг от друга, не опасаясь биений стрелки указателя. Одновременно повышаются точность показаний и ресурс устройств.
На автомобилях семейства КамАЗ устанавливаются электронные тахометры типа 251.3813, управляющий сигнал на которые подается с одной фазы генератора. Поэтому генераторы типа Г273В, Г и Г288Е имеют дополнительный вывод фазы, положительные полупериоды напряжения которой используются в качестве датчика импульсов для управления тахометром. Схема подключения тахометра к генератору и бортовой сети автомобиля представлена на рис. 16.
При таком тахометре упрощается схема электрооборудования автомобиля, так как исключается необходимость установки специального датчика тахометра и, кроме того, водитель может получать дополнительную информацию о натяжении ремня привода генератора: в случае пробуксовки при слабом натяжении ремня будут наблюдаться колебания стрелки тахометра.
Элементы электрической схемы
Индикатором тахометра является миллиамперметр с большим круговым сектором отклонения стрелки, что обеспечивает точность тахометра. Все остальные элементы электрической схемы расположены на печатной плате, которая вмонтирована в корпус тахометра и расположена с тыльной стороны индикатора.
Тахометр собран на трех транзисторах V2, V5 и V7 (рис. 17), обеспечивающих формирование тока через миллиамперметр, среднее значение которого пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя. На транзисторе V2 собран усилитель-ограничитель, а на транзисторах VS и V7 ждущий несимметричный мультивибратор с эмиттерной связью.
Одним из элементов нагрузки транзистора V5 является миллиамперметр. В исходном состоянии (при подаче питающего напряжения) транзисторы У5и V2 закрыты, а транзистор, V7 открыт, поэтому проходящий через миллиамперметр ток. равен нулю.
При работающем двигателе на базу транзистора V2 через резистор R1 поступают положительные полуволны напряжения одной из фаз генератора, частота следования которых пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя.
С поступлением каждой положительной полуволны напряжения фазы транзистор V2 будет открываться, а на его коллекторе будут формироваться отрицательные прямоугольные импульсы, от переднего фронта которых будут переключаться транзисторы ждущего мультивибратора. Причем время нахождения транзистора V5 в открытом состоянии определяется временем перезаряда конденсатора СЗ и напряжением, до которого он будет заряжен в исходном состоянии. Время перезаряда определяется параметрами эмиттерного резистора R8, резистора R11, включенного в цепь базы транзистора V7, и самого конденсатора СЗ. Исходное напряжение заряда конденсатора определяется коллекторной нагрузкой транзистора V5 и может изменяться с помощью подстроечного резистора б”.
При фиксированных значениях параметров отмеченных элементов транзистор V5 будет открываться на постоянное время с каждым поступающим на его базу отрицательным импульсом, и через миллиамперметр тахометра будет протекать импульсный ток. Среднее значение этого тока будет пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя и будет определять отклонение стрелки миллиамперметра, шкала которого проградуирована в оборотах в минуту коленчатого вала двигателя.
При изменении параметров подстроечного резистора R6 изменяется длительность импульсов тока через миллиамперметр и соответственно его среднее значение, что используется при калибровке тахометров.
Цепочка из резисторов R12, RI3 и стабилитрона V8 предназначена для стабилизации напряжения питания тахометра. Резистор R1 ж стабилитрон VI ограничивают величину положительных импульсов фазы генератора» поступающих на базу транзистора V2. Конденсаторы С1 и С4 выполняют роль фильтров и повышают помехозащищенность схемы тахометра от случайных импульсов напряжений, возникающих в бортовой сети автомобиля.
Ремонт электронных тахометров
Ремонт электронных тахометров требует специальных знаний, поэтому его могут проводить лица, имеющие навыки работы с электронной техникой. Для доступа к элементам схемы тахометр подлежит разборке, которую надо проводить с большой осторожностью в следующей последовательности.
Отверткой отогнуть усики зажимного кольца стекла, снять стекло вместе с кольцом, снять с оси стрелку индикатора, отвернуть два винта шкалы, что позволит высвободить ее. Затем с тыльной стороны корпуса отвинтить три винта. После этих операций индикатор тахометра с закрепленной на нем печатной платой свободно выходит из корпуса тахометра.
Схематичное расположение элементов на печатной плате со стороны печатных проводников показано на рис. 41. (Обозначение элементов дано по порядковым номерам электрической схемы).
Для поиска неисправностей и ремонта тахометра удобно воспользоваться устройством, электрическая принципиальная схема которого представлена на рис. 42.
Основу этого устройства представляет симметричный мультивибратор, который в зависимости от положения переключателя S2 вырабатывает импульсы с частотами следования, соответствующими частотам вращения коленчатого вала 1000 и 3000 об/мин, что определяется номинальными данными элементов схемы.
Эти импульсы через силовой транзистор подаются на сигнальный вход тахометра при его проверке.
При проверке устройство подключается к тахометру соединением одноименных клемм и разъемов. Если стрелка тахометра не отклоняется при включении тумблера питания устройства и тумблера S2 в одно из крайних положений, то это свидетельствует о неисправности тахометра, поиск которой требует его полной разборки.
При несоответствии показаний стрелки (в случае ее отклонения), задаваемым устройством 1000 или 3000 об/мин нужные показания тахометра устанавливаются при помощи подстроечного резистора R6. В данном случае полной разборки не требуется. Необходимо только снять стекло с зажимным кольцом и вынуть тахометр из корпуса, отвинтив три винта сзади корпуса.
Поиск неисправности при разборке тахометра осуществляется снятием напряжений в контрольных точках. Значения напряжений в контрольных точках у исправного тахометра представлены в табл. 6.
Нужные режимы задаются переключателем S2 контрольного устройства. Напряжение в контрольных точках снимается с помощью любого вольтметра постоянного тока со шкалой на 30 В. Снятием напряжений а контрольных точках определяется неисправный каскад (усилитель или ждущий мультивибратор). Дальнейшая локализация неисправности требует поэлементной проверки, для чего проверяемый элемент необходимо выпаять из схемы.
В качестве измерителя удобно использовать омметр.
После отыскания неисправного элемента и его замены необходимо вновь проверить напряжения в контрольных точках. Затем необходимо установить на место шкалу и стрелку и с помощью поДстроечного резистора добиться требуемых показаний. Причем тахометр при настройке должен находиться в положении, аналогичном его установке на щитке приборов.
Из описанного выше, я понял что достаточно подстроить тахометр подстроечным
резистором. И должно все отлично работать… Надо будет взять электронный
тахометр завести ДВС, и им откалибровать этот…
И еще полезной информации по тахометрам:
Тахометры электронные 251.3813, мод. 253.3813, 254.3813, 255.3813, 256.3813, 257.3813, 258.3813, 259.3813, 31.3813, 36.3813, 361.3813, 362.3813
Изделие зарегистрировано в Госреестре под номером 10506-95
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Тахометры электронные 251.3813 и модификации 252.3813; 253.3813; 254.3813; 255.3813; 256.3813; 257.3813; 258.3813; 259.3813; 31.3813, работающие от фазы автомобильных генераторов, предназначены для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателей транспортных средств различного назначения.
Выпускаются по техническим условиям ТУ37.003.1251-85, ТУ37.453.095-93.
ОПИСАНИЕ
Тахометры состоят из двух основных узлов: электронного блока и измерительного механизма — стрелочного миллиамперметра магнитоэлектрической системы с подвижной катушкой.Электронный блок смонтирован на печатной плате и состоит из преобразователя входного сигнала и ждущего мультивибратора.В электронном блоке напряжение питания стабилизировано, тем самым уменьшается дополнительная погрешность от изменения напряжения бортовой сети транспортного средства.
Последовательно с измерительной катушкой тахометра включен терморезистор для уменьшения дополнительной температурной погрешности.
Частота вращения коленчатого вала двигателя (n, об/мин), соответствующая частоте (f, Гц) сигнала с фазы генератора на входе тахометра определяется по формуле
f • 60
n =-
Р • i
где p = 6 — число пар полюсов автомобильных генераторов,
i — передаточное число привода генератора от коленчатого вала двигателя.
Импульсное напряжение переменной частоты (f, Гц) с фазы генератора через контакт " " тахометра подается на вход электронного блока тахометра.
Преобразователь входного сигнала электронного блока преобразует положительные импульсы трапецеидальной формы с фазы генератора в короткие импульсы отрицательной полярности, запускающие ждущий мультивибратор.
Последний формирует измерительные импульсы прямоугольной формы с постоянными амплитудой и длительностью.
Частота измерительных импульсов равна частоте напряжения, подаваемого с фазы генератора (f, Гц), а значит пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства (n, об/мин).
В зависимости от частоты импульсов в измерительной катушке тахометра устанавливается некоторый средний эффективный ток.
Чем выше частота импульсов, тем большее значение имеет средний эффективный ток.
Взаимодействие магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом измерительного механизма тахометра с полем, создаваемым эффективным током, протекающим по измерительной катушке, приводит к повороту подвижной системы измерительного механизма тахометра на угол, пропорциональный величине тока.
Стрелка, насаженная на ось подвижной системы, указывает на шкале значение частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства в мин 5-1 (об/мин).
Основная погрешность при температуре окружающей среды (20 + 5) °C для модификации 31.3813 на числовых отметках шкалы, об/мин:
• 1000 …± 100
• 2000, 3000, 4000 …+ 200, — 150
• 5000 …± 150
• 6000 …+ 200, — 100
ЗНАК УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА
Знак утверждения типа наносится на шкале или на корпусной детали прибора.
КОМПЛЕКТНОСТЬ
Тахометры поставляются без комплектации запасными частями и эксплуатационной документации.
ПОВЕРКА
Поверка тахометров производится по МИ 1332-86 с применением серийно выпускаемых средств измерений: генератор импульсов Г5-54, вольтметр класса точности не ниже 0,5 типа М2018, источник питания ТЕС-14, частотомер Ч3-33.
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Технические условия ТУ37.003.1251-85, ТУ37.453.095-93.
Автомобильный тахометр — это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.
Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.
При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.
При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.
Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.
Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.
Электрическая принципиальная схема
Представленная схема тахометра отличается простотой и доступностью деталей для повторения благодаря применению интегрального таймера - микросхемы КР1006ВИ1 (аналог NE555).
Схема состоит следующих функциональных узлов. Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.
Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.
Принцип работы
При поступлении импульсов от прерывателя или катушки индуктивности, используемой в стробоскопе, конденсатор С1 через диод VD1 и резистор R1-R2 перезаряжается, создавая на базе транзистора VT1 импульсы, открывая его. В результате на коллекторе транзистора, включенного в ключевом режиме, образуются короткие положительные импульсы, длительность которых определяется емкостью конденсатора С1. VT2 служит для инвертирования импульсов, перед подачей на вход DA1. Форма импульсов приведена на электрической схеме тахометра с правой стороны, верхняя осциллограмма. На фото ниже структурная схема КР1006ВИ1.
Интегральный таймер КР1006ВИ1 включен по типовой схеме формирователя импульсов. По положительному фронту импульсов, поступающих на вход 2, микросхема формирует на выходе 3 положительные импульсы с шириной, линейно изменяющейся в зависимости от частоты поступающих на вход. Частота выше, импульсы шире. Исходная ширина импульсов зависит от постоянной времени R6, R7 и C3.
Выходящие с вывода 3 микросхемы DA1 импульсы поступают на левое плечо моста тахометра, которое образуют резисторы R8-R9 и R11. На правое плече моста тахометра, которое образуют резисторы R10 и R12, R13 поступает постоянное опорное напряжение +9В с интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН8А. Конденсатор С4 исключает дергание стрелки тахометра при измерении низких оборотов двигателя. Стабилизатор также обеспечивает питание всех активных элементов тахометра. В диагональ моста включен микроамперметр.
Благодаря такому схемному решению удалось исключить нелинейные элементы, получить линейное показание миллиамперметра при изменении частоты и обеспечить высокую точность измерений частоты вращения двигателя за счет растянутой шкалы. Так как в тахометре, по соображениям габаритных размеров, применен малогабаритный миллиамперметр от индикатора уровня записи магнитофона, у которого длина шкалы мала, то только благодаря растянутой шкале удалось получить высокую точность показаний.
Микросхемы стабилизаторов серии К142ЕН обеспечивают стабильное выходное напряжение в широком диапазоне температуры, чем и обусловлено применение микросхемы К142ЕН8А в тахометре. Конденсаторы С2, С5 и С6 установлены для сглаживания пульсаций питающего напряжения.
Конструкция и детали
Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.
Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.
Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах. Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.
Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.
Настройка тахометра
Если не допущены ошибки при монтаже деталей и исправны элементы схемы, то тахометр сразу начнет работать. Необходимо будет только подогнать номиналы резисторов моста. Для этого нужно с импульсного генератора подать на вход тахометра прямоугольные импульсы частотой, взятой из нижеприведенной таблицы и откалибровать шкалу.
| Таблица перевода оборотов вращения двигателя в частоту | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обороты двигателя, оборотов в минуту | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | 3500 | 4000 | 4500 | 5000 | 6000 |
| Частота генератора, Гц | 12 | 13 | 15 | 17 | 18 | 20 | 25 | 33 | 42 | 50 | 58 | 67 | 75 | 83 | 100 |
| Частота генератора, 2×Гц | 24 | 26 | 30 | 34 | 36 | 40 | 50 | 66 | 84 | 100 | 116 | 134 | 150 | 166 | 200 |
Так как в автомобилях обычно за один оборот вала двигателя датчик выдает два импульса, то при калибровке тахометра нужно устанавливать частоту на генераторе в два раза больше. Например, при калибровке точки шкалы 800 нужно будет подать на вход тахометра импульсы частотой не 13 Гц, а 26 Гц. Ряд частот для такого случая приведен в нижней строке таблицы.
Для того, чтобы не испытывать трудностей при калибровке шкал тахометра нужно знать принцип работы мостовой схемы. Перед Вами принципиальная схема моста постоянного тока. При равенстве соотношений величин резисторов R1/R2 и R3/R4 напряжения в точках диагонали моста A и B равны, и ток через mA не протекает, стрелка стоит на нуле.
Если, например, уменьшить величину резистора R1, то напряжение в точке А увеличится, а в точке В останется прежним. Через миллиамперметр, находящийся в диагонали моста потечет ток и стрелка отклонится. То есть при постоянном напряжении в точке В и изменении напряжения в точке А стрелка прибора будет двигаться относительно шкалы.
В схеме тахометра функцию резистора R1 выполняет резистор R9, и так далее. При увеличении оборотов двигателя, частота и ширина импульсов с выхода микросхемы увеличивается и таким образом увеличивается напряжение в левой точке подключения миллиамперметра, протекающий ток увеличивается и стрелка отклоняется. Резисторы в плечах моста подобраны в таком соотношении, чтобы мост был изначально разбалансирован, и равенство напряжений в точках подключения миллиамперметра наступало при 700 оборотов двигателя.
Номиналы резисторов на схеме указаны при сопротивлении рамки миллиамперметра 1,2 кОм. Если использовать прибор, имеющий другое сопротивление рамки, то придется подбирать номинал резисторов R8, R9 и R12, R13, временно заменив их переменными. После калибровки прибора, измеряется сопротивление переменных резисторов, и они заменяется постоянными.
Переключатель S1 можно не устанавливать и настроить прибор для измерения в требуемом диапазоне по одной шкале. В таком случае точность измерений снизится в два раза. При растянутой шкале прибора такой точности тоже будет достаточно.
Тахометр, выполненный по предложенной схеме, является законченным прибором и его можно применять для измерения частоты вращения любых валов, например, двигателя моторной лодки, электродвигателей. В качестве датчиков могут использоваться датчики холла, фото и электромагнитные датчики. Достаточно доработать схему входного формирователя импульсов.
Читайте также: