Тахометр сот 4 схема
1 Приложение к свидетельству Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Тахометры цифровые электронные СОТ-4 Назначение средства измерений Тахометры цифровые электронные СОТ-4 (далее тахометры) предназначены для бесконтактного дистанционного измерения и контроля угловой скорости вращения роторных машин и механических конструкций, к поверхности которых имеется доступ. Описание средства измерений Принцип работы тахометра основан на измерении периода следования импульсов от первичного преобразователя и пересчета измеренного значения периода в число оборотов в минуту. Тахометр состоит из первичного преобразователя со встроенным промежуточным преобразователем-усилителем и показывающего измерительного блока. Первичный преобразователь со встроенным преобразователем-усилителем, входной величиной которого является измеряемая угловая скорость, обеспечивает формирование импульсов, частота следования которых пропорциональна угловой скорости вращающегося объекта. Тахометр выпускается в блочном и щитовом исполнении. Общий вид тахометра СОТ-4 в блочном исполнении приведен на рис Рисунок 1 Внешний вид измерительного блока (блочное исполнение)
2 Лист 2 Рисунок 2 Внешний вид измерительного блока (щитовое исполнение) Рисунок 3 Внешний вид датчика оптического
3 Лист 3 Рисунок 4 Внешний вид датчика вихретокового Рисунок 5 Внешний вид датчика магнитного
4 Лист 4 Метрологические и технические характеристики Диапазон измерения угловой скорости, об/мин от 10 до 9990 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения угловой скорости, об/мин Диапазон аналогового унифицированного выходного сигнала, ма 4 20 Пределы допускаемой приведенной погрешности выходного сигнала, % от предельного значения выходного сигнала ±1,5 % Электрическое сопротивление изоляции цепи питания, МОм: при нормальных условиях: в диапазоне рабочих условий применения, Питание: напряжение переменного тока, В частота, Гц Потребляемая мощность, ВА, не более 12 Масса прибора, кг, не более: первичного преобразователя в сборе с предусилителем; измерительного блока Габаритные размеры измерительного блока, мм, не более Блочное исполнение: ширина длина высота Щитовое исполнение: ширина длина высота Габаритные размеры первичного преобразователя, мм длина диаметр ±(0,1 % N изм плюс одна единица младшего разряда) не менее 20 не менее 2 220±22 50±1 0,2 0,9 145±2 190±2 72±2 80±2 245±2 128±2 80±2 10±1 Длина соединительного кабеля, м до 200 Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха, С относительная влажность воздуха при температуре 35 С, % атмосферное давление, кпа (мм. рт.ст.) Установленная наработка на отказ, ч, не менее Срок службы, лет, не менее 8 от минус 10 до от 84 до 106,7 ( ) Знак утверждения типа наносится электрографическим способом на лицевую панель тахометра и на титульный лист Руководства по эксплуатации.
5 Лист 5 Комплектность средства измерений В комплект поставки тахометра входят: 1. Тахометр в составе: 1.1 Измерительный блок 1 шт. 1.2 Преобразователь вихретоковый ДВТ* 1 комплект 1.3 Преобразователь магнитный ДМ* 1 комплект 1.4 Преобразователь оптический ДВО* 1 комплект 2. Руководство по эксплуатации 1 шт. 3. Паспорт 1 шт. 4. Методика поверки 1 шт. 5. Комплект ЗИП*: 5.1 Маркер 1 шт. 5.2 Магнитный элемент МЭ-01 1 шт. 5.3 Гайка М10х1 2 шт. 5.4 Шайба 2 шт. 5.5 Имитатор зубчатый 1 шт. * Комплектуется определённым типом преобразователя по требованию Заказчика. Поверка Осуществляется по документу СОТ МП «Тахометр цифровой электронный. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Тест-С.-Петербург» г. Основное оборудование, необходимое для поверки: установка тахометрическая УТ05-60, об/мин., ПГ ±0,05 %; мегомметр М 4100, МОм при 500 В, КТ 0,1; универсальная пробойная установка УПУ-1М, 0 10 кв, 10 ВА; имитатор зубчатый. Сведения о методиках (методах) измерений Сведения о методиках измерений приведены в Руководстве по эксплуатации СОТ РЭ. Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к тахометрам цифровым электронным СОТ-4 1. ГОСТ «Тахометры. Общие технические условия». 2. ТУ «Тахометр цифровой электронный СОТ-4. Технические условия». Рекомендации по областям применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений вне сферы государственного регулирования. Изготовитель ООО «ИНФОРМТЕХ». Адрес: , Ленинградская обл., г. Сосновый Бор, ФГУП НИИКИ ОЭП и С, корп. «М». Тел/факс (81269) Е-mail:
6 Лист 6 Испытательный центр ГЦИ СИ ФБУ «Тест-С.-Петербург» зарегистрирован в Государственном реестре под , г. Санкт-Петербург, ул. Курляндская, д. 1. Тел.: (812) , , факс: (812) Заместитель Руководителя Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии Ф.В. Булыгин М.п г.
Рассматриваемый бесконтактный тахометр – это компактное устройство на микроконтроллере ATMega48 производства компании Atmel, позволяющее измерять высокие скорости вращения бесконтактным способом. Для измерения используется ИК сенсор (оптопара, ИК светодиод и ИК фотодиод в одном корпусе). Вывод данных осуществляется на двухстрочный символьный ЖК дисплей на базе контроллера HD44780.
Принцип работы
ИК сенсор (оптопара), представляющий собой миниатюрный компонент с ИК светодиодом и фотодиодом в одном корпусе, посылает ИК излучение на вращающийся механизм (вал, ротор двигателя), на котором должна быть небольшая отражающая наклейка.
Благодаря этой наклейке, каждый оборот вала вызывает появление отраженного импульса ИК излучения. Используемый сенсор производства компании Vishay Semiconductor имеет маркировку TCND-5000.
Данный сенсор был выбран после тестирования эквивалентных продуктов, так как его корпус обеспечивал оптическую изоляцию передающей и приемной части, а ИК светодиод выдерживает большие токи, что позволяет проводить измерения на больших расстояниях.
Таким образом, используя оптопару мы можем подсчитать время полного оборота вала, а далее, зная время (обозначим это время T в секундах), мы можем вычислит количество оборотов в минуту, используя простое выражение 60/T.
Получение данных от сенсора
Для снижения стоимости устройства и сложности сборки, а также для повышения гибкости системы, мы непосредственно подключим ИК сенсор к микроконтроллеру и программно реализуем всю обработку получаемого сигнала. Сразу стоит заметить, что это не так просто, так как получаемый с ИК фотодиода сигнал содержит шумы, а внешнее освещение постоянно оказывает на него влияние. Таким образом, проблема состоит в том, чтобы разработать устройство с автоматической адаптацией к внешней освещенности и расстоянию до объекта измерения.
На рисунке ниже изображена диаграмма аналогового сигнала от ИК сенсора (фотодиода)
Так как сигнал имеет шумы, при каждом определении наличия и отсутствия импульса (наличие импульса говорит о том, что вал вращается и сенсор «видит» отражающую наклейку), большое количество колебаний «вводит в заблуждение» микроконтроллер. Кроме того, эти факторы не позволяют использовать встроенный в микроконтроллер аналоговый компаратор, и нам необходимо ввести обработку аналогового сигнала перед каждой процедурой подсчета циклов.
Решение было найдено в оценке средней интенсивности, основанную на максимальном и минимальном значении интенсивности сигнала от сенсора, и включением гистерезиса в районе средней интенсивности. Гистерезис используется для предотвращения многократного счета циклов зашумленных импульсов. Рисунок ниже поясняет работу такого алгоритма.
Когда сигнал нарастает от низкого состояния (отсутствует отражение от наклейки на валу) к высокому (отражение ИК импульса), алгоритм возьмет в расчет этот импульс высокого уровня лишь после того, как он пересечет «возрастающий уровень» гистерезиса, и примет в расчет низкий уровень лишь после того, как сигнал пересечет «спадающий уровень» гистерезиса. Такой алгоритм позволяет избежать ошибок вычислений, вызываемых шумным сигналом.
Принципиальная схема устройства
Схемотехническое решение очень простое и компактное (благодаря использованию миниатюрного сенсора), не содержит дорогостоящих компонентов. Питание устройства осуществляется от трех батарей типа AAA.
Как вы, наверное, заметили, отсутствует потенциометр регулировки контрастности дисплея (что также позволяет уменьшить размер устройства). Это возможно благодаря программной реализации алгоритма автоматической подстройки контрастности в зависимости от уровня напряжения питания с применением ШИМ и фильтра низких частот на элементах R3, R4 и C2. Пользователи могут ознакомиться с текстом алгоритма в исходном коде ПО микроконтроллера во второй части статьи.
Разъем JP1 предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера. Разъем JP2 предназначен для подключения дополнительного пользовательского датчика.
Список примененных компонентов
| Обозначение в схеме | Наименование, номинал |
| IC1 | Микроконтроллер ATmega48 |
| Q1, Q2 | Транзистор BCW66G |
| C1, C2 | 10 нФ |
| C4, C5 | 33 пФ |
| X1 | Кварцевый резонатор 20 МГц |
| R1, R2, R7 | 470 Ом |
| R3 | 1 кОм |
| R4 | 1.5 кОм |
| R5 | 1 МОм |
| R6 | 110 Ом |
| R8 | 70 Ом |
| LED3 | Светодиод |
| IR1 | Оптопара TCND-5000 |
| B1 | Кнопка |
| B2 | Выключатель питания |
| JP1 | Разъем внутрисхемного программирования |
| JP2 | Разъем расширения |
Демонстрация работы бесконтактного тахометра на микроконтроллере AVR
Во второй части статьи рассмотрим конструкцию прибора и основные моменты в программном обеспечении микроконтроллера, включая аналого-цифровое преобразование и организацию обмена данными с ЖК дисплеем.
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.
В данном тахометре (как, впрочем, и в большинстве подобных цифровых приборов) использован принцип пересчета частоты импульсов (Гц) с датчиков вращения вала в число оборотов в минуту путем умножения входных импульсов на число «подставных» импульсов. Т.е., каждый из входных импульсов инициирует появление на входе счетчика n-количества импульсов, увеличивающих показания цифрового дисплея в n-раз относительно числа входных импульсов. Для конкретного ДВС количество «подставных» импульсов может быть различным и зависит от конфигурации двигателя, выражающейся:
- в количестве цилиндров
- в числе тактов
- в количестве катушек зажигания
Формула такой зависимости выглядит следующим образом: F=N*I/30*U*G, где F – частота импульсов датчиков вращения, U – число тактов, G - число катушек зажигания, N – количество оборотов в минуту, I - число цилиндров.
Так, например, исходя из приведенной формулы, число импульсов в пачке, определяемой параметрами входного импульса и частотой генератора «подставных» импульсов, для 4-тактного, 4-цилиндрового ДВС с единственной катушкой зажигания (условно назовем конфигурацию 4-1-4) составит 30; для 8-цилиндрового ДВС (8-1-4) при прочих неизменных параметрах – 15; для 6-цилиндрового (6-1-4) – 20, с учетом времени измерения счетчика равным 1с. Время измерения можно выбрать иным с пересчетом количества импульсов в пачке. В большинстве тахометров для формирования «подставных» импульсов используется числоимпульсный генератор с достаточно громоздкой схемотехникой (если речь не идет о МК) и определенными сложностями коммутации режимов. Пачка импульсов в большинстве случаев формируется по фронту входного импульса, а частота импульсов в пачке фиксирована, привязана к опорной частоте, к которой привязано так же время измерения и индикации прибора.
рис.1 Принципиальная схема тахометра
В тахометре, схема которого изображена на рис.1, пачка импульсов формируется импульсом определенной фиксированной длительности, сформированным из входного импульса одновибратором на микросхеме U3 и генератором "подставных" импульсов на элементе U1.2. Если длительность выходного положительного импульса одновибратора (U3), предположим, составит 3мс, то для размещения в нем 30-ти импульсной пачки, период импульсной последовательности генератора на элементе U1 должен составить 100мкс. Т.е., частота генератора на элементе U1.2 должна составить 10кГц. Тогда при входной частоте сигналов датчиков вращения вала равной 40Гц, времени измерения 1с для 4-тактного 4-цилиндрового ДВС с единичной катушкой зажигания показания тахометра будут равны 1200об/м.
При уменьшении времени измерения количество «подставных» импульсов должно быть пропорционально увеличено, так же, как и при изменении числа тактов работы ДВС или числа катушек зажигания. При увеличении количества цилиндров число «подставных» импульсов должно быть пропорционально уменьшено.
Таким образом, импульс датчика, полученный по любому из входов (“IND” или ”DH”), преобразуется микросхемой U3 в положительный импульс длительностью 3мс. На время действия импульса разрешается запуск генератора «подставных» импульсов (U1.2), которые в инверсном виде после элемента U1.3 попадают на вход CLK (вывод 12) микросхемы МС14553 (U4), которая и производит счет импульсов. Время счета определяется длительностью положительного импульса по входу DIS (вывод 11). По спаду импульса на входе DIS данные на выходах микросхемы U4 Q0-Q3 фиксируются до прихода короткого положительного импульса на вход MR (вывод 13) микросхемы U4. Время счета и время до сброса индикации задается тактовым генератором на элементе U1.1. Длительности импульсов для счета и индикации выставляются значениями сопротивлений R10 и R12. Счет импульсов происходит во время, когда данные на выходах U4 зафиксированы и на дисплее, управляемым дешифратором U5 (или U6), не визуализируется процесс счета, - высвечиваются показания предыдущего счетного цикла или нулевые значения (до окончания первого цикла).
Микросхема МС14553 содержит три декадных счетчика, обеспечивающих режим динамической индикации, что позволяет обойтись небольшим количеством микросхем. Частота переключения выходов декад задается встроенным в микросхему генератором, частота которого определяется внешним конденсатором С11.
Работа дешифратора на микросхеме U5 (или U6), как и счетчика (U4), - возможна со светодиодными индикаторами, имеющими различные общие электроды. В качестве U5 подразумевается использование отечественных микросхем К176ИД2 или ИД3. Второй из них имеет открытые стоковые выходы ключей с p-каналом. В качестве дешифратора U6 должна использоваться микросхема MC14543, являющаяся практически полным аналогом микросхемы К176ИД2 (неполное совпадение цоколевки). Для использования индикаторов с общим анодом необходимо наличие транзисторов VT3-VT5, наличие резисторов R23-R30 (в случае использования U5 – К176ИД3), наличие перемычки ОА. При использовании в качестве U5 микросхемы К176ИД2 или в качестве U6 микросхемы МС14543, необходимость в резисторах R23-R30 отпадает. Резисторы R21-R24 при этом на плату не устанавливаются. При использовании индикаторов с общим катодом, перемычка ОА должна отсутствовать, VT3-VT5 так же не устанавливаются на плату, устанавливаются резисторы R21-R24. Важной особенностью используемых микросхем дешифраторов является встроенная опция ограничения тока выходных ключей, благодаря чему, индикаторы можно подключать к выходам микросхем без токоограничительных резисторов.
В схему тахометра для удобства настройки внедрен генератор импульсов на микросхеме U2 с диапазоном изменения частоты импульсной последовательности 10-200Гц (приблизительно). Генератор при необходимости подключается нажатием фиксированной кнопки S1 к входу "DH" тахометра.
Индикатор тахометра - 3-разрядный. "Тысячный" разряд выделен децимальной точкой. Светодиод HL3 индицирует подключение встроенного генератора в схему. Светодиод HL1 индицирует состояние входов (сигналы датчиков), HL2 - импульсы на выходе формирователя.
Все настройки тахометра взаимозависимы и начинать настройку прибора следует с установки длительности импульса на выходе микросхемы U3. Для этого следует подать на вход сигнал встроенного генератора на вход "DH" тахометра (кнопкой S1) и, контролируя с помощью осциллографа или частотомера (в режиме измерения длительности импульсов) выставить длительность выходного импульса формирователя равным 3мс (потенциометр PR3). Длительность импульса должна оставаться неизменной во всем диапазоне частот встроенного генератора.
Далее частоту генератора на элементе U1.2, контролируя импульсы частотомером на выводе 4 U1, необходимо выставить равной 10кГц (PR1). Частота тактового генератора на элементе должна быть равна 0,5Гц. При этом счет импульсов будет происходить в течении секунды. На этом настройка для конфигурации ДВС 4-1-4 (см. выше) закончена. Для настройки режимов тахометра под ДВС с иной конфигурацией, используется та же методика.
рис.2 макет тахометра
Тахометр был собран в нескольких вариантах (с использованием различных комплектующих) на макетной плате (рис.2). На рис.1 показан оптимальный вариант принципиальной схемы из версий, отработанных на макетной плате. Характеристики тахометра сравнивались с тахометром, собранным на МК (рис.3).
рис.3 сравнение работы двух тахометров
Кроме несколько большего ухода показаний за час работы (+50 относительно прибора с МК, что вполне предсказуемо) при фиксированной частоте входной импульсной последовательности, прочих недостатков замечено не было.
В генераторах тахометра желательно использовать конденсаторы и резисторы высокого качества, т.к. точность прибора во многом будет определяться качеством компонентов и их температурной зависимостью при отсутствии стабилизированной опорной частоты.
рис.4 вид печатной платы тахометра
Для тахометра была разработана печатная плата (рис.4) с размерами 75Х50мм. Предусмотрена возможность установки одной из указанных выше микросхем-дешифраторов; возможность установки 3-разрядных дисплеев размером 0,56" или 0,36".
Тахометр можно сделать многорежимным, используя простую коммутацию предварительно подобранных резисторов R6, меняя частоту генератора (элемент U1.2) «подставных» импульсов, изменяя тем самым количество импульсов в пачке. Коммутировать таким образом можно и время счета, изменяя частоту генератора на элементе U1.1. При этом элементы коммутации следует располагать на печатной плате для сохранения стабильности генерации и уменьшения влияния внешних электромагнитных проявлений. В данной печатной плате не предусмотрена установка элементов коммутации.
Тахометр предназначен для питания от бортовой сети автомобиля (+12В) и гарантированно работоспособен в диапазоне напряжений +10,5…+16,5В. Ток потребления в указанном диапазоне напряжений, при активности всех сегментов светодиодного индикатора и наличии входного сигнала, не превышает 60мА.
В наши дни проблема контроля топливной системы автомобиля, в частности карбюратора, стоит наиболее остро. Постоянный рост цен на бензин требует контроля регулировки карбюратора, таким образом, чтобы автомобиль эксплуатировался в наиболее экономичном режиме.
В наши дни проблема контроля топливной системы автомобиля, в частности карбюратора, стоит наиболее остро. Постоянный рост цен на бензин требует контроля регулировки карбюратора, таким образом, чтобы автомобиль эксплуатировался в наиболее экономичном режиме.<!--more-->
Один из необходимых, для такого контроля, прибор — тахометр, в штатном исполнении не устанавливается на большинство автомобилей марки ВАЗ (ВАЗ-2101, ВАЗ-2105, ВАЗ-2108), что затрудняет выбор экономичного режима езды и регулировку карбюратора. На страницах многих радиолюбительских изданий, в частотности и в журнале "Радиоконструктор" описано немало электронных цифровых тахометров разной сложности, но все они выполнены на микросхемах К561 или К176. Но дело в том, что для многих радиолюбителей основным источником радиодеталей служат неликвиды оборонных предприятий или неисправные списанные платы оборонного назначения. А это, в основном, микросхемы ТТЛ К133, К514, К533 и другие малогабаритные с горизонтальным расположением выводов.
На рисунке 1 показана схема несложного тахометра, построенного на четырех микросхемах ТТЛ и одной КМОП. В основе прибора лежит схема тахометра на микросхемах К176 ("Тахометр на трех микросхемах", ж. Радиоконструктор 01-2000, стр. 30-31). Разница в том, что микросхемы К176ИЕ4 заменены парами микросхем — К133ИЕ2 и К514ИД1. Конечно, это приводит к повышению потребляемого тока, но тахометр работает только при работающем двигателе, и существенного значения это не имеет. Кроме того, есть и плюс — дешифраторы К514ИД1, имея более высокий выходной ток, обеспечивают значительно большую яркость светод йодов чем дешифраторы микросхем К176ИЕ4.
Тахометр построен по схеме простого частотомера, фактически, он измеряет частоту замыкания контактов прерывателя распределителя зажигания. Скорость вращения валика прерывателя в два раза превосходит скорость вращения коленчатого вала двигателя (имеется ввиду четырехцилиндровый мотор). В результате, при фактической частоте вращения коленвала 1000 об/мин. контакты прерывателя замыкаются с частотой 33 Гц.
При 6000 об/мин. частота замыкания равна 200Гц. Для того, чтобы при двухразрядной индикации (тахометр показывает только тысячи и сотни оборотов) показания соответствовали фактической частоте (деленной на 100) необходимо время счета импульсов, поступающих на двухразрядный счетчик от прерывателя, установить равным 0,3 сек. Еще, примерно, 0,3 сек. уходит на время индикации. Таким образом, общее время измерения составляет 0,6 сек.
Импульсы от прерывателя, через ограничивающую цепь VD1-R2-VD2 поступают на вход одновибратора на элементах D1.1 и D1.2. Назначение одновибратора — формирование при каждом замыкании контактов прерывателя одного импульса. Эти импульсы поступают на счетный вход двухразрядного десятичного счетчика на микросхемах D2 и D3 (К133ИЕ2). В схеме не предусмотрено никакого согласования ТТЛ и КМОП уровней, дело в том, что при питании от одного и того же источника микросхемы КМОП и ТТЛ относительно неплохо согласуются по уровням.
На элементах D1.3 и D1.4 собран тактовый мультивибратор. Параметры цепи R4 С2 выбраны таким образом, чтобы длительность положительного импульса на выводе 10 D1.3 составляла 0,3 секунды, — это время счета входных импульсов. Предположим, в исходном состоянии на этом выводе D1.3 нуль. Тогда элемент D1.2 закрыт и одновибратор импульсы не формирует. Счетчики 02 и D3 находится в неизменном положении. Единица с выхода D1.4 поступает на выводы 4 дешифраторов D4 и D5 и дешифраторы включают индикаторы. Затем, мультивибратор D1.3 D1.4 переходит в противоположное состояние. На выводе 11 D1.4 устанавливается нулевой уровень и индикаторы гаснут. В тоже время, в момент перехода уровня на выводе 10 D1.3 из нулевого в единичное состояние, цепь СЗ R5 формирует короткий единичный импульс, который поступает на входы R счетчиков и устанавливает их в нулевое состояние. В тоже время единица с выхода D1.3 поступает на вывод 6 D1.2 и включает одновибратор на элементах D1.1 и D 1.2. Он начинает работать и при каждом замыкании контактов прерывателя формирует один импульс. Эти импульсы поступают на счетчик D2-D3. В течении 0,3 секунд идет счет этих импульсов, а затем схема возвращается в исходное состояние. Индикаторы показывают результат измерения частоты вращения коленвала, деленный на 100. Затем снова гаснут, и весь процесс повторяется.
Питается схема тахометра напряжением 5В от интегрального стабилизатора D6.
Подключается тахометр таким образом : вывод "-13V" соединяется с "массой" автомобиля, вывод "+13V" с шиной питания системы зажигания (вывод "Б" катушки зажигания), вывод "К ПР" подключается к прерывателю трамблера или к выводу "К" катушки зажигания.
Настройка не сложная. Нужно подать на прибор питание от лабораторного источника, а на его вход подать сигнал частотой 50 Гц подключив между выводами "-13V" и "К ПР" вторичную обмотку понижающего сетевого трансформатора (например трансформатора от сетевого адаптера для телеигры). Затем нужно подобрать номинал R4 таким образом, чтобы прибор показывал "15" (1500 об/мин соответствует частоте 50 Гц).
Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К564ЛА7, К176ЛА7, К164ЛА7. Микросхемы К133ИЕ2 можно заменить на К533ИЕ2, К155ИЕ2, К555ИЕ2. Дешифраторы К514ИД1 можно заменить на КР514ИД1. Индикаторы АЛСЗЗЗА — на АЛ С324А, АЛС335А, АЛС321А. Интегральный стабилизатор КР142ЕН5А можно заменить на К142ЕН5А или сделать стабилизатор на транзисторе КТ815 (КТ817, КТ807) и стабилитроне КС156А.
Недостаток этого тахометра в мигании индикаторов, если в его схему ввести регистр (как показано на рисунке 2) мигания не будет.
Читайте также: