Тахометр стробоскопический своими руками
Итак, приступаем к сборке. Как уже упоминалось самодельный тахометр состоит из двух основных частей: моторчика работающего от постоянного тока и вольтметра. Если такого моторчика у Вас нет, его легко можно купить на блошином рынке по цене буханки хлеба или дешевле, по цене двух буханок можно купить новый в магазине электронных компонентов. Если нет вольтметра, он обойдется дороже моторчика, однако на том же блошином рынке его цена будет вполне приемлемой. Вольтметр подключается к контактам моторчика, и все, тахометр готов. Теперь нужно испытать готовый тахометр в работе. При вращении вала моторчика-генератора будет создаваться напряжение, пропорциональное частоте вращения. Следовательно, частоте вращения будут пропорциональны и показания вольтметра.
Проградуировать такой тахометр можно по-разному. Например, построить справочный график зависимости напряжения от частоты вращения якоря или сделать новую шкалу вольтметра, на которой вместо воль записывается число оборотов.
Так как график отражает линейную зависимость, достаточно отметить две-три точки и провести через них прямую. Получение контрольных точек - это самый проблемный этап подготовки самодельного тахометра к работе. Если есть доступ к фирменным станкам, контрольные точки легко получить, зажав резиновую трубочку, надетую на вал моторчика, в патроне сверлильного или токарного станка и включая станок на различных передачах, фиксировать показания вольтметра (скорость вращения шпинделя на каждой передаче указана в паспорте станка). В противном случае для калибровки придется использовать либо дрель, либо двигатель при режиме работы для которого известна частота вращения. И даже если удалось измерить напряжение на контактах моторчика только для одной частоты вращения, вторая точка - это пересечение осей (x) и (y) (то есть числа оборотов и напряжения), правда точность измерений по зависимости основанной на двух точках будет низкой.
Для измерения частоты вращения, вал исследуемого двигателя соединяется с моторчиком небольшим отрезком резиновой трубки или с помощью различных переходников. Если вольтметр зашкаливает при измерении больших скоростей вращения, в схему вводится переключатель с дополнительными резисторами. Потребуется и перестроение графика для каждого положения переключателя.
Возможности прибора можно значительно расширить. Если изготовить роликовый фрикционный переходник диаметром 31,8 мм, тахометр позволит измерять и линейную скорость, выраженную в метрах в минуту. Для этого количество оборотов в минуту, определенное по графику, делят на 10.
Точность измерения зависит практически только от тщательности построения графика и цены деления вольтметра. Подобный простейший и очень дешевый самодельный тахометр может найти широкое применение всюду, где нужно быстро определить частоту или скорость вращения валов, шкивов и других деталей.
Цифровой тахометр из смартфона своими руками
Самодельный стробоскопический тахометр из iPhone своими руками
Самодельный лазерный (оптический) тахометр из iPhone своими руками
Сравнительные измерения частоты вращения двигателя лазерным и стробоскопическим тахометрами
Стробоскопический тахометр
С. БАНДУРА, г. Николаев, Украина
Предлагаемый прибор предназначен для бесконтактного измерения частоты вращения вала электродвигателей малой мощности, для которых механический тахометр представляет значительную нагрузку. Устройство вырабатывает короткие вспышки света, частоту повторения которых можно регулировать от 2,5 до 100 Гц, что позволяет визуально "остановить" одиночную метку, нанесенную на вал, вращающийся с частотой 150. 6000 мин-1. Именно в этих единицах установленное значение частоты выводится на цифровой индикатор прибора.
Схема тахометра показана на рис. 1.
Он собран на микроконтроллере DD1, тактовая частота которого (10 МГц) стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Для вывода сигналов, подаваемых на катоды светодиодных элементов индикатора HG1, использован порт D микроконтроллера, а на их общие аноды (раздельно для каждого из четырех знакомест) — выходы РВ4—РВ7 через усилители тока на транзисторах VT1, VT2. VT4, VT5.
Одновременно с переключением знакомест индикатора
микроконтроллер проверяет состояние кнопок SB2—SB5. Их соединенные вместе правые (по схеме) контакты подключены к входу РВО микроконтроллера. Нажатиями на эти кнопки изменяют частоту импульсов, формируемых микроконтроллером на выходе РВЗ. Сразу после включения питания или нажатия на кнопку SB1 частота импульсов на этом выходе равна 25 Гц (1500 мин-1).
Для генерации импульсов программа настраивает шестнадцатиразрядный таймер-счетчик 1 микроконтроллера на работу в режиме СТС (Clear Timer on Compare — очистка таймера при совпадении). Импульсы запуска одновибратора на таймере DA2 формирует процедура обработки прерывания TIMER/COUNTER COMPARE A (INT5). Одновибратор увеличивает длительность этих импульсов до 2 мс. Такое решение дает возможность при необходимости ее изменить простой заменой конденсатора С5 или резистора R3, не прибегая к вмешательству в программу. Импульсы с выхода таймера, усиленные транзистором VT3, поступают на излучающий диод EL1.
Число К, записываемое в регистр совпадения OCR1A таймера-счетчика 1 и задающее период следования импульсов, вычисляется по формуле
где fкв — частота тактового генератора микроконтроллера, Гц; 64 — коэффициент ее деления перед подачей на счетный вход таймера; п — частота вращения, мин-1; 60 —
число секунд в минуте. Это число по заданной частоте вычисляет специальная процедура.
Минимальная частота nmin, которая может быть достигнута при тактовой частоте 10 МГц и максимально возможном числе в регистре OCR1A, равна
однако програмно она ограничена до
150 мин-1. Частоту вращения менее 3000 мин-1 можно измерить с погрешностью не более 1 мин-1, а выше указанного значения — 4 мин-1.
Прибор собран в пластмассовом корпусе, на передней панели которого расположены кнопки SB1—SB5 и индикатор HG1 (рис. 2). 
В качестве излучателя использован миниатюрный светодиодный фонарь.
На рис. 3 показан фрагмент окна программы PonyProg с конфигурацией микроконтроллера, которую необходимо задать при его программировании. Архив прошивки микроконтроллера 4kb. скачать 
Радио №8, 2010г.
Данное устройство предназначено для измерения частоты вращения электродвигателей и главным преимуществом является бесконтактный метод измерения, основанный на стробоскопическом эффекте, где яркие световые импульсы производит светодиод высокой мощности. Для измерения необходимо установить частоту вспышек в соответствии с частотой вращения (при освещении стробоскопом объект кажется неподвижным), используя энкодер. Измерение может быть сделано без остановки вращающегося механизма. Тахометр построен на микроконтроллере ATmega8, а результат измерения отображается на ЖК-дисплее. Кроме того, система также показывает ошибку, которая появляется в результате некоторых временных процессов в программе. Управление осуществляется с помощью поворотного энкодера и небольшой клавиатуры. Все устройство может питаться от батарей, так как из-за импульсного характера генерации потребление энергии является незначительным. Весь прибор успешно уместился в популярном корпусе KM35, где также есть место для 9В батареи.
Схема устройства
Сердцем прибора и ее наиболее важной частью является микроконтроллер U1 (ATMEGA8-16AU), который работает от кварцевого резонатора частотой 16 МГц (X1). Дополнительные конденсаторы С1(22pF) и С2(22pF) необходимы для правильной работы резонатора. Предусмотрен интерфейсный разъем программирования Prog, который содержит набор контактов для последовательного программирования. Разъем требуется, поскольку микроконтроллер выполнен в SMD корпусе. С5 (100 нФ) фильтры питания микроконтроллера. Конденсаторы С6(100 nF) и С7(100 nF) смягчают крутизну сигнала, генерируемого энкодером, что облегчает его бесперебойную работу в программе. Кнопки S1 - S6 (uSwitch) являются дополнительным клавиатурным блоком. Светодиод мощностью 0,5 W излучает вспышки света, рабочий ток ограничен резистором R4(30R / 2W) и управляется с помощью транзистора Т2(BC337) и резистора R3(330R). Светодиод подключается непосредственно к источнику питания без стабилизатора, чтобы минимизировать воздействие импульсов тока на микроконтроллер и уменьшить нагрузку на стабилизатор U2(78L05). Конденсаторы С3(220uF) и С4(47uf) необходимы для правильной работы стабилизатора. Индикация результатов измерения осуществляется на ЖК-дисплее (W1, 16x2). Контраст устанавливается потенциометром P1(10k), подсветка включается программно с помощью T1(BC556), R1(47R) и R2(3,3k).
Сборка
Прибор может быть успешно построен на основе печатной платы, которая доступна в архиве внизу страницы. Также доступа плата в зеркальном отображении. Плата проста в сборке, но включает в себя компоненты для пайки SMD, которые могут вызвать проблемы для начинающих радиолюбителей. Сборка должна быть начата с пайки двух перемычек. Далее должны быть установлены SMD конденсаторы и резисторы, они используются в популярных корпусах 0805(2x1.2mm). Далее, припаивается на место микроконтроллер U1, обратите внимание на правильность установки ключа. Кнопки должны иметь длину 15 мм и слегка выступать над ЖК дисплеем, это будет важно при установке платы в корпус. Точно так же и в случае с энкодером. Потенциометр Р1 установлен таким образом, чтобы его можно было регулировать через отверстие в боковой стенке корпуса. Плата разработана таким образом, что она легко помещается в популярном корпусе KM35.
После того как был написан первоначальный вариант кода и произведен расчет таймера делителя, измерения показали отклонение частоты генерируемых вспышек по отношению к теоретическим расчетам. Эта погрешность появляется из-за работы делителя таймера, равного 1, времени, которое необходимо для обслуживания прерывания, а иногда из-за перезагрузки значения таймера в регистрах. В приведенной ниже таблице, включены измерения частот, генерируемых на выходе (F_p) по отношению к частоте, которая должна быть теоретически (f_i) и соответствующие значения оборотов (умножаются на 10, чтобы получить точность установки в 0,1 об/мин).
Данные из таблицы делятся на два диапазона, первый от 60 до 480 об/мин и второй диапазон 480-42000 об/мин. Это разделение результат программы, в которой работают два диапазона измерения. Графики ниже показывают зависимость измеренных и теоретических данных:
В качестве калибровочной кривой была принята квадратичная зависимость:
y = a \cdot x^2 + b \cdot x +c
где у - обороты теоретические, х - измеренные обороты, а, b, c - коэффициенты в результате регрессии. Графики были выполнены в программе Gnuplot, и поправочные коэффициенты постоянные для двух областей работы системы представлены ниже:
После вставки параметров устройство становится измерителем, а не только индикатором оборотов. В таблице ниже приведены результаты измерений частот генерируемых прибором в зависимости от набора на дисплее. Частота генерируется с ошибкой, равной доли процента от желаемого:
Автомобильных стробоскопов для регулировки угла зажигания известно множество, поэтому данная разработка является "одной из многих" и не заслуживает оформления в виде статьи.
В прошлом веке они делались на основе газоразрядных ламп-вспышек, а нынче им на замену пришли светодиоды. Компонентная база - самая различная - от логических элементов и триггеров до таймеров. Схемы из Интернета - под спойлером.
Заказчик (начальник отдела механизации) выдвинул еще одно пожелание - снабдить устройство тахометром, показывающим частоту оборотов коленвала. Поэтому пришлось разрабатывать устройство заново. Почти все детали были взяты из загашника. Прикуплены только "крокодилы" (к клеммам аккумулятора и для емкостного датчика), светодиодная матрица и разборный разъем питания.
Первым этапом была апробация индуктивного датчика искрообразования (200 витков на расколотом ферритовом кольце, одеваемом на провод первого цилиндра. Осциллограммы при испытании показали, что ни о какой индуктивной связи речи не идет даже близко. Датчик с катушкой ТТ оказался емкостным. Поэтому не мудря лукаво он был изготовлен из "крокодила", с приклепанной к его бранше полоской стеклотекстолита, на которой распаяны конденсатор С1 на 100 пФ х 2 кВ и входные резисторы R1R2 (на фото они еще отсутствуют):
В качестве элементной базы был выбран сдвоенный одновибратор К561АГ1:
На первой половинке (DD1) собран одновибратор аналогового тахометра с выходом на стрелочную измерительную головку на 500 мкА. Его вход отвязан от датчика буферным ключевым каскадом на VT1. Кроме функции тахометра этот одновибратор играет еще и роль защиты от ложных срабатываний - пока не закончится формирование выходного импульса, не запустится повторно следующий каскад (проблеск).
На второй половинке (DD2) собран одновибратор проблеска, нагруженный на управляемый источник стабильного тока на 3 А, нагрузкой которого, с свою очередь, явилась светодиодная матрица на 10 Вт. с неработающей центральной цепочкой светодиодов (итого суммарно на 6 Вт).
Матрица установлена на радиаторе северного моста материнской платы, прикрепленной к удлиняющей ручке.
Питание одновибраторов застабилизировано интегральным стабилизатором 78L09 на 9 В. Вся "лепестроника" размещена на печатной плате (кроме конденсатора С9, установленного прямо на входном разъеме питания):
Кроме того, на разъеме же установлен диод Шоттки на 3 А, защищающий от переполюсовки при подключении к клеммам аккумулятора.
И все это помещено в корпус от малогабаритного компьютерного блока питания:
В отверстие от кулера тютелька-в-тютельку поместилась стрелочная головка:
Резистор R9 регулировки длительности проблеска вынесен с печатной платы на корпус (вверху слева) для удобства подстройки. Включатель проблеска на ручке (как было показано на схеме) не уместился, поэтому тоже размещен на корпусе (красный тумблер справа по центру). Исключительно чтобы лишний раз не "напрягать" светодиодную матрицу. Все-таки, хоть скважность импульсов и велика, но и ток большой.
Попытался я сделать на головку шкалу программой Старичка "Shkala" - не получилось. Нет в ней таких приборов. Пришлось делать SPlan'ом.
Калибровка частотомера производилась от переменного напряжения 50 Гц х 3 В, что соответствовало 3000 об/мин. прямо на вход датчика, минуя конденсатор С1.
Испытания этого "чудо-девайса" оказались вполне удачными. Яркости было достаточно для наблюдения за меткой, "поднятой" белым маркером для ретуши текстов, в облачный день под капотом машины, стоящей во дворе. Длина ручки позволила подносить головку к любым движущимся частям мотора без опасности получения травм. Наличие частотомера тоже было информативным.
![Лайк]()
2- 3
С помощью этого простого прибора-стробоскопа,можно узнать частоту вращения двигателя или сделать простейший световой эффект,который применяют на дискотеках.
Стробоскоп выполнен на таймере 555,на полевом транзисторе собран ключ для управления светодиодом или матрицей из светодиодов.Ток светодиода подбирается резистором R5.Частоту вспышек светодиода регулируют резистором R3,диапазон частот устанавливается конденсатором C1.При емкости этого конденсатора 100нФ,частота вспышек светодиода будет 47-123Гц,при емкости 1мкФ частота будет 4-12Гц.
Для определения частоты вращения двигателя, емкость конденсатора должна быть в среднем 100нФ. На вал двигателя надо наклеить диск из светлой бумаги с черной полосой как на фото и подать питание на двигатель.Светодиод стробоскопа установить над вращающимся диском.Как только частота вспышек стробоскопа совпадет с частотой вращения двигателя,черная полоса должна остановиться на месте,хотя двигатель будет работать.Теперь остается только узнать частоту вспышек,допустим 50 Гц в секунду,это значит что вал двигателя вращается с частотой 50 оборотов в секунду.Пятьдесят оборотов умножаем на 60 секунд,получается 3000 оборотов двигатель совершает в минуту.На дискотеках вспышки стробоскопа создают иллюзию,как будто танцующий человек танцует или двигается разными "кадрами киноленты".
Следует помнить о такой нехорошей штуке,если вы работаете в цеху на станке с вращающимся диском и в цеху при этом шумно и вы не слышите шум работы двигателя.В цеху для освещения применены лампы,которые мигают с частотой сети 50 Гц.Глаз человека эти мигания не замечает и поэтому кажется,что лампа светит монотонно.Но если частота вращения отрезного диска совпадет с частотой мигания лампы,то будет иллюзия что диск остановлен и не вращается.При попытке дотронуться рукой до диска,можно получить тяжелую травму.Поэтому в цех надо покупать специальные лампы без стробоэффекта.
Читайте также: