Тахометр та 1 схема

Обновлено: 04.07.2024

Предлагаемая в статье схема цифрового тахометра предназначена для установки на автомобили с 4-х тактным бензиновым двигателем, имеющим контактный или электронный прерыватель. Информация о частоте отображается на 2-х разрядном индикаторе, показывающем число тысяч и сотен оборотов в минуту. Цикл измерения составляет 0,3 секунд, а цикл индикации — 4. 5 секунд.
Питается тахометр от аккумуляторной батареи автомобиля и потребляет ток около 400 - 500 миллиампер.

Устройство состоит из нескольких узлов, а именно:
формирователь импульсов (VT1, DD4.1);
генератор цикла измерения (DD3.1, DD3.2);
генератор рабочего цикла (DD3.3, DD3.4);
схема управления (DD2, DD4.2-DD4.4, DD9.1);
схема индикации (DD5, DD6, DD7, DD8);
стабилизаторы +5 вольт (DA1) и +3 вольт (VT2, VD2).
Частота импульсов зажигания двигателя и число оборотов коленвала связаны между собой формулой f=2n/60, где f — частота импульсов зажигания, а n-число оборотов коленвала. Так, например, при 1000 об/ мин частота импульсов зажигания равна 33 Герц.
Значит на схему счета тахометра поступит 33 импульса за секунду и на индикаторе будет отображаться число 33. Чтобы привести в соответствие отображаемое число с числом оборотов, схема управления ограничивает число импульсов, поступающих на счетчики DD5, DD6 за счет ограничения времени измерение до 0,3 секунд. Полученный двоичный код числа импульсов с выходов счетчиков DD5, DD6 записывается в буферы микросхем DD7, DD8, дешифруется и отображается на встроенных в эти микросхемы индикаторах. Счетчики DD5, DD6 сбрасываются в исходное состояние по выв. 3, 4 каждые 4. 6 секунд (время рабочего цикла), затем происходит цикл измерения и т.д. Схема на элементах DD2.2, DD9.1 формирует сигнал, по которому информация в буферах микросхем DD7, DD8 обновляется.

Собранная без ошибок схема должна заработать сразу. Необходимо только подбором резисторов R8 и R9 установить цикл измерения (0,3 секунд) и рабочий цикл (4. 6 секунд). Необходимо отметить, что если автомобиль оборудован стандартной батарейной системой зажигания, вход тахометра подключают к выводу прерывателя. Если система зажигания электронная и бесконтактная, то вход тахометра подключают к ее выходу, увеличив номинал регулятора R2 до 250. 300 кОм.

Микросхемы 555 серии заменимы на серии 1533 и даже 155. Микросхемы 561 серии заменяются микросхемами 176 серии. Стабилизатор DA1 и транзистор VT2 обязательно установить на ребристые алюминиевые радиаторы, а гасящий резистор R1 нужно установить отдельно от схемы тахометра, так как на нем выделяется много тепла.
Все радиокомпоненты устройства отечественные, но могут быть использованы и зарубежные полные аналоги:
DA1 - КР142ЕН5А
DD2 - К555ТМ2
DD3 - К561ЛА7 или К561ЛЕ5
DD4, DD9 - К555ЛА3
DD5, DD6 - К555ИЕ2
DD7, DD8 - К490ИП2
R1 - 8 Ом
R2 - 150 кОм
R3, R7, R10 - 1 кОм
R4, R5 - 10 кОм
R6 - 510 Ом
R8, R9 - 1 мОм
VD1 - КС156А
VD2 - КС133
VD3 - КД522
VD4 - КД105
VT1 - КТ315, подойдут и отечественные КТ312, КТ3102 или импортные 2N2712, 2SC633,
VT2 - КТ815, можно и КТ817 или зарубежные
2SC4055, BU807, BDV65, TIP29, BD135
C1, C2, C4 - 47 мкФ х 10 вольт
C3 - 0,1 мкФ
C5 - 0,33 мкФ
C6 - 6800
C7 - 3,3 мкФ

Тахометр своими руками – изготовление и применение на практике

Начнем с определений. Что такое тахометр в автомобиле? Это прибор, фиксирующий частоту вращения коленчатого вала в автомобиле.

Разумеется, его применение не ограничено только автотранспортом. Определение количества оборотов в минуту необходимо при работе с различными механизмами:

турбина самолета
вал корабельной силовой установки
генераторы электростанций
фрезерные и токарные станки высокой точности
буровые установки
приборы учета электроэнергии и воды.

Кроме того, приборы для измерения частоты вращения применяются в научно-исследовательской работе.
Любой тахометр состоит из двух частей:

Датчик вращения снимает показания с вала – объекта измерения
Сигнальное устройство либо подает команду на управляющую схему механизма, либо просто выводит данные на стрелочный прибор (цифровое табло).

Принцип работы тахометра достаточно простой

Есть несколько разновидностей конструкции:

Электрическая схема импульсная

На вал, частота которого измеряется, устанавливается метка, излучающая любое поле. Чаще всего это маленький магнит.

Рядом с валом размещается считывающее устройство – датчик. На нем формируются импульсы, соответствующие скорости вращения вала.

Электронная схема принимает сигналы, и выводит их на устройство отображения. Вместо пары магнит-датчик иногда применяется фото и светодиод.

Тогда на вал устанавливается диск с отверстием, и считывание происходит по вспышкам света.

Преимущество схемы – идеальная точность. Фактически, это цифровое устройство, работающее без погрешностей. Кроме того, такая схема не отбирает мощность у двигателя.

Недостаток – требуется электропитание. Это исключает применение прибора в чисто механических агрегатах.

Электрическая схема генераторного типа

Вал механизма соединен с компактным генератором. В зависимости от скорости вращения, меняется величина вырабатываемого напряжения.

Показания снимаются прибором, работающим по принципу вольтметра. Иное название – тахометр постоянного тока. Главное преимущество – нет необходимости в источнике питания.

Индукционный тахометр

Это также генераторная схема, только в данной конструкции применяется машина асинхронного типа. На катушки статора подается питание, и при вращении ротора происходит возбуждение и линейное увеличение напряжения.

У таких приборов высокая погрешность, и они не являются энергонезависимыми. Зато снятие показаний (в отличие от тахометра постоянного тока) происходит уже на малых оборотах.

Механический тахометр

Система автономная, для работы не требуется ни питания, ни управляющих схем.

На валу (5) жестко закреплен постоянный магнит (4). При вращении магнита возникает вихревое поле, которое увлекает за собой чашу (3) из магнитного материала.

Вращению чаши препятствует спиральная пружина (2). Чем выше скорость вращения, тем сильнее отклоняется вал со стрелкой.

Главное достоинство прибора – простота конструкции и отсутствие необходимости в электропитании. Недостатков два: высокая погрешность и сдвинутый нижний предел измерений. При малых оборотах стрелка не отклоняется.

Мы рассмотрим самое востребованное применение тахометров – автомобиль.

Любой механизм вращения (в нашем случае – коленчатый вал автомобиля) имеет предел нагрузки. То есть, силовая структура и подшипники могут выдержать определенную скорость.

Кроме того, остальные механизмы мотора также рассчитаны на предельно допустимую частоту оборотов.

Поэтому установка прибора контроля обязательна для любого современного ДВС. Исключение составляют лишь маломощные моторы для мотоциклов и мопедов.

Для контроля за оборотами коленвала нужен тахометр. В большинстве автомобилей (особенно с механическими КПП), показания прибора дают водителю возможность правильно выбирать момент перехода на следующую ступень.

Изготовление тахометра своими руками на базе Arduino, подробное видео.

Механический тахометр проверяется с помощью дрели или шуруповерта. Хорошо, если есть регулятор оборотов. Хвостовик тросика крепится в патроне, корпус прибора жестко закрепляется.

Ремонт тахометра не такая сложная задача, если это не модуль электросхемы. После локализации неисправности, меняется неисправный компонент.

Проводка, контакты датчика, сам датчик, оторванный магнитик на коленвале. Как правило, причина поломки именно в этих деталях.

С механикой еще проще. Надо просто заменить изношенный узел на новый, либо приобретенный на авторынке.

Автомобили с механическими тахометрами, как правило, относятся к сильно подержанным, так что найти б/у запчасть не сложно. Подключение тахометра после ремонта калибровки не требует.

Как сделать тахометр своими руками?

Если восстановить заводской прибор невозможно или дорого, его можно сделать своими руками. Эта же задача часто решается владельцами авто-мото транспорта, на которых тахометр не предусмотрен конструкцией.

Видео простейшего тахометра собранного своими руками из вольтметра, двигателя от старого принтера и диодного моста.
Если есть отверстие – устанавливаем фото-пару и подключаем ее к электронному тахометру.

Схему можно купить в виде готового KIT набора (на китайских сайтах электроники), либо собрать на доступной элементной базе.

Есть способы, как подключить самодельный тахометр к системе зажигания. Каждый импульс, подаваемый на высоковольтную свечную катушку, соответствует одному обороту коленвала.

Если есть сомнения в правильности — посмотрите электрическую схему вашего авто, надо найти проводник от генератора к прибору.

Итог
Изготовить самодельный тахометр достаточно просто, если есть элементарные навыки в электротехнике. При наличии паяльника и готовой схемы – это вопрос пары выходных.

Элементная база на любой вкус: от простенького счетчика импульсов до контроллера, собранного на ARDUINO. Главное понимать, как работает штатный прибор вашего авто.

Пример самодельного тахометра из компьютерной мышки. Все подробности в видео материале.

Импульсы амплитудой 350-400В снимаются с контакта КЗ подключенного к механическому прерывателю или электронному коммутатору. Так как процесс искрообразования-колебательный, на вход тахoметра необходимо пропустить только первый импульс максимальной амплитуды. Для этого служит стабилитрон VD1 с напряжением открывания около 100В. Конденсатор С1 гасит высокочастотные помехи, а диод VD2-отрицательные выбросы напряжения. Каскад на транзисторе VT1 служит для согласования уровней входных импульсов с логическими уровнями цифровых микросхем. Сигнал с коллектора VT1 запускает ждущий мультивибратор на микросхеме DD1, который вырабатывает счетные импульсы постоянной длительности примерно 3мс, подаваемые на счетные входы микросхем DD3 и DD4. Счетчики DD3 и DD4 включены по стандартной схеме синхронного прямого десятичного счета. Информационные выходы счетчиков подключены к входам дешифраторов двоичного кода в позиционный код семисегментного цифрового индикатора. Для увеличения яркости свечения индикаторов HL1 и HL2, они подключены к дешифраторам через буферные каскады на транзисторах VT2-VT15.
На микросхеме DD2 собран несимметричный мультивибратор, задающий измерительный интервал и управляющий работой схемы. Длительность положительного импульса в точке В задается емкостью С2 и резистором R5 и равна 300мс для применения в четырехцилиндровом двигателе. Длительность отрицательного импульса в точке В(положительного на выходе элемента DD2.4) зависит от С2 и R3 и примерно равна 3мс.

В начале цикла измерения передний фронт измерительного импульса дифференцируется цепью С4R8 и обнуляет счетчики DD3 и DD4. Затем высокий логический уровень на выводе 6 микросхемы DD1 разрешает работу ждущего мультивибратора и прохождение импульсов на входы счетчиков DD3 и DD4 до окончания измерительного импульса. Короткий отрицательный импульс в точке В инвертируется элементом DD2.4 и подается на выводы 1 микросхем DD5 и DD6, разрешая запись логических уровней с выходов счетчиков в регистры дешифраторов. После чего цикл измерения повторяется.

Питание схемы стабилизировано микросхемой DA1. С6 сглаживает выбросы напряжения автомобильного генератора, которые могут повредить микросхему стабилизатора. VD4-защита от дурака.

Конструкция:
1. Д817, ввиду больших размеров, впаян в разрыв провода, идущего от КЗ к тахометру, и заизолирован.(Вместо Д817 можно использовать неоновую лампочку).
2. DA1, C6 и VD4 установлены внутри П-образного основания из тонкого алюминия размерами 75х52х25мм. Над ними, отделенная картонной прокладкой, расположена основная плата. Вокруг всего этого картонная обечайка.
3. Индикаторы расположены на отдельной плате, соединенной с основной проводами.
4. Печатная плата односторонняя.

Синим цветом выделены проволочные перемычки. Проводники, выделенные на эл. схеме красным цветом, выполнены проводом МГТФ-0,2 со стороны пайки. С2 из серии К73-17 на 63В.
Настраивать тахометр лучше по частотомеру. Подбором R5 установить длительность положительного импульса в точке В 300мс. Или в точку соединения VD1 и R1 подать напряжение 50Гц 30:50В и добиться устойчивых показаний индикаторов “1,5тыс.”.
Примечание: если установлено многоискровое зажигание-тахометр будет врать как сивый мерин.

Второй вариант тахометра изображен на следующей схеме:

Отличие от первой схемы в применении индикаторов с общим анодом и буферных каскадов на транзисторах p-n-p. В связи с этим на управляющие входы S(выводы 6) микросхем DD5 и DD6 поданы сигналы логической 1. Рекомендации по конструкции и настройке такие же как и для схемы №1. Чертеж печатной платы приведен ниже.

Третий вариант тахометра отличается уменьшенным энергопотреблением.

В нем используются вакуумно-люминесцентные индикаторы ИВ-6, которые подключены непосредственно к выходам дешифраторов К176ИД3. Питание индикаторов обеспечивает преобразователь напряжения на микросхеме DA1 К157УД1 и трансформаторе TV1, намотанном на кольце К10х6х4,5 из феррита 1000НН. Схема преобразователя напряжения взята из журнала Радио №3-1994г и пересчитана для напряжения питания 12В( I-5 витков провода ПЭВ-1-0,2, II-140 витков провода ПЭВ-1-0,1 с отводом от середины, III-25 витков провода ПЭВ-1-0,23). Конструктивно схема тахометра разделена на две платы: плату измерений и плату питания; изображенных ниже.

Преобразователь напряжения настройки не требует и при исправных деталях начинает работать сразу. В авторском варианте в качестве С6,С7 и С8 использованы конденсаторы типа К53-14. Микросхема DA1 практически не нагревается и в дополнительном теплоотводе не нуждается. Методика настройки измерительной части схемы аналогична предыдущим вариантам. Платы расположены одна над другой, разделены изолирующей прокладкой и закрыты обечайкой из тонкого картона.

Как сделать тахометр своими руками?

Этот простой тахометр на ATtiny2313 умеет считать количество оборотов любых двигателей, будь то многофазные, многотактные и т.п. Он может быть полезен в авто- мототехнике, для отображения оборотов двигателя. При этом совершенно не имеет значения, сколько тактов или цилиндров имеет двигатель. Его также можно использовать совместно с электронными контроллерами электродвигателей, будь то одно- или трёхфазные.

Схема тахометра очень простая – один микроконтроллер ATtiny2313 и четырёхсимвольный светодиодный индикатор. Транзисторные ключи в целях упрощения отсутствуют. Индикатор можно использовать как с общим катодом, так и с общим анодом – это выбирается в исходнике. Тахометр может подсчитывать обороты как в секунду, так и в минуту, что делает его полностью универсальным.

Дополнительно устройство имеет возможность программного управления яркостью: обычная и пониженная. Если джампер открыт, то устанавливается обычная яркость. При замыкании контактов яркость уменьшается.

Нажмите для увеличения
Перейдём непосредственно к схеме. Если устройство подключается непосредственно к контроллеру двигателя с TTL-уровнями, то импульсы можно подавать просто на вывод 6 микроконтроллера. В противном случае следует выполнить простейший преобразователь уровня на транзисторе.

Для получения и стабилизации напряжения питания +5 вольт применён линейный стабилизатор 1117 с низким падением напряжения для большей экономичности.

В качестве светодиодного индикатора применён индикатор от микроволновки с общим анодом. Так как он уже содержит в себе резисторы на 220 Ом, то на печатной плате они не предусмотрены.

На верхней стороне печатной платы имеются аж 10 перемычек, но они весьма легко устанавливаются.

С обратной стороны установлены SMD-компоненты: это два конденсатора по 22 пФ для кварцевого резонатора, микросхема стабилизатора и фильтрующие конденсаторы.

Кварцевый резонатор для микроконтроллера ATtiny2313 можно устанавливать на 8 или 4МГц, это задаётся в исходнике и управляет прескалером.

Режим отображения оборотов – в секунду или в минуту – задаётся аналогично, в исходнике. Для отображения количества оборотов в минуту рассчитанное количество оборотов в секунду просто программно умножается на 60. Имеется возможность программного округления расчитаных значений. Эти нюансы прокомментированы в исходном коде.

При прошивке микроконтроллера необходимо установить фьюзы:

Исходник написан на языке C в Codevision AVR. Он был позаимствован из другого проекта – тахометра для трёхлопастного вертолёта.

Коротко о настройке: необходимо заранее определить, какое количество импульсов за 1 оборот будет подаваться на вход тахометра. Например, если их источником будет контроллер трёхфазного мотора на LB11880, то он выдаёт по три импульса на каждый оборот шпинделя. Поэтому в исходном коде следует указать это значение.

Выбор индикатора – с общим анодом или с общим катодом (ненужное значение – закомментировать):

Количество тахометрических импульсов на 1 оборот вала:

Выбор частоты кварцевого резонатора – 0x00 для 4МГц, 0x01 – для 8МГц:

Выбор отображения оборотов в минуту:

lTmp = (62500L * 60L * (long)wFlashCnt);

Для отображения количества оборотов в секунду необходимо убрать умножение на 60:

lTmp = (62500L * (long)wFlashCnt);

Для того, чтобы отключить округление значений, нужно закомментировать следующие строки:

Так как в этой конкретной конструкции применён весьма специфический индикатор, то разводка печатной платы не прикладывается.

Хочешь почитать ещё про схемы своими руками? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Регулируемый блок питания из блока питания компьютера ATX
Схемы и печатные платы блоков питания на микросхемах UC3842 и UC3843
Зарядное устройство на UC3842/UC3843 с регулировкой напряжения и тока
Екатерина одобряет.

НСТ	27 дек 2018 16:13

Сергей

29 мар 2017 23:29

Iggis

23 авг 2015 11:05

Девять кучек хлама:

Дайджест
радиосхем
Новые схемы интернета – в одном месте!

Читайте также: