Тахометр из кулера компьютера своими руками

Обновлено: 04.07.2024

Добрый день.
Выношу на Ваше рассмотрение схему простенького цифрового тахометра на AVR ATtiny2313, КР514ИД2, и оптопаре спроектированного мною.
Сразу оговорюсь: аналогичных схем в интернете много. У каждой реализации свои плюсы и минусы. Возможно, кому-то мой вариант подойдет больше.

Начну, пожалуй, с тех. задания.
Задача: нужно сделать цифровой тахометр для контроля оборотов электрического двигателя станка.
Вводные условия: Есть готовый реперный диск на 20 отверстий от лазерного принтера. В наличии много оптопар от сломанных принтеров. Средние (рабочие) обороты 4 000-5 000 оборотов/минуту. Погрешность отображаемых результатов не должна превышать ± 100 оборотов.

Ограничение: питание для блока управление составляет 36В (тахометр будет установлен в один корпус с блоком управления – об этом ниже).

Маленькое лирическое отступление. Это станок моего друга. На станке установлен электромотор PIK-8, обороты которого контролируются согласно найденной в интернете и модифицированной схеме. По просьбе друга и был разработан простенький тахометр для станка.

Изначально в схеме планировалось применить ATMega16, но рассмотрев условия, решено было ограничиться ATtiny2313, работающего от внутреннего (RC) генератора на частоте 4 Мгц.

Общая схема выглядит следующим образом:

При необходимости внесения изменений в прошивку тахометра на плате предусмотрен разъем ISP.

На схеме подтягивающий резистор R12, номиналом 30 кОм, подобран опытным путём для конкретной оптопары. Как показывает практика – для разных оптопар он может отличаться, но среднее значение в 30 кОм должно обеспечить устойчивую работу для большинства принтерных оптопар. Согласно документации к ATtiny2313, величина внутреннего подтягивающего резистора составляет от 20 до 50 кОм в зависимости от реализации конкретной партии микроконтроллеров, (стр. 177 паспорта к ATtiny2313), что не совсем подходит. Если кто захочет повторить схему, может для начала включать внутренний подтягивающий резистор, возможно у Вас, для Вашей оптопары и вашего МК работать будет. У меня, для моего набора не заработало.

Так выглядит типичная оптопара от принтера.

Светодиод оптопары запитан через ограничивающий резистор на 1К, который я разместил непосредственно на плате с оптопарой.
Для фильтрации пульсаций напряжения на схеме два конденсатора, электролитический на 220 мкФ х 25В (что было под рукой) и керамический на 0,1 мкФ, (общая схема включения микроконтроллера взята из паспорта ATtiny2313).

Для защиты от пыли и грязи плата тахометра покрыта толстым слоем автомобильного лака.

Замена компонентов.
Можно применить любой светодиодный индикатор на четыре цифры, либо два сдвоенных, либо четыре поодиночных. На худой конец, собрать индикатор на отдельных светодиодах.

Вместо КР514ИД2 можно применить КР514ИД1 (которая содержит внутри токоограничивающие резисторы), либо 564ИД5, К155ПП5, К155ИД9 (при параллельном соединении между собой ножек одного сегмента), или любой другой преобразователь двоичного в семисегментный (при соответствующих изменениях подключения выводов микросхем).

Транзисторы VT1-VT4 – любые слаботочные, работающие в режиме ключа.

Принцип работы основан на подсчете количества импульсов полученных от оптопары за одну секунду и пересчет их для отображения количества оборотов в минуту. Для этого использован внутренний счетчик Timer/Counter1 работающий в режиме подсчета импульсов поступающих на вход Т1 (вывод PD5 ножка 9 МК). Для обеспечения стабильности работы, включен режим программного подавления дребезга. Отсчет секунд выполняет Timer/Counter0 плюс одна переменная.

Расчет оборотов, на чем хотелось бы остановиться, происходит по следующей формуле:
M = (N / 20) *60,
где M – расчетные обороты в минуту (60 секунд), N – количество импульсов от оптопары за одну секунду, 20 – число отверстий в реперном диске.
Итого, упростив формулу получаем:
M = N*3.
Но! В микроконтроллере ATtiny2313 отсутствует функция аппаратного умножения. Поэтому, было применено суммирование со смещением.
Для тех, кто не знает суть метода:
Число 3 можно разложить как
3 = 2+1 = 2 1 + 2 0 .
Если мы возьмем наше число N сдвинем его влево на 1 байт и приплюсуем еще одно N сдвинутое влево на 0 байт – получим наше число N умноженное на 3.
В прошивке код на AVR ASM для двухбайтной операции умножения выглядит следующим образом:

Mul2bytes3:
CLR LoCalcByte //очищаем рабочие регистры
CLR HiCalcByte
mov LoCalcByte,LoInByte //грузим значения полученные из Timer/Counter1
mov HiCalcByte,HiInByte
CLC //чистим быт переноса
ROL LoCalcByte //сдвигаем через бит переноса
ROL HiCalcByte
CLC
ADD LoCalcByte,LoInByte //суммируем с учетом бита переноса
ADC HiCalcByte,HiInByte
ret

Проверка работоспособности и замер точности проводился следующим образом. К вентилятору компьютерного куллера был приклеен картонный диск с двадцатью отверстиями. Обороты куллера мониторились через BIOS материнской платы и сравнивались с показателями тахометра. Отклонение составило порядка 20 оборотов на частоте 3200 оборотов/минуту, что составляет 0,6%.

Вполне возможно, что реальное расхождение составляет меньше 20 оборотов, т.к. измерения материнской платы округляются в пределах 5 оборотов (по личным наблюдениям для одной конкретной платы).
Верхний предел измерения 9 999 оборотов в минуту. Нижний предел измерения, теоретически от ±10 оборотов, но на практике не замерялся (один импульс от оптопары в секунду дает 3 оборота в минуту, что, учитывая погрешность, теоретически должно правильно измерять скорость от 4 оборотов в минуту и выше, но на практике данный показатель необходимо завысить как минимум вдвое).

Отдельно остановлюсь на вопросе питания.
Вся схема питается от источника 5В, расчетное потребление всего устройства не превышает 300 мА. Но, по условиям ТЗ, тахометр конструктивно должен находится внутри блока управления оборотами двигателя, а к блоку от ЛАТРа поступает постоянное напряжение 36В., чтобы не тянуть отдельный провод питания, внутри блока установлена LM317 в паспортном включении, в режиме понижения питания до 5В (с ограничивающим резистором и стабилитроном для защиты от случайного перенапряжения). Логичнее было бы использовать ШИМ-контроллер в режиме step-down конвертера, на подобии МС34063, но у нас в городе купить такие вещи проблематично, поэтому, применяли то, что смогли найти.

Фотографии платы тахометра и готового устройства.

К сожалению, сейчас нет возможности сфотографировать на станке.

После компоновки плат и первой пробной сборки, коробка с устройством отправилась на покраску.

В случае, если у Вас тахометр не заработал сразу после включения, при заведомо верном монтаже:

1) Проверить работу микроконтроллера, убедится, что он работает от внутреннего генератора. Если схема собранна правильно – на циферблате должно отображаться четыре нуля.

2) Проверить уровень импульсов от оптопары, при необходимости подобрать номинал резистора R12 или заменить схему подключения оптопары. Возможен вариант обратного подключения оптотранзистора с подтяжкой к минусу, с включенным или нет внутренним подтягивающим резистором МК. Также возможно применить транзистор в ключевом (инвертирующем) режиме работы.

С помощью этого электронного устройства,можно следить за оборотами или остановкой вентилятора-кулера. Если начнут снижаться обороты или кулер остановится,об этом просигнализирует пищалка.

датчик оборотов и остановки кулера-вентилятора на таймере 555

На микросхеме 555 собрано устройство,которое подает питание на пищалку и следит за сигналом на выводах 2 и 6.При подаче питания на кулер,по его проводам проходит ток с импульсами.Эти импульсы можно "поймать" и преобразовать в напряжение с импульсами,это поможет сделать катушка индуктивности применяемая в реле.На эту катушку надо намотать 4-5 витков провода питания от вентилятора.Если устройство работать не будет,надо намотку провода провести в другом направлении.

Возникла идея собрать "самопальный" тахометр для кулера.
Обчитавшись других сайтов по данной теме, нашел парочку схем на atmega и attiny для снятия количества оборотов с коленвала автомобиля (пруфлинки могу предоставить).
А теперь суть проблемы, имеется кулер с 3 проводами ( + - и скорей всего управление кулером или датчик оборотов(датчик Холла?)). Как с него снять данные по оборотам?
Вариант со стрелочными приборами отпадает.
P.S: на материнке больше нет места под трехпиновые с кулеры.

Rotterdam ,желтый провод вентилятора - выход таходатчика - берешь отсюда сигнал если собираешься городить самопальный тахометр.

Моддинг ног, в зимний период, заключается в повышении их волосатости.

Rotterdam , а ещё есть такие автокомпьютеры маленькие, которые показывают температуру окр. среды, вольтаж сети и количество оборотов и угол опережения)))) есть провода питалова, датчик температуры и один провод на катушку зажигания)))))

Rotterdam , а тебе зачем себе мозг парить самоделкой, там контролеры, прошивки и т.д. А тут сразу и за малую цену, года два покупал за 300руб.

Есть сразу несколько причин, чтобы задуматься, как сделать регуляторы скорости кулера своими руками. Чаще всего – это шум этого самого вентилятора и таким способом можно от него если не избавиться совсем, то сделать значительно тише это точно. Дальше расскажу, что и как я делал, чтобы добиться поставленной цели.

Сборка регуляторов вращения кулера

Сегодня мы рассмотрим три интересные схемы для регулятора скорости вентилятора – одна обычная, вторая с термодатчиком и третья для уменьшения шума.

Не будем томить и сразу приступим к делу.

Обычная схема для регулятора оборотов кулера

Эта схема обеспечивает регулировку скорости вентилятора без контроля оборотов.

Схема размещается прямо внутри блока питания и имеет дополнительные посадочные места для подключения внешних датчиков, также есть возможность добавить стабилитрон, что будет ограничивать минимальное напряжение вентилятора.

Вот все комплектующие, что вам понадобятся для сборки этой схемы:

Биполярные транзисторы;
Стабилитрон;
Диод;
Электролитический конденсатор;
8 резисторов;
Терморезистор;
Сам вентилятор;

А вот и сама схема:

Схема регулятора оборотов кулера с термодатчиков

Вентилятор в блоках питания вращается с постоянной скоростью, она не зависит от температуры высоковольтных резисторов, что вентилятор должен охлаждать.

Как правило, блок питания всегда подаёт на вентилятор мощность, необходимую для поддержания этой скорости.

Блоки питания, что ставятся в компьютеры, выбираются с запасом даже при максимуме энергопотребления. Соответственно, блок питания работает не на всю и высоковольтные резисторы не сильно нагреваются.

Поэтому кулер впустую гоняет воздух и поднимает пыль внутри компьютера.

Решить эту проблему поможет автоматический регулятор частоты оборотов вентилятора с термодатчиком, чья схема располагается ниже.

Список радиодеталей, что понадобится вам при сборке:

Два биполярных транзистора;
Четыре диода;
Два резистора;
Ну и сам вентилятор;

Датчиком в этом регуляторе служат германиевые диоды VD1-VD4.

Этот выбор обусловлен рядом плюсов германиевых диодов перед терморезисторами. Во-первых, зависимость обратного тока у них более выражена, чем у тех же терморезисторов, а во-вторых, стеклянный корпус диодов позволяет обойтись без диэлектрических прокладок.

Резистор R1 нужен для исключения возможности поломки транзисторов VT1 и VT2, в случае теплового пробоя диодов. Сопротивление резистора выбирается из максимально допустимого значения тока базы VT1.

Резистор R2 в свою очередь определяет порог, когда вентилятор должен сработать.

Устройство вставляется напрямую в блок питания.

Выводы диодов спаиваются вместе, после чего приклеиваются к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. К выводам транзистора VT2 припаиваются резисторы R1 и R2, а также транзистор VT1.

При настройке регулятора, что происходит в основном в подстройке резистора R2 и выбору подходящего количества диодов.

Настраивая резистор R2, вам необходимо подобрать сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке кулер крутился с небольшой скоростью.

Также вам нужно добиться, чтобы при подаче питания вентилятор вращался с небольшой частотой (если слишком быстро вращается – уменьшите количество диодов, если не вращается – увеличьте).

Рекомендую следующее видео, в котором автор самостоятельно изготавливает регулятор скорости вращения компьютерного вентилятора:

Что в итоге.

Сегодня мы рассмотрели то, как своими руками собрать обычный регулятор частоты оборотов компьютерного вентилятора и регулятор скорости вращения вентилятора с термодатчиком.

Для понимания того, как мы их собирали, воспользуйтесь схемами, что находятся выше.

Напишите в комментариях то, как думаете – стоит ли изготавливать и устанавливать подобные регуляторы или вентилятор и без них нормально работает?

Читайте также: