Цифровой и аналоговый самодельныи тахометр

  • 19-01-2015
  • 16
  • 224
Оглавление: [скрыть]
  • Принцип работы тахометра на микроконтроллере
  • Простое устройство для замеров скорости вращения
  • Аналоговые и цифровые тахометры

Тахометр — это устройство для преобразования неэлектрического параметра (частоты вращения) в электрический (импульсы, напряжение, сила тока). С его помощью можно определить количество оборотов за определенную единицу времени (чаще всего интервал равен 1 минуте).

Тахометр автомобильный

Тахометр предназначен для преобразования неэлектрического параметра в электрический.

Самодельный тахометр может основываться на практически любом считывающем устройстве. Очень часто применяют датчики:

  • индуктивные;
  • Холла;
  • емкостные;
  • резистивные;
  • фоторезистивные;
  • концевые.

Принцип работы тахометра на микроконтроллере

Если взять за основу современную элементную базу, то можно с использованием нескольких микросхем построить вполне рабочий самодельныйтахометр на светодиодах или с использованием ЖК-дисплея. Причем вариантов считывающих устройств может быть великое множество. Предусмотреть можно как подключение индуктивного, так и датчика Холла. Процесс преобразований в тахометре на микроконтроллерах:

Устройство тахометра

Устройство тахометра.

  1. На оси вращения располагается диск, на краю которого имеется выступ — один зуб небольшой высоты. Размер диска может быть абсолютно любым. Главное, чтобы скорость срабатывания датчика позволяла зафиксировать один оборот.
  2. Напротив зуба диска устанавливается датчик. Срабатывает он лишь во время прохождения зуба возле него.
  3. Со считывающего устройства тахометра поступает сигнал на преобразователь, в случае если уровень сигнала маленький. Преобразователь состоит из операционного усилителя, который повышает уровень сигнала в несколько раз.
  4. Сигнал от операционного усилителя поступает на счетчик импульсов. Выполнен он может быть на простом микроконтроллере. Только в нем обязательно должно быть заложено программное обеспечение.
  5. Число импульсов, сосчитанное контроллером, подается на устройство, которое выполняет расчет данных. Это такой же микроконтроллер, но в нем заложен иной алгоритм. Устройство по определенной схеме, которая заложена в нем, считает число оборотов за некоторый промежуток времени.
  6. Следующий этап — это преобразование цифрового сигнала в визуальный вид. С этой задачей справляется ЖК-индикатор с микросхемой, которая им управляет.
Вернуться к оглавлению

Простое устройство для замеров скорости вращения

Микрокалькулятор

В качестве основы для изготовления тахометра можно взять микрокалькулятор.

Но построить тахометр можно не только с микроконтроллерами. За неимением элементной базы выйти из положения поможет даже простой микрокалькулятор. Самодельный тахометр на его основе не будет обладать высокой точностью, а также выводить на дисплей число оборотов в минуту не получится. Зато калькулятор послужит неплохим счетчиком импульсов. В качестве сигнального устройства (датчика) допускается использовать индуктивные датчики, а также многие другие. При вращении диска должен появляться на датчике всего один импульс за один оборот. Причем контакты датчика должны быть нормально разомкнуты, а в момент прохождения зуба диска они замыкаются.

Это идеально, если решите использовать самодельный простой тахометр на основе калькулятора. Но такое устройство будет полезным, если измерение нужно проводить очень редко. Если же требуется постоянный мониторинг скорости, то лучше воспользоваться более надежными устройствами. Контакты просто припаиваются параллельно кнопке сложения микрокалькулятора. При проведении замера скорости вращения выполняются следующие действия:

  1. Включается калькулятор.
  2. Нажимаются кнопки «+» и «1».
  3. Запускается устройство, на котором необходимо провести замер скорости вращения. Одновременно с этим включается секундомер.
  4. Производится отсчет 30 секунд, после чего фиксируется значение на экране микрокалькулятора.
  5. Это число оборотов за 0,5 минуты. Удвоив его, получаете значение за 1 минуту.
Вернуться к оглавлению

Аналоговые и цифровые тахометры

Самодельный тахометр может быть двух типов:

  1. Аналоговым.
  2. Цифровым.

Различия видны из названий. Первые преобразуют электронный сигнал и выдают его на устройство индикации — вольтметры, амперметры, светодиоды. Вторые же преобразовывают аналоговый сигнал в последовательность нулей и единиц, которые с легкостью распознаются микроконтроллерами. Последние работают с такими сложными комбинациями, преобразуя в конечном счете исходную величину в числа на дисплее.

Схема аналогового тахометра

Схема аналогового тахометра.

Аналоговые тахометры состоят из следующих основных узлов:

  • электронной микросхемы, выполняющей роль усилителя и преобразователя аналогового сигнала;
  • проводки, соединяющей все элементы тахометра;
  • шкалы с определенной градуировкой, которая наносится при помощи одновременного замера скорости вращения эталонным тахометром (вместо шкалы могут использоваться светодиоды, смонтированные друг за другом);
  • стрелки, указывающей текущее значение искомой величины;
  • электромагнитной катушки, на которой расположена ось для стрелки;
  • считывающего устройства — прерывателя (в его качестве нередко выступает индуктивный датчик).
Схема цифрового тахометра

Схема цифрового тахометра.

Цифровые тахометры выполняют подобную функцию, но состоят из других узлов:

  • АЦП, имеющая 8 разрядов;
  • центральный процессор, выполняющий функцию преобразования аналогового сигнала в последовательность 1 и 0;
  • ЖК-дисплей для отображения текущего значения определенной величины;
  • датчик оборотов — прерыватель, должен использоваться либо с усилителем, либо с шунтами, в зависимости от конструкции;
  • специальная микросхема, позволяющая сбрасывать текущие значения на ноль;
  • в автомобилях к ЦП могут быть подключены датчики температуры жидкости, в салоне, давления масла, скорости, и многие другие.

Тахометр с использованием микроконтроллера должен обязательно иметь программное обеспечение.

В «сердце» микросхемы при помощи персонального компьютера закладывается определенный алгоритм, по которому происходит работа. В процессоре происходит расчет математических формул, которые зависят от того, какой параметр необходимо измерять. При мониторинге одной величины алгоритм будет самым простым.

Но цифровой тахометр в автомобиле можно использовать и как регистратор температур, давления, скорости. Микроконтроллер имеет несколько входов и выходов. К ним производится подключение считывающих устройств посредством буферных каскадов — преобразователей и усилителей сигнала. Но стоит отметить, что при введении в конструкцию тахометра дополнительного оборудования необходимо учитывать это в алгоритме и программном обеспечении микроконтроллера.

Чтобы изготовить самодельный цифровой тахометр, вам потребуется знание персонального компьютера и языка программирования. Окажется полезным и умение составлять алгоритмы. Поэтому более простым окажется использование обычных микросхем, которые усилят сигнал прерывателя и выдадут его на полосу из светодиодов или стрелочный индикатор. Если имеется ряд светодиодов, состоящий из 10 штук на каждую тысячу оборотов, то можно определить текущее значение с точностью до ста.


Автор статьи

Статьи по теме