Простой преобразователь частота напряжение для тахометра схема

Опубликовано: 05.05.2024

Принципиальная схема преобразователя частоты в напряжение на микросхеме LM331

Выходное напряжение (V out) вычисляется по формуле:

Uвых = ((R4 /(R5+R6)) x R1 x C1 x 2,09 x Fвх.

IC LM331 может работать от напряжения от 5 до 30В постоянного тока.

Потенциометром R6 можно откалибровать схему преобразования.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

Владельцы классики ВАЗ могут сделать в своём автомобиле подсветку замка зажигания.

Необходимая для этого деталь буквально валяется под ногами.

Обзор распространённых автомобильных зарядных устройств. Принципиальные схемы. Назначение. Устройство. Возможные неисправности.

Ваш комментарий

- НАВИГАТОР -

ПОИСК от GOOGLE:

10-ка лучших статей

- 211 787 просм. - 197 364 просм. - 194 783 просм. - 188 986 просм. - 169 650 просм. - 162 887 просм. - 132 008 просм. - 126 777 просм. - 121 743 просм. - 111 727 просм.

Архивы статей

Переводчик

Подпишитесь на нашу RSS-ленту, чтобы получать новости сайта. Будь всегда на связи!

Коротко о сайте:

Мастер Винтик. Всё своими руками! - это сайт для любителей делать, ремонтировать, творить своими руками! Здесь вы найдёте бесплатные справочники, программы.
На сайте подобраны простые схемы, а так же советы для начинающих самоделкиных. Часть схем и методов ремонта разработана авторами и друзьями сайта. Остальной материал взят из открытых источников и используется исключительно в ознакомительных целях.

Вы любите мастерить, делать поделки? Присылайте фото и описание на наш сайт по эл.почте или через форму.
Программы, схемы и литература - всё БЕСПЛАТНО!

Главное отличие этого тахометра от многих описания, которых встречаются в литературе в том, что по способу измерения частоты вращения коленчатого вала автомобиля - это аналоговый прибор, но результат измерения отображается на трехразрядном цифровом табло. В журналах есть публикация, и которой описывается аналоговый тахометр на преобразователе частота - напряжение на таймере 555 и выход - светодиодный индикатор уровня на А277. В этой схеме входная часть на таймере оставлена как есть, а индикатор сделан на основе цифрового измерителя напряжения с трехразрядном индикацией на микросхеме ICL7107 (аналог КР572ПВ2) и трехразрядном светодиодном индикаторе.

Схема показана на рисунке.

Как уже сказано, на таймере 555 (D2) сделан преобразователь частота-напряжение. Вернее, формирователь импульсов фиксированной длительности, а сам преобразователь сделан на VT3. На вход от обмотки катушки зажигания поступают импульсы, каждый отрицательный перепад которых делает запуск таймера. После каждого входного импульса таймер D2 формирует один импульс, длительность которого установлена целью R11 С7 около 2 mS. Эти импульсы одинаковой длительности, но разной частоты, поступают на базу транзистора VT3. В результате на эмиттере VТ3 получается импульсная последовательность, скважность которой зависит от частоты. Эта последовательность интегрируется в постоянное напряжение с помощью цепи R14-C10. Далее, полученное постоянное напряжение, величина которого пропорциональна частоте входного сигнала (частоте вращения коленчатого вала) поступает на цифровой вольтметр постоянного тока на микросхеме D1. Микросхема D1 в схеме вольтметра включена необычно, питание осуществляется от источника имеющего общий минус с измеряемым напряжением. Такая схема точна менее обычной, особенно при измерении напряжении менее 1V, но для данного случая её точности достаточно. На транзисторах VT1 и VT2 сделан стабилизатор опорного напряжения. Величину опорного напряжения точно устанавливать не обязательно, но необходимо, чтобы установленное значение было стабильным. Индикация трехразрядная, на индикаторе из трех семисегментных светодиодных индикаторов. Частота вращения индицируется в тысячах и сотых долях, то есть например 1000 об/мин отображается как «1,00»

Схемы преобразователя частота - напряжение и вольтметра питаются от разных стабилизаторов А1 и А2. Таймер 555 можно заменить отечественным аналогом - КР1006ВИ1, микросхему ICL7170 - отечественной КР572ПВ2 с любым буквенным индексом. Светодиодные индикаторы можно заменить любыми аналогичными (с общим анодом), как одиночными, так и модульными, но обязательно с выводами от каждой цифры (индикаторные панели, например от часов предназначенные для динамической индикации здесь не подойдут). Монтаж выполнен на макетной печатной плате («сито» с круглыми площадками), а индикаторы сделаны в виде выносного блока соединенного с основной платой 22-х проводным ленточным кабелем. Индикаторы расположены на лицевой части приборного щитка автомобиля, а плата - за приборным щитком.

Налаживание.

Сначала нужно откалибровать вольтметр на D1. Для этого отпаяйте верхний по схеме вывод R16 и подпаяйте его к выходу A2. Подбором сопротивления R16 добейтесь, чтобы прибор показывал «5,00». Восстановите соединение R16. Теперь нужно установить коэффициент преобразования частота – напряжение. Для автомобиля с трехцилиндровым мотором при входной частоте 50 Гц прибор должен показать "200". Этих показании добиваются, подстраивая R13. Данный тахометр пригоден для любого бензинового четырехтактного двигателя с любым числом цилиндров. Перед его налаживанием нужно определить сколько раз поступает импульс тока на обмотку катушки зажигания за один полный оборот коленчатого вала автомобиля. Сделать это можно контролируя искру визуально (или измеряя напряжение на первичной обмотке катушки зажигания) поворачивая при этом вал двигателя ключом.

Чтобы узнать, сколько прибор должен показать при входной частоте 50 Гц (какой частоте вращения коленчатого вала соответствует входная частота 50 Гц) нужно рассчитать по такой формуле N = (50 / М) • 60. где N - показания прибора при входной частоте 50 Гц, М сколько раз формируется импульс зажигания за один оборот вала двигателя. Таким образом (50 /1.5) • 60 = 2000, то есть на индикаторе «2,00» На основе этой схемы можно сделать приставку - тахометр для мультиметра. В этом случае используется только часть схемы на таймере D2, а напряжение с его выхода подают на вход мультиметра. Сопротивлений R13 можно сделать несколько и переключать их в зависимости от числа цилиндров двигателя. При правильной настройке преобразования частота-напряжение показания мультиметра в вольтах будут соответствовать тысячам оборотов в минуту (1000 об/мин = 1,00V).

Тахометр - очень полезный прибор на приборной панели автомобиля. К сожалению, далеко не все автомобили оснащаются им серийно. Если вы задумали доработать свою машину установкой тахометра, вы можете приобрести электронный тахометр в магазине, либо сделать его самостоятельно по одной из публикаций. Но. практически все электронные тахометры, которые мне довелось видеть в продаже или изучать по публикациям а литературе, в той или иной степени недостаточно хороши для повседневной оперативной эксплуатации в автомобиле.

Все электронные тахометры, которые можно купить в магазине, цифровые. Такие тахометры хороши при регулировке карбюратора потому что дают точную информацию о частоте вращения двигателя, но для оперативной эксплуатации они менее удобны, так как дают информацию в цифровом виде, а для человеческого сознания, при управлении автомобилем, более удобна форма представления в виде диаграммы или положения стрелки.

Кроме того, цифровые тахометры, имеющиеся в продаже, практически все рассчитаны на работу с четырехцилиндровыми моторами. А сейчас в страну поступает много иномарок с двух, трех или шестицилиндровыми моторами. Выходит, что на такие машины тахометров вообще нет в продаже. Поэтому, в литературе часто встречаются схемы аналоговых тахометров, показывающих частоту вращения в виде линейной диаграммы из светодиодов.

Но и здесь не все хорошо поскольку светодиодов (контрольных точек) в такой диаграмме обычно не более 12-ти. Если же вы посмотрите на шкалу обычного стрелочного тахометра, серийно установленного на автомобиле, - поймете, что контрольных точек должно быть не менее 20-ти. При меньшем числе точек диаграммой пользоваться даже менее удобно, чем цифровым табло.

На рисунке в тексте приводится хорошо проверенная схема тахометра, в которой учтены изложенные выше замечания. Это схема аналогового тахометра, отображающего частоту вращения мотора в виде линейной диаграммы. представляющей собой растущий светящийся столбик из 20 светодиодных сегментов.

Схема состоит из преобразователя частота - напряжение на транзисторе VT1 и измерителя напряжения на поликомпараторных миросхемахА1 иА2

Импульсы от прерывателя или коммутатора системы зажигания поступают через ограничивающую их амплитуду цепочку R7-VD2 на формирователь коротких импульсов С3 R3. Постоянная времени цепи C3-R3 выбрана значительно меньше самого малого периода импульсов на катушке зажигания (то есть, самой большой частоты вращения допустимой для двигателя), поэтому длительность импульсов, формирующихся на базе VT1 будет практически одинаковой, как на холостом ходу, так и при максимальной частоте вращения.

Изменяться будет только частота их повторения. Соответствующим образом будут возникать импульсы тока эмиттера транзистора VT1, которые интегрируются цепью R4-C4 в постоянное напряжение, по величине которого определяется частота вращения мотора.

Одно важное свойство такого аналогового преобразования частоты в напряжение в том. что коэффициент преобразования задается параметрически, и зависит от постоянной времени интегрирующей цепи. Поэтому, в процессе налаживания данную схему очень легко настроить на работу с практически любым числом цилиндров двигателя (то есть, с любым количеством импульсов на катушке зажигвния за один оборот коленчатого вала двигателя).

Теперь о схеме индикации. Здесь используются две микросхемы LM3914, представляющие собой десятипороговые индикаторы. Важное свойство данных микросхем в возможности их каскадирования для получения теоретически неограниченного числа порогов индикации.

Это возможно из-за того, что цепь резистивного делителя опорного напряжения. которая имеется в каждой микросхеме, имеет отдельные выходы - верхний на вывод 6 и нижний на вывод 4. Соединив вывод 4 одной микросхемы с выводом 6 другой (то есть, конец одного резистивного делителя с началом другого) можно сделать так, что оба резистивных делителя будут работать как единый делитель распределяющий опорное напряжение между компараторами обеих микросхем.

В схеме, показанной на рисунке, на верхнюю точку делителя подается напряжение 1,25 V со стабилизатора опорного напряжения, имеющегося в микросхеме А1 (соединены выводы 6 и 7 А1). Нижняя точка делителя (вывод 4 А2) соединена с общим минусом. Выводы 5 (входы) обоих микросхем соединены вместв Таким образом, измеритель измеряет постоянное напряжение от нуля до 1,25V с 20-ступенчатой индикацией.

Тахометр смонтирован нв отрезке макетной печатной платы. Светодиоды - импортные пластинчатой формы. Марка их не известна (продавались в магазине как светодиоды прямоугольные, импортные). Все 20 светодиодов плотно собраны в одну линию. Цвета три, - желтые для обознвчения сектора холостого хода (до 1000 об/мин), зеленые для обозначения рабочего сектора (1000-4500 об/мин.) и красные для обозначения опасного сектора (более 4500 об/мин).

Вдоль шкалы желательно нанести цифровые обозначения частоты вращения (например, «500», «1500», «2000», «2500», «3000», «3500», «4000», «4500», «5000», «5500», «6000»). Микросхемы LM3914 можно заменить на LM3915. LM3916

Належивать прибор можно непосредственно на автомобиле (сравнивая показания с рабочим цифровым тахометром) или в лабораторных условиях, подавая на вход импульсы размахом 12V различной частоты.

При налаживании в лаборатории нужно пересчитать частоту контрольных импульсов в герцах в частоту вращения в оборотах в минуту. Для этого нужно узнать сколько раз за один полный оборот коленчатого вала вашего автомобиля формируется импульс на низковольтной обмотке катушки зажигания (если в машине несколько катушек, - то на любой из них).

Формула такая: W = (F / N) • 60, где W - частота вращения коленвала (об /мин), F - частота импульсов с контрольного генератора (Гц), N - число импульсов в катушке зажигания за один полный оборот.

Таким образом для обычного двигателя жигулей: W = (F /2) • 60 = F • 30.

Нужных результатов добиваются регулировкой резисторов R4 и R5 методом последовательных приближений. В некоторых случаях может потребоваться подбор емкости С3.

Подключение в машине, - «GND» - к корпусу (минусу аккумулятора). «+АКК» - к положительному выводу вккумулятора, «ПР» - к прерывателю или выходу коммутвтора нв катушку системы зажигания.

Не так давно, ко мне обратился Олег с просьбой реализовать в железе преобразователь сигнала для тахометра бензиновой приборной панели данного авто.Так как он сам является владельцем её исполнения с дизельным силовым агрегатом.Описание данного устройства находится здесь, а электрические принципиальные схемы выглядят следующим образом:

Вариант второй, с добавленными элементами питания

После изучения принципиальной схемы, принялся разводить печатную плату.Изначально старался выдержать номиналы элементов, указанных в схеме, но к сожалению, некоторых номиналов пассивных деталей не оказалось в магазине, поэтому пришлось комбинировать последовательным и параллельным включением.Поэтому первый вариант печатной платы получился следующим:

К сожалению поторопился и поэтому допустил несколько ошибок при разведении дорожек обвязки микросхем.Естественно обнаружил это уже после травления)) Что же, пришлось делать как есть, просто подкорректировать разводку с помощью лезвия и проволочных перемычек.Получилась такая конструкция:

Примерил расположение деталей на плате:

После запайки деталей, получилось следующее:

Затем возникла мысль, что было бы очень неплохо сделать диодную развязку по питанию всей схемы, так как работает она на автомобиле с существенными перепадами питающего напряжения.Пришлось поставить диод шоттки в разрыв плюсового питающего провода:

Схема была отдана Олегу и с его слов, даже работает, но при выбранном делении на 6 показания на холостом ходу и прогретом двигателе составляют 1000-1100 оборотов.

По поводу выбора деления отдельно хочу поблагодарить Андрея 2350, объяснил всё в очень понятном виде.Спасибо огромное! Поэтому решил изготовить второй вариант печатной платы, внося коррективы, так как отказался применять схему со смешанным подключением элементов, а воспользоваться имеющимися у меня номиналами.Плюс сделать плату более компактной и избавиться от радиатора под интегральным стабилизатором.За основу взят первый вариант и подкорректирован под изменённую компоновку элементов.Получилось так:

Есть электрики? Или делаем преобразователь для тахометра

В общем, в кратции.
Хотел бы тах поставить, а провода под него нет. Есть за бардачком сигнал, но для него нужен преобразователь! Ниже ссылка на схему..
Или может быть в природе есть уже переделанные тахи?!
http://www.foto-wingroad.intonet.ru/. 10058&pos=-826
Сам в электрике не шарю, поэтому данная схема какой-то замутный чертеж :) Может быть есть такие, кто может сделать??

Это все вступление, если кому-то не лень почитать многа букав, то скопирую сюда цитаты с форума вингродоводов, который придумал енту схему и описал, что и как.

1. Как все начиналось. Получилось, но работа не стабильная..

"Недавно установил электронный тахометр на свой автомобиль.
(ТХ319t - показывает обороты, время и температуру. купил за 500рублей).

Сигнал для тахометра на моем автомобиле можно взять с синего провода с коричневой полосой,
на одном из разьемов, находящихся за бардачком.
Этот сигнал имеет амплитуду около 5В, а для работы тахометра ТХ 319t нужен сигнал
большей амплитуды, около 12 В.
Пришлось делать схему преобразователя для повышения уровня сигнала.
Схема очень простая (взял на нашем форуме), состоит из трех резисторов
и одного транзистора n-p-n типа, я использовал КТ315Г.
Так как изготавливать печатные платы не умею, всю схемку спаял на планке с контактами.
Подключив столкнулся с такой проблемой, тахометр работает нестабильно
- показывает только холостые обороты,а при повышении свыше 900-1300 оборотов
показания сбрасываются и тах переходит в режим часов.
Сначала были подозрения, что неправильно спаял схему или подобрал транзистор.
При работающем двигателе, на выходе схемы цешка показывала около 1,3 - 1,8 В.
(на входе около 3,8 В, напряжение питания +14,5 В)
Проверки и эксперименты "вслепую" ни к чему не привели.

Пришлось брать осциллограф.
Схема преобразователя оказалась вполне работоспособной.
На входе схемы имеем длинные прямоугольные ипульсы с короткими промежутками между ними,
амплитудой 5 В.
На выходе - короткие прямоугольные импульсы со слегка закругленной верхушкой,
амплитудой около 12 В, с длинными промежутками между ними.
(Поэтому цешка на выходе показывала около 1,3 В . )
При повышении оборотов, увеличивается частота сигналов,
форма не меняется, помех не видно.

Работа схемы: при отсутствии импульса на входе транзистор закрыт
и напряжение на выходе максимально, при появлении напряжения на
входе - транз открывается и на выходе минимальное напряжение.
А при подаче квадратных импульсов на вход, на выходе имеем импульсы
амплитудой 10-12в, и сдвинутых на 180 градусов, т.е. инверсию входного сигнала.

Были попытки увеличить длину импульсов, а расстояние между ними уменьшить
с помощью конденсатора (времязадающей RC-цепочки) и обрезать "слегка закругленную"
верхушку импульсов с помощью стабилитрона, чтобы придать импульсам
строго прямоугольный вид, но тахометр все равно работал нестабильно.

Заподозрил сам тахометр, подключил к папиному ТАЗу "копейке" - работает нормально.
Там импульсы на тахометр берутся с прерывателя напрямую без всяких преобразователей.
Их амплитуда равна напряжению питания. И тут до меня дошло, что для нормальной устойчивой
работы таха требуется сигнал амплитудой соизмеримой с напряжением питания.

В схеме преобразователя изменяя сопротивление R3 можно регулировать амплитуду
выходного сигнала.
При R3=10кОм импульсы были высотой около 12 В при напряжении питания 14,5 В.
При R3=5кОм импульсы подросли до 13 - 13,5 В при том же напряжении питания
и тахометр заработал устойчиво .
Думаю, что при необходимости уменьшать R3 можно смело до 1кОм.
В самом худшем режиме ток коллектора будет: 15 В / 1000 Ом=0,015 А
(для КТ315Г максимально допустимый 0,1 А).

По этой ссылке я выложил фотки и поясняющие рисунки.
http://www.foto-wingroad.intonet.ru/thumbnails.php?album=83&page=1"

2. Доработанная схема - теперь все работает хорошо..

"Отьездил около месяца и выявил несколько недостатков данной схемы преобразователя,
при минусовой температуре (например при -10) диапазон работы таха снижался до 1800 - 1900
оборотов. При прогреве салона до небольшой плюсовой температуры тахометр начинал работать
уже до 2500 оборотов. Даже при снижении R3 до 1кОм.
Нормальная работа только на низких и средних оборотах. Уже хорошо, но хочется всегда лучшего.
Видимо это еще зависит от конкретного экземпляра тахометра. Может у кого-то
будет работать нормально и с простым преобразователем.
Но, похоже, все-таки нужны имульсы с большей длиной.

Спаял новую схему преобразователя, состоящую из двух транзисторов,
первый "переворачивает" сигнал на инверсный, а второй "переворачивает" обратно и усиливает.
Получаем на выходе сигнал точно такой же формы как и на входе
(длинные импульсы с короткими промежутками между ними) и увеличенной амплитудой до 12-13В.
Результат получился отличный. Все работает на всех оборотах!

Смотрите подробно на
http://www.foto-wingroad.intonet.ru/displayimage.php?album=random&cat=10058&pos=-826"

3. Отзыв после тестирования на протяжении зимы..

"Отьездил всю зиму, мой тах с преобразователем работают отлично.
Так что рекомендую.
Ничего сложного нет.
Спаять преобразователь -> дома вечером за 1 час. (или в телемастерской на заказ от 300 руб.)
Установить его с тахом на машину -> 1 час в гараже.

(правда, потребуется еще минимальное знание основ электротехники и электроники)"

Читайте также: