Тахометр для токарного станка своими руками
Опубликовано: 16.05.2024
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
Есть у меня товарищ Серега. Отличный слесарь, руки золотые. Любит фрезеровать и строить модели посудин всяких из дерева. И понадобился ему для металлообрабатывающего станка тахометр. Вызвался помочь и получилось следующее.
Схему лень рисовать, да и индикаторы у всех разные. Да и рисовать там нечего: мега и к ней напрямую 12 ног индикатора подключено.
По портам:
B0 F
B1 COM 4
B2 COM 3
B3 B
B4 E
B5 D
C0 COM 2
C1 COM 1
C2 COM 0
C3 H
C4 C
C5 G
D6 COM 5
D7 A
COM — общий вывод для всех ног светодиодов цифры.
На всякий случай печатная плата:
И готовая плата:
Развел как сумел. Есть, наверно, ошибки по вч части.
Для надежности лаком для ногтей закрасил, чтоб не коротнуло.
Схема датчика такая же, как и схема датчика для стенда для настройки тнвд из записи чуть раньше. Сделан из колобковой мышки. На самом девайсе добавил конденсатор в цепи датчика ибо помехи ловил (кондер мелкий, что-то в районе пикофарад, не помню точно).
Что-то фото в работе не сделал, но вот вам фотка предыдущего тахометра. Индикатор не моргает, ибо 595. Люблю 595.
А теперь самое интересное — прошивка. Файлы не приложить, так что говнокод будет тут.
Добавлю только самое главное.
Компилил в CodeVisionAVR.
Мега работает на 16 мГц
Таймер 1 отсчитывает секунды: частота таймера 15,625 kHz, компаратор срабатывает каждые 15,625 импульсов.
Таймер 0 считает импульсы с датчика.
это то, что отображается на индикаторе:
unsigned int rpm = 0;
прерывание 1 таймера раз в секунду: берем обороты за секунду и умножаем на 60
interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void)
<
rpm = (unsigned int)TCNT0 * (unsigned int)60;
TCNT0 = 0;
TCNT1 = 0;
>
включает нужные сегменты:
void digit (char c)
<
____PORTB.0 = (c == 0) || (c == 4) || (c == 5) || (c == 6) || (c == 8) || (c == 9) || (c == 0);
____PORTB.3 = (c == 1) || (c == 2) || (c == 3) || (c == 4) || (c == 7) || (c == 8) || (c == 9) || (c == 0);
____PORTB.4 = (c == 2) || (c == 6) || (c == 8) || (c == 0);
____PORTB.5 = (c == 2) || (c == 3) || (c == 5) || (c == 6) || (c == 8) || (c == 9) || (c == 0);
____PORTC.3 = 0;
____PORTC.4 = (c == 1) || (c == 3) || (c == 4) || (c == 5) || (c == 6) || (c == 7) || (c == 8) || (c == 9) || (c == 0);
____PORTC.5 = (c == 2) || (c == 3) || (c == 4) || (c == 5) || (c == 6) || (c == 8) || (c == 9);
____PORTD.7 = (c == 2) || (c == 3) || (c == 5) || (c == 6) || (c == 7) || (c == 8) || (c == 9) || (c == 0);
>
включает нужные цифры (индикация то динамическая)
void pos ( char c)
<
____PORTC.2 = (c != 0);
____PORTC.1 = (c != 1);
____PORTC.0 = (c != 2);
____PORTB.2 = (c != 3);
____PORTB.1 = (c != 4);
____PORTD.6 = (c != 5);
>
выключает все сегменты
void no_digit ()
<
____PORTB.0 =
____PORTB.3 =
____PORTB.4 =
____PORTB.5 =
____PORTC.3 =
____PORTC.4 =
____PORTC.5 =
____PORTD.7 = 0;
>
выключает все цифры
void no_pos ()
<
____PORTC.2 =
____PORTC.1 =
____PORTC.0 =
____PORTB.2 =
____PORTB.1 =
____PORTD.6 = 1;
>
Ну и основной цикл
no_digit ();
no_pos ();
while (1)
<
____unsigned int value = rpm; // копируем значение rpm — будем препарировать его
____int i = 0;
____char showSmthFlag = 1; // флаг покажет нам нужно ли отображать цифру (чтоб было 0 вместо 000000)
____for(i = 0; i < 6; i++) <
________pos (i); // включаем цифру
________if(showSmthFlag) // если надо — отображаем на текущем месте значение
____________digit (value % 10);
________delay_us (100); // ждем, пока человек увидит цифру (индикация то динамическая)
________no_digit (); // все выключаем
________no_pos ();
________value = value / 10; // переходим к следующему разряду
________if(!value) showSmthFlag = 0; // дальше остались одни нули — их показывать не нужно
____>
>
Разработка данных устройств началась когда одновременно двое моих знакомых купили станки СРН-05 с "уставшими" механическими счетчиками витков. Также знакомый, некоторое время владеющий токарным станком, попросил сделать ему тахометр. Т.к. последний из вышеперечисленных товарищей, работает электриком, у него, как и у любого технаря, скапливается списанная техника. Ввиду направления его работы у него скапливаются списанные, неисправные и просто счетчики электроэнергии с истекшим сроком проверки. Самой популярной моделью счетчика, попадающий на запчасти является трехфазный счетчик ЛЭМЗ ЦЭ2727. Для удобства, на фото показаны две платы.
На плате счетчика присутствуют:
- Микроконтроллер Microchip PIC16F76
- микросхема часов реального времени с батарейкой
- i2c ПЗУ'шка
- спец. АЦП ADE7752AR
- ЖК дисплей в комплекте с микросхемой-контроллером HOLTEK HT-1621B
- куча другой полезной SMD рассыпухи (кренка, опорник, оптопары, кварцы. )
При беглом поиске на просторах интернета, была найдена статья http://pakhom.weebly.com/ard_ht1621.html автор которой разобрался с подключением к Arduino ЖК дисплея на таком же контроллере. Скачав библиотеку и тестовый скетч, я вернулся к железу. На плате много незаполненных компонентами контактных площадок, что намекает нам на то что данные счетчики не нафаршированы лишними опциями. Платы бывают нескольких ревизий, между собой отличаются они: цветом маски, корпусами и расположением некоторых деталей(на пример оптопар), распиновка нужных для переделки компонентов остается неизменна. Первым делом я захотел сделать, так называемую, "отладочную плату" с ЖК дисплеем и его контроллером, для этого необходимо отпаять все активные и габаритные компоненты с верхней части платы счетчика, кроме ЖКИ и контроллера HOLTEK HT-1621B.
Отпаянные детали(PIC, ПЗУ, RTC, оптопары, . ) и нижнюю часть платы можно оставить для использования в других проектах. Горизонтальный изоляционный пропил в плате, подкидывает не плохую идею.
Для обрезки плат я применил ножницы по металлу, но можно использовать и ножовку по металлу или лобзик. Также на плате присутствует(справа от экрана) место под разъем PLS-10, на этот разъем выведено питание и rx\tx UART'a микроконтроллера PIC. Запаиваем разъем PLS-10, но с обратной стороны платы, это позволит как подключать Arduino для отладки, так и навесить самодельную плату "вторым этажом" снизу. Далее следует вывести необходимые 3 линии(DATA, CS, WR) контроллера ЖКИ на разъем PLS-10. Проще всего это делается запайкой перемычек на то место где был МК PIC.
Всего понадобится 3 перемычки. Первая соединяет контактные площадки 2 и 22, вторая 3 и 21, третья 4 и 18. Если при запайке перемычек возникли проблемы и контактные площадки оторвались, то можно сделать перемычки между переходными отверстиями, расположенными рядом с контактными площадками, так даже надежней. Далее, чтобы не путаться в рапиновках разъема, обозначенного на плате счетчика как X1, была сделана наклейка с таблицей соответствия номеров контактов и линий управления контроллером ЖКИ. Файл для печати наклейки(Microsoft Publisher) прилагаю.
На этом отладочную плату с ЖКИ и контроллером HOLTEK HT-1621B можно считать готовой. Ее можно подключать к Arduino или другой отладочной плате и заливать тестовую программу/скетч. Для тестового скетча подключение оптодатчика не обязательно.
Для облегчения восприятия, в программе Fritzing была нарисована монтажная схема подключения отладочной платы и датчика к Arduino.
При первых экспериментах с софтом, тестовый скетч отказывался компилироваться, ругань компилятора была про библиотеку. Как выяснилось, некоторый критичный код в библиотеке был написан КАПСОМ! Исправленную библиотеку предлагаю. Далее на форуме http://www.arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/podklyuchenie-i-ispolzovanie-zhk-segmentnogo-indikatora был найден код который выводит uptime микроконтроллера в миллисекундах на ЖКИ. Но к сожалению при попытке вывести цифры на экране появлялись непонятные символы. Почитав datasheet на HOLTEK я понял что вывод информации предполагается блоками по 3 сегмента. Переделав матрицу и изменив параметры цикла функции вывода, я добился правильной работы тестового скетча. Далее я подключил к Arduino UNO оптодатчик от принтера, используя соответствующий токоограничительный(R1) и подтягивающий(R2) резисторы. Начать я решил с реализации программы для счетчика. Для того чтобы обеспечить возможность быстрой проверки, из катушки от печатной машинки и шуруповерта был сделан тестовый стенд.
На обоих "дисках" катушки уже было по одному отверстию, но с одной из сторон я просверлил еще одно, это пригодится для повышения точности тахометра. Программа счетчика витков основана на функции вывода с форума и прерываниях по 2-му порту. Сброс организован штатными средствами МК, ни чего нового я придумывать не стал. Программа тахометра тоже работает по прерываниям, но она считает сколько раз в секунду был пропущен/прерван свет в датчике и умножает эту переменную на 30(так как дырки в диске 2)
Для повышения точности тахометра (если необходимо измерять низкие обороты) необходимо увеличить количество отверстий в диске, и соответственно изменить значение. Для одной дырки 60, для 2-х 30, 3-20, 4-15, 6-10. Отверстия рекомендую сверлить тонким сверлом и через равные промежутки.
Так как программы получились небольшие, да и Arduin'ка у меня одна, а прибора надо было 3, было решено развести платы на AtMega8. Данные приборы будут эксплуатироваться в т.н. "гаражных" условиях я решил сделать плату универсальной, в том числе и в плане питания. Я поставил диодный мост и КРЕН'ку, чтобы прибор можно было запитать от первого попавшегося маломощного трансформатора или БП. Сперва я нарисовал схему в Proteus'е.
Затем настало время чертить плату. Идея сделать на плате разъем PBS-10 и воткнуть плату в уже распаянный разъем отладочной платы с ЖКИ и HOLTEK"ом "вторым этажом", была с самого начала, но я не был уверен в том как данное соединение поведет себя в условиях вибраций, которые возможны (прим. неотбалансированная заготовка на станке). Для решения данной проблемы я предусмотрел крепежные отверстия по углам платы.
Начертив плату в программе Sprint-Layout 5, я принялся за ее изготовление. Изготавливать плату решил, традиционным для себя, фоторезистивным способом. Сперва отрезал и зашкурил кусок фольгированного стеклотекстолита, размером
60x35mm(чуть больше чем нужно). Затем я прошелся по заготовке губкой "scotch bright".
Затем вырезал чуть большей по размеру кусок пленочного фоторезиста, и при помощи ламинатора "накатил" и приклеил его к текстолитовой заготовке.
Пока заготовка ездила по ламинатору, на лазерном принтере был напечатан фотошаблон. Далее экспонируем, проявляем, травим, моем, сверлим, паяем. Должно получится как-то так.
Так как конкретно данная плата предназначалась для тахометра, разъем под кнопку сброса(J2) не впаян. Для счетчиков необходимо запаять этот разъем. Затем необходимо прошить в ATmega8 загрузчик Arduino «bootloader» по инструкции. Используя этот загрузчик мы используем встроенный в ATmega8 тактовый генератор на 8MHz. Для прошивки я использовал программатор USBTINY. Далее, не отсоединяя "мегу" от программатора, запускаем Arduino IDE, импортируем библиотеку, открываем нужный скетч, выбираем программатор, компилируем(CTRL+R) и прошиваем(CTRL+SHIFT+U). Все, можно вынимать МК из панельки программатора, вставлять в панельку на плате и состыковывать бутерброд из плат. Ниже приведены образцы того как это выглядит в собранном виде.
И с обратной стороны.
На фото видно, что на первой сделанной плате была допущена ошибка, на разъем J3 я вывел 5V заместо земли(с кем не бывает), пришлось резать дорожку и кидать перемычку. На чертеже платы прикрепленном к статье данная ошибка исправлена, а других не обнаружено. Убедившись в том что ошибок на плате нет, можно включать и испытывать.
На данном фото показан готовый тахометр, перед тем как он был отдан товарищу с токарным станком.
P.S. Контроллер ЖКИ HOLTEK HT-1621, помимо данной модели электросчетчика, также применяется: в некоторых счетчиках "меркурий" и "энергомера", стационарных телефонах, также в дисплеях кассовых аппаратов. Да и китайцы на ebay'е готовые платки продают. Конечно сам ЖКИ и плата будут уже другими, но вывод не долго переделать.
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:
- Во первых – экономия места в памяти ATtiny2313 за счет уменьшения рабочего кода (т.к. процедура программного преобразования двоичного кода в семисегментный отсутствует в прошивке за ненадобностью).
- Во вторых: уменьшение нагрузки на выходы ATtiny2313, т.к. светодиоды «засвечивает» КР514ИД2 (при высвечивании цифры 8 максимальное потребление составит 20-30 мА (типичное для одного светодиода) * 7 = 140-210 мА что «много» для ATtini2313 с её полным паспортным максимальным (нагруженным) потреблением 200 мА).
- В третьих – уменьшено число «занятых» ног микроконтроллера, что дает нам возможность в будущем (при необходимости) модернизировать схему путём добавления новых возможностей.
Сборка устройства осуществлена на макетной плате. Для этого была разобрана завалявшаяся в закромах плата от нерабочей микроволновой печи. Цифровой светодиодный индикатор, ключевые транзисторы (VT1-VT4) и ограничительные резисторы (R1 – R12) были взяты комплектом и перенесены на новую плату. Все устройство собирается, при наличии необходимых компонентов, с перекурами за пол часа. Обращаю внимание: у микросхемы КР514ИД2 плюсовая ножка питания — 14, а минус — 6 (отмечены на схеме). Вместо КР514ИД2 можно применить любой другой дешифратор двоичного кода в семисегментный с питанием от 5В. Я взял то, что было под рукой.
Выводы «h» и «i» цифрового светодиодного индикатора отвечают за две точки по центру между цифрами, не подключены за ненадобностью.
После сборки и прошивки, при условии отсутствия ошибок монтажа, устройство начинает работать сразу после включения и в настройке не нуждается.
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.
Исходный код, на AVR ASM, файлы проекта AVR Studio4 и скомпилированный .HEX файл находятся здесь:http://djkiridza.org.ua/ldd/taho-v029.zip.
Зеркало здесь:http://fileobmen.org.ua/DJ_Kiridza/taho-v029.zip
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.
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.
В машинах с автоматической трансмиссией, схема подключения тахометра подает сигнал в модуль управления. Электроника не даст мотору выйти за разрешенные пределы.
Если ваш прибор перестал подавать признаки жизни, необходима диагностика. Как проверить тахометр в домашних условиях?
В автомобилях, оснащенных интерфейсом OBD II, проверка осуществляется с помощью сканера. Также электронный тахометр можно проверить с помощью любого генератора импульсов. В качестве эталона используем осциллограф, частотомер, или заведомо исправный прибор.
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.
Устанавливать датчик на коленвал достаточно сложно, да и балансировка может нарушиться. Проще воспользоваться любым шкивом, которые вращаются синхронно с мотором.
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.
Снимаем сигнал, и подаем на схему тахометра. Если на вашем автомобиле вышел из строя штатный прибор, или вы хотите продублировать его на отдельном табло – возможно подключение тахометра к генератору. Это самая распространенная схема подачи импульсов.
Сигнал для счетчика оборотов берем от разъема «W» генератора. Подключение штатное, так работают многие модели заводских тахометров.
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.
Для чего он нужен? Если сломался штатный тахометр – ответ очевиден. Если с вашей приборной доской все в порядке – можно добавить стильный элемент к интерьеру автомобиля. Цифровое табло легче считывается, а светодиодная индикация добавит наглядности.
Читайте также: