Тахометр для велосипеда своими руками

Опубликовано: 15.05.2024

Принцип наипростейший — цепляешь проводок прищепкой к бронпроводу цилиндра, выбираешь тип двигателя 2т или 4т, кол-во цилидров и получаешь точные обороты. Захотелось такой же. Посмотрел цены — перехотелось.

И тут я вспомнил о своем велокомпьютере, который мало используется и по большей части лежит без дела.

В нем есть функция тахометра. Погуглил, можно ли его превратить в полноценный тахометр, и оказалось не я один такой умный, но информации очень мало.
Основная суть вопроса в том, как подать сигнал на компьютер. В велокомпьютере для этих целей служит геркон, который крепится на вилке велосипеда, а магнит на спице колеса. Магнит воздействует на геркон — компьютер считает импульсы.
Берем кусочек неодимого магнита из жесткого диска и лепим его на шкив помпы (диаметр со шкивом КВ одинаковый, а геркон закрепить там проще — вокруг много всяких болтов и гаек), крепим геркон на небольшом расстоянии от него.
Но проблемка — геркон не может работать с такой частотой, как нам надо. Если холостые он показывает приблизительно правильно, то после 2500 об/мин показания начинают уменьшаться — не успевает срабатывать геркон, зависает.
Под конец экспериментов заметил еще одну странность: если один из проводов, идущих на компьютер, прислонить к ВВ проводу любого цилиндра, то компьютер начинает показывать обороты, близкие к действительности (почему не могу сказать, видимо идет какая-то наводка, которую комп принимает за импульсы замыкания-размыкания геркона), а если прислонить второй — перезагружается. Но такие эксперименты мне показались опасными, т.к. можно спалить компьютер, если что-то пойдет не так и произойдет пробой ВВ провода именно в этом месте.
Начал читать и-нэт дальше, и наткнулся на форум, где ребята озадачились такой же идеей, и там была ссылка на очень интересную статью. Сайт давно не существует, но мне к счастью помог сервис WaybackMachine (архив интернета), где была сохранена копия страницы за 2004 год. Вот выдержка оттуда:

Для регулировки и проверки двигателя очень удобно использовать тахометр. Для этого можно использовать практически любой велокомпьютер. Достоинства: низкая цена-9.15$, малый вес-20гр., низкое энергопотребление- встроенная "таблетка"+ автоматическое отключение, возможность учета моточасов.
Велокомпьютеры бывают с индуктивными и герконовыми датчиками. Для индуктивных: поместите датчик вблизи вала/фланца с неравномерной магнитной проницаемостью. Например шляпки болтов на шкиве, вблизи ротора системы зажигания или просто приклеенного к валу магнитика. Герконовый датчик не может работать на таких частотах вращения, сделаем так: к клеммам велокомпьютера припаиваем исток-сток полевого транзистора (напр.КП305Ж), к затвору — проводок 5см. Все заизолировать- полевик очень боится статики. Такая конструкция "чует" наводки от свечного провода с расстояния 10-20см.

На том форуме говорят, что должно работать. Для меня вообще транзисторы — темный лес, и работают они, как мне кажется, исключительно с помощью магии)) Но всё же попробую. Добыть полевой транзистор можно в старой материнской плате, коих у меня штук 5 точно есть. Завтра отпишусь, получилось ли что-нибудь или нет.

В этом уроке мы создадим своими руками простой спидометр для велосипеда на основе микроконтроллера Ардуино. Идея состоит в том, чтобы измерить угловую скорость колеса велосипеда. Таким образом, зная диаметр и математическую легенду Пи (3.14) можно рассчитать скорость. Также, зная количество раз, которое провернулось колесо, можно легко узнать пройденное расстояние. В качестве дополнительного бонуса мы решили добавить световой индикатор на велосипед, - задача состояла в том, когда включить стоп-сигнал.

Шаг 1. Держатель

Для этого проекта очень важно иметь сильный и стабильный держатель нашего Ардуино спидометра. Смысл в том, что велосипед может пострадать от сильного импульса, когда он попадает в дыру или когда вы решаете повеселиться и взять вел в тяжелые условия езды. Кроме того, наши входные данные фиксируется, когда магнит на колесе пересекает датчик эффекта Холла на опоре.

Если все одновременно пойдет не так, Arduino покажет скорость высокоскоростного поезда. Кроме того, вы не захотите, чтобы ваш лучший друг Ардуино упал на дороге только потому, что вы решили быть ленивым и использовать для держателя очень дешевые материалы.

Поэтому, чтобы соблюсти все нюансы безопасности, мы решил использовать алюминиевые ленты, так как их можно легко разрезать и просверлить, они устойчивы к коррозии и довольно дешевы, что всегда хорошо для поделок своими руками. Мы также использовали некоторые гайки (с шайбами) и болты, чтобы закрепить держатель на раме, так как всё должно быть надежно закреплено на раме.

Еще одной важной частью является то, что электроника нашего спидометра Ардуино должна быть должным образом изолирована от опор, если они сделаны из какого-либо металла. Горячий клей, который мы использовали, работал отлично, он также поглощал и смягчал удары, что было хорошо для довольно хрупкого дисплея.

Шаг 2. Датчик и магнит

Измерение и входные данные проекта основаны на этой части. Идея состоит в том, чтобы поместить магнит на велосипедное колесо и добавить датчик эффекта Холла на раму так, чтобы каждый раз, когда магнит пересекал датчик, Arduino знал, что оборот завершен и он может рассчитать скорость и расстояние.

Используемый здесь датчик - классический датчик с эффектом Холла А3144. Этот датчик понижает свою выходную мощность, когда конкретный полюс направлен в правильной ориентации. Ориентация очень важна, так как внешний полюс не повлияет на выход.

Выше несколько фото, показывающих правильную ориентацию. Также для датчика эффекта Холла требуется нагрузочный резистор 10 кОм, но в этом проекте заменен на нагрузочные резисторы 20 кОм в Arduino.

Тщательное размещение магнита очень важно. Если поместить его немного дальше, это может привести к непоследовательному чтению или отсутствию оборотов, а если расположить его очень близко, магнит может дотронуться до датчика, что не очень желательно.

Шаг 3. Дисплей

Этот дисплей теоретически необязателен, но вам нужно что-то, чтобы отображать скорость и расстояние в реальном времени. Думать об использовании ноутбука совершенно абсурдно. Мы использовали 0,96-дюймовый OLED-дисплей с I2C в качестве протокола связи между ведомым и ведущим устройствами.

Изображения выше показывают три режима, между которыми автоматически переключается Arduino.

"Start" в правом нижнем углу - это когда Arduino только начал работу и успешно загрузился.
Скорость в км/ч. Этот режим отображается только тогда, когда велосипед находится в движении, и автоматически отключается после его остановки.
Последний, с метрами в качестве единиц, очевидно, - расстояние, которое прошел вел. Как только вел останавливается, Arudino переключается на отображение расстояния в течение 3 секунд.

Эта система не идеальна. Он на мгновение отображает пройденное расстояние, даже когда байк находится в движении. Может это не идеально, но это достаточно мило.

Шаг 4. Источник питания

Проект, будучи немного громоздким, не всегда может иметь под рукой розетку для зарядки. Поэтому из-за лени было решено просто использовать блок питания в качестве источника питания и использовать мини-USB-кабель для подключения питания USB от блока питания к Arduino Nano.

Но вы должны тщательно выбрать powerbank. Важно иметь правильную геометрию, чтобы ее можно было легко установить. Также источник питания должен быть немного тупым. Дело в том, что для экономии энергии powerbank предназначен для отключения выхода, если потребление тока не превышает определенного порогового значения.

Скорее всего это пороговое значение составляет не менее 200-300 мА. Наша схема будет иметь максимальное потребление тока не более 20 мА. Таким образом, обычный банк питания отключит выход. Это может привести вас к мысли, что в вашей цепи есть какая-то неисправность. Этот конкретный банк питания на фото выше работает с таким небольшим током.

Шаг 5. Стоп-сигнал (опционально)

В качестве дополнительной функции было решено добавить стоп-сигнал. Вопрос был в том, как определить, когда начался процесс торможения.

Если мы тормозим, велосипед замедляется. Это означает, что если мы рассчитываем ускорение и если оно оказывается отрицательным, можно включить стоп-сигналы. Это, однако, означает, что свет включится, даже если мы просто перестанем крутить педали.

Также мы не добавили транзистор в световую цепь, что абсолютно рекомендуется. Если кто-то сделает этот проект и правильно интегрирует эту часть, мы бы были более чем рады увидеть её и добавили бы картинки сюда. Ток мы получаем напрямую от цифрового контакта 2 Arduino Nano.

После покупки нового велосипеда решил я его оснастить велокомпьютером, но китайские поделки покупать не стал по трём причинам:
1. Высокая цена
2. Отвратительное качество сборки
3. Ну, я же радиолюбитель!

И поэтому я поступил как настоящий радиолюбитель – собрал желаемый прибор самостоятельно.

В данной статье я расскажу вам, как самому собрать велокомпьютер на микроконтроллере. Данный велокомпьютер выполнен на микроконтроллере Attiny2313, в качестве дисплея использован однострочный ЖК индикатор на контроллере HD44780. Прибор умеет отображать текущую скорость, общее и промежуточное расстояния (отображаются в метрах). Общее расстояние, в отличии от промежуточного сохраняется в энергонезависимой памяти EEPROM. Схема велокомпьютера очень проста и не содержит дорогостоящих компонентов:

Дисплей подключён к микроконтроллеру по распространенному 4-х битному интерфейсу. Кнопки S1,S2,S3 (подтянуты десяти килоомными резисторами к плюсу питания) управляют прибором. Подстроечный резистор R6 регулирует контрастность дисплея. Светодиод HL1 индицирует подачу питания. В качестве динамика Ls1 можно использовать пьезоизлучатель. Транзистор VT1 – можно ставить любой биполярный n-p-n структуры, например КТ315 (я применил BC546B). Микроконтроллер Attiny2313 можно использовать с любыми буквенными индексами.

Зачем нужен внешний кварц микроконтроллеру, у которого есть свой тактовый генератор?
Наверное, у каждого из вас появился такой вопрос, и я на него постараюсь ответить. Без кварца работа устройства будет крайне не стабильна (неточность измерения, крякозяблики на дисплее и т.п.) потому, что встроенный тактовый генератор в микроконтроллере имеет большую “плавающую точку” и его частота постоянно колеблется. Если у вас нет такого кварца, не расстраивайтесь! Просто измените программу под тот кварц, который у вас есть. Впишите, в строчку $crystal= частоту своего кварца и всё будет ОК. Но на “худой конец”, если у вас нет никакого кварца, используйте встроенный тактовый генератор (пример установки фьюз-битов внизу), конечно работать будет не совсем точно и стабильно.

После того как я нарисовал схему и подумал каким будет велокомпьютер, сел на свой любимый велик и поехал по городу – покупать радио детали по следующему списку:

Микроконтроллер Attiny2313 1шт.
Кнопки тактовые (без фиксации) 3шт.
Резисторы номиналом 10 кОм 5шт.
Резисторы номиналом 1 кОм 2шт.
Резистор номиналом 100 Ом 1шт.
Панелька под микроконтроллер DIP-20 1шт.
Транзистор биполярный BC546B 1шт.
Пьезоизлучатель 1шт.
Кварц 4 МГц 1шт.
Светодиод (синего свечения) 1щт.
Построечный резистор номиналом 10 кОм 1шт.
ЖК индикатор (дисплей) на контроллере HD44780 1*16 1шт.
Керамические конденсаторы 18 пФ 2шт.
Керамический конденсатор 0.1 мкФ 1шт.
Электролитический конденсатор 100 мкФ 1шт.
Штекер 2.5 1шт.
Гнездо для штекера 2.5 1шт.
Гнездо MiniUSB 1шт.
Пластмассовый корпус 85x60x35мм 1шт.
Крепёж на руль велосипеда 1шт.
Кнопка с фиксацией 1шт.
Геркон 1шт.

Корпус, который я купил для велокомпьютера:

Макетная плата, термоусадка, АКБ и метр провода у меня были.
Приехавши домой сразу взялся за сборку велокомпьютера. Первым делом взялся за корпус. В корпусе надо сделать прямоугольную дыру размером 15x60мм.

Возможно, вы спросите, а как ты делал такую дыру? Да очень просто! Сначала размечаем карандашом, где будем делать дырку, потом сверлилкой сверлим по контуру отверстия когда весь контур высверлили выламываем кусок пластмассы и обрабатываем всё напильником. Вот что получилось у меня:

Кстати, все остальные отверстия я делал по ходу сборки. Изнутри корпуса на дыру приклеил кусочек органического стекла, чтобы пыль и влага не попадали на дисплей.

Далее спаял плату поставил кнопки, дисплей и всё остальное. Монтаж делал на макетной плате.

Вид сзади (без крышки):

Зарядка через MiniUSB:

У меня прибор питается от аккумулятора телефона Nokia на 3.7v. Зарядка осуществляется через MiniUSB порт, подключённый прямо к аккумулятору. Возможно, вы скажете, это же не правильно! И будете правы, для этого дела есть специальные микросхемы но я таковой микрухи не нашёл и пришлось довольствоваться тем что было. Но как-никак зарядка идёт, и за два часа заряда мой аккумулятор заряжается полностью. В рабочем режиме с включенной подсветкой дисплея велокомпьютер потребляет

Установка велокомпьютера на велосипед

Чтобы считать, расстояние и скорость велоспидометру нужен, так сказать “орган восприятия”. Геркон - это и есть этот “орган”, устанавливается он на раме велосипеда рядом с колесом, на спицах колеса устанавливается магнит. Чтобы когда колесо делало полный оборот, магнит “проходил” напротив геркона и “замыкал” его, тем самым формируя импульс который нужен велокомпьютеру для расчёта расстояния и скорости. На схеме указано, где подключать геркон к прибору. Я геркон припаял на небольшой кусочек макетной платы, припаял к нему провода и усадил на него термоусадку. И закрепил это всё на раме велосипеда с помощью пластмассовых стяжек.

Пример установки магнита на спицы колеса:

Велокомпьютер я закрепил посредине руля велосипеда:

Описание устройства

При включении устройства на дисплее появляется приветствие и информация о версии и авторе, потом в левой части дисплея отображается промежуточное расстояние, а в правой скорость (главный экран).

Загрузка велокомпьютера (приветствие):

Информация о версии:

Информация об авторе:

Кнопка S1 – при нажатии сохраняется общее расстояние в энергонезависимой памяти EEPROM, в течение секунды на дисплее отображается надпись “All:” а после её общее расстояние и надпись “Save”, звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Да, да! Вы не ошиблись (смотря на фотографию выше), за несколько дней я проехал 191км! Потому что сегодня (21.08.2012), до школы осталось 11 и дабы проводить лето решил сделать “небольшую” покатушку за город.

Кнопка S2 - при нажатии обнуляется промежуточное расстояние, на дисплее отображается сообщение “Total clear!”, звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Кнопка S3 - при нажатии в течение секунды на дисплее отображается надпись “All:” а после её общее расстояние и звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Настройка велокомпьютера

Чтобы велокомпьютер отображал правильное расстояние, и скорость он должен знать, какое расстояние проезжает велосипед за один оборот колеса (иначе прибор будет просто неправильно считать расстояние и скорость), это расстояние хранится в константе Coleso (у меня по умолчанию 2.08 метра). Для настройки велокомпьютера, измерьте длину колеса своего велосипеда в сантиметрах полученное значение переведите в метры и впишите его в константу Coleso, перекомпилируйте программу с новыми значениями и прошейте ею велокомпьютер.

Если кто это сделать не в состоянии, присылайте мне на e-mail длину своего колеса, сделаю прошивку под ваш велосипед.

Прошивка МК велокомпьютера

Прошивка для велокомпьютера находится в файлах к статье и называется t2313veloC.HEX, прошивку писал в среде BASCOM-AVR (исходник прилагается).
Пример установки фьюз-битов на внешний кварц 4МГц:

Пример установки фьюз-битов на внутренний тактовый генератор 4 МГц:

В файлах к статье есть проект данного девайса в симуляторе Proteus. Но предупреждаю, что в симуляторе прибор работает очень медленно! В протеусе разве что светодиодами мигать можно (без глюков).

Видео работы велоспидометра:

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что велокомпьютер вышел отличный и не дорогой, затраты составили 113400 бел/руб. Для примера: самый дешёвый китайский велокомпьютер стоит не менее 200000 бел/руб, который я видел. Да и вообще своё – это сделанное для себя, качественно и с любовью, а не китайское г…но, которое на следующий день после покупки сломается. Сборка своего велокомпьютера мне доставила удовольствие, а его эксплуатация доставляет мне ещё большее удовольствие.

И смотрите больше на дорогу чем на велокомпьютер, всяко бывает… И удачи вам на дороге и в электронике!

Ниже вы можете скачать исходники, прошивку, проект в Proteus

Собрать такой тахометр можно из любого регулятора, понадобится только платка ардуино ProMini и экран LCD1602.

- ATMEGA328 328p Pro Mini

- Регулятор 30А с BEC 5А

- Экран 1602 16x2 HD44780 Character LCD + IIC/I2C

Данный скетч рассчитан для измерения моторов с 14 магнитами (например 2212), если Вам необходимо измерять другие моторы, то в скетче необходимо сделать поправку. Количество магнитов надо разделить на 2 и полученное число вставить в конце скетча. Конкретное место там указано комментарием.

Надеюсь статья будет полезной!

Дубликаты не найдены

Лига RC хобби и моделистов

179 постов 1K подписчиков

Правила сообщества

1) Оскорблять друг друг

2) Всякого вида реклама

Эта схема не принципиальная, это монтажная схема.

) как вам угодно. можно и так сказать ))

Может, транзисторчик заместо тумблера присобачить?

такие штуки тем хороши, что с ними можно делать все, что угодно )

)) Спасибо! у меня специально была задумка сделать очень простое устройство, чтобы любой мог сделать эти несколько соединений. тем более у всех моделистов есть сервотестеры. А те, кому нужно скомпоновать тахометр с сервотестером в одной ардуинке, это будет не сложно. хоть с управлением на кнопках, хоть крутилкой. как угодно.

Смысл моего устройства только в измерении скорости вращения. вот такая задумка.

Неправда, у меня нет. Я с ардуины ШИМ гоню).

) в таком случае, скомпоновать эти два скетча в один тебе не составит никакого труда)

Я чужие скетчи обычно не использую. Разве только библиотеки, модернизируя их для себя.)

ну это дело личное ) я например этот скетч собрал из целой кучи примеров в интернете )) я по профессии не программист и всему учусь из чужих примеров. Ну в общем то и за свои примеры денег не беру )

Вы бы не могли мне помочь со скетчем?Надо в скетч добавить измерение скорости по геркону или датчику холла?

такие скетчи в интернете есть. Поищите примеры счетчиков оборотов. На их основе я думаю сделаете.

А у этих двигателей число оборотов не пропорционально поданному напряжению?

нет. амплитуда импульсов на мотор подается одинаковая, а частота импульсов изменяется, но конечно на осциллографе ближе к остановке мотора видно уменьшение амплитуды

Там ШИМ рулит. Это как я понял BLDC мотор.

Турбовинтовой гигант. Антонов Ан-22 "Антей"

13% самолётов), при этом погибло около сотни человек.

Подробная статья о сборке и покраске тут:

Статья написана с использованием материалов из Википедии, сайта "Уголок неба" и видеоролика "Легенда об Антее" с канала Skyships на YouTube.

Несколько лет назад мне срочно понадобилось замерить обороты двигателя, а тахометра нет ! Как тут быть ? Поскольку замерить обороты мне нужно было позарез, вариант заказывать тахометр и ждать его месяц, меня не устраивал. Пришлось думать ! И мне пришла в голову идея использовать для этой цели компьютер, а точнее - звуковой редактор установленый на компе.

Звуковой редактор "Adobe Audition" у меня установлен давно для работы со звуком. Поэтому осталось придумать способ соединения двигателя с компом. Это вопрос был решён буквально в течение 1 минуты - ИК светодиодный приёмник ! Полез в коробочку и достал светодиод, а также штеккер "мини джек". Нашёл кусок микрофонного кабеля и через 10 минут светодиодный датчик был готов ! Сам диод я вклеил в клопачек от авторучки.

Кабель в сборе.

Для освещения ИК светодиодного датчика использовал фонарик. Тоже светодиодный.

Датчик приклеил кусочком скотча на носу модели, а фонарик просто держал рукой. Расстояние между датчиком и фонариком 5. 7 см. Световой поток от фонарика освещает приёмный светодиод, а воздушный винт прерывает (модулирует) световой поток. В результате светодиод генерирует импульсы. Датчик подключается к микрофонному входу звуковой карты. Необходимое для работы светодиода напряжение обеспечивается конструкцией микрофонного гнезда звуковой карты. Любая звуковая карта рассчитана на работу в том числе и с электретным микрофоном, поскольку ему нужно напряжение питания + 5 Вольт. Поэтому это напряжение присутствует на центральном контакте
микрофонно гнезда и поступает на светодиод, что и обеспечивает его работу. В результате импульсы, возникающие при вращении воздушного винта, через микрофонный вход поступают на звуковую карту, а редактор "Adobe Audition" записывает всё это, как обычный звуковой файл.

Для измерения частоты вращения двигателя запись достаточно осуществить в течение нескольких секунд. Этого достаточно. Вот что мы увидим на экране в окне звукового редактора.

Прежде всего хочу отметить, что в самом низу Редактора имеется временная шкала, именно по ней и определяются обороты двигателя. В данном случае время записи составило 9 секунд. Стрелка показывает внизу окна Редактора временную шкалу. Теперь нужно укрупнить масштаб звукового файла. Чтобы не считаль имулься за одну секунду, (их долго считать), посчитаем их за отрезок времени 0,1 секунды, а потом умножим на 10. Вначале по временной шкале выбираем участок записи чуть более 0,5 секунды и растягиваем его на весь экран.

0,5 сек растянут на весь экран. Временная шкала тоже растянулась.

Теперь на временной шкале выделяем отрезок времени ровно 0,1 сек - от 3,1 до 3,2 сек.

и тоже растягиваем его на весь экран. Теперь видно четкие импульсы, подсчитать которые не сложно.

Читайте также: