Как сделать датчик для тахометра

Тахометр на Ардуино и датчике Холла

П ривет. В этой статье расскажу, как я сделал цифровой тахометр на Ардуино (Arduino) и датчике Холла для китайского шпинделя 0,5кВт диаметром 52 мм.

Комплектующие для сборки тахометра

Итак, тебе понадобятся:

И установи библиотеку tm1637 в свою Arduino IDE. Как это сделать? Просто добавь папку из архива в папку куда установлена Arduino. Например С > Program Files (x86) > Arduino > Libraries

Библиотека TM1637 скачать

Схема подключения тахометра на Ардуино

Сборка тахометра не представляет особых трудностей. Просто собирай по схеме, заливай скетч и проверяй работоспособность. После включения на индикаторе должен появится 0, а при мелькании магнитом перед одной из сторон датчика должен загораться светодиод и на индикаторе изменяться показания. Если что-то не так — пиши в комментариях — разберемся.

Скетч для тахометра на Ардуино

Сборка тахометра

Итак, начнем по порядку:

Индикатор

При изготовлении тахометра мне хотелось, чтобы индикатор был аккуратно и красиво установлен в корпус блока управления станком. В качестве корпуса я использовал корпус-рамку от вышедшего из строя вольт/ампер метра. Плата индикатора TM1637 практически идеально подходила в этот корпус. Только нужно было обработать напильником — снять по 1 мм с каждой стороны.
Также заменил стандартные пины на разъем XH2.54 4 pin. Получилось практически как заводское изделие.

Индикатор тахометра TM1637

Плата датчика Холла

Для аккуратного крепления датчика Холла на шпиндель пришлось сделать новую печатную плату. Кому интересно как я делаю печатные платы читай в этой статье. После изготовления платы, я перенес все детали с KY-003, а так же добавил разъем XH2.54 3 pin. И еще вырезал изоляционную прокладку из какого-то пластика толщиной 3 мм и просверлил в ней небольшие отверстия, чтобы плата ложилась на прокладку всей плоскостью.

Печатная плата тахометра на Ардуино

Также на плате предусмотрено место под SMD конденсатор, для устранения помех от шпинделя. Но пока он мне не понадобился — экранированный кабель справляется со своей задачей.

Установка платы датчика Холла

Во-первых, для реализации тахометра, мне нужен был небольшой неодимовый магнит, который нужно было прикрепить на вал шпинделя. Перерыл все ящики — я ничего подходящего не нашел. Зато нашел старый, нерабочий cd-rom от ноутбука. Вот в нем, в катушке электромагнита открывания, как раз и нашел, то, что нужно — небольшой, прямоугольный неодимовый магнит!

Определив высоту и полярность, я приклеил магнит к валу на «суперклей» и обтянул вал с магнитом термоусадкой. На копус шпинделя приклеил прокладку, а уже на прокладку — плату. Как видите — получилось довольно аккуратно. Защитный колпачек в процессе обдумывания, так что, пока без него 🙂

Установка платы на шпиндель

Датчик Холла 3144 реагирует каждой своей стороной либо на северный, либо на южный полюс магнита, так что перед установкой магнита — определи его положение!

Как протянуть провода от датчика, я расскажу в статье посвященной прокладке кабелей, а пока небольшое видео о работе тахометра на Arduino Nano и индикаторе TM1637

На этом всё. Если понравилось — ставьте лайки, делитесь с друзьями в соцсетях и подписывайтесь на уведомления о новых статьях!

Источник

Самодельный автомобильный электронный тахометр

Электронный тахометр — это цифровое устройство, изготовленное из электронных компонентов и используемое для измерения скорости электродвигателя или любого другого вращающегося объекта в оборотах/ минуту. Он расположен в приборной панели автомобиля имеет хороший обзор и точность измерения.

Простой метроном скорости

Тахометр происходит от двух греческих слов: «тахо» означает «скорость», а «метроном» — «измерять». Он работает по принципу генератора и определяет напряжение, соответствующее скорости вала. Он также известен как счётчик оборотов. Принцип работы:

Исторически сложилось так, что первый механический тахометр был разработан на основе измерения центробежной силы. В 1817 году они были использованы для измерения скорости тяговых машин, но после 1840 года применялись преимущественно для измерения скорости транспортных средств. Цифровой тахометр — оптический датчик, предназначенный для определения угловой скорости вращающегося элемента. Области применения:

Типы современных тахометров

Важным параметром, который учитывают при выборе устройства, является рабочий диапазон скорости. Он устанавливает границу измерения, который способен контролировать прибор. Ещё один параметр — точность, которая задаётся в единицах, таких как ± RPM. Используемая технология датчиков: контактные, фотоэлектрические, индуктивные и с эффектом Холла.

В приборе контактного типа он входит в контакт с вращающейся частью. В фотоэлектрическом устройстве для измерения скорости используются световые лучи, видимые или инфракрасные. Частота разрыва, которого применяется для расчёта скорости. Индуктивные инструменты используют магнитные элементы для индукции магнитных полей, а частота активации — для измерения скорости. Конструктивные особенности:

Конфигурации дисплея включают аналоговые визуальные индикаторы, цифровые или графические видеодисплеи. Пользовательские интерфейсы и типы управления имеют аналоговые лицевые или цифровые панели и компьютерные программируемые интерфейсы. Современные тахометры оснащаются программным обеспечением для работы на ПК. У многих есть сетевые или коммуникационные интерфейсы. Доступные электрические выходы:

Тахометры классифицируются на основе технологии сбора данных. Типы применяемых устройств:

Микроэлектрическая машина генерированного напряжения

Генератор тахометра преобразует показатель вращения вала в электрический сигнал. Работа его использует свойства угловой скорости ротора, поток возбуждения, которого пропорциональный генерируемой ЭДС. Большинство современных тахогенераторов — это тип постоянного магнита. Эти устройства используют вращающееся соединение, один конец которого подключён к валу машины, индуцирует электродвижущую силу (напряжение), пропорциональную скорости вала. Контакты якоря соединены к цепи вольтметра, преобразуя напряжение в значение скорости.

Эти тахометры отличаются точностью, максимально допустимыми показателями и рабочей температурой. Используются в качестве датчиков в различных автомобильных и электромеханических компьютерных устройствах. Действуют в сетях переменного или постоянного тока.

Принцип работы автомобильного счётчика

Он позволяет водителю выбирать подходящие настройки дроссельной заслонки и шестерни во время движения, поскольку длительное использование на высоких скоростях вызывает недостаточную смазку, влияющую на двигатель, создаёт перегрев и приводит к ненужному износу трущихся деталей и к отказу машины.

Проверка оборотов двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля нужно знать, как проверить тахометр в домашних условиях. Большинство машин оборудованы спидометром, манометром, датчиком температуры охлаждающей жидкости и тахометром. Они установлены по-разному в зависимости от марки и модели авто. Последовательность действий:

Электронный тахометр своими руками

С широкими возможностями рынка электроники сделать схему тахометра дома своими руками с использованием мультиметра не сложно. Более того, результаты, полученные в таких схемах, точны в оценке общего рабочего состояния измеряемой системы.

Принципиальная схема с использованием IC 555:

Вышеуказанная настройка выполнена с помощью обычного тахометра. Детали для изготовления широкодоступны и их можно приобрести в любом магазине радиотоваров. Список деталей для самодельного варианта:

Перед тем как сделать тахометр своими руками, нужно выполнить монтажную документацию. Простая схема, разработанная с использованием легкодоступных элементов с прорезиненным оптоизоляционным модулем MOC7811 и двумя семи сегментными дисплеями, измеряет скорость диска в RPS. Эта схема рассчитывает RPS от 00 до 99, если нужны большие значения, добавляют ещё один счётчик декады.

Принципиальная электрическая схема содержит IC555, MOC 7811, IC CD4081, IC CD4069 и IC 4033 и семисегментный дисплейный блок LTS 543. На первом таймере IC 555, сконфигурированном как моностабильный мультивибратор, он генерирует импульс синхронизации при нажатии переключателя S2, зелёный светодиод 1 указывает время обнаружения.

MOC 7811 IC2 содержит ИК-передатчик и фотодиод для создания изменяющихся логических уровней, зависит от блокирующего или прерывающего ИК-луча. Логический вентиль N1 включает счётчик детектора Johnson (CD 4033), он управляет семисегментным дисплеем LTS 543. Есть два десятичных счётчика и два семисегментных дисплея для отображения RPS от 00 до 99.

По этой схеме можно сделать тахометр для бензопилы своими руками с вращающим прерывателем. Одно прерывание инфракрасного луча будет приниматься за один счёт, а общий отсчёт вращения — RPS, умножают 60 на RPS, чтобы узнать Revolution Per Minute (RPM).

Онлайн-приложение для iPhone

Возможности современных смартфонов позволяют отображать на дисплее тахометр любого двигателя авто или мотоцикла в реальном времени на основе издаваемого звука. Диапазон RPM составляет 400 — 90 000 об/мин. Найти приложение можно в App Store. После установки его в верхней части дисплея появится циферблат тахометра в больших цифрах, с обновлением значения каждые ¾ секунды. RPM рассчитывается по пикам в графике автокорреляции.

В программе приведены элементы управления подсказки, определяющие диапазон RPM. Имеется коррекция фонового шума для истинного определения звука двигателя. Подсказка определяется значением центра и допуска в процентах. Прокручивая левую или правую область в синих полосах ниже подсказки, регулируют значение центрального RPM и допуск. Вместо фиксированного диапазона используется режим отслеживания, работающий во всём диапазоне измерений.

В этом режиме элементы управления подсказки заменяются, что позволяет начать истинное отслеживание. Ниже контрольных данных — график функции автокорреляции, для проверки надёжности отображаемого RPM. Имеется руководство по настройке диапазона RPM. Вертикальные жёлтые линии на графике соответствуют периодам звука, производимого двигателем. Если они хорошо совпадают с пиками на графике — значение RPM точное. Преобразование звука в тональное видео в RPM зависит от конфигурации двигателя.

Можно выбрать из нескольких встроенных конфигураций, включая 4-тактные и 2-тактные двигатели и указать общий коэффициент, который может компенсировать любое передаточное отношение между двигателем и валом. Помимо этого представления, есть две страницы настройки конфигурации. На каждой есть своя контекстная справка, которая даёт больше информации о том, как использовать приложение. Существует также подробное руководство по эксплуатации.

Ранние модели тахометров зависели от механических приводов, таких как маховик, распределительный вал, шкив вентилятора и т. д. Они вращают магнит, тем самым вызывая вихревые токи на алюминиевом диске (спидометр) в оборотах/минуту. Тахометр современного типа является электронным, управляемым импульсом, способным измерять как самую малую, так и меганагрузку.

Originally posted 2018-07-04 08:30:58.

Источник

Автомобильный тахометр своими руками

Автомобильный тахометр — это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.

Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.

При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.

При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.

Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.

Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.

Электрическая принципиальная схема

Схема состоит следующих функциональных узлов. Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.

Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.

Принцип работы

При поступлении импульсов от прерывателя или катушки индуктивности, используемой в стробоскопе, конденсатор С1 через диод VD1 и резистор R1-R2 перезаряжается, создавая на базе транзистора VT1 импульсы, открывая его. В результате на коллекторе транзистора, включенного в ключевом режиме, образуются короткие положительные импульсы, длительность которых определяется емкостью конденсатора С1. VT2 служит для инвертирования импульсов, перед подачей на вход DA1. Форма импульсов приведена на электрической схеме тахометра с правой стороны, верхняя осциллограмма. На фото ниже структурная схема КР1006ВИ1.

Интегральный таймер КР1006ВИ1 включен по типовой схеме формирователя импульсов. По положительному фронту импульсов, поступающих на вход 2, микросхема формирует на выходе 3 положительные импульсы с шириной, линейно изменяющейся в зависимости от частоты поступающих на вход. Частота выше, импульсы шире. Исходная ширина импульсов зависит от постоянной времени R6, R7 и C3.

Выходящие с вывода 3 микросхемы DA1 импульсы поступают на левое плечо моста тахометра, которое образуют резисторы R8-R9 и R11. На правое плече моста тахометра, которое образуют резисторы R10 и R12, R13 поступает постоянное опорное напряжение +9В с интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН8А. Конденсатор С4 исключает дергание стрелки тахометра при измерении низких оборотов двигателя. Стабилизатор также обеспечивает питание всех активных элементов тахометра. В диагональ моста включен микроамперметр.

Благодаря такому схемному решению удалось исключить нелинейные элементы, получить линейное показание миллиамперметра при изменении частоты и обеспечить высокую точность измерений частоты вращения двигателя за счет растянутой шкалы. Так как в тахометре, по соображениям габаритных размеров, применен малогабаритный миллиамперметр от индикатора уровня записи магнитофона, у которого длина шкалы мала, то только благодаря растянутой шкале удалось получить высокую точность показаний.

Микросхемы стабилизаторов серии К142ЕН обеспечивают стабильное выходное напряжение в широком диапазоне температуры, чем и обусловлено применение микросхемы К142ЕН8А в тахометре. Конденсаторы С2, С5 и С6 установлены для сглаживания пульсаций питающего напряжения.

Конструкция и детали

Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.

Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.

Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах. Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.

Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.

Настройка тахометра

Если не допущены ошибки при монтаже деталей и исправны элементы схемы, то тахометр сразу начнет работать. Необходимо будет только подогнать номиналы резисторов моста. Для этого нужно с импульсного генератора подать на вход тахометра прямоугольные импульсы частотой, взятой из нижеприведенной таблицы и откалибровать шкалу.

Так как в автомобилях обычно за один оборот вала двигателя датчик выдает два импульса, то при калибровке тахометра нужно устанавливать частоту на генераторе в два раза больше. Например, при калибровке точки шкалы 800 нужно будет подать на вход тахометра импульсы частотой не 13 Гц, а 26 Гц. Ряд частот для такого случая приведен в нижней строке таблицы.

Для того, чтобы не испытывать трудностей при калибровке шкал тахометра нужно знать принцип работы мостовой схемы. Перед Вами принципиальная схема моста постоянного тока. При равенстве соотношений величин резисторов R1/R2 и R3/R4 напряжения в точках диагонали моста A и B равны, и ток через mA не протекает, стрелка стоит на нуле.

Если, например, уменьшить величину резистора R1, то напряжение в точке А увеличится, а в точке В останется прежним. Через миллиамперметр, находящийся в диагонали моста потечет ток и стрелка отклонится. То есть при постоянном напряжении в точке В и изменении напряжения в точке А стрелка прибора будет двигаться относительно шкалы.

В схеме тахометра функцию резистора R1 выполняет резистор R9, и так далее. При увеличении оборотов двигателя, частота и ширина импульсов с выхода микросхемы увеличивается и таким образом увеличивается напряжение в левой точке подключения миллиамперметра, протекающий ток увеличивается и стрелка отклоняется. Резисторы в плечах моста подобраны в таком соотношении, чтобы мост был изначально разбалансирован, и равенство напряжений в точках подключения миллиамперметра наступало при 700 оборотов двигателя.

Номиналы резисторов на схеме указаны при сопротивлении рамки миллиамперметра 1,2 кОм. Если использовать прибор, имеющий другое сопротивление рамки, то придется подбирать номинал резисторов R8, R9 и R12, R13, временно заменив их переменными. После калибровки прибора, измеряется сопротивление переменных резисторов, и они заменяется постоянными.

Переключатель S1 можно не устанавливать и настроить прибор для измерения в требуемом диапазоне по одной шкале. В таком случае точность измерений снизится в два раза. При растянутой шкале прибора такой точности тоже будет достаточно.

Тахометр, выполненный по предложенной схеме, является законченным прибором и его можно применять для измерения частоты вращения любых валов, например, двигателя моторной лодки, электродвигателей. В качестве датчиков могут использоваться датчики холла, фото и электромагнитные датчики. Достаточно доработать схему входного формирователя импульсов.

Источник