Бортовой тахометр на PIC16C84
В журнале “Радио” описано немало приборов для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания – и аналоговых, и цифровых.
Цифровой тахометр с квазианалоговой шкалой, представляемый вашему вниманию, заметно проще других подобных по схеме и при этом обладает лучшими точностными характеристиками.
Столь высоких результатов автору удалось добиться применением современного микроконтроллера PIC16C84.
Тахометр построен таким образом, что им одинаково удобно пользоваться как во время движения, так и при регулировке двигателя в гараже.
При эксплуатации автомобиля, не имеющего встроенного тахометра, для контроля частоты вращения коленчатого вала двигателя используют электронные тахометры.
Выполненные по различным схемам, они показывают измеряемую частоту вращения либо в цифровом виде, либо в виде светодиодной шкалы [1]. Шкальные приборы более удобны, но менее точны из-за конечного числа элементов шкалы.
Основанные на схемной обработке импульсных последовательностей, такие приборы весьма чувствительны к временным параметрам импульсов, что проявляется в нестабильности показаний при изменении температуры и мигании шкалы.
Это ограничивает область применения электронных шкальных тахометров, по существу, только индикацией частоты вращения, так как не позволяет фиксировать показания с точностью, необходимой, например, для регулировки карбюратора или диагностики двигателя.
Применение программной обработки импульсов с датчика частоты вращения позволяет совместить удобства шкалы и высокую точность показаний, превращает индикатор частоты вращения вала двигателя в настоящий измерительный прибор. Для этой цели наиболее подходят программируемые периферийные микроконтроллеры фирмы Microchip Technology Inc. (США), обладающие высокими быстродействием и нагрузочной способностью портов.
В описываемом ниже тахометре применен микроконтроллер PIC16C84, с которым читатели уже знакомы по публикации [2].
Его особенностью является наличие программируемого запоминающего устройства с электрическим стиранием программ и информации (EEPROM) объемом 1К(14 бит и 64 байт соответственно.
Это сделало возможным обойтись без внешней памяти и существенно упростить прибор. Тахометр прост в изготовлении, надежен в работе и не требует налаживания.
На рис. 1 показан внешний вид электронного тахометра. Он оснащен двумя светодиодными шкалами и может работать в двух режимах: индикации и измерения.
В режиме индикации вся полоса частоты вращения от 0 до 6000 мин-1 разбита на 12 частей – делений, образующих обзорную шкалу с дискретностью 500 мин-1.
В режиме измерения прибор работает в интервале от 300 до 3000 мин-1 и обзорная шкала имеет дискретность 250 мин-1.
Вместе с обзорной в этом режиме работает растянутая шкала 0…200 мин-1. Она образована четырьмя светодиодами и, следовательно, имеет дискретность 50 мин-1.
Отсчет значения частоты n образуется сложением двух составляющих: n = 250N0 + 50Np, где N0 и Np – число светящих элементов обзорной и растянутой шкал соответственно.
Погрешность измерения равна цене деления растянутой шкалы, т. е. 50 мин-1 , что вполне достаточно для решения практических задач.
Принцип действия тахометра основан на прямом измерении периода следования импульсов, снятых с контактов прерывателя, с последующим вычислением частоты вращения вала двигателя и выведением результата на дискретную шкалу. При этом измерение временных интервалов реализуется путем счета калиброванных промежутков времени – дискрет, формируемых программно из тактовых импульсов. Интервал осреднения – 10 периодов.
На рис. 2 представлена принципиальная электрическая схема тахометра. В его состав входят центральный процессор, входной формирователь, узел индикации и блок питания.
Центральный процессор выполнен на микроконтроллере DD1. Он имеет два порта: А с пятью и В с восемью выводами, которые могут быть программно сконфигурированы как на введение, так и на выведение информации.
Входы RA0-RA3, RB2-RB5 сконфигурированы на выведение информации, RB0 и RB1 – на введение, а RA4, RB6 и RB7 не использованы. Центральный процессор тактирован встроенным тактовым генератором, частоту которого задает кварцевый резонатор ZQ1. Процессор обнуляется при включении питания цепью R2C1 по входу MCL.
Резистор R3 служит для ограничения тока этого входа, а диод VD1 – для быстрой разрядки конденсатора С1 при отключении питания.
Входной формирователь собран на элементе DD2.1 и триггере DD3.1 по схеме из [3] и дополнен предварительным усилителем на транзисторе VT1. В цепь базы этого транзистора включены элементы, повышающие помехоустойчивость входного формирователя [4].
С выхода формирователя импульсы поступают на вход элемента DD2.2, выполняющий функции буфера, и на вход D-триггера DD3.2, включенного делителем частоты на два. На выходе этого триггера формируется импульсная последовательность вида “меандр” с частотой следования, вдвое меньшей входной.
Буферный элемент DD2.2 предназначен для подключения к нему прочих устройств автомобильной электроники (например, блока зажигания). Выход этого элемента служит также для контроля работы входного формирователя.
Частота следования импульсов на выходе элемента DD2.2 равна частоте искрообразования. Элемент DD2.2 и триггер DD3.2 не являются обязательными, они лишь придают техническому решению прибора дополнительную гибкость.
Сформированная импульсная последовательность поступает на вход RB0 процессора DD1, который обрабатывает ее по встроенной программе с использованием прерываний. Требуемый вид измерения выбирают тумблером SА1, изменяющим режим входа RB1 процессора.
Узел индикации состоит из двух светодиодных шкал HL1-HL4 и HL5-HL17 и дешифратора DD4, DD5. Обзорная шкала образована светодиодами HL6- HL17, которые подключены к выходам дешифратора, собранного на преобразователях кода DD4 и DD5 [5].
На вход дешифратора с порта А процессора DD1 поступает сигнал, несущий двоичный код значения частоты вращения, что приводит к включению соответствующего числа светодиодов шкалы.
Светодиод HL5 индицирует включение прибора, поскольку его свечение соответствует нулевому коду на входе дешифратора.
Вторая шкала – растянутая – образована светодиодами HL1-HL4, которые подключены к выводам RB2-RB5 процессора через токоограничительные резисторы R5-R8.
Прибор питается от двенадцативольтной бортовой сети автомобиля. Через выключатель питания SA2 и входной фильтр R15C7 напряжение постоянного тока поступает на стабилизатор DA1, с выхода которого напряжение 5 В поступает на все узлы прибора.
Программу обработки вводят в память процессора с помощью программатора; она занимает около 400 байтов (см. таблицу).
Детали тахометра, за исключением светодиодов, тумблеров и стабилизатора DA1, смонтированы на печатной плате, чертеж которой изображен на рис. 3.
Микросхемный стабилизатор DA1 установлен на теплоотвод с поверхностью охлаждения 25 см2. Примененный автором стабилизатор имеет полностью изолированный пластмассовый корпус. В случае использования отечественного стабилизатора КР142ЕН5А (или КР142ЕН5В) его лучше установить на теплоотвод через изолирующую прокладку.
Табло тахометра, представляющее собой лицевую панель прибора, собрано на светодиодах серии КИПМ11. Здесь же смонтированы два тумблера SA1 и SA2 – годятся любые миниатюрные.
Частота кварцевого резонатора ZQ1 определяет установки в программе так, чтобы значение дискреты времени с учетом предделителя процессора лежало в пределах 20…160 мкс.
Большее значение частоты ведет к переполнению счетчика процессора, меньшее – снижает разрешающую способность прибора.
Практически можно использовать резонаторы на частоту до 4 МГц, желательно в металлическом корпусе с проволочными выводами (например, РК-374). Резонатор крепят к плате проволочной скобой, впаиваемой концами в два отверстия А.
Две группы контактов на плате, обозначенных цифрами 1-4, надо соответственно соединить жгутом из четырех проводников.
Контроллер PIC16C84-04/P можно заменить на PIC16C84-10/P и использовать кварцевый резонатор с частотой до 10 МГц. Возможно также применение более доступного микроконтроллера PIC16F84, отличающегося от PIC16C84 типом памяти программ (flash-память).
Следует отметить, что рабочий температурный интервал указанной микросхемы – от 0 до +70°С.
При необходимости использования тахометра и при минусовой температуре лучше использовать контроллер, имеющий в обозначении букву I (соответствующую температурному интервалу -40…+85°С).
Транзистор VT1 может быть любым маломощным кремниевым структуры n-p-n со статическим коэффициентом передачи тока не менее 100.
Литература
1. Ломакин Л. Электроника за рулем (аннотированный указатель). – Радио, 1996, # 9, с. 55, 56.
2. Ганженко Д., Кабаков Е., Коршун И. PIC и его применение. – Радио, 1995, # 10, с. 47-49.
3. Бирюков С.
Подавление импульсов “дребезга” контактов. – Радио, 1996, # 8, с. 47, 51.
4. Маслов А. Модернизация квазианалогового тахометра. – Радио, 1993, # 9, с. 36, 37.
5. Чуднов В. Линейная шкала в тахометре. – Радио, 1993, # 3, с. 13.
Список радиоэлементов
Скачать список элементов (PDF)
Источник: http://cxem.net/mc/mc18.php
Электроника и автоматика на МК
Источник: http://www.picbasic.ru/index/86-137-5-3
Цифровой тахометр-часы
Этот бортовой прибор предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (основной режим) и отображения текущего времени (дополнительный режим). Табло прибора показывает частоту вращения с дискретностью в 1 мин-1 и секунды, минуты и часы. Питается тахометр от бортовой сети автомобиля и потребляет ток около 0,012 А.
Принципиальная схема тахометра изображена на рис. 1. Основа прибора – микроконтроллер DD1 PIC16F628 фирмы Microchip. Возможно также применение и другого микроконтроллера этой фирмы, но потребуются незначительные корректировки программы и платы.
Остальные узлы прибора: входной формирователь импульсов (резисторы R1-R3, стабилитрон VD1 и транзистор VT1); стабилизатор напряжения (стабилитрон VD2, конденсаторы C3 – С6, микросхема DA1); жидкокристаллический индикатор (HG1); делитель напряжения на резисторе R10 и светодиоде HL1 для питания индикатора HG1 (около 1,7 В); органы управления: переключатель SA1 “Режим” для выбора режима работы прибора (“Тахометр” – “Часы”) и кнопки SB1 “НВ” для настройки времени и SB2 “УВ” для установки времени в режиме часов.
Контроллер устанавливается в исходное состояние автоматически при включении питания. При высоком уровне на входе MCLR контроллер находится в рабочем режиме Программа предусматривает также автоматический переход контроллера в исходное состояние при зависании, для чего используется встроенный сторожевой таймер.
В приборе применен десятиразрядный жидкокристаллический модуль – индикатор, оснащенный контроллером НТ1613 фирмы Holtek с последовательной загрузкой информации по линии DI и синхронизацией по линии CLK. Информацию подают на вход DI (вывод 4), она фиксируется по спаду тактирующих импульсов на входе CLK (вывод 3).
Модуль представляет собой печатную плату размерами 67×36 мм, на которой размещены собственно индикатор и контроллер. Размеры видимого поля индикатора – 35×12 мм, высота символа – 10 мм. Напряжение питания модуля – 1,2…1,7 В, потребляемый ток – не более 10 мкА.
Кроме функции индикации измеренного значения частоты вращения, модуль выполняет функцию часов и таймера с выводом этой информации на индикатор в реальном времени. Для работы в режиме тахометра вход НК (вывод 5) модуля необходимо соединить с общим проводом, а входы S1, RST и S2 (выводы 6-8) оставить свободными.
Индикатор может отображать 16 различных символов, каждый из которых кодирован четырехразрядным двоичным числом. При загрузке в модуль первого из них он отображается в крайней правой позиции табло. При загрузке второго символа первый сдвигается влево и т. д.
Временная диаграмма загрузки кодов символов в индикатор показана на рис. 2. Минимальные временные параметры: ta=1 мкс, tв=2 мкс, tc=5 мкс. При этом для полного обновления показаний индикатора требуется примерно 170 мкс. Период обновления индицируемой информации не следует выбирать меньшим одной секунды.
В автомобиле, оборудованном стандартной системой зажигания, вход тахометра подключают к первичной обмотке катушки зажигания.
Если прерыватель построен на датчике Холла, то вход тахометра подключают к выходу датчика (как правило, к его среднему выводу).
Возможно также подключение входа через емкостный датчик, установленный на высоковольтном выводе катушки зажигания. Провода питания тахометра лучше всего подключать непосредственно к аккумуляторной батарее.
Все детали тахометра, кроме модуля индикатора, смонтированы на односторонней печатной плате размерами 85×54 мм из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы представлен на рис. 3.
Плата модуля индикатора соединена с платой тахометра короткими гибкими изолированными проводами.
Плату модуля можно прикрепить на стойках параллельно основной плате (на ней предусмотрены соответствующие крепежные отверстия) или под углом.
(нажмите для увеличения)
Тахометр некритичен к выбору применяемых деталей. Резисторы и конденсаторы могут иметь допуск ±10 %. Стабилизатор напряжения КР142ЕН5А (годится и КР142ЕН5В или импортный 7805) в теплоотводе не нуждается.
Транзистор КТ315Б можно заменить на КТ3102 с любым буквенным индексом, стабилитрон КС133А – на КС139А, а КС515А – на КС518А или другой на напряжение 15…
19 В (можно также применить специальный автомобильный варистор SIOV S10K14AUTO фирмы Siemens Matsushita Components).
Светодиод АЛ307Б или АЛ307БМ (годится только “красный”!), работающий низковольтным стабистором, заменим стабистором КС113А (и и КС115А), но при этом резистор R10 необходимо будет подобрать по рабочему току стабилизации. Конденсаторы С1, С2, С4 и С5 – КМ-5, КМ-6; C3, С6 – оксидные импортные. Резисторы – МЛТ, С2-33. Переключатель SA1 – ПД9-2; кнопки SB1, SB2 – МП12. Модуль-индикатор можно заменить любым другим с контроллером НТ1613
Программа в формате Intel HEX, которую необходимо ввести в контроллер DD1, представлена в таблице.
(нажмите для увеличения)
Правильно собранный из исправных деталей прибор в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания. Точность показаний прибора зависит от частоты кварцевого резонатора ZQ1.
Тем, кто захочет повторить описанную конструкцию, рекомендую ознакомиться с публикациями, указанными в списке литературы.
Программа работы микроконтроллера DD1 на языке ассемблера MPASM V2.50.02
Литература
Новожилов Б. Бортовой тахометр на PIC16C84. – Радио, 1999, – 3, с. 40-42.Источник: https://shema.info/bytovaya-elektronika/chasy-tajmery-rele-kommutatory-nagruzki/2929-cifrovoi-tahometr-chasy.html
Бесконтактный тахометр на микроконтроллере AVR. Часть 1. Схема и принцип работы
Рассматриваемый бесконтактный тахометр – это компактное устройство на микроконтроллере ATMega48 производства компании Atmel, позволяющее измерять высокие скорости вращения бесконтактным способом. Для измерения используется ИК сенсор (оптопара, ИК светодиод и ИК фотодиод в одном корпусе). Вывод данных осуществляется на двухстрочный символьный ЖК дисплей на базе контроллера HD44780.
Принцип работы
ИК сенсор (оптопара), представляющий собой миниатюрный компонент с ИК светодиодом и фотодиодом в одном корпусе, посылает ИК излучение на вращающийся механизм (вал, ротор двигателя), на котором должна быть небольшая отражающая наклейка.
Благодаря этой наклейке, каждый оборот вала вызывает появление отраженного импульса ИК излучения. Используемый сенсор производства компании Vishay Semiconductor имеет маркировку TCND-5000.
Данный сенсор был выбран после тестирования эквивалентных продуктов, так как его корпус обеспечивал оптическую изоляцию передающей и приемной части, а ИК светодиод выдерживает большие токи, что позволяет проводить измерения на больших расстояниях.
Таким образом, используя оптопару мы можем подсчитать время полного оборота вала, а далее, зная время (обозначим это время T в секундах), мы можем вычислит количество оборотов в минуту, используя простое выражение 60/T.
Получение данных от сенсора
Для снижения стоимости устройства и сложности сборки, а также для повышения гибкости системы, мы непосредственно подключим ИК сенсор к микроконтроллеру и программно реализуем всю обработку получаемого сигнала.
Сразу стоит заметить, что это не так просто, так как получаемый с ИК фотодиода сигнал содержит шумы, а внешнее освещение постоянно оказывает на него влияние.
Таким образом, проблема состоит в том, чтобы разработать устройство с автоматической адаптацией к внешней освещенности и расстоянию до объекта измерения.
На рисунке ниже изображена диаграмма аналогового сигнала от ИК сенсора (фотодиода)
Так как сигнал имеет шумы, при каждом определении наличия и отсутствия импульса (наличие импульса говорит о том, что вал вращается и сенсор «видит» отражающую наклейку), большое количество колебаний «вводит в заблуждение» микроконтроллер. Кроме того, эти факторы не позволяют использовать встроенный в микроконтроллер аналоговый компаратор, и нам необходимо ввести обработку аналогового сигнала перед каждой процедурой подсчета циклов.
Решение было найдено в оценке средней интенсивности, основанной на максимальном и минимальном значении интенсивности сигнала от сенсора, и включением гистерезиса в районе средней интенсивности. Гистерезис используется для предотвращения многократного счета циклов зашумленных импульсов.
Рисунок ниже поясняет работу такого алгоритма.
Когда сигнал нарастает от низкого состояния (отсутствует отражение от наклейки на валу) к высокому (отражение ИК импульса), алгоритм возьмет в расчет этот импульс высокого уровня лишь после того, как он пересечет «возрастающий уровень» гистерезиса, и примет в расчет низкий уровень лишь после того, как сигнал пересечет «спадающий уровень» гистерезиса. Такой алгоритм позволяет избежать ошибок вычислений, вызываемых шумным сигналом.
Принципиальная схема устройства
Схемотехническое решение очень простое и компактное (благодаря использованию миниатюрного сенсора), не содержит дорогостоящих компонентов. Питание устройства осуществляется от трех батарей типа AAA.
Как вы, наверное, заметили, отсутствует потенциометр регулировки контрастности дисплея (что также позволяет уменьшить размер устройства).
Это возможно благодаря программной реализации алгоритма автоматической подстройки контрастности в зависимости от уровня напряжения питания с применением ШИМ и фильтра низких частот на элементах R3, R4 и C2.
Пользователи могут ознакомиться с текстом алгоритма в исходном коде ПО микроконтроллера во второй части статьи.
Разъем JP1 предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера. Разъем JP2 предназначен для подключения дополнительного пользовательского датчика.
Список примененных компонентов
|
Это была не моя задумка. Просто друг попросил придумать такое устройство, чтобы без проводов можно было бы считать обороты вала двигателя, для подстройки дизельной аппаратуры. И чтобы можно было в любом месте им воспользоваться. Посидев и поразмышляв, придумал следующее: Принцип работы простой: включаем ИК-светодиод, а на фотодиод принимаем отражение. Считаем время между приемами сигнала, переводим в обороты в минуту и выводим на экран. Питание, значит, батарейное. В общем, не буду тянуть кота за ….. 🙂 Был у меня микроконтроллер на тот момент такой – PIC16F88. Вот что получилось. Схема устройства: Я не стал заморачиваться с датчиком ИК сигнала. Хотя при желании можно было (и это для любознательных может послужить стимулом для усовершенствования J) воткнуть вместо фотодиода датчик TSOP1736 (который, собственно, был у меня в наличии на тот момент). Подавать на него 36 кГц можно, в принципе, с генератора, собранного на 555 таймере. Запускать генератор можно как раз сигналом, включающим ИК светодиод. Вот так как то… Причем, эксперименты такие я проводил. При подаче света с частотой 36 кГц на TSOP, его выход давал 5 вольт. При закрытии луча света, выход TSOP сбрасывался в ноль. Но, так как стояла задача собрать автономное устройство с минимальным потреблением, то тратить энергию на датчик и генератор я счел расточительным. К тому же, расстояние до измеряемого объекта было не особо критично. Устраивало расстояние даже в сантиметр. В общем, получилось так.
Живой платы первого опытного образца, к сожалению не осталось :(. Это была плата без усиления сигнала с фотоприемника. Сигнал поступал сразу в МК. Выглядела плата так: Так как уровня сигнала с фотоприемника не всегда хватало микроконтроллеру, то пришлось дополнять схему. Я собрал усилитель на LM358. Теперь схема выглядит именно так, как выглядит. Подобрав корпус, и адаптировав под него плату, было собрано такое симпатичное устройство: Принцип работы такой:
При включении питания в первый раз, PIC начинает считать длительность периода между импульсами, которые, отражаясь от метки, приходят на фотоприемник. Если импульсов нет в течение примерно 4 секунд, показания сбрасываются на ноль. Если импульсы отсутствуют примерно 20 секунд, прибор переходит в режим пониженного потребления. Выключается индикатор. Для следующего измерения нужно нажать кнопку, подключенную к порту RB0. Генерируется прерывание и прибор “просыпается”. Цикл начинается сначала. Точность показаний – отличная, но не на всем диапазоне. На высоких оборотах показания “плавают”, но незначительно, не критично.
Еще одно уточнение – материал исследуемого объекта должен быть темным. Архив с файлом протеуса и исходник лежит здесь. Вот кстати, нашел старый исходник, в котором реализован принцип подсчета импульсов с помощью модуля захвата, но индикатор там светодиодный. Но под LCD нетрудно переделать, проще будет |
|
| Обозначениев схеме | Наименование, номинал |
| IC1 | Микроконтроллер ATmega48 |
| Q1, Q2 | Транзистор BCW66G |
| C1, C2 | 10 нФ |
| C4, C5 | 33 пФ |
| X1 | Кварцевый резонатор 20 МГц |
| R1, R2, R7 | 470 Ом |
| R3 | 1 кОм |
| R4 | 1.5 кОм |
| R5 | 1 МОм |
| R6 | 110 Ом |
| R8 | 70 Ом |
| LED3 | Светодиод |
| IR1 | Оптопара TCND-5000 |
| B1 | Кнопка |
| B2 | Выключатель питания |
| JP1 | Разъем внутрисхемного программирования |
| JP2 | Разъем расширения |
Демонстрация работы бесконтактного тахометра на микроконтроллере AVR можно посмотреть
Во второй части статьи будет рассмотрена конструкция прибора и основные моменты в программном обеспечении микроконтроллера, включая аналого-цифровое преобразование и организацию обмена данными с ЖК дисплеем.
Источник: http://meandr.org/archives/10898
Бортовой тахометр на PIC16C84
Бортовой тахометр на PIC16C84
В журнальчике «Радио» описано много устройств для измерения частоты вращения коленчатого вала бензинового двигателя — и аналоговых, и цифровых.
Цифровой тахометр с квазианалоговой шкалой, представляемый вашему вниманию, приметно проще других схожих по схеме и при всем этом обладает наилучшими точностными чертами.
Настолько больших результатов создателю удалось достигнуть применением современного микроконтроллера PIC16C84.
Тахометр построен таким макаром, что им идиентично комфортно воспользоваться как во время движения, так и при регулировке мотора в гараже.
При эксплуатации автомобиля, не имеющего встроенного тахометра, для контроля частоты вращения коленчатого вала мотора употребляют электрические тахометры.
Выполненные по разным схемам, они демонстрируют измеряемую частоту вращения или в цифровом виде, или в виде светодиодной шкалы [1]. Шкальные приборы более комфортны, но наименее точны из-за конечного числа частей шкалы.
Основанные на схемной обработке импульсных последовательностей, такие приборы очень чувствительны к временным характеристикам импульсов, что проявляется в непостоянности показаний при изменении температуры и мерцании шкалы.
Это ограничивает область внедрения электрических шкальных тахометров, по существу, только индикацией частоты вращения, потому что не позволяет фиксировать показания с точностью, нужной, к примеру, для регулировки карбюратора либо диагностики мотора.
Применение программной обработки импульсов с датчика частоты вращения позволяет скооперировать удобства шкалы и высшую точность показаний, превращает индикатор частоты вращения вала мотора в реальный измерительный прибор. Для этой цели более подходят программируемые периферийные микроконтроллеры конторы Microchip Technology Inc. (США), владеющие высочайшими быстродействием и нагрузочной способностью портов.
В описываемом ниже тахометре использован микроконтроллер PIC16C84, с которым читатели уже знакомы по публикации [2].
Его особенностью является наличие программируемого запоминающего устройства с электронным стиранием программ и инфы (EEPROM) объемом 1К(14 бит и 64 б соответственно.
Это сделало вероятным обойтись без наружной памяти и значительно упростить прибор. Тахометр прост в изготовлении, надежен в работе и не просит налаживания.
На рис. 1 показан внешний облик электрического тахометра. Он обустроен 2-мя светодиодными шкалами и может работать в 2-ух режимах: индикации и измерения.
В режиме индикации вся полоса частоты вращения от 0 до 6000 мин-1 разбита на 12 частей — делений, образующих обзорную шкалу с дискретностью 500 мин-1.
В режиме измерения прибор работает в интервале от 300 до 3000 мин-1 и обзорная шкала имеет дискретность 250 мин-1.
Вкупе с обзорной в этом режиме работает растянутая шкала 0…200 мин-1. Она образована 4-мя светодиодами и, как следует, имеет дискретность 50 мин-1.
Отсчет значения частоты n появляется сложением 2-ух составляющих: n = 250N0 + 50Np, где N0 и Np — число светящих частей обзорной и растянутой шкал соответственно.
Погрешность измерения равна стоимости деления растянутой шкалы, т. е. 50 мин-1 , что полностью довольно для решения практических задач.
Принцип деяния тахометра основан на прямом измерении периода следования импульсов, снятых с контактов прерывателя, с следующим вычислением частоты вращения вала мотора и выведением результата на дискретную шкалу. При всем этом измерение временных интервалов реализуется методом счета калиброванных промежутков времени — дискрет, создаваемых программно из тактовых импульсов. Интервал осреднения — 10 периодов.
На рис. 2 представлена принципная электронная схема тахометра. В его состав входят центральный микропроцессор, входной формирователь, узел индикации и блок питания.
Центральный микропроцессор выполнен на микроконтроллере DD1. Он имеет два порта: А с пятью и В с восемью выводами, которые могут быть программно сконфигурированы как на введение, так и на выведение инфы. Входы RA0-RA3, RB2-RB5 сконфигурированы на выведение инфы, RB0 и RB1 — на введение, а RA4, RB6 и RB7 не применены.
Центральный микропроцессор тактирован интегрированным тактовым генератором, частоту которого задает кварцевый резонатор ZQ1. Микропроцессор обнуляется при включении питания цепью R2C1 по входу MCL. Резистор R3 служит для ограничения тока этого входа, а диодик VD1 — для резвой разрядки конденсатора С1 при выключении питания.
Входной формирователь собран на элементе DD2.1 и триггере DD3.1 по схеме из [3] и дополнен подготовительным усилителем на транзисторе VT1. В цепь базы этого транзистора включены элементы, повышающие помехоустойчивость входного формирователя [4].
С выхода формирователя импульсы поступают на вход элемента DD2.2, выполняющий функции буфера, и на вход D-триггера DD3.2, включенного делителем частоты на два. На выходе этого триггера формируется импульсная последовательность вида «меандр» с частотой следования, в два раза наименьшей входной.
Буферный элемент DD2.2 предназначен для подключения к нему иных устройств авто электроники (к примеру, блока зажигания). Выход этого элемента служит также для контроля работы входного формирователя.
Частота следования импульсов на выходе элемента DD2.2 равна частоте искрообразования. Элемент DD2.2 и триггер DD3.
2 не являются неотклонимыми, они только присваивают техническому решению прибора дополнительную упругость.
Сформированная импульсная последовательность поступает на вход RB0 микропроцессора DD1, который обрабатывает ее по интегрированной программке с внедрением прерываний. Требуемый вид измерения выбирают переключателем SА1, изменяющим режим входа RB1 микропроцессора.
Узел индикации состоит из 2-ух светодиодных шкал HL1-HL4 и HL5-HL17 и дешифратора DD4, DD5. Обзорная шкала образована светодиодами HL6- HL17, которые подключены к выходам дешифратора, собранного на преобразователях кода DD4 и DD5 [5].
На вход дешифратора с порта А микропроцессора DD1 поступает сигнал, несущий двоичный код значения частоты вращения, что приводит к включению соответственного числа светодиодов шкалы.
Светодиод HL5 индицирует включение прибора, так как его свечение соответствует нулевому коду на входе дешифратора.
2-ая шкала — растянутая — образована светодиодами HL1-HL4, которые подключены к выводам RB2-RB5 микропроцессора через токоограничительные резисторы R5-R8.
Прибор питается от двенадцативольтной бортовой сети автомобиля. Через выключатель питания SA2 и входной фильтр R15C7 напряжение неизменного тока поступает на стабилизатор DA1, с выхода которого напряжение 5 В поступает на все узлы прибора.
Программку обработки вводят в память микропроцессора при помощи программатора; она занимает около 400 байтов (см. таблицу).
Детали тахометра, кроме светодиодов, переключателей и стабилизатора DA1, смонтированы на печатной плате, чертеж которой изображен на рис. 3.
Микросхемный стабилизатор DA1 установлен на теплоотвод с поверхностью остывания 25 см2. Примененный создателем стабилизатор имеет на сто процентов изолированный пластмассовый корпус. В случае использования российского стабилизатора КР142ЕН5А (либо КР142ЕН5В) его лучше установить на теплоотвод через изолирующую прокладку.
Табло тахометра, представляющее собой лицевую панель прибора, собрано на светодиодах серии КИПМ11. Тут же смонтированы два переключателя SA1 и SA2 — годятся любые маленькие.
Частота кварцевого резонатора ZQ1 определяет установки в программке так, чтоб значение дискреты времени с учетом предделителя микропроцессора лежало в границах 20…160 мкс.
Большее значение частоты ведет к переполнению счетчика микропроцессора, наименьшее — понижает разрешающую способность прибора. Фактически можно использовать резонаторы на частоту до 4 МГц, лучше в железном корпусе с проволочными выводами (к примеру, РК-374).
Резонатор укрепляют к плате проволочной скобой, впаиваемой концами в два отверстия А.
Две группы контактов на плате, обозначенных цифрами 1-4, нужно соответственно соединить жгутом из 4 проводников.
Контроллер PIC16C84-04/P можно поменять на PIC16C84-10/P и использовать кварцевый резонатор с частотой до 10 МГц. Может быть также применение более доступного микроконтроллера PIC16F84, отличающегося от PIC16C84 типом памяти программ (flash-память).
Необходимо подчеркнуть, что рабочий температурный интервал обозначенной микросхемы — от 0 до +70°С.
По мере надобности использования тахометра и при минусовой температуре лучше использовать контроллер, имеющий в обозначении буковку I (подобающую температурному интервалу -40…+85°С).
Транзистор VT1 может быть хоть каким маломощным кремниевым структуры n-p-n со статическим коэффициентом передачи тока более 100.
Литература 1. Ломакин Л. Электроника за рулем (аннотированный указатель). — Радио, 1996, # 9, с. 55, 56. 2. Ганженко Д., Кабаков Е., Коршун И. PIC и его применение. — Радио, 1995, # 10, с. 47-49. 3. Бирюков С. Угнетение импульсов «дребезга» контактов. — Радио, 1996, # 8, с. 47, 51. 4. Маслов А. Модернизация квазианалогового тахометра. — Радио, 1993, # 9, с. 36, 37.
5. Чуднов В. Линейная шкала в тахометре. — Радио, 1993, # 3, с. 13.
Перечень радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот DA1 Линейный регулятор LM7805 1 Поиск в win-sourceВ блокнотDD1 МикроконтроллерPIC16C841 Поиск в win-sourceВ блокнотDD2 МикросхемаК561ЛП21 Поиск в win-sourceВ блокнотDD3 МикросхемаК561ТМ21 Поиск в win-sourceВ блокнотDD4, DD5 МикросхемаКМ155ИД112 Поиск в win-sourceВ блокнотVT1 Биполярный транзистор КТ342А 1 Поиск в win-sourceВ блокнотVD1, VD3 Диодик КД503А 2 Поиск в win-sourceВ блокнотVD2 Диодик КД504А 1 Поиск в win-sourceВ блокнотHL1-HL4 СветодиодКИПМ11К-1Ж4 Поиск в win-sourceВ блокнотHL5, HL14-HL17 СветодиодКИПМ11А-1К5 Поиск в win-sourceВ блокнотHL6-HL13 СветодиодКИПМ11Д-1Л8 Поиск в win-sourceВ блокнотС1 Электролитический конденсатор6.8 мкФ 10 В1 Поиск в win-sourceВ блокнотС2, С3 Конденсатор15 пФ2 Поиск в win-sourceВ блокнотС4 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в win-sourceВ блокнотС5 Конденсатор0.033 мкФ1 Поиск в win-sourceВ блокнотС6 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в win-sourceВ блокнотС7 Электролитический конденсатор100 мкФ 25 В1 Поиск в win-sourceВ блокнотС8 Конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в win-sourceВ блокнотС9 Электролитический конденсатор20 мкФ 10 В1 Поиск в win-sourceВ блокнотR1, R14 Резистор 82 кОм 2 Поиск в win-sourceВ блокнотR2 Резистор 15 кОм 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR3 Резистор 360 Ом 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR4 Резистор 150 Ом 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR5-R8 Резистор 220 Ом 4 Поиск в win-sourceВ блокнотR9 Резистор 4.7 кОм 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR10, R13 Резистор 1.2 кОм 2 Поиск в win-sourceВ блокнотR11 Резистор 10 кОм 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR12 Резистор 6.8 кОм 1 Поиск в win-sourceВ блокнотR15 Резистор 12 Ом 1 1 ВтПоиск в win-sourceВ блокнотZQ1 Кварцевый резонатор3.579 МГц1 Поиск в win-sourceВ блокнотSA1, SA2 Выключатель2 Поиск в win-sourceВ блокнотХ1 Разьемтри вывода1 Поиск в win-sourceВ блокнотДобавить все
Скачать перечень частей (PDF)
PIC Микроконтроллер Тахометр
Источник: http://bloggoda.ru/2017/10/31/bortovoj-taxometr-na-pic16c84/
Автомобильные часы-термометр-тахометр-вольтметр с системой предупреждений на PIC16F873A
Источник: http://radio-bes.do.am/publ/avto_moto/avtomobilnye_chasy_termometr_takhometr_voltmetr_s_sistemoj_preduprezhdenij_na_pic16f873a/3-1-0-90
(нет голосов)
Загрузка...
detector