Tacômetro de carro com display LCD no PIC16F628. Tacômetro digital no microcontrolador PIC16F628

Esta não foi minha ideia. Um amigo acabou de me pedir para inventar um dispositivo para que fosse possível contar as rotações do eixo do motor sem fios, para ajustar equipamentos a diesel. E para que você possa usá-lo em qualquer lugar.

Depois de sentar e pensar, descobri o seguinte:

O princípio de funcionamento é simples: ligamos o LED IR e o fotodiodo recebe a reflexão. Contamos o tempo entre as recepções do sinal, convertemos em rotações por minuto e exibimos na tela. A fonte de alimentação significa alimentada por bateria.

Em geral, não vou puxe o gato.... :)

Naquela época eu tinha um microcontrolador assim - PIC16F88. Isso é o que aconteceu.

Diagrama do dispositivo:

Não me preocupei com o sensor de sinal IR. Embora, se desejado, fosse possível (e para os curiosos, isso poderia servir de incentivo para melhorar J) conectar um sensor TSOP1736 em vez de um fotodiodo (que, aliás, eu tinha em estoque na época). Em princípio, pode ser alimentado com 36 kHz a partir de um gerador montado em um temporizador 555. Você pode iniciar o gerador apenas com um sinal que liga o LED IR. É assim que é... Além disso, conduzi esses experimentos. Quando luz de 36 kHz foi aplicada ao TSOP, sua saída foi de 5 volts. Quando o feixe de luz foi fechado, a saída do TSOP foi zerada. Mas, como a tarefa era montar um dispositivo autônomo e com consumo mínimo, considerei um desperdício gastar energia em sensor e gerador. Além disso, a distância até o objeto medido não era particularmente crítica. Mesmo uma distância de um centímetro estava bem. Em geral, acabou assim.

A fonte de alimentação do LCD vem diretamente da porta PIC, a mesma da fonte de alimentação LM358, para reduzir o consumo de energia no modo de suspensão.

Infelizmente não sobrou nenhuma placa viva do primeiro protótipo :(. Era uma placa sem amplificação do sinal do fotodetector. O sinal foi direto para o MK.

A placa ficou assim:

Como o nível do sinal do fotodetector nem sempre era suficiente para o microcontrolador, foi necessário complementar o circuito. Construí um amplificador usando LM358. Agora o circuito parece exatamente como está.

Depois de selecionar o case e adaptar a placa a ele, montamos este lindo dispositivo:

O princípio de funcionamento é o seguinte:

Uma marca é aplicada ao objeto em estudo por meio de um revisor comum de escritório. Cerca de 5-7 mm de diâmetro. Ou uma etiqueta de papel branco é colada.

Ao ligar a energia pela primeira vez, o PIC começa a contar a duração do período entre os pulsos, que, refletidos no tag, chegam ao fotodetector . Se não houver pulsos por aproximadamente 4 segundos, a leitura será zerada. Se não houver pulsos por aproximadamente 20 segundos, o aparelho entra em modo de baixo consumo. O indicador apaga. Para a próxima medição é necessário pressionar o botão conectado à porta RB0. e o dispositivo “acorda”. O ciclo recomeça.

A precisão das leituras é excelente, mas não em toda a faixa. Em altas velocidades as leituras “flutuam”, mas apenas ligeiramente e não de forma crítica.

A única desvantagem deste dispositivo é o seu alcance não muito longo. Cerca de um centímetro. Mas isso pode ser resolvido, como escrevi acima, usando um fotodetector como TSOP1736 ou TSOP1738 e um gerador com temporizador 555. Neste caso, não há necessidade do LM358.

Outro esclarecimento é que o material do objeto em estudo deve ser escuro.

O arquivo com o arquivo proteus e a fonte está aqui.

Aliás, encontrei um código-fonte antigo que implementa o princípio de contagem de pulsos usando um módulo de captura, mas o indicador é LED. Mas não é difícil refazê-lo para LCD, será mais fácil

Esse circuito tacômetro em um microcontrolador serve para medir o número de rotações de praticamente qualquer motor de combustão interna. A indicação é feita em um indicador LED de quatro dígitos, a precisão da medição é de 50 rpm.

Descrição do funcionamento do tacômetro no microcontrolador PIC16F628

Após aplicar a tensão de alimentação, o tacômetro digital começa imediatamente a verificar o número de rotações. O botão “SELECT” seleciona um dos nove modos de medição de velocidade, dependendo do tipo de sensor do veículo.

A primeira pressão em “SELECT” exibirá o valor atual do número de pulsos que o sensor produz por revolução do volante. Inicialmente definido para 2 pulsos por revolução. Conseqüentemente, o indicador exibirá P-2.0. Cada pressão subsequente de “SELECT” percorrerá todos os valores disponíveis (0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 pulsos/rotação)

Ao finalizar a seleção do valor de pulso desejado, após aproximadamente 5 segundos o tacômetro irá lembrá-lo na memória do microcontrolador PIC16F628 e entrar no modo de operação para medição de rotações. Na próxima vez que você ligar o tacômetro, não será mais necessário ajustar os pulsos novamente.

Para uma operação precisa do tacômetro digital, é necessário prestar atenção ao projeto do circuito de entrada. Para cada sistema de ignição individual (dependendo da marca do carro), pode ser necessário ajustar as classificações para que o tacômetro não reaja aos harmônicos mais altos, mas reaja firmemente aos harmônicos principais.

Na versão atualizada do firmware (tacho_univ_new), foi adicionada uma função de teste do indicador de 2 segundos para identificar seu possível mau funcionamento.

Um tacômetro é um dispositivo que permite medir a velocidade de rotação (velocidade de rotação) de um mecanismo (eixo, rotor, disco do motor). A unidade de medida da velocidade de rotação é geralmente rotações por minuto. O método tradicional de medição da velocidade de rotação baseia-se na implementação da realimentação de velocidade: é utilizado um gerador de corrente contínua, que é conectado ao mecanismo rotativo de tal forma que a tensão induzida nos terminais do gerador é proporcional à velocidade de rotação do o eixo.

Neste artigo veremos o projeto de um tacômetro baseado em um microcontrolador PIC que não possui contato físico com a parte rotativa do mecanismo para medir sua velocidade de rotação. Esta técnica baseia-se num método óptico de determinação da velocidade de rotação, que requer a utilização de um LED infravermelho em conjunto com um fotodiodo.

A base do dispositivo no nosso caso é uma placa de desenvolvimento compacta produzida pela empresa.

O tacômetro permite medir velocidades de rotação de até 99.960 rpm com resolução de 60 rpm. O resultado é exibido em um indicador LCD de duas linhas.

A placa de depuração StartUSB for PIC é baseada em um microcontrolador Microchip com suporte para interface USB 2.0. Além disso, a placa possui blocos de contato com sinais de linha de entrada/saída do microcontrolador, bem como uma área para prototipagem e conexão de dispositivos adicionais. Dispositivos de aquisição de dados USB, dispositivos de comunicação e reprodutores de mp3 USB podem ser desenvolvidos com base nesta placa.

Uma característica distintiva da placa StartUSB for PIC é que o microcontrolador instalado na placa possui um bootloader USB pré-instalado, o que elimina a necessidade de usar um programador adicional. Além disso, a empresa fornece um programa de bootloader USB gratuito para um computador pessoal, com o qual o usuário pode programar facilmente o microcontrolador. Um bootloader USB para o microcontrolador (firmware) também é fornecido.

Com o método óptico de determinação da velocidade de rotação, um LED infravermelho transmite pulsos IR e um fotodiodo captura o sinal refletido. Se a superfície da parte rotativa for escura e áspera, o sinal refletido será insignificante, por isso usamos um pedaço de papel branco colado na parte rotativa. Se toda a superfície da peça for brilhante e reflexiva, será necessário usar um pedaço de papel escuro para que parte da radiação infravermelha seja absorvida durante uma revolução completa. Em qualquer caso, receberemos um pulso na saída do circuito de conversão e correspondência de sinal para cada revolução completa da parte rotativa.

Diagrama esquemático do sensor IR e circuito de correspondência de sinal do fotodiodo

O diagrama mostra que se um nível alto aparecer no pino IR Tx, o transistor (npn) que controla o LED IR será aberto. O sinal refletido entra no fotodiodo no circuito de conversão e correspondência de sinal; pulsos normalizados para contagem pelo microcontrolador são retirados do coletor transitório (pnp). Em condições normais, a resistência do fotodiodo é alta e o transistor está sempre desligado. A saída do circuito (coletor de transistor) é puxada para o terra. Se o sinal IR refletido cair no fotodiodo, sua resistência diminui e o transistor abre, portanto, um nível alto aparece na saída.

Veremos a conexão do sensor e do indicador LCD ao microcontrolador, os principais pontos na configuração do temporizador embutido do microcontrolador para solucionar nosso problema, bem como o design do tacômetro.

O que é isso de qualquer maneira tacômetro? Um tacômetro é um dispositivo usado para medir as RPM (rotações por minuto) de qualquer corpo em rotação. Os tacômetros são feitos com base em contato ou sem contato. Os tacômetros ópticos sem contato normalmente usam um laser ou feixe infravermelho para monitorar a rotação de qualquer corpo. Isso é feito calculando o tempo necessário para uma rotação. Neste material, retirado de um site em inglês, mostraremos como fazer um tacômetro óptico digital portátil usando Arduino Uno. Vamos considerar uma versão estendida do dispositivo com display LCD e um código modificado.

Circuito tacômetro em um microcontrolador

Lista esquemática de peças

• Microcircuito - Arduino
• Resistores - 33k, 270 ohm, potenciômetro de 10k
• Elemento LED - azul
• LED IR e fotodiodo
• Tela LCD 16x2
• Registrador de deslocamento 74HC595

Aqui, em vez de um sensor de slot, é usado um sensor óptico - reflexão do feixe. Dessa forma, eles não precisam se preocupar com a espessura do rotor, o número de pás não altera a leitura e ele pode ler as rotações do tambor – o que o sensor de fenda não consegue.

Então, primeiro você precisará de um LED emissor de infravermelho e um fotodiodo para o sensor. A forma de montagem é mostrada nas instruções passo a passo. Clique na foto para ampliar o tamanho.

• 1. Primeiro você precisa lixar o LED e o fotodiodo para torná-los planos.
• 2. Em seguida, dobre a tira de papel conforme mostrado na imagem. Faça duas dessas estruturas para que o LED e o fotodiodo se encaixem perfeitamente nelas. Conecte-os com cola e pinte-os de preto.
• 3. Insira o LED e o fotodiodo.
• 4. Cole-os com supercola e solde os fios.

Os valores do resistor podem variar dependendo de qual fotodiodo você está usando. O potenciômetro ajuda a reduzir ou aumentar a sensibilidade do sensor. Solde os fios do sensor conforme mostrado na figura.

O circuito do tacômetro usa um registrador de deslocamento 74HC595 de 8 bits com display LCD 16x2. Faça um pequeno furo na caixa para fixar o indicador LED.

Solde um resistor de 270 ohms no LED e insira-o no pino 12 do Arduino. O sensor é inserido em um tubo cúbico para proporcionar resistência mecânica adicional.

Pronto, o aparelho está pronto para calibração e programação. Você pode baixar o programa neste link.

Vídeo de um tacômetro caseiro funcionando

Este tacômetro digital é adequado para contar as rotações de quase qualquer tipo de motor de combustão interna. O erro de medição do tacômetro é de apenas 50 rotações/minuto. Um display LED de quatro dígitos é usado para exibir o resultado.
Para configurar o modo de operação, deve-se utilizar o botão “Selecionar”. A primeira pressão exibe o modo de operação atual no display. O modo de operação padrão é o terceiro, quando o sensor produz dois pulsos por rotação do volante. Assim, a inscrição P-2.0 aparecerá no display.

Cada pressão subsequente do botão muda o modo de operação do tacômetro para o próximo. São nove no total: 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 pulsos/rotação, respectivamente, eles definem o número de pulsos emitidos pelo sensor por uma revolução do volante. Quanto maior o número de pulsos, mais precisa será a medição.

Depois de selecionar o modo de operação, você deve aguardar de 5 a 10 segundos. Durante este tempo, o tacômetro registrará o modo operacional na memória do microcontrolador e entrará no modo operacional. No futuro, o tacômetro mudará imediatamente para o modo de operação quando a energia for aplicada. Se houver necessidade de reconfigurar o tacômetro, será necessário pressionar o botão “Selecionar” e configurar o tacômetro novamente.

Vale a pena prestar atenção aos parâmetros e design do circuito de entrada. Para um tipo específico de ignição, são possíveis alguns ajustes nas classificações, devido aos diferentes dispositivos de ignição em diferentes tipos de carros. Isso é necessário para que o tacômetro funcione bem com harmônicos fundamentais e não reaja a harmônicos superiores. Sem esse ajuste, a operação precisa do tacômetro é impossível.

A versão atualizada do firmware inclui uma função de verificação de indicadores. Isso é necessário para realizar um teste de dois segundos para identificar falhas no sensor.

Arquivos anexados:

Firmware –

Amplificador monobloco simples para carro baseado em TDA1560Q Fonte de alimentação automotiva sem aceleração baseada em IRS2153 para laptops e telefones celulares Conector USB externo no rádio do carro