Tahometri i makinës me ekran LCD në PIC16F628. Tahometër dixhital në mikrokontrollues PIC16F628

Kjo nuk ishte ideja ime. Një mik thjesht më kërkoi të krijoj një pajisje në mënyrë që të ishte e mundur të numëroheshin rrotullimet e boshtit të motorit pa tela, për të rregulluar pajisjet me naftë. Dhe kështu që ju mund ta përdorni atë kudo.

Pasi u ula dhe mendova, dola me sa vijon:

Parimi i funksionimit është i thjeshtë: ne ndezim LED-in IR, dhe fotodioda merr reflektimin. Ne numërojmë kohën ndërmjet marrjes së sinjalit, e shndërrojmë atë në rrotullime në minutë dhe e shfaqim në ekran. Furnizimi me energji elektrike furnizohet me bateri.

Në përgjithësi, nuk do ta bëj tërhiqeni macen nga... :)

Në atë kohë unë kisha një mikrokontrollues si ky - PIC16F88. Kjo është ajo që ndodhi.

Diagrami i pajisjes:

Nuk u mërzita me sensorin e sinjalit IR. Edhe pse, nëse dëshironi, ishte e mundur (dhe për kuriozët, kjo mund të shërbente si një nxitje për të përmirësuar J) të lidhni një sensor TSOP1736 në vend të një fotodiode (të cilën, në fakt, e kisha në magazinë në atë kohë). Në parim, ai mund të furnizohet me 36 kHz nga një gjenerator i montuar në një kohëmatës 555. Ju mund ta nisni gjeneratorin vetëm me një sinjal që ndez LED IR. Kështu është... Për më tepër, kam kryer eksperimente të tilla. Kur drita 36 kHz u aplikua në TSOP, dalja e saj ishte 5 volt. Kur rrezja e dritës u mbyll, prodhimi TSOP u rivendos në zero. Por, meqenëse detyra ishte të montonim një pajisje autonome me konsum minimal, e konsiderova të kotë të harxhoja energji për një sensor dhe gjenerator. Për më tepër, distanca në objektin e matur nuk ishte veçanërisht kritike. Edhe një distancë centimetër ishte mirë. Në përgjithësi, doli kështu.

Furnizimi me energji LCD është drejtpërdrejt nga porti PIC, i njëjtë me furnizimin me energji LM358, për të zvogëluar konsumin e energjisë në modalitetin e fjetjes.

Fatkeqësisht, nuk ka mbetur asnjë tabelë e drejtpërdrejtë e prototipit të parë :(. Ishte një tabelë pa përforcim të sinjalit nga fotodetektori. Sinjali shkoi direkt në MK.

Bordi dukej kështu:

Meqenëse niveli i sinjalit nga fotodetektori nuk ishte gjithmonë i mjaftueshëm për mikrokontrolluesin, ishte e nevojshme të plotësohej qarku. Kam ndërtuar një përforcues duke përdorur LM358. Tani qarku duket tamam ashtu siç duket.

Pasi zgjodhi rastin dhe përshtati tabelën me të, u montua kjo pajisje e bukur:

Parimi i funksionimit është si më poshtë:

Një shenjë aplikohet në objektin në studim duke përdorur një korrektor të rregullt zyre. Rreth 5-7 mm në diametër. Ose është ngjitur një etiketë letre e bardhë.

Kur energjia ndizet për herë të parë, PIC fillon të numërojë kohëzgjatjen e periudhës midis pulseve, të cilat, të reflektuara nga etiketa, arrijnë në fotodetektor. . Nëse nuk ka impulse për afërsisht 4 sekonda, leximi rivendoset në zero. Nëse nuk ka impulse për afërsisht 20 sekonda, pajisja kalon në modalitetin e konsumit të ulët. Treguesi fiket. Për matjen e radhës duhet të shtypni butonin e lidhur me portën RB0. dhe pajisja "zgjohet". Cikli fillon përsëri.

Saktësia e leximeve është e shkëlqyer, por jo në të gjithë gamën. Me shpejtësi të lartë leximet "lundrojnë", por vetëm pak dhe jo në mënyrë kritike.

Disavantazhi i vetëm i kësaj pajisjeje është diapazoni jo shumë i gjatë. Rreth një centimetër. Por kjo mund të zgjidhet, siç shkrova më lart, duke përdorur një fotodetektor si TSOP1736 ose TSOP1738 dhe një gjenerator në një kohëmatës 555. Në këtë rast, nuk ka nevojë për LM358.

Një sqarim tjetër është se materiali i objektit që studiohet duhet të jetë i errët.

Arkivi me dosjen proteus dhe burimi është këtu.

Nga rruga, gjeta një kod të vjetër burimor që zbaton parimin e numërimit të pulseve duke përdorur një modul kapjeje, por treguesi është LED. Por nuk është e vështirë për ta ribërë atë për LCD, do të jetë më e lehtë

Kjo qarku i takometrit në një mikrokontrollues shërben për të matur numrin e rrotullimeve të pothuajse çdo motori me djegie të brendshme. Tregimi bëhet në një tregues LED me katër shifra, saktësia e matjes është 50 rpm.

Përshkrimi i funksionimit të takometrit në mikrokontrolluesin PIC16F628

Pas aplikimit të tensionit të furnizimit, takometri dixhital fillon menjëherë të verifikojë numrin e rrotullimeve. Butoni "SELECT" zgjedh një nga nëntë mënyrat e matjes së shpejtësisë, në varësi të llojit të sensorit të automjetit.

Shtypja e parë e "SELECT" do të shfaqë vlerën aktuale të numrit të pulseve që sensori prodhon për rrotullim të volantit. Fillimisht vendoset në 2 impulse për rrotullim. Prandaj, treguesi do të shfaqë P-2.0. Çdo shtypje pasuese e "SELECT" do të kalojë nëpër të gjitha vlerat e disponueshme (0.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 pulse/revolucion)

Pas përfundimit të zgjedhjes së vlerës së kërkuar të pulsit, pas afërsisht 5 sekondash, tahometri do ta kujtojë atë në memorien e mikrokontrolluesit PIC16F628 dhe do të hyjë në modalitetin e funksionimit për matjen e rrotullimeve. Herën tjetër që të ndizni takometrin, nuk është më e nevojshme të vendosni përsëri pulset.

Për funksionimin e saktë të takometrit dixhital, është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje dizajnit të qarkut të hyrjes. Për secilin sistem ndezës individual (në varësi të markës së makinës), mund të jetë e nevojshme të rregulloni vlerësimet në mënyrë që takometri të mos reagojë ndaj harmonikave më të larta dhe të reagojë fort ndaj atij kryesor.

Në versionin e përditësuar të firmuerit (tacho_univ_new), është shtuar një funksion testimi i treguesit prej 2 sekondash për të identifikuar mosfunksionimin e mundshëm të tyre.

Një tahometër është një pajisje që ju lejon të matni shpejtësinë e rrotullimit (shpejtësia e rrotullimit) të një mekanizmi (boshti, rotori, disku i motorit). Njësia matëse për shpejtësinë e rrotullimit është zakonisht rrotullime në minutë. Metoda tradicionale e matjes së shpejtësisë së rrotullimit bazohet në zbatimin e reagimit të shpejtësisë: përdoret një gjenerator i rrymës direkte, i cili është i lidhur me mekanizmin rrotullues në atë mënyrë që tensioni i induktuar në terminalet e gjeneratorit të jetë proporcional me shpejtësinë e rrotullimit të boshti.

Në këtë artikull do të shikojmë dizajnin e një tahometri të bazuar në një mikrokontrollues PIC që nuk ka kontakt fizik me pjesën rrotulluese të mekanizmit për të matur shpejtësinë e rrotullimit të tij. Kjo teknikë bazohet në një metodë optike për përcaktimin e shpejtësisë së rrotullimit, e cila kërkon përdorimin e një LED infra të kuqe në lidhje me një fotodiodë.

Baza e pajisjes në rastin tonë është një bord kompakt zhvillimi i prodhuar nga kompania.

Tahometri ju lejon të matni shpejtësinë e rrotullimit deri në 99960 rpm me një rezolucion prej 60 rpm. Rezultati shfaqet në një tregues LCD me dy rreshta.

Tabela e korrigjimit të StartUSB për PIC bazohet në një mikrokontrollues Microchip me mbështetje për ndërfaqen USB 2.0. Përveç kësaj, bordi ka jastëkë kontakti me sinjale të linjës hyrëse/dalëse të mikrokontrolluesit, si dhe një zonë për prototipin dhe lidhjen e pajisjeve shtesë. Pajisjet për marrjen e të dhënave USB, pajisjet e komunikimit dhe lojtarët USB mp3 mund të zhvillohen në bazë të kësaj borde.

Një tipar dallues i bordit StartUSB për PIC është se mikrokontrolluesi i instaluar në tabelë ka një ngarkues USB të para-instaluar, i cili eliminon nevojën për të përdorur një programues shtesë. Përveç kësaj, kompania ofron një program ngarkues USB falas për një kompjuter personal, me të cilin përdoruesi mund të programojë lehtësisht mikrokontrolluesin. Ofrohet gjithashtu një ngarkues USB për mikrokontrolluesin (firmware).

Me metodën optike të përcaktimit të shpejtësisë së rrotullimit, një LED infra të kuqe transmeton impulse IR dhe një fotodiodë kap sinjalin e reflektuar. Nëse sipërfaqja e pjesës rrotulluese është e errët dhe e ashpër, sinjali i reflektuar do të jetë i papërfillshëm, ndaj përdorim një copë letre të bardhë të ngjitur në pjesën rrotulluese. Nëse e gjithë sipërfaqja e pjesës është e ndritshme dhe reflektuese, atëherë duhet të përdorni një copë letre të errët në mënyrë që një pjesë e rrezatimit IR të absorbohet gjatë një rrotullimi të plotë. Në çdo rast, ne do të marrim një impuls në daljen e qarkut të konvertimit të sinjalit dhe përputhjes për çdo rrotullim të plotë të pjesës rrotulluese.

Diagrami skematik i sensorit IR dhe qarkut të përputhjes së sinjalit nga fotodioda

Diagrami tregon se nëse shfaqet një nivel i lartë në pinin IR Tx, transistori (npn) që kontrollon LED-in IR do të hapet. Sinjali i reflektuar hyn në fotodiodë në qarkun e konvertimit të sinjalit dhe pulset e normalizuara për numërim nga mikrokontrolluesi merren nga kolektori kalimtar (pnp). Në kushte normale, rezistenca e fotodiodës është e lartë dhe transistori është gjithmonë i fikur. Dalja e qarkut (kolektor i tranzistorit) tërhiqet në tokë. Nëse sinjali IR i reflektuar bie në fotodiodë, rezistenca e tij zvogëlohet dhe transistori hapet, prandaj një nivel i lartë shfaqet në dalje.

Në do të shikojmë lidhjen e sensorit dhe treguesit LCD me mikrokontrolluesin, pikat kryesore në konfigurimin e kohëmatësit të integruar të mikrokontrolluesit për të zgjidhur problemin tonë, si dhe dizajnin e takometrit.

Çfarë është ajo gjithsesi takometër? Një tahometër është një pajisje që përdoret për të matur RPM (rrotullimet në minutë) të çdo trupi rrotullues. Takometrat bëhen në bazë të kontaktit ose jo kontaktit. Takometrat optikë pa kontakt zakonisht përdorin një rreze lazer ose infra të kuqe për të monitoruar rrotullimin e çdo trupi. Kjo bëhet duke llogaritur kohën e marrë për një rrotullim. Në këtë material, marrë nga një faqe në anglisht, ne do t'ju tregojmë se si të bëni një takometër optik dixhital portativ duke përdorur Arduino Uno. Le të shqyrtojmë një version të zgjeruar të pajisjes me një ekran LCD dhe një kod të modifikuar.

Qarku i takometrit në një mikrokontrollues

Lista skematike e pjesëve

• Mikroqark - Arduino
• Rezistenca - 33k, 270 ohm, potenciometër 10k
• Element LED - blu
• IR LED dhe fotodiodë
• Ekran LCD 16 x 2
• Regjistri turni 74HC595

Këtu, në vend të një sensori slot, përdoret një optik - reflektimi i rrezes. Në këtë mënyrë ata nuk duhet të shqetësohen për trashësinë e rotorit, numri i teheve nuk do të ndryshojë leximin dhe ai mund të lexojë rrotullimet e kazanit - gjë që sensori i slotit nuk mundet.

Pra, para së gjithash do t'ju duhet një LED që lëshon IR dhe një fotodiodë për sensorin. Si ta montoni atë tregohet në udhëzimet hap pas hapi. Klikoni mbi foto për ta zmadhuar madhësinë.

• 1. Së pari ju duhet të lyeni LED-in dhe fotodiodën për t'i bërë ato të sheshta.
• 2. Më pas palosni shiritin e fletës së letrës siç tregohet në foto. Bëni dy struktura të tilla në mënyrë që LED dhe fotodioda të futen fort në të. Lidhni ato së bashku me ngjitës dhe lyeni me ngjyrë të zezë.
• 3. Fusni LED dhe fotodiodë.
• 4. Ngjitini ato me super ngjitës dhe lidhni telat.

Vlerat e rezistencës mund të ndryshojnë në varësi të fotodiodës që përdorni. Potenciometri ndihmon në uljen ose rritjen e ndjeshmërisë së sensorit. Lidhni telat e sensorit siç tregohet në figurë.

Qarku i takometrit përdor një regjistër ndërrimi 8-bit 74HC595 me një ekran LCD 16x2. Bëni një vrimë të vogël në strehë për të rregulluar treguesin LED.

Ngjitni një rezistencë 270 ohm në LED dhe futeni në pinin 12 të Arduino. Sensori futet në një tub kub për të dhënë forcë shtesë mekanike.

Kjo është e gjitha, pajisja është gati për kalibrim dhe programim. Ju mund ta shkarkoni programin nga kjo lidhje.

Video e funksionimit të një tahometri të bërë në shtëpi

Ky tahometër dixhital është i përshtatshëm për numërimin e rrotullimeve të pothuajse çdo lloj motori me djegie të brendshme. Gabimi i matjes së takometrit është vetëm 50 rrotullime/minutë. Një ekran LED me katër shifra përdoret për të shfaqur rezultatin.
Për të konfiguruar mënyrën e funksionimit, duhet të përdorni butonin "Zgjidh". Shtypja e parë tregon mënyrën aktuale të funksionimit në ekran. Mënyra e paracaktuar e funksionimit është e treta, kur sensori prodhon dy pulse për rrotullim të volantit. Prandaj, mbishkrimi P-2.0 do të shfaqet në ekran.

Çdo shtypje pasuese e butonit kalon modalitetin e funksionimit të takometrit në tjetrin. Janë nëntë prej tyre gjithsej: 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 impulse/revolucion, përkatësisht, ata vendosin numrin e pulseve të lëshuara nga sensori për një rrotullim të volantit. Sa më i lartë të jetë numri i pulseve, aq më e saktë është matja.

Pas zgjedhjes së mënyrës së funksionimit, duhet të prisni 5-10 sekonda. Gjatë kësaj kohe, takometri do të regjistrojë mënyrën e funksionimit në kujtesën e mikrokontrolluesit dhe do të hyjë në modalitetin e funksionimit. Në të ardhmen, takometri do të kalojë menjëherë në modalitetin e funksionimit kur të aplikohet energjia. Nëse ka nevojë për të rikonfiguruar takometrin, atëherë duhet të shtypni butonin "Zgjidh" dhe të konfiguroni përsëri tahometrin.

Vlen t'i kushtohet vëmendje parametrave dhe modelit të qarkut të hyrjes. Për një lloj specifik ndezjeje, disa rregullime të vlerësimeve janë të mundshme, për shkak të pajisjeve të ndryshme të ndezjes në lloje të ndryshme makinash. Kjo është e nevojshme në mënyrë që takometri të funksionojë mirë me harmonikat themelore dhe të mos reagojë ndaj harmonikave më të larta. Pa një rregullim të tillë, funksionimi i saktë i takometrit është i pamundur.

Versioni i përditësuar i firmuerit përfshin një funksion për kontrollimin e treguesve. Kjo është e nevojshme për të kryer një test prej dy sekondash për të identifikuar gabimet e sensorit.

Skedarët e bashkangjitur:

Firmware –

Përforcues i thjeshtë i makinës me monobllok i bazuar në TDA1560Q Furnizimi me energji elektrike pa mbytje i automjeteve i bazuar në IRS2153 për laptopë dhe telefona celularë Lidhës i jashtëm USB në radion e makinës