มาตรวัดรอบรถยนต์พร้อมจอ LCD บน PIC16F628 มาตรวัดรอบแบบดิจิตอลบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F628

นี่ไม่ใช่ความคิดของฉัน เพื่อนเพิ่งขอให้ฉันสร้างอุปกรณ์เพื่อให้สามารถนับรอบการหมุนของเพลาเครื่องยนต์โดยไม่ต้องใช้สายไฟเพื่อปรับอุปกรณ์ดีเซล และเพื่อให้คุณสามารถใช้งานได้ทุกที่

หลังจากนั่งคิดแล้วจึงได้ข้อสรุปดังนี้

หลักการทำงานนั้นง่าย: เราเปิด IR LED และโฟโตไดโอดจะรับการสะท้อน เรานับเวลาระหว่างการรับสัญญาณ แปลงเป็นรอบต่อนาที และแสดงบนหน้าจอ แหล่งจ่ายไฟใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

โดยทั่วไปแล้วฉันจะไม่ ดึงแมวมาด้วย..... :)

ตอนนั้นฉันมีไมโครคอนโทรลเลอร์แบบนี้ - PIC16F88 นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น

แผนภาพอุปกรณ์:

ฉันไม่ได้กังวลกับเซ็นเซอร์สัญญาณ IR แม้ว่าหากต้องการ ก็เป็นไปได้ (และสำหรับผู้ที่อยากรู้อยากเห็น สิ่งนี้สามารถใช้เป็นแรงจูงใจในการปรับปรุง J) ให้เสียบเซ็นเซอร์ TSOP1736 แทนโฟโตไดโอด (ซึ่งอันที่จริง ฉันมีในสต็อกในเวลานั้น) โดยหลักการแล้ว คุณสามารถจ่ายความถี่ 36 kHz จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบบนตัวจับเวลา 555 ได้ คุณสามารถสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ด้วยสัญญาณที่เปิดไฟ LED IR มันเป็นอย่างนั้น... ยิ่งกว่านั้น ฉันได้ทำการทดลองเช่นนั้นด้วย เมื่อใช้แสง 36 kHz กับ TSOP เอาต์พุตของมันคือ 5 โวลต์ เมื่อปิดลำแสง เอาต์พุต TSOP จะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ แต่เนื่องจากงานคือการประกอบอุปกรณ์อัตโนมัติโดยสิ้นเปลืองพลังงานน้อยที่สุด ฉันจึงถือว่าการใช้พลังงานกับเซ็นเซอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นเรื่องสิ้นเปลือง นอกจากนี้ ระยะห่างจากวัตถุที่วัดไม่ได้มีความสำคัญเป็นพิเศษ แม้แต่ระยะทางหนึ่งเซนติเมตรก็ยังดี โดยทั่วไปแล้วมันกลับกลายเป็นเช่นนี้

แหล่งจ่ายไฟ LCD โดยตรงจากพอร์ต PIC เช่นเดียวกับแหล่งจ่ายไฟ LM358 เพื่อลดการใช้พลังงานในโหมดสลีป

น่าเสียดายที่ไม่มีบอร์ดสดของต้นแบบตัวแรกเหลืออยู่ :( มันเป็นบอร์ดที่ไม่มีการขยายสัญญาณจากเครื่องตรวจจับแสง สัญญาณส่งตรงไปยัง MK

กระดานมีลักษณะดังนี้:

เนื่องจากระดับสัญญาณจากเครื่องตรวจจับแสงไม่เพียงพอสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์เสมอไป จึงจำเป็นต้องเสริมวงจร ฉันสร้างแอมพลิฟายเออร์โดยใช้ LM358 ตอนนี้วงจรก็ดูเหมือนเดิมทุกประการ

หลังจากเลือกเคสและปรับบอร์ดให้เข้ากับเคสแล้ว อุปกรณ์ที่ดีนี้ก็ถูกประกอบขึ้น:

หลักการทำงานมีดังนี้:

เครื่องหมายถูกนำไปใช้กับวัตถุที่กำลังศึกษาโดยใช้เครื่องพิสูจน์อักษรในสำนักงานทั่วไป เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5-7 มม. หรือติดฉลากกระดาษขาวไว้

เมื่อเปิดเครื่องครั้งแรก PIC จะเริ่มนับระยะเวลาระหว่างพัลส์ซึ่งสะท้อนจากแท็กมาถึงตัวตรวจจับแสง . หากไม่มีพัลส์เป็นเวลาประมาณ 4 วินาที การอ่านจะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ หากไม่มีพัลส์เป็นเวลาประมาณ 20 วินาที อุปกรณ์จะเข้าสู่โหมดสิ้นเปลืองพลังงานต่ำ ไฟแสดงสถานะจะดับลง สำหรับการวัดครั้งต่อไป คุณต้องกดปุ่มที่เชื่อมต่อกับพอร์ต RB0 และอุปกรณ์จะ “ตื่น” วงจรเริ่มต้นอีกครั้ง

ความแม่นยำของการอ่านนั้นยอดเยี่ยม แต่ไม่เกินช่วงทั้งหมด ที่ความเร็วสูง การอ่านค่าจะ "ลอย" แต่จะเพียงเล็กน้อยเท่านั้นและไม่ติดวิกฤต

ข้อเสียอย่างเดียวของอุปกรณ์นี้คือระยะที่ไม่ไกลมาก ประมาณหนึ่งเซนติเมตร แต่สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้ดังที่ฉันเขียนไว้ข้างต้น โดยใช้เครื่องตรวจจับแสงเช่น TSOP1736 หรือ TSOP1738 และเครื่องกำเนิดบนตัวจับเวลา 555 ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ LM358

ชี้แจงอีกครั้งหนึ่ง - วัสดุของวัตถุที่กำลังศึกษาจะต้องมืด

ไฟล์เก็บถาวรพร้อมไฟล์ Proteus และแหล่งที่มาอยู่ที่นี่

อย่างไรก็ตาม ฉันพบซอร์สโค้ดเก่าที่ใช้หลักการนับพัลส์โดยใช้โมดูลจับภาพ แต่ตัวบ่งชี้คือ LED แต่การรีเมค LCD ไม่ใช่เรื่องยาก มันจะง่ายกว่า

นี้ วงจรมาตรรอบบนไมโครคอนโทรลเลอร์ทำหน้าที่วัดจำนวนรอบของเครื่องยนต์สันดาปภายในแทบทุกชนิด ตัวบ่งชี้จะทำบนไฟ LED สี่หลักความแม่นยำในการวัดคือ 50 รอบต่อนาที

คำอธิบายการทำงานของเครื่องวัดวามเร็วบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F628

หลังจากจ่ายแรงดันไฟฟ้าแล้ว มาตรวัดรอบแบบดิจิตอลจะเริ่มตรวจสอบจำนวนรอบทันที ปุ่ม "SELECT" เลือกโหมดการวัดความเร็วหนึ่งในเก้าโหมด ขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์ยานพาหนะ

การกด "SELECT" ครั้งแรกจะแสดงค่าปัจจุบันของจำนวนพัลส์ที่เซ็นเซอร์สร้างต่อการปฏิวัติของมู่เล่ เริ่มแรกตั้งค่าเป็น 2 พัลส์ต่อการปฏิวัติ ดังนั้นตัวบ่งชี้จะแสดง P-2.0 การกด "SELECT" ครั้งต่อไปแต่ละครั้งจะวนตามค่าที่มีอยู่ทั้งหมด (0.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 พัลส์/รอบ)

เมื่อเลือกค่าพัลส์ที่ต้องการเสร็จแล้ว หลังจากผ่านไปประมาณ 5 วินาที เครื่องวัดวามเร็วจะจดจำค่าดังกล่าวไว้ในหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F628 และเข้าสู่โหมดการทำงานสำหรับการวัดรอบ ครั้งต่อไปที่คุณเปิดเครื่องวัดวามเร็ว ไม่จำเป็นต้องตั้งพัลส์อีกครั้งอีกต่อไป

เพื่อการทำงานที่แม่นยำของเครื่องวัดวามเร็วแบบดิจิตอลจำเป็นต้องคำนึงถึงการออกแบบวงจรอินพุต สำหรับระบบจุดระเบิดแต่ละระบบ (ขึ้นอยู่กับยี่ห้อรถยนต์) อาจจำเป็นต้องปรับพิกัดเพื่อให้มาตรวัดรอบเครื่องไม่ตอบสนองต่อฮาร์โมนิกที่สูงกว่า และตอบสนองอย่างแน่นหนากับฮาร์โมนิกหลัก

ในเฟิร์มแวร์เวอร์ชันอัปเดต (tacho_univ_new) มีการเพิ่มฟังก์ชันทดสอบตัวบ่งชี้ 2 วินาทีเพื่อระบุความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น

เครื่องวัดวามเร็วเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณวัดความเร็วในการหมุน (ความเร็วในการหมุน) ของกลไก (เพลา โรเตอร์ ดิสก์เครื่องยนต์) โดยทั่วไปหน่วยวัดความเร็วการหมุนคือรอบต่อนาที วิธีการวัดความเร็วในการหมุนแบบดั้งเดิมนั้นขึ้นอยู่กับการดำเนินการตอบรับความเร็ว: ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งเชื่อมต่อกับกลไกการหมุนในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการหมุนของ เพลา

ในบทความนี้ เราจะดูการออกแบบมาตรวัดความเร็วโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC ที่ไม่มีการสัมผัสทางกายภาพกับส่วนที่หมุนของกลไกเพื่อวัดความเร็วในการหมุน เทคนิคนี้ใช้วิธีทางแสงในการกำหนดความเร็วในการหมุน ซึ่งต้องใช้ LED อินฟราเรดร่วมกับโฟโตไดโอด

พื้นฐานของอุปกรณ์ในกรณีของเราคือบอร์ดพัฒนาขนาดกะทัดรัดที่ผลิตโดยบริษัท

เครื่องวัดวามเร็วช่วยให้คุณวัดความเร็วในการหมุนได้ถึง 99960 รอบต่อนาทีด้วยความละเอียด 60 รอบต่อนาที ผลลัพธ์จะแสดงบนจอ LCD สองบรรทัด

บอร์ดแก้จุดบกพร่อง StartUSB สำหรับ PIC ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Microchip ที่รองรับอินเทอร์เฟซ USB 2.0 นอกจากนี้ บอร์ดยังมีแผ่นสัมผัสที่มีสัญญาณสายอินพุต/เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ รวมถึงพื้นที่สำหรับสร้างต้นแบบและเชื่อมต่ออุปกรณ์เพิ่มเติม สามารถพัฒนาอุปกรณ์เก็บข้อมูล USB อุปกรณ์สื่อสารและเครื่องเล่น MP3 USB บนพื้นฐานของบอร์ดนี้ได้

คุณสมบัติที่โดดเด่นของบอร์ด StartUSB สำหรับ PIC คือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ติดตั้งบนบอร์ดนั้นมี USB bootloader ที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้า ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้โปรแกรมเมอร์เพิ่มเติม นอกจากนี้ บริษัทยังจัดให้มีโปรแกรม USB bootloader ฟรีสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ซึ่งผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ได้อย่างง่ายดาย มี USB bootloader สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ (เฟิร์มแวร์) มาให้ด้วย

ด้วยวิธีออปติคัลในการกำหนดความเร็วในการหมุน ไฟ LED อินฟราเรดจะส่งพัลส์ IR และโฟโตไดโอดจะจับสัญญาณที่สะท้อน หากพื้นผิวของส่วนที่หมุนมืดและหยาบ สัญญาณที่สะท้อนจะเล็กน้อย ดังนั้นเราจึงใช้กระดาษสีขาวแผ่นหนึ่งติดบนส่วนที่หมุน หากพื้นผิวทั้งหมดของชิ้นส่วนสว่างและสะท้อนแสงได้ คุณจะต้องใช้กระดาษสีเข้มแผ่นหนึ่งเพื่อให้รังสีอินฟราเรดบางส่วนถูกดูดซับในระหว่างการปฏิวัติเต็มรูปแบบ ไม่ว่าในกรณีใดเราจะได้รับพัลส์ที่เอาต์พุตของการแปลงสัญญาณและวงจรการจับคู่สำหรับการหมุนรอบการหมุนของชิ้นส่วนที่หมุนแต่ละครั้ง

แผนผังของเซ็นเซอร์ IR และวงจรจับคู่สัญญาณจากโฟโตไดโอด

จากแผนภาพแสดงว่าหากระดับสูงปรากฏขึ้นที่พิน IR Tx ทรานซิสเตอร์ (npn) ที่ควบคุม IR LED จะเปิดขึ้น สัญญาณที่สะท้อนจะเข้าสู่โฟโตไดโอดในการแปลงสัญญาณและวงจรการจับคู่ พัลส์ปกติสำหรับการนับโดยไมโครคอนโทรลเลอร์จะถูกนำมาจากตัวสะสมชั่วคราว (pnp) ภายใต้สภาวะปกติ ความต้านทานโฟโตไดโอดจะสูงและทรานซิสเตอร์จะปิดอยู่เสมอ เอาต์พุตของวงจร (ตัวสะสมทรานซิสเตอร์) ถูกดึงลงกราวด์ หากสัญญาณ IR ที่สะท้อนตกบนโฟโตไดโอด ความต้านทานจะลดลงและทรานซิสเตอร์เปิดขึ้น ดังนั้นเอาต์พุตระดับสูงจะปรากฏขึ้น

ในเราจะดูการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และตัวบ่งชี้ LCD เข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นประเด็นหลักในการกำหนดค่าตัวจับเวลาในตัวของไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อแก้ปัญหาของเราตลอดจนการออกแบบเครื่องวัดวามเร็ว

มันคืออะไรกันแน่ เครื่องวัดวามเร็ว- เครื่องวัดวามเร็วเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัด RPM (รอบต่อนาที) ของวัตถุที่กำลังหมุนอยู่ มาตรวัดความเร็วรอบถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของการสัมผัสหรือไม่สัมผัส เครื่องวัดวามเร็วแบบออปติคัลแบบไม่สัมผัสโดยทั่วไปจะใช้ลำแสงเลเซอร์หรืออินฟราเรดเพื่อติดตามการหมุนของวัตถุใดๆ ทำได้โดยการคำนวณเวลาที่ใช้ในการหมุนหนึ่งครั้ง ในเนื้อหานี้นำมาจากเว็บไซต์ภาษาอังกฤษ เราจะแสดงวิธีสร้างเครื่องวัดวามเร็วแบบออปติคัลดิจิทัลแบบพกพาโดยใช้ อาร์ดูโน่ อูโน่- ลองพิจารณาอุปกรณ์เวอร์ชันขยายที่มีจอ LCD และรหัสที่แก้ไข

วงจรมาตรรอบบนไมโครคอนโทรลเลอร์

รายการชิ้นส่วนแผนผัง

• ไมโครวงจร - Arduino
• ตัวต้านทาน - 33k, 270 โอห์ม, โพเทนชิออมิเตอร์ 10k
• องค์ประกอบ LED - สีน้ำเงิน
• IR LED และโฟโตไดโอด
• หน้าจอ LCD 16x2
• รีจิสเตอร์กะ 74HC595

ที่นี่แทนที่จะใช้เซ็นเซอร์สล็อตจะใช้ออปติคอล - การสะท้อนของลำแสง ด้วยวิธีนี้ พวกเขาไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับความหนาของโรเตอร์ จำนวนใบพัดจะไม่เปลี่ยนการอ่าน และสามารถอ่านรอบการหมุนของดรัมได้ ซึ่งเซ็นเซอร์สล็อตไม่สามารถทำได้

ก่อนอื่นคุณจะต้องมี LED เปล่งแสง IR และโฟโตไดโอดสำหรับเซ็นเซอร์ วิธีการประกอบจะแสดงอยู่ในคำแนะนำทีละขั้นตอน คลิกที่ภาพเพื่อขยายขนาด

• 1. ก่อนอื่นคุณต้องขัด LED และโฟโตไดโอดเพื่อให้แบน
• 2. จากนั้นพับแถบกระดาษตามภาพ สร้างโครงสร้างสองแบบเพื่อให้ LED และโฟโตไดโอดเข้ากันแน่น เชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยกาวแล้วทาสีดำ
• 3. ใส่ LED และโฟโตไดโอด
• 4. กาวเข้าด้วยกันด้วย superglue แล้วบัดกรีสายไฟ

ค่าตัวต้านทานอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโฟโตไดโอดที่คุณใช้ โพเทนชิออมิเตอร์ช่วยลดหรือเพิ่มความไวของเซ็นเซอร์ บัดกรีสายเซ็นเซอร์ดังแสดงในรูป

วงจรมาตรวัดความเร็วรอบใช้รีจิสเตอร์กะ 8 บิต 74HC595 พร้อมจอ LCD ขนาด 16x2 ทำรูเล็กๆ ในตัวเครื่องเพื่อยึดไฟ LED แสดงสถานะ

บัดกรีตัวต้านทาน 270 โอห์มเข้ากับ LED แล้วเสียบเข้ากับพิน 12 ของ Arduino เซ็นเซอร์ถูกใส่เข้าไปในท่อทรงลูกบาศก์เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล

เพียงเท่านี้อุปกรณ์ก็พร้อมสำหรับการสอบเทียบและตั้งโปรแกรมแล้ว คุณสามารถดาวน์โหลดโปรแกรมได้จากลิงค์นี้

วิดีโอแสดงการทำงานของเครื่องวัดวามเร็วแบบโฮมเมด

เครื่องวัดวามเร็วแบบดิจิตอลนี้เหมาะสำหรับการนับรอบการหมุนของเครื่องยนต์สันดาปภายในเกือบทุกประเภท ข้อผิดพลาดในการวัดมาตรรอบเพียง 50 รอบ/นาที ใช้จอแสดงผล LED สี่หลักเพื่อแสดงผลลัพธ์
หากต้องการกำหนดค่าโหมดการทำงาน คุณต้องใช้ปุ่ม "เลือก" การกดครั้งแรกจะแสดงโหมดการทำงานปัจจุบันบนจอแสดงผล โหมดการทำงานเริ่มต้นคือโหมดที่สาม เมื่อเซ็นเซอร์สร้างพัลส์สองจังหวะต่อการหมุนมู่เล่ ดังนั้นจารึก P-2.0 จะปรากฏบนจอแสดงผล

การกดปุ่มครั้งต่อไปแต่ละครั้งจะเปลี่ยนโหมดการทำงานของมาตรวัดรอบไปเป็นโหมดถัดไป มีทั้งหมดเก้าครั้ง: 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 พัลส์/รอบ ตามลำดับ โดยจะกำหนดจำนวนพัลส์ที่ออกโดยเซ็นเซอร์ต่อหนึ่งรอบของมู่เล่ ยิ่งจำนวนพัลส์สูง การวัดก็จะแม่นยำยิ่งขึ้น

หลังจากเลือกโหมดการทำงานแล้วคุณต้องรอประมาณ 5-10 วินาที ในระหว่างนี้ เครื่องวัดวามเร็วจะบันทึกโหมดการทำงานลงในหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์และเข้าสู่โหมดการทำงาน ในอนาคต มาตรวัดรอบจะเปลี่ยนเป็นโหมดการทำงานทันทีเมื่อมีการจ่ายไฟ หากจำเป็นต้องกำหนดค่าเครื่องวัดวามเร็วใหม่ คุณจะต้องกดปุ่ม "เลือก" และกำหนดค่าเครื่องวัดวามเร็วอีกครั้ง

ควรให้ความสนใจกับพารามิเตอร์และการออกแบบวงจรอินพุต สำหรับการจุดระเบิดบางประเภท อาจสามารถปรับพิกัดบางอย่างได้ เนื่องจากอุปกรณ์จุดระเบิดที่แตกต่างกันในรถยนต์ประเภทต่างๆ นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เครื่องวัดวามเร็วทำงานได้ดีกับฮาร์โมนิคพื้นฐาน และไม่ตอบสนองต่อฮาร์โมนิคที่สูงกว่า หากไม่มีการปรับเปลี่ยนดังกล่าว การทำงานที่แม่นยำของเครื่องวัดวามเร็วจะเป็นไปไม่ได้

เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่อัปเดตมีฟังก์ชันสำหรับตรวจสอบตัวบ่งชี้ นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการดำเนินการทดสอบสองวินาทีเพื่อระบุข้อผิดพลาดของเซ็นเซอร์

ไฟล์ที่แนบมา:

เฟิร์มแวร์ –

แอมพลิฟายเออร์ติดรถยนต์แบบโมโนบล็อกอย่างง่ายที่ใช้ TDA1560Q แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีปีกผีเสื้อสำหรับยานยนต์ที่ใช้ IRS2153 สำหรับแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ ช่องต่อ USB ภายนอกในวิทยุติดรถยนต์