Автомобільний тахометр з РК-дисплеєм на PIC16F628. Цифровий тахометр на мікроконтролері PIC16F628

Це був не мій задум. Просто друг попросив придумати такий пристрій, щоб без дротів можна було б вважати оберти валу двигуна для підлаштування дизельної апаратури. І щоб можна було будь-де ним скористатися.

Посидівши і поміркувавши, вигадав таке:

Принцип роботи простий: включаємо ІЧ-світлодіод, а на фотодіод приймаємо відображення. Вважаємо час між прийомами сигналу, переводимо в оберти за хвилину і виводимо на екран. Живлення, отже, батарейне.

Загалом, не буду тягнути кота за..... :)

Був у мене мікроконтролер на той момент такий – PIC16F88. Ось що вийшло.

Схема пристрою:

Я не став морочитися з датчиком ІЧ сигналу. Хоча за бажання можна було (і це для допитливих може послужити стимулом для удосконалення J) встромити замість фотодіода датчик TSOP1736 (який, власне, був у мене на той момент). Подавати на нього 36 кГц можна, в принципі, із генератора, зібраного на 555 таймері. Запускати генератор можна якраз сигналом, що включає ІЧ світлодіод. Ось так... Причому, експерименти такі я проводив. При подачі світла з частотою 36 кГц на TSOP його вихід давав 5 вольт. При закритті променя світла вихід TSOP скидався в нуль. Але, оскільки стояло завдання зібрати автономний пристрій з мінімальним споживанням, витрачати енергію на датчик і генератор я вважав марнотратним. До того ж, відстань до об'єкта, що вимірюється, була не особливо критично. Влаштовувала відстань навіть сантиметр. Загалом вийшло так.

Живлення РКІ - прямо з порту PIC, так само, як і живлення LM358 для зменшення енергоспоживання в режимі sleep.

Живої плати першого дослідного зразка, на жаль, не залишилося:(. Це була плата без посилення сигналу з фотоприймача. Сигнал надходив відразу до МК.

Виглядала плата так:

Так як рівня сигналу з фотоприймача не завжди вистачало мікроконтролерів, то довелося доповнювати схему. Я зібрав підсилювач на LM358. Наразі схема виглядає саме так, як виглядає.

Підібравши корпус і адаптувавши під нього плату, було зібрано такий симпатичний пристрій:

Принцип роботи такий:

На об'єкт, що досліджується, наноситься мітка звичайним канцелярським коректором. Близько 5-7 мм у діаметрі. Або приклеюється мітка з білого паперу.

При включенні живлення вперше, PIC починає вважати тривалість періоду між імпульсами, які, відбиваючись від мітки, приходять на фотоприймач . Якщо імпульсів немає протягом 4 секунд, показання скидаються на нуль. Якщо імпульси відсутні приблизно 20 секунд, пристрій переходить у режим зниженого споживання. Вимикається індикатор. Для наступного виміру потрібно натиснути кнопку, підключену до порту RB0. та прилад "прокидається". Цикл починається спочатку.

Точність показань – відмінна, але не на всьому діапазоні. На високих оборотах показання "плавають", але трохи, не критично.

Єдиний мінус цього приладу – невелика дальність. Близько сантиметра. Але це можна вирішити, як я писав вище, за допомогою фотоприймача типу TSOP1736 або TSOP1738 і генератора на 555 таймері. Необхідність у LM358 у цьому випадку відпадає.

Ще одне уточнення – матеріал досліджуваного об'єкта має бути темним.

Архів із файлом протеуса та вихідник лежить.

Ось, до речі, знайшов старий вихідник, в якому реалізовано принцип підрахунку імпульсів за допомогою модуля захоплення, але індикатор там світлодіодний. Але під LCD неважко переробити, простіше буде

Ця схема тахометра на мікроконтролеріслужить для виміру кількості обертів практично будь-якого двигуна внутрішнього згоряння. Індикація проводиться на чотирирозрядний світлодіодний індикатор, точність виміру становить 50 об/хв.

Опис роботи тахометра на мікроконтролері PIC16F628

Після подачі напруги живлення цифровий тахометр негайно починає завіряти кількість обертів. Кнопкою SELECT проводиться вибір одного з дев'яти режимів виміру оборотів, залежно від типу датчика автомобіля.

Перше натискання "SELECT" викличе показ поточного значення кількості імпульсів, які видає датчик за один оберт маховика. Спочатку встановлено 2 імпульси за оборот. Відповідно, на індикаторі відобразиться Р-2,0. Кожне наступне натискання «SELECT» призведе до перебору всіх значень (0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 імп./оборот)

Після завершення вибору необхідного значення імпульсів приблизно через 5 сек тахометр запам'ятає його в пам'яті мікроконтролера PIC16F628 і перейде в робочий режим виміру оборотів. При наступному включенні тахометра вже непотрібно виставляти імпульси.

Для точного функціонування цифрового тахометра необхідно звернути увагу на вхідний пристрій ланцюга. Під кожну індивідуальну систему запалювання (залежно від марки авто) можливо знадобиться коригування номіналів, щоб тахометр не реагував на вищі гармоніки і твердо реагував на основну.

У оновленій версії прошивки (tacho_univ_new) додано функцію 2 секундного тесту індикаторів, щоб виявити можливу їх несправність.

Тахометр - це пристрій, що дозволяє вимірювати частоту обертання (швидкість обертання) механізму (вал, ротор, диск двигуна). Одиниця виміру частоти обертання, зазвичай, - кількість обертів за хвилину. Традиційний метод вимірювання частоти обертання заснований на реалізації зворотного зв'язку по швидкості: використовується генератор постійного струму, який підключений до механізму, що обертається таким чином, щоб напруга, індукована на клемах генератора, була пропорційна швидкості обертання валу.

У цій статті ми розглянемо конструкцію тахометра на базі PIC мікроконтролера, що не має фізичного контакту з частиною механізму, що обертається, для вимірювання його швидкості обертання. Ця техніка заснована на оптичному методі визначення швидкості обертання, який потребує інфрачервоного світлодіоду спільно з фотодіодом.

Основою приладу в нашому випадку є компактна налагоджувальна плата виробництва компанії.

Тахометр дозволяє вимірювати швидкість обертання до 99960 оборотів за хвилину з роздільною здатністю 60 оборотів за хвилину. Результат відображається на дворядковому РК індикаторі.

Відлагоджувальна плата StartUSB for PIC виконана на базі мікроконтролера компанії Microchip з підтримкою інтерфейсу USB 2.0. Крім того, плата має контактні майданчики із сигналами ліній вводу/виводу мікроконтролера, а також область для макетування та підключення додаткових пристроїв. На основі цієї плати можуть бути розроблені USB пристрої збору даних, комунікаційні пристрої та USB mp3 плеєри.

Відмінною особливістю плати StartUSB for PIC є те, що встановлений на плату мікроконтролер має встановлений USB завантажувач, що унеможливлює використання додаткового програматора. Крім того, компанія надає безкоштовну програму USB завантажувача для персонального комп'ютера, за допомогою якої користувач зможе легко запрограмувати мікроконтролер. Завантажувач USB для мікроконтролера (firmware) також надається.

При оптичному методі визначення швидкості обертання інфрачервоний світлодіод передає ІЧ імпульси, а фотодіод вловлює відбитий сигнал. Якщо поверхня деталі, що обертається, буде темною і грубою, то відображений сигнал буде незначним, тому ми використовуємо шматочок білого паперу, наклеєної на деталь, що обертається. Якщо ж вся поверхня деталі є яскравою та відбиває, то потрібно використовувати шматочок темного паперу, щоб частина ІЧ випромінювання поглиналася за час повного обороту. У будь-якому випадку, ми отримаємо імпульс на виході схеми перетворення та узгодження сигналів для кожного повного обороту деталі, що обертається.

Принципова схема ІЧ датчика та схема узгодження сигналу з фотодіода

За схемою видно, що й на виведення IR Tx з'явиться високий рівень, то відкриється транзистор (npn), управляючий ІЧ світлодіодом. Відбитий сигнал надходить на фотодіод у схемі перетворення та узгодження сигналу, нормалізовані імпульси для підрахунку мікроконтролером беруться з колектора транзитора (pnp). За нормальних умов опір фотодіода великий і транзистор завжди закритий. Вихід схеми (колектор транзистора) підтягнутий до «землі». Якщо на фотодіод падає відбитий ІЧ сигнал, опір знижується і транзистор відкривається, отже на виході з'являється високий рівень.

Ми розглянемо підключення датчика і РК індикатора до мікроконтролера, основні моменти в конфігурації вбудованого таймера мікроконтролера для вирішення нашого завдання, а також конструкцію тахометра.

Що таке взагалі тахометр? Тахометр - це пристрій, що використовується для вимірювання об/хв (обороти в хвилину) будь-якого тіла, що обертається. Тахометри роблять на основі контактних чи безконтактних. Безконтактні оптичні тахометри зазвичай використовують лазерний чи інфрачервоний промінь контролю обертання будь-якого тіла. Це робиться шляхом обчислення часу, витраченого однією обертання. У цьому матеріалі, взятому на одному англійському сайті, ми покажемо вам, як зробити портативний цифровий оптичний тахометр за допомогою Arduino Uno. Розглянемо розширену версію приладу з РК-дисплеєм та модифікованим кодом.

Схема тахометра на мікроконтролері

Список деталей для схеми

• Мікросхема - Arduino
• Резистори - 33k, 270 Ом, 10k потенціометр
• LED елемент – синій
• ІЧ-світлодіод та фотодіод
• 16 x 2 LCD екран
• 74HC595 регістр зсуву

Тут замість щілинного датчика задіяний оптичний - відбиття променя. Так їм не доведеться турбуватися про товщину ротора, кількість лопатей не змінить показання, і він може зчитувати оберти барабана - а щілинний датчик не може.

Отже, перш за все для датчика вам знадобиться випромінюючий ІЧ-світлодіод та фотодіод. Як його зібрати – показано у покроковій інструкції. Натискаємо на фото для збільшення розміру.

• 1. Для початку потрібно зашкурити світлодіод та фотодіод, щоб зробити їх плоскими.
• 2. Потім складіть смужку паперу, як показано на малюнку. Зробіть дві такі структури так, щоб світлодіод та фотодіод щільно сісти до нього. З'єднайте їх разом клеєм та пофарбуйте в чорний колір.
• 3. Вставити світлодіод та фотодіод.
• 4. Склеїти їх за допомогою суперклею та припаяти дроти.

Номінали резисторів можуть відрізнятися залежно від того, який фотодіод ви використовуєте. Потенціометр допомагає зменшити чи збільшити чутливість датчика. Припаяйте проводи датчика, як показано на малюнку.

Схема тахометра використовує 8-розрядний регістр зсуву 74HC595 з дисплеєм LCD 16х2. Зробіть невеликий отвір у корпусі, щоб зафіксувати LED індикатор.

Припаяйте 270-омний резистор на світлодіод і вставте в контакт 12 Arduino. Датчик введений у кубічну трубку, щоб дати додаткову механічну міцність.

Все, пристрій готовий для калібрування та програмування. Завантажити програму ви можете за цим посиланням.

Відео роботи саморобного тахометра

Цей цифровий тахометр придатний для підрахунку кількості обертів будь-якого типу двигуна внутрішнього згоряння. Похибка вимірювання тахометра становить лише 50 оборотів/хвилину. Для показу результату використовується чотирирозрядне світлодіодне табло.
Для налаштування режиму роботи необхідно використовувати кнопку "Select". Перше натискання виводить поточний режим роботи на табло. Режимом за замовчуванням є третій, коли датчик видає два імпульси за оборот маховика. Відповідно, на табло з'явиться напис Р-2,0.

Кожне наступне натискання кнопки перемикає режим роботи тахометра наступного. Усього їх дев'ять: 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 імп./оборот відповідно, вони встановлюють кількість імпульсів, що видаються датчиком за один оборот маховика. Чим вище кількість імпульсів, тим точніше вимірюється.

Після вибору режиму роботи потрібно зачекати 5-10 секунд. За цей час тахометр здійснить запис режиму роботи на згадку про мікроконтролера і перейде в робочий режим. Надалі тахометр відразу при подачі живлення переходитиме в робочий режим. Якщо виникає необхідність переналаштувати тахометр, треба натиснути кнопку «Select» і зробити налаштування тахометра ще раз.

Варто звернути увагу на параметри та пристрій вхідного ланцюга. Для конкретного типу запалення можливі деякі коригування номіналів через різні пристрої запалювання в різних видах авто. Це необхідно, щоб тахометр добре працював з основними гармоніками та не реагував на вищі гармоніки. Без такого коригування точна робота тахометра неможлива.

Оновлена ​​версія прошивки включає функцію перевірки індикаторів. Це необхідне проведення двосекундного тесту виявлення несправності датчиків.

Прикріплені файли:

Прошивка –

Простий автопідсилювач моноблок на TDA1560Q Автомобільний бездросельний БП на IRS2153 для ноутбуків та мобільних телефонів Зовнішній USB-роз'єм в автомагнітолі