Электрификация

Справочник домашнего мастера

Спидометр своими руками

Светодиодный тахометр своими руками

Автоэлектрика.Светодиодный тахометр своими руками

Тахометр состоит из 4-х разрядного светодиодного индикатора (для точного определения оборотов) и группы светодиодов рассположеных по кругу (для визуального, более наглядного, определения оборотов). Индикатор показывает с точностью 1 об/мин Светодиодная полоска состоит из 32 светодиода зеленого цвета и 5 красных светодиода, расположеных в конце шкалы или любое кол-во красных по вашему усмотрению.

• 32-светодиодная круговая линейка

• Точка или непрырывное отображение

• 4-разрядный дисплей

• Индикатор переключения передач светодиодный

• Ограничитель выходного сигнала

• Измерение 0-9999 или выше 10000 оборотов в минуту

• Два параметры отображения выше 9999 об/мин

• Опции для 1 об/мин, 10 об/мин или 100 об/мин разрешение дисплея

• Автоматическое отображение яркости в условиях низкой освещенности

• Настройка на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 12-цилиндровые 4-тактные двигатели и 1, 2, 3, 4, 5 и 6-цилиндровым 2-тактных двигателем

• Выбор красной линии

• Выбор оборотов светового сдвига

• Выбор ограничителя оборотов

• Выбор числа красной линии светодиодов

• выбор периода обновления изображения

• Выбор гистерезис для светодиодной линейки

• Выбор, минимальный ограничитель на время

Устройство можна разделить на две части:

1) плата управления

2) плата отображения

В плате управления расположен контроллер pic16F88, питание светодиодов и кнопки управления. Пожалуй самое интересное это кнопки управления с помощью которых и производят настройку тахометра. Всего три кнопки:

S1 — установка

S2 — вниз

S3 — вверх

При настройке прибора светодиоды зеленый LED34 (режим) и красный LED35 (установка) отображают статус. 4-х разрядный индикатор с общим анодом.

Подключается прибор к низкому уровню или к высокому уровню сигнала. Под низким уровнем понимают подключение к ЭБУ автомобиля, а под высоким к катушке зажигания.

Микросхема MC34063 является DC-DC преобразователем, которая работает на частоте 40кГц, комутирует транзистор для питания светодиодов стабилизированным током.

VR1 — позволяет регулировать выходное напряжение MC34063 в пределах 1,25-4В.

Индуктивность L1 намотана на феритовое кольцо 28мм проводом 0,5мм.

LM2940CT-5 стабилизатор напряжения на 5В, осуществляет питания схемы управления. Микросхемы M5451, драйвер светодиодов.

Автоматическая яркость реализовано на элементе LDR1 (фоторезистор), который расположен на плате индикации. Чем лучше освещенность тем меньше сопротивление LDR1. Напряжение на LDR1 при высокой освещенности составляет порядка 1В. В зависимости от сопротивления LDR1 разное напряжение прикладывается к транзисторам Q2 и Q3, которые в свою очередь и управляют яркостью светодиодов через драйвера. Для корректировки автоматической яркостью в схему внесен элемент VR6, который представляет собой переменный резистор на 50 КОм.

В тахометре предусмотрен электронный ограничитаель оборотов, limit out.

Настройки:

Для перехода в режим настроеек необходимо зажать кнопку вверх и подать питание, если кнопка вверх не будет нажата то устройство перейдет в нормальный режим работы. Отпускаем кнопку вверх и на дисплее должена засветится единица, что означает режим 1. Светодиод «режим» зеленого цвета будет гореть. Необходимо выбрать кнопками вверх вниз режим с 1-13.

В каждом режиме необходимо внести свою корректировку.

Режим Возможные установки Примечание
1 Количество цилиндров 1-12 выбор числа цилиндров
2 Красные светодиоды 0-10 позполяет изменить длинну отображения красной линии
3 Красная линия 0-30,000 установка загорания первого красного светодиода
4 Обороты на светодиод автоматически автоматически рассчитывается из режимов 2 и 3
5 Сдвиг света 0-30,000 если не требуется установить дальше красной линии
6 Ограничитель оборотов 0-30,000 устанавливаем электронный ограничитель оборотов(см.12)
7 Гистерезис 0-255 предотвращает мерцание светодиодов, см режим 4
8 Обновления дисплея 0-510мс с шагом 2мс выставляется период обновления дисплея
9 Формат отображения 0,1,2 выставляем формат отображения об/мин 0) 9999 1) 9,999-10,00 2) 9,99-10,00
10 Разрешение 0,1,10 выставляем разрешение 0) 1 об/мин 1) 10 об/мин 10) 100 об/мин
11 Визуализация 0 или 1 0) для отображения точки 1) для отображения непрерыного изменения
12 Чувствительность 0 или 1 0) для низкого уровня «0В» 1) для высокого уровня «+5В»
13 Придел на период 0-510мс с шагом 2мс выставляется минимальное время, когда выход отсечки активен

Режим 1 — количество цилиндров: введите в точное число цилиндров для 4-х тактный двигатель (1-12 цилиндров). Например, выберите «2» для 1-цилиндровый 2-тактный, 4 для 2-цилиндровый 2-тактный, и т.д. Для мотоцыклов подойдет 11 или 7 для 2-х цилиндровых асимметричных 4-тактный двигателей. 9 для настройки для асимметричного 3 цилиндрового 4-тактного двигателя.

Режим 2 — красные светодиоды: отвечает за свечение красной полоски светодиодов, выбираем количество светодиодо которые будут светится, по умолчанию 5, можно выбрать 0-10.

Режим 3 — красная линия: этот режим используется для установки максимальных оборотов рекомендуемых для вашего двигателя. Значение по умолчанию составляет 9000. Обратите внимание, что 10 000 оборотов будет отображатся как 10,00.

Режим 4 — обороты на светодиод: этот режим показывает прирост оборотов для каждого светодиода в линейке, т.е. сколько оборотов приходится на один светодиод.

Режим 5 — сдвиг света: значение по умолчанию 8000 оборотов в минуту, в диапазоне от нуля и выше 30 тысяч оборотов в минуту. Настройка находится в x1000 формате, например, 8000 отображается как 8.00.

Режим 6 — ограничитель оборотов: этот режим устанавливается ограничение оборотов в минуту. В процессе работы, выходной ограничитель меняется, когда измеряемых оборотов идет выше, то этот параметр и уровень выходного сигнала зависит от настройки (см. Режим 12). Эта установка может быть изменена в 100 шагах от 9900 оборотов в диапазоне от нуля до выше 30000 оборотов в минуту.

Режим 7 — гистерезис: чтоб избежать порогового значения можете задать гистререзис, например светодиоды последующие быстро включается и выключается. Настройки по умолчанию гистерезис составляет 50 оборотов в минуту и может быть изменено в 1 от 0-255 оборотов в минуту. Обратите внимание, что гистерезис значение должно быть меньше, чем значение (см. режим 4).

Режим 8 — обновления дисплея: обновляется каждые 1 мс, но это слишком быстро для цифрового дисплея для чтения если есть любые изменения оборотов. В результате обновления цифровой дисплей замедлится до более удобной скоростью. Как правило, период обновления 200 мс (или пять изменений в секунду) является подходящим. По умолчанию установка 250 мс с шагом 2 от 0-510ms.

Режим 9 — формат отображения: эта корректировка в основном для обслуживания двигателей, которые выше 10 000 оборотов в минуту. Начальная установке значения «0» устанавливает дисплей для отображения от 0-9999 оборотов в минуту. Выше этот показатель, на дисплее отображается «0»10000 оборотов в минуту, «1000» на 11000 и т.д. Используйте эту настройку для двигателей, которые не выше 10 тысяч оборотов, или которые только иногда доходят обороты до этого уровня.

Режим 10 — разрешение: если вам не нравится как бегают показания при быстром наборе оборотов, то можете снизить разрешение, для снижения разрешения поставьте «1» и последняя цыфра будет всегда показывать ноль. Если «2» то две последних будет ноль .

Режим 11 — визуализация, точка или линейка : будет ли светодиодная линейка работать в режиме точка (т. е. светодиод горит в любое время) или в виде непрерывного изменения. Выберите «0» точка режиме или «1» для непрерывного режима.

Режим 12 — чувствительность: если установлено «0» то идет от 0 до +5В , а если «1» то от +5В до 0.

Режим 13 — придел на период: выставляется минимальное время, когда выход отсечки активен

В такометре есть ограничитель максимальных оборотов, выход которого можно использовать в отдельной цепи которая будет ограничивать обороты двигателя. Например в цепи зажигания или подачи топлива.

Тахометр своими руками

Большинство современных автомобилей укомплектовано тахометрами, облегчающими правильный выбор передачи, что продлевает ресурс двигателя. Если на вашем автомобиле такого устройства нет, то его можно изготовить по предлагаемому описанию.

Схема тахометра приведена на рис. 1. Его основной особенностью является использование микросхемы К1003ПП1, предназначенной для управления линейной шкалой из 12 светодиодов. В стандартном варианте исполнения, описанном в , микросхема обеспечивает формирование столбика из светящихся светодиодов, длина которого пропорциональна входному напряжению.

Сигнал, частота которого пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя, снимается с контактов прерывателя или с усилителя-формирователя датчика Холла и через делитель напряжения R1R2 подается на вход триггера Шмитта DD1.1. Назначение триггера и конденсатора СЗ – подавить импульсы дребезга на выходе прерывателя, высоковольтные выбросы на обмотке катушки зажигания и привести сигнал к стандартным уровням КМОП логики с нормальной крутизной фронтов.


для увеличения нажмите на схему
Рис. 1 Схема тахометра

Выходной сигнал триггера Шмитта запускает ждущий мультивибратор на микросхеме DD2. В основном положении переключателя SA1 “6000” длительность импульсов, формируемых ждущим мультивибратором, составляет 2,5 мс. При скорости вращения 6000 об/мин частота импульсов для четырехцилиндрового двигателя составляет 200 Гц, период следования – 5 мс, скважность – 2. Интегрирующая цепочка R12C6 усредняет эти импульсы, и среднее напряжение на конденсаторе С6 составляет около 3 В. Это напряжение и подается на выв. 17 (UBX) микросхемы DD2. При напряжении 3 В, поданном на выв. 3 (UB) этой микросхемы и определяющем масштаб индикации, включены все 12 светодиодов HL1…HL12, формируя светящийся столбик.

При меньших оборотах двигателя скважность импульсов на выходе DD1 увеличивается, среднее напряжение на конденсаторе С6 уменьшается пропорционально оборотам, и высота столбика становится меньше. При остановленном двигателе ни один светодиод не светится. “Цена деления” светодиодной шкалы – 500 об/мин.

Светодиоды целесообразно установить разного цвета свечения. Например, если оптимальной работе двигателя соответствуют 2000.. .4000 об/мин, светодиоды HL1…HL3 можно использовать желтые или оранжевые (“перейти на более низкую передачу”), HL4…HL8 – зеленые (“норма”), HL9…HL12 – красные (“перейти на более высокую передачу”).

Для регулировки оборотов холостого хода переключатель следует установить в положение “1200”. В этом случае длительность формируемых импульсов увеличится в 5 раз и составит 12,5 мс, а “цена деления” шкалы – 100 об/мин.

Микросхемы DD1 и DD2 тахометра питаются через интегральный стабилизатор напряжения DA1. Конденсаторы С1 и С2 обеспечивают устойчивость стабилизатора.

Ток через светодиоды, подключенные к микросхеме DA2 определяется напряжением на ее выв. 2. В дневное время, когда лампы подсветки панели приборов выключены, на входах элемента DD1.2 присутствует лог. 0, на выходе – напряжение 6 В, на выв. 2 DA2 – около 0,85 В, что задает ток в 25 мА через каждый светодиод. Вечером, при включении подсветки напряжение на выв. 2 уменьшается до 0,4 В, что уменьшает ток через светодиоды до 8 мА и, соответственно, их яркость свечения.

Чертеж печатной платы тахометра приведен на рис. 2. В конструкции использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроечные СПЗ-19а. Конденсатор С5 типа К73-17 на напряжение 250 В, С6 – К50-16, остальные – КМ-5 и КМ-6. Микросхема DA1 – любой стабилизатор напряжения на 6 В, например, КР1157ЕН6 с любым буквенным индексом, КР142ЕН5Б(Г), КР1180ЕН6, 78L06, 7806 . Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на КР1561ТЛ1, CD4093, CD4093B, а К1003ПП1 – на UAA180 или А277.

Светодиоды оранжевого свечения – АЛ307ММ (желтые обычно светятся слабее других), зеленые с повышенной яркостью – АЛ307НМ6, красные – АЛ307БМ. Выводы светодиодов согнуты под углом 90°, а их оси направлены параллельно печатной плате. Размер светодиодов уменьшен до 5 мм при помощи напильника.

Переключатель SA1 – любой малогабаритный тумблер, его следует установить в непосредственной близости к печатной плате.

Неиспользуемые входы микросхем DD1 и DD2 подключены или к общему проводу или к цепи +6 В.

Наладка тахометра довольно проста. Вначале переключатель SA1 устанавливают в положение “6000”, на вход тахометра для имитации подключения к прерывателю подают импульсы положительной полярности амплитудой 12 В с частотой 200 Гц и скважностью, близкой к 2. Подстроечным резистором R9 добиваются свечения всего светодиодного столбика. При необходимости подбирают сопротивление резистора R8. Затем ту же операцию проделывают для положения SA1 “1200” при частоте входных импульсов 40 Гц.

Далее проверяют, уменьшается ли при подаче напряжения 12 В на левый вывод резистора R3 яркость свечения светодиодов. При желании ее можно установить подбором резисторов R5-R7.

Светодиоды можно расположить по дуге окружности. При этом может оказаться эффектнее свечение одного све-тодиода из цепочки. Для обеспечения такого режима включения светодиодов их аноды следует отключить от выходов микросхемы DA2 и подключить к выводу питания (выв. 18).

Найти схемы и описание электронных спидометров

Олег Петрович
Опубликовано 03.09.2009

Добрый день и удачной охоты, всем котам и кошечкам!
А самое главное:
С днем рождения Кот!
Пусть живет и здравствует наш «РадиоКот»! Ура товарищи (ну или господа)!

Глава 1. Немного предистории, или как я люблю отечественный Автопром.

После того, как на моей машине, а машина прямо скажем почти эксклюзивная (в смысле запчасти фиг найдешь), благополучно скончался очередной спидометр, то ли седьмой, то ли восьмой, я решил замутить электронный девайс, чтоб и скорость показывал и километры щелкал.
Как обычно, начал поиск того, что уже натворили собратья по разум и коллеги по несчастью обладания данным типа авто. Пролистав не одну страницу и посетив не один форум, обнаружил что ничего подходящего для моего авто нет, либо девайс собран на PICе, у меня даже программатора нет и приходится просить друзей-знакомых, да и AVRки мне как-то роднее, либо состоит из 2х отдельных блоков, и у всех значения пробега пишутся во внутреннюю EEPROM, что не есть гут. Пораскинув мозгами, не широко так, чтобы потом можно было собрать в кучу, решился на отчаянный шаг — лепить самому. Что из этого получилось — решать вам, многоуважаемые коты.

Фото 1. Общий вид:

Фото 2. Основной блок:

Фото 3. Датчик ДСА-9 + «двигло»:

Глава 2. О выборе компонентов, или «я его слепила из того, что было».

Итак, за источник сигнала о продвижении авто по тернистому пути наших автодорог был выбран ДСА-9, имеющий: 6 импульсов на 1 метр пути, выход ОК и резьбовое соединение М22 х не помню на сколько, как раз по размеру, НО можно использовать любой датчик скорости с 6имп/метр, в зависимости от авто.
С проциком было труднее. Любимой меге48 не хватало пары ног, но тут на глаза попалась старая макетка с мегой16, что ж так тому и быть. Итого: МП=ATmega16-16PI
С выбором тактовой частоты долго мучаться не пришлось, после не больших подсчетов выяснилось, что период повторения импульсов при скорости 250 км/ч составляет 2,4 мс, или 2400 тиков при тактовой частоте в 1 МГц, маловато будет, было решено использовать кварц на 8 МГц, это уже 19200 тиков процессора, а для удобства подсчета, с помощью таймера Т1, использовать «предделитель на 8».
Для отображения всего, что будет измерятся и подсчитыватся предназначены:
KingDright BA56-12GWA (можно любые с ОА) — для отображения текущей прыткости
МЭЛТ MT-08S2A-2YLG (опять же можно любой 8х2 LCD с аналогичным контроллером и тактовой не ниже 250 кГц) — для подсчета того, что будет пройдено по тем направлениям, что в России гордо именуется дорогами.
Ну и AT24C04B (наследство от той самой макетки, но можно любую из серии 24Схх), чтобы «помнить» от тех незабываемых километрах пути.

Глава 3. О самом главном, или без теории ни туды, и ни сюды.

Переходим, собственно, к методике определения скорости. Как всем известно, если автомобиль движется, то с датчика скорости поступают импульсы, если никуда не движется — то и импульсов тоже не дождетесь! И что самое поразительное — частота (или кому удобнее — период повторения) прямо пропорциональна (обратно пропорциональна, для периода повторения) скорости движения, вот тут-то, не при котах будь она упомянута, собака и порылась. Что такое частота — это количество импульсов в секунду (просто гениально, спасибо Герцу) N(в секунду)=Fп, поэтому получаем:

V=Fп/6 (м/сек) (мы же помним, что на 1 метр приходится 6 импульсов)

Но минуточку, где вы видели спидометры со шкалой «М/СЕК»? Да и ГАИшники, (ДАИшники — это чтобы для тех, кто в Украине проживает, было понятно) штрафуют за лишние км/час. Отсюда вывод — надо пересчитать, а как? Все гениальное просто: умножаем на 3600 (это столько секунд в 1 часе) и делим на 1000 (столько метров в 1 км) после сложнейших математических преобразований получаем волшебную формулу:

V=0,6*Fп (км/час) — то что доктор прописал.

Из это формулы следует гениальное (жаль, что не я первый додумался) умозаключение — если организовать «временные ворота» длительностью 0,6 сек, в которые проталкивать импульсы от датчика, на выходе получим скорость! 1 импульс — 0,6 км/час, 10 импульсов — 6 км/час, 100 импульсов — 60 км/час и т.д. Но, опять это «НО», как сказал один из главных героев любимого фильма из детства «Айболит-66» — «Нормальные герои всегда идут в обход», вот этим путем пойдем и мы, т.е. заменим в формуле Fп на Тп (оно же 1/Fп), в результате получим:

Возникает законный вопрос — «ЗАЧЕМ?». Напрашивается еще одна цитата: «А я объясню!» («Ирония судьбы, или с легким паром»). Дело в том, что как любой цифровой прибор, нашему спидометру присущи те же недостатки — погрешность. Может кто помнит, обычно пишут: «+/- 2 знака мл.разряда» (например). Так вот, чтобы уменьшить, всякие там, погрешности умные люди придумали «складывать и умножать» (шучу), накапливать и усреднять.
Теперь посмотрим, сколько нужно времени, чтобы усреднить 2 показания, ну скажем на скорости 60 км/ч.
При первом способе получается: 2 временных отрезка по 0,6 сек — итого 1,2 сек, авто при этом проедет примерно 33м. (временем выполнения сложения-деления можно пренебречь)
Второй способ нам дает: 2 интервала по 10 мс — итого 0,02 сек, авто проедет — 0,33м.
Вот поэтому в программе происходит накопление и усреднение 8-ми отсчетов скорости. Почему 8? Просто удобнее усреднять, не мне — микропроцику.
Тогда зачем я тут подробно описывал первый способ расчета? А чтоб было, вдруг кому-то понадобится!
Что? Забыл про одометр? Ну, там все просто: считаем импульсы, делим на 6 — получаем метры, потом делим на сто — сотни метров (нужны для учета суточного пробега), еще на 10 получили — км. Как вы поняли в девайсе всего два счетчика пробега: полный и суточный.
Опять же, количество счетчиков ограничено только моей фантазией (или ее отсутствием) и теми самыми 19200 тиками (по секрету скажу — тиков ушло примерно 1/3), можно конечно добавить счетчиков, прицепить часы на DS1307 и считать км за 1 час, скажем, или расстояние от работы до магазина с пивом, но зачем?

Глава 4. Описание работы, или «а оно вам надо?»

Основная часть схемы изображена на рис.1.
И так, что у нас в наличии:
таймеры: Т0, Т1, Т2 — отлично,
аппаратный TWI — пригодится,
1 свободная нога от АЦП — вполне достаточно,
есть еще ноги для организации внешних прерываний,
ну еще куча всего — оно нам не пригодится, по крайней мере в этом проекте.

Основную работу выполняет Т1, заполняет время между 2-мя нарастающими фронтами от приходящих импульсов датчика скорости, импульсами 1МГц (считать удобно: 1 импульс — 1 мкс) попутно подсчитывая их (импульсы от датчика). Работает он в режиме ICR, и использует 2-а прерывания, собственно Input Capture1 Interrupt Vector и Overflow1 Interrupt Vector, второй нужен только для расчета скоростей ниже 10 км/ч, к сожалению на таких скоростях Т1 успевает переполняться и не один раз, поэтому и переменная 3-х байтовая.
На счетчике Т2, работающем в нормальном режиме, организовано формирование интервалов времени для динамического отображения информации на 7-ми сегментных индикаторах и вывода данных на LCD (здесь все понятно, пояснить нечего).
Т0 — тоже, ничего особенного режим Fast PWM, управляет ключем регулирующим яркость свечения индикаторов. АЦП — меряет напругу на переменном резисторе R7, выравнивает результат влево, и записывает его в OCR0.
Ну что еще? Гальваническая развязка входов МК от бортовой сети авто, так проще, ключ на элементах VT5,VT6 (если кому-то больше нравятся полевики, пожалуйста — можно и на полевике) нужен только для того, чтобы процик успел записать данные по километражу в 24С04, после выключения зажигания. Забыл пояснить Vп — цепь питания постоянно находящаяся под напряжение ботовой сети , Vз — цепь питания, на которой напряжение бортовой сети появляется после включения зажигания и соответственно пропадающее после отключения оного.

Для эстетов на выводах PC3, PC4 организован вывод скорости до 200км/ч с дискретностью 2,5км/ч на линейку светодиодов (рис.3), всего-то: 10 — 74ALS164, 81- светодиод (один светится постоянно изображая «0км/ч), но это на любителя (кто надумает лепить сие безобразие — не забудьте поменять источник питании на более мощный, а если и яркость регулировать захотите — то и транзистор на ШИМе.)

Питается все это безобразие от преобразователя (рис.2) на МС33063А, заменять на, что-то типа 7805, не рекомендую. Девайс кушает около 0,2А и на 7805 будет рассеиваться мощность около (14,5В-5В)*0,2А = 1,9Вт, многовато, греться будет как «собака», плюс еще тепловой режим под панелью авто, без радиатора не обойтись.

Вот в принципе и все. Работка скромненькая, но я честно старался.
Не пинайте слишком сильно — в конкурсе участвую первый раз, да и «писатель» я начинающий.
С надеждой на вашу благосклонность.

Самодельный цифровой спидометр для транспортного средства (4521, 4026)

Принципиальная схема самодельного цифрового спидометра, который подойдет в качестве замены для штатного спидометра в автомобиле. Схема умеет измерять частоту импульсов на выходе датчика скорости, позволяет самостоятельно собрать простой трехразрядный цифровой частотомер. При этом слишком уж большой точности не требуется, вполне достаточно такой же, как и у стрелочного прибора.

Принципиальная схема прибора

Прибор собран на микросхемах CD4521, CD4026 и CD4011. Все эти микросхемы, а так же, кварцевый резонатор и индикаторы можно приобрести на китайском сайте AliExpress (набираете в поиске, например, CD4521, и получаете несколько предложений). Во всяком случае, автор приобретал их именно через этот сайт, с почтовой доставкой.

Измерение частоты импульсов на выходе датчика скорости показало, что при скорости движения 10 км/час частота колеблется в пределах 27-30 Гц. То есть, при частоте на входе 27 Гц спидометр должен показать «10». Выходит, что период измерения должен быть 0,37 секунды.

Задающий генератор выполнен на микросхеме D1 типа CD4521. Эта микросхема содержит логические элементы для построения схемы мультивибратора и 24-х разрядный двоичный счетчик. Мультивибратор сделан кварцевый, с кварцевым резонатором на частоту 4,194304 МГц.

В результате на выводе 12 D1 логическая единица появляется первый раз через 0,125 секунды, на выводе 13 — через 0,25 секунды, на выводе 15 — через одну секунду, на выводе 1 — через две секунды.

Если объединить выводы 12 и 13 логическим элементом «2И-НЕ» (D5.3), то на его выходе будет появляться логический ноль через 0,25+0,125=0,375 секунды. То есть, чуть больше 0,37 секунды, что, учитывая допустимую погрешность спидометра, вполне приемлемо.

Измерительно — индикаторный счетчик выполнен на трех микросхемах CD4026, каждая из который представляет собой десятичный счетчик со встроенным дешифратором под семисегментный светодиодный индикатор с общим катодом.

Входные импульсы нужно подавать на вывод 1. Вход можно закрыть, подав логическую единицу на вывод 2 микросхемы. А выключить индикацию можно подав логический ноль на вывод 3.

Таким образом, чтобы начать период измерения, нужно на выводы 2 и 3 подать нули. При этом вход откроется, а индикация отключится. Чтобы начать период индикации нужно на эти же входы подать единицы, — вход закроется, а индикация включится. Поэтому у счетчика младшего разряда (D2) выводы 3 и 2 соединены.

А у остальных счетчиков выводы 2 соединены с общим минусом, чтобы их входы всегда были открыты.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного цифрового спидометра (частотомера).

Еще есть вывод 15 — обычный вход обнуления, для обнуления на него нужно подать единицу. Еще вывод 5 — вывод переноса для каскадирования, к нему подключается вход счетчика более старшего разряда.

Цикл начинается с нулевого состояния счетчика D1, и измерительных счетчиков. В момент обнуления RS-триггер D5.1-D5.2 установлен в состояние с логическим нулем на выводе 3 D5.1. При этом, измерительный счетчик подсчитывает импульсы, поступающие на его вход от датчика скорости. А индикаторы выключены.

Через 0,375 секунды на выходе D5.3 появляется логический ноль, и RS-триггер D5.1-D5.2 переключается в противоположное положение. Теперь на выводе 2 D2 и выводах 3 D2-D4 — логическая единица. Вход измерительного счетчика закрывается, и включаются индикаторы. Начинается период индикации.

Еще через 1,625 секунды появляется логическая единица на выводе 1 D1. Обнуляется измерительный счетчик, гасится индикация, обнуляется счетчик D1, и начинается следующий период измерения. Таким образом, период измерения длится 0,375 секунды, период индикации длится 1,625 секунды. А общий цикл составляет 2 секунды.

Если хотите ускорить работу, можно к входам D5.4 и R6 подключить вывод 15 D1 вместо вывода 1. Но тогда, субъективно, индикация скорости не такая четкая. Хотя, и показания меняются быстрее.

Монтаж

Монтаж выполнен на макетной печатной плате. Индикаторы можно заменить любыми одиночными семисегментными светодиодными с общим катодом.

Индикаторы склеены в один блок, и соединены с основной схемой ленточным кабелем. Индикаторы помещены в неисправную приборную панель, под её стекло. Индикаторы красного свечения, чтобы улучшить их зрительное восприятие, на их лицевую сторону наклеена полоска красной прозрачной ленты.

Яркость свечения индикаторов зависит от сопротивлений резисторов R7-R27. Индикаторы расположены в приборной панели, поэтому они защищены от внешнего света солнцезащитным козырьком, и большой яркости свечения не требуется. В другом случае установки, может потребоваться увеличение яркости свечения, что можно сделать уменьшением сопротивлений R7-R27.

Отечественных полных аналогов микросхем CD4521 и CD4026 нет. Можно заменить на . 4521 и . 4026 других фирм (первые две-три буквы другие).

ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

Home Автоэлектроника Автомобильные спидометры и тахометры устройство и принцип действия

Автомобильные спидометры и тахометры устройство и принцип действия

Спидометры разделяют по принципу действия на магнитно-индукционные и электрические; по способу привода — с приводом гибким валом и с электроприводом.

Спидометр состоит из двух функциональных узлов, объединенных в одном корпусе и имеющих общий привод. Один из этих узлов, преобразующий частоту вращения входного вала привода или сигнал от датчика в показания скорости на шкале, называют скоростным узлом (собственно спидометр). Другой узел, преобразующий частоту вращения входного вала или иной сигнал от датчика в показания пробега автомобиля на счетных барабанчиках, называют счетным узлом.

В тех случаях, когда на автомобиле необходимо контролировать частоту вращения коленчатого вала двигателя, применяют также тахометр. С целью унификации производства в тахометрах обычно используют скоростной узел спидометра. Привод тахометра присоединяют к распределительному валу двигателя или специальному выводу от него.

Для привода спидометров и тахометров применяют гибкие валы, если длина их троса не превышает 3,55 мм. При большей длине троса рекомендуется применять спидометр с электроприводом (или электрический спидометр), так как при длинном гибком вале наблюдаются колебания стрелки спидометра из-за скручивания вала.

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов автомобильных спидометров

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов всех спидометров с приводом от гибкого вала или с электроприводом одинаковый, но они отличаются конструктивным исполнением.

Рис. 2. Скоростной и счетный узлы спидометра: а — схема магнитоиндукционного скоростного узла; б — схема привода счетного узла

Рассмотрим схему наиболее распространенной конструкции скоростного узла — магнитоиндукционного или, как его иногда называют, магнитовихревого (рис. 2, а). Магнит 2 закреплен на приводном валике 1 прибора. Оба полюса или несколько пар полюсов магнита расположены по периферии диска. На оси 6, свободно вращающейся в двух подшипниках, закреплена деталь 3 из немагнитного материала (например алюминия), называемая картушкой. Снаружи ее с некоторым зазором размещен экран 4 из магнитомягкого материала (обычно сталь Ст10), который концентрирует магнитное поле. При вращении магнита 2 его поле наводит в теле картушки вихревые токи, создающие магнитное поле картушки. При взаимодействии поля магнита и поля картушки возникает крутящий момент, стремящийся повернуть картушку в направлении вращения магнита. Повороту оси картушки препятствует спиральная пружина-волосок 5, создающая противодействующий момент, значение которого пропорционально углу поворота. Угол поворота картушки пропорционален только окружной скорости полюсов магнита, т. е. смещение стрелки 8 спидометра пропорционально частоте вращения магнита. Следовательно, зависимость показаний спидометра от скорости автомобиля линейна, и шкала спидометра 7 равномерна.

Все спидометры имеют на приводном валике однозаходный червяк, от которого приводится в действие счетный узел. Принцип действия счетных узлов всех отечественных спидометров одинаков, однако по конструкции их разделяют на два вида: с внешним зацеплением и с внутренним зацеплением счетных барабанчиков.

В автомобильном спидометре между входным валиком 13 (рис. 2, б) и начальным барабанчиком 12 счетного узла применяют три понижающие червячные передачи 9, 10, 11 с общим передаточным числом 624. Спидометры для автомобилей ВАЗ имеют передаточное число 1000.

Между входным валиком спидометра и начальным барабанчиком установлена жесткая связь, поэтому точность показаний пробега автомобиля зависит от правильности расчета передаточного числа редуктора спидометра и состояния шин автомобиля.

Рис. 3. Характеристика скоростного узла спидометра: u — скорость движения автомобиля; u’ — скорость по шкале спидометра.

Скоростной узел спидометра при изготовлении регулируют изменением натяжения пружины-волоска 5 и степени намагниченности магнита 2. Регулировка натяжения волоска дает параллельный сдвиг характеристики скоростного узла спидометра вверх или вниз (рис. 3, линия 2). При намагничивании магнита изменяется наклон характеристики, она идет более круто (рис. 3, линия 1). Варьируя обеими регулировками, добиваются попадания характеристики спидометра или ее контрольных точек (20 и 80 км/ч) в зону I, предусмотренную ГОСТ.

К ведомому валу коробки передач автомобиля подсоединен редуктор 14 (см. рис. 2) привода спидометра, передаточное число iс которого выбирают в зависимости от передаточного числа irп главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля.

Если за 1 км пути входной валик спидометра должен сделать 624 оборота, а колесо за это время делает 1000/(2πrк) (где rк — радиус качения колеса) оборотов, то

Отсюда расчетное передаточное число редуктора спидометра
где rк — в м.

Радиус качения колеса может быть подсчитан по формуле rк — 0,5Dо + Вш (1 — λш),
где Dо — диаметр обода колеса, м; Вш — высота профиля шины в свободном состоянии, м; λш — коэффициент радиальной деформации шины, равный 0,1—0,16 для стандартных и широкопрофильных шин.

Погрешность измерения пройденного пути зависит не только от точности выбора передаточного числа редуктора спидометра, но и от отклонения действительного радиуса качения колеса от расчетного из-за износа протектора, изменения давления воздуха в шинах, нагрузки на колеса, пробуксовки колес, неровностей дороги и т. д. Погрешность, вызываемая этими факторами, составляет 10—15 % общего пробега. У автомобилей, движущихся значительную часть времени задним ходом (в карьерах), пробег, учитываемый счетным узлом, может быть сильно занижен вследствие сброса показаний при движении назад. Поэтому некоторые спидометры имеют специальный привод счетного узла, обеспечивающий суммирование показаний при движении в любом направлении (спидометр СП 125, установленный на автомобиле БелАЗ).

На автомобилях КамАЗ, МАЗ, КрАЗ и других установлен спидометр с бесконтактным электроприводом, состоящий из датчика I (МЭ307) и приемника II (12.3802), электрическая схема которых приведена на рисунке 4.

Рис. 4 Электрическая схема спидометра.

Датчик МЭ307 представляет собой электрический трехфазный генератор с ротором в виде четырехполюсного постоянного магнита, вращение которому передается от ведомого вала коробки передач через передачу привода спидометра, состоящего из червячной пары и сменной пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес. Статор датчика имеет три обмотки L1’—L3′, расположенные между собой под углом 120° и соединенные звездой.

Приемник 12.3802 магнитоиндукционный с электрическим приводом состоит из четырех узлов, объединенных в одном кожухе: скоростного и счетного узлов обычной для спидометров конструкции, синхронного электродвигателя и электронного блока. Скоростной и счетный узлы соединены с ротором синхронного электродвигателя. Электродвигатель питается от электронного блока, собранного на печатной плате и состоящего из транзисторов VT1—VT3 и резисторов R1—R6.

Статор электродвигателя состоит из трех обмоток L1’—L3′, каждая из которых имеет 2300 ± 10 витков и сопротивление 220 Ом.

При вращении ротора датчика его магнитное поле создает в обмотках катушек L1’—L3′ статора датчика ЭДС, частота импульсов которой пропорциональна частоте вращения ротора.

Индуктируемый положительный импульс ЭДС (например, в обмотке L1′ датчика) открывает транзистор VT1 приемника и к обмотке L1 электродвигателя начинает поступать ток с вывода «+» и далее через транзистор VT1 на массу приемника. Положительные импульсы ЭДС поступают от датчика через каждые 120° поворота его ротора, что создает в обмотках статора электродвигателя вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна частоте вращения ротора датчика. Резисторы R1—R6 служат для ускорения запирания транзисторов и снижения ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотках электродвигателя при запирании транзистора.

Рис. 5 Электрическая схема тахометра электроприводом.

Принцип действия приемника 121.3813 аналогичен принципу действия приемника 12.3802, однако в нем отсутствует счетный узел и изменена шкала. Датчик тахометра МЭ307 приводится во вращение от вала привода топливного насоса. Диоды VD1-VD6, стабилитрон VD7 и резистор R7 служат в схеме приемника для той же цели, что и резисторы R1-R6 в схеме приемника спидометра, т. е. снижают ЭДС самоиндукции в обмотках двигателя приемника при запирании транзисторов в обмотках фаз. Дополнительный вывод при установке тахометра предназначен для подключения реле блокировки стартера, которое при работающем двигателе исключает возможность включения стартера, предотвращая тем самым поломку привода стартера, а также автоматически отключает автомобильный стартер, когда двигатель начал работать, что значительно повышает ресурс стартера.

Принцип действия автомобильного электронного тахометра

Принцип действия электронного тахометра ТХ193 (автомобиль BA3-2103) основан на преобразовании импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажигания при размыкании контактов прерывателя, и измерении их магнитоэлектрическим прибором.

Рис. 6. Электрическая схема тахометра ТХ193.

Тахометр (принципиальная схема на рисунке выше) состоит из блоков: блока формирования запускающих импульсов, блока формирования измерительных импульсов (мультивибратора) и измерительного прибора Р. Функции блока формирования запускающих импульсов выполняет фильтр, состоящий из трех звеньев: R1-С1; R2-С2 и СЗ-С4. Этот фильтр выделяет из выходного сигнала в форме затухающей синусоиды импульс определенных длительности и формы, который затем подается как запускающий на одностабильный мультивибратор. Он предназначен для получения импульсов тока прямоугольной формы с постоянной амплитудой и длительностью, частота которых определяется частотой входного сигнала.

В исходном устойчивом состоянии транзистор VT4 открыт под действием силы тока, протекающего через резистор R10, а конденсатор С5 заряжен. Напряжение на коллекторе этого транзистора мало, а падение напряжения на резисторе за счет силы тока эмиттера значительно. Поэтому ток в цепи коллектора транзистора VT2 отсутствует. Положительный запускающий импульс, подаваемый на базу транзистора VT2, открывает его, и конденсатор С5 разряжается по цепи эмиттер—коллектор транзистора VT2 — резистор R10. При этом транзистор VT4 переходит в закрытое состояние, и пока конденсатор С5 не разрядится, остается закрытым, так как к его базе приложен отрицательный потенциал. Транзистор VT2 в этом случае открыт под действием силы тока, протекающего по цепи R9-R8. При открытом состоянии транзистора VT2 через измерительный прибор Р проходит импульс, длительность которого определяется параметрами разрядной цепи конденсатора С5 (в основном цепи R10 C5). После разряда конденсатора С5 мультивибратор скачкообразно переходит в исходное устойчивое состояние до поступления нового запускающего импульса.

Частота импульсов, подаваемых мультивибратором на измерительный прибор, равна частоте срабатывания прерывателя, а время разряда конденсатора выбирается меньшим, чем время между последовательными размыканиями контактов прерывателя при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Измерительный прибор, таким образом, показывает силу среднего эффективного тока Iэф, которая пропорциональна частоте импульсов одностабильного мультивибратора. Резистором R7 регулируют при настройке тахометра амплитуду импульса, подаваемого мультивибратором. Резистор R3 выполняет роль компенсатора температурной погрешности прибора. Диод VD3 служит для защиты транзистора VT2.

Измерительный прибор Р—магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой, отклонение стрелки на угол 270° при силе тока 10 мА, сопротивление рамки прибора 160 Ом. Для стабилизации напряжения питания прибора установлен стабилитрон VD5, что исключает погрешность показаний при повышении напряжения в бортовой сети автомобиля.

Как сделать спидометр на светодиодах из шагового двигателя

Сигналы с датчика необходимо преобразовать в напряжение, для этих целей используется LM2917. При увеличении напряжения будут последовательно включаться 30 светодиодов, которые подключаются через три микросхемы типа LM3914.

Конкретной в этой статье автор заменил датчик ABS на шаговый двигатель, ведь он тоже может генерировать импульсы. Помимо этого такой двигатель вырабатывает еще и напряжение, которое растет при увеличении скорости. В связи с этим необходимость использования регулятора напряжения LM2917 отпала.

Материалы и инструменты для изготовления:
— шаговый двигатель (можно найти в струйном принтере);
— провода;
— паяльник с припоем;
— микросхемы LM3914;
— подстроечный потенциометр на 47 кОм;
— 31 светодиод;
— плотная бумага для создания дисплея (картон);
— два резистора на 1 кОм;
— три резистора 2.2 кОм;
— электролитический конденсатор 470 мкФ/25В;
— два полипропиленовых конденсатора на 100 нФ;
— ножницы и другие мелочи.

Процесс изготовления спидометра:

Шаг первый. Устанавливаем датчик скорости
Для того чтобы сделать датчик можно использовать инфракрасные детекторы и светодиоды, различные сенсоры и так далее. Автор использовал для этих целей шаговый двигатель от струйного принтера. Из двух был выбран самый большой, который вырабатывает больше всего мощности и сигналов. Самое сложное — соединить двигатель с тросиком, то есть поставить шаговый двигатель вместо прежнего стрелочного спидометра.

Микросхемы LM3914 являются драйверами светодиодного дисплея. Каждый из этих драйверов нужен для управления десятью светодиодами, это может быть как сегментный режим, так и точечный. Режимы переключаются по приложенной инструкции. Что касается контроллера 7809 (9В), то он регулирует напряжение.

Шаг третий Сборка спидометра
Светодиодов всего должно быть 31 штука, свет выбирается индивидуально, главное, чтобы они были яркими. Автор использовал яркие светодиоды белого цвета. Можно сделать ленту разноцветной, к примеру, к концу поставить красные, что будет говорить о высокой скорости движения, а вначале зеленые или синие светодиоды.

Первый светодиод должен непрерывно гореть при подключении питания +12В. Остальные же 30 будут включаться последовательно при росте скорости автомобиля. Основа для светодиодов делается из картона, напротив них вырезаются прямоугольные отсеки, на которые затем приклеивается более тонкая бумага. При работе светодиодов свет будет проходить только через тонкую бумагу, образовывая эффект, который можно увидеть на фото. Бумагу можно покрасить в любой цвет. Естественно впоследствии вся эта конструкция ставится вместо внутренностей старого стрелочного спидометра.

Между диодами нужно сделать перегородки, чтобы свет не распространялся по всей ленте. Лучше всего использовать алюминий, он будет отлично отражать свет.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх