Тахометр - це пристрій для перетворення неелектричних параметра (частоти обертання) в електричний (імпульси, напруга, сила струму). З його допомогою можна визначити кількість оборотів за певну одиницю часу (найчастіше інтервал дорівнює 1 хвилині).
Тахометр призначений для перетворення неелектричних параметра в електричний.
Саморобний тахометр може грунтуватися на практично будь-якому зчитувальному пристрої. Дуже часто застосовують датчики:
- індуктивні;
- Холла;
- ємнісні;
- резистивні;
- фоторезистивной;
- кінцеві.
Принцип роботи тахометра на мікроконтролері
Якщо взяти за основу сучасну елементну базу, то можна з використанням декількох мікросхем побудувати цілком робочий самодельнийтахометр на світлодіодах або з використанням РК-дисплея. Причому варіантів зчитувальних пристроїв може бути безліч. Передбачити можна як підключення індуктивного, так і датчика Холла. Процес перетворень в тахометрі на мікроконтролерах:
Пристрій тахометра.
- На осі обертання розташовується диск, на краю якого є виступ - один зуб невеликої висоти. Розмір диска може бути абсолютно будь-яким. Головне, щоб швидкість спрацьовування датчика дозволяла зафіксувати один оборот.
- Навпаки зуба диска встановлюється датчик. Спрацьовує він лише під час проходження зуба біля нього.
- З зчитувального пристрою тахометра надходить сигнал на перетворювач, в разі якщо рівень сигналу маленький. Перетворювач складається з операційного підсилювача, який підвищує рівень сигналу в кілька разів.
- Сигнал від операційного підсилювача надходить на лічильник імпульсів. Виконаний він може бути на простому микроконтроллере. Тільки в ньому обов'язково має бути закладено програмне забезпечення.
- Число імпульсів, перелічене контролером, подається на пристрій, який виконує розрахунок даних. Це такий же мікроконтролер, але в ньому закладено інший алгоритм. Пристрій за певною схемою, яка закладена в ньому, вважає число оборотів за певний проміжок часу.
- Наступний етап - це перетворення цифрового сигналу в візуальний вигляд. З цим завданням справляється ЖК-індикатор з мікросхемою, яка ним керує.
Простий пристрій для замірів швидкості обертання
В якості основи для виготовлення тахометра можна взяти мікрокалькулятор.
Але побудувати тахометр можна не тільки з мікроконтролерами. Через брак елементної бази вийти з положення допоможе навіть простий мікрокалькулятор. Саморобний тахометр на його основі не буде володіти високою точністю, а також виводити на дисплей число оборотів в хвилину не вийде. Зате калькулятор послужить непоганим лічильником імпульсів. В якості сигнального пристрою (датчика) допускається використовувати індуктивні датчики, а також багато інших. При обертанні диска повинен з'являтися на датчику всього один імпульс за один оборот. Причому контакти датчика повинні бути нормально розімкнуті, а в момент проходження зуба диска вони замикаються.
Це ідеально, якщо вирішите використовувати саморобний простий тахометр на основі калькулятора. Але такий пристрій буде корисним, якщо вимір потрібно проводити дуже рідко. Якщо ж потрібен постійний моніторинг швидкості, то краще скористатися більш надійними пристроями. Контакти просто припаиваются паралельно кнопці складання мікрокалькулятора. При проведенні виміру швидкості обертання виконуються наступні дії:
- Чи включається калькулятор.
- Натискаються кнопки «+» і «1».
- Запускається пристрій, на якому необхідно провести замір швидкості обертання. Одночасно з цим включається секундомір.
- Починається відлік 30 секунд, після чого фіксується значення на екрані мікрокалькулятора.
- Це число оборотів за 0, 5 хвилини. Подвоївши його, отримуєте значення за 1 хвилину.
Аналогові і цифрові тахометри
Саморобний тахометр може бути двох типів:
- Аналоговим.
- Цифровим.
Відмінності видно з назв. Перші перетворять електронний сигнал і видають його на пристрій індикації - вольтметри, амперметри, світлодіоди. Другі ж перетворюють аналоговий сигнал в послідовність нулів і одиниць, які з легкістю розпізнаються микроконтроллерами. Останні працюють з такими складними комбінаціями, перетворюючи в кінцевому рахунку вихідну величину в числа на дисплеї.
Схема аналогового тахометра.
Аналогові тахометри складаються з наступних основних вузлів:
- електронної мікросхеми, яка виконує роль підсилювача і перетворювача аналогового сигналу;
- проводки, що з'єднує всі елементи тахометра;
- шкали з певною градуировкой, яка наноситься за допомогою одночасного виміру швидкості обертання еталонним тахометром (замість шкали можуть використовуватися світлодіоди, змонтовані один за одним);
- стрілки, що вказує поточне значення шуканої величини;
- електромагнітної котушки, на якій розташована вісь для стрілки;
- пристрою, що зчитує - переривника (в його якості нерідко виступає індуктивний датчик).
Схема цифрового тахометра.
Цифрові тахометри виконують подібну функцію, але складаються з інших вузлів:
- АЦП, що має 8 розрядів;
- центральний процесор, що виконує функцію перетворення аналогового сигналу в послідовність 1 і 0;
- ЖК-дисплей для відображення поточного значення певної величини;
- датчик оборотів - переривник, повинен використовуватися або з підсилювачем, або з шунтами, в залежності від конструкції;
- спеціальна мікросхема, що дозволяє скидати поточні значення на нуль;
- в автомобілях до ЦП можуть бути підключені датчики температури рідини, в салоні, тиску масла, швидкості, і багато інших.
У «серці» мікросхеми за допомогою персонального комп'ютера закладається певний алгоритм, за яким відбувається робота. У процесорі відбувається розрахунок математичних формул, які залежать від того, який параметр необхідно вимірювати. При моніторингу однієї величини алгоритм буде найпростішим.
Але цифровий тахометр в автомобілі можна використовувати і як реєстратор температур, тиску, швидкості. Мікроконтролер має кілька входів і виходів. До них виробляється підключення пристроїв, що зчитують за допомогою буферних каскадів - перетворювачів і підсилювачів сигналу. Але варто зазначити, що при введенні в конструкцію тахометра додаткового обладнання необхідно враховувати це в алгоритмі і програмному забезпеченні мікроконтролера.
Щоб виготовити саморобний цифровий тахометр, вам буде потрібно знання персонального комп'ютера та мови програмування. Чи виявиться корисним і вміння складати алгоритми. Тому більш простим виявиться використання звичайних мікросхем, які посилять сигнал переривника і видадуть його на смугу з світлодіодів або стрілочний індикатор. Якщо є ряд світлодіодів, що складається з 10 штук на кожну тисячу оборотів, то можна визначити поточне значення з точністю до ста.