Автомобильный тахометр – как сделать своими руками
Автомобильный тахометр — это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.
Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.
При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение.
Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.
При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.
Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.
Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.
Электрическая принципиальная схема
Представленная схема тахометра отличается простотой и доступностью деталей для повторения благодаря применению интегрального таймера — микросхемы КР1006ВИ1 (аналог NE555).
Схема состоит следующих функциональных узлов.
Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.
Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.
Принцип работы
При поступлении импульсов от прерывателя или катушки индуктивности, используемой в стробоскопе, конденсатор С1 через диод VD1 и резистор R1-R2 перезаряжается, создавая на базе транзистора VT1 импульсы, открывая его. В результате на коллекторе транзистора, включенного в ключевом режиме, образуются короткие положительные импульсы, длительность которых определяется емкостью конденсатора С1. VT2 служит для инвертирования импульсов, перед подачей на вход DA1. Форма импульсов приведена на электрической схеме тахометра с правой стороны, верхняя осциллограмма.
На фото ниже структурная схема КР1006ВИ1.
Интегральный таймер КР1006ВИ1 включен по типовой схеме формирователя импульсов. По положительному фронту импульсов, поступающих на вход 2, микросхема формирует на выходе 3 положительные импульсы с шириной, линейно изменяющейся в зависимости от частоты поступающих на вход. Частота выше, импульсы шире. Исходная ширина импульсов зависит от постоянной времени R6, R7 и C3.
Выходящие с вывода 3 микросхемы DA1 импульсы поступают на левое плечо моста тахометра, которое образуют резисторы R8-R9 и R11. На правое плече моста тахометра, которое образуют резисторы R10 и R12, R13 поступает постоянное опорное напряжение +9В с интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН8А. Конденсатор С4 исключает дергание стрелки тахометра при измерении низких оборотов двигателя. Стабилизатор также обеспечивает питание всех активных элементов тахометра. В диагональ моста включен микроамперметр.
Благодаря такому схемному решению удалось исключить нелинейные элементы, получить линейное показание миллиамперметра при изменении частоты и обеспечить высокую точность измерений частоты вращения двигателя за счет растянутой шкалы.
Так как в тахометре, по соображениям габаритных размеров, применен малогабаритный миллиамперметр от индикатора уровня записи магнитофона, у которого длина шкалы мала, то только благодаря растянутой шкале удалось получить высокую точность показаний.
Микросхемы стабилизаторов серии К142ЕН обеспечивают стабильное выходное напряжение в широком диапазоне температуры, чем и обусловлено применение микросхемы К142ЕН8А в тахометре. Конденсаторы С2, С5 и С6 установлены для сглаживания пульсаций питающего напряжения.
Конструкция и детали
Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.
Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.
Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах.
Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.
Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.
Настройка тахометра
Если не допущены ошибки при монтаже деталей и исправны элементы схемы, то тахометр сразу начнет работать. Необходимо будет только подогнать номиналы резисторов моста. Для этого нужно с импульсного генератора подать на вход тахометра прямоугольные импульсы частотой, взятой из нижеприведенной таблицы и откалибровать шкалу.
| Таблица перевода оборотов вращения двигателя в частоту | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обороты двигателя, оборотов в минуту | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | 3500 | 4000 | 4500 | 5000 | 6000 |
| Частота генератора, Гц | 12 | 13 | 15 | 17 | 18 | 20 | 25 | 33 | 42 | 50 | 58 | 67 | 75 | 83 | 100 |
| Частота генератора, 2×Гц | 24 | 26 | 30 | 34 | 36 | 40 | 50 | 66 | 84 | 100 | 116 | 134 | 150 | 166 | 200 |
Так как в автомобилях обычно за один оборот вала двигателя датчик выдает два импульса, то при калибровке тахометра нужно устанавливать частоту на генераторе в два раза больше.
Например, при калибровке точки шкалы 800 нужно будет подать на вход тахометра импульсы частотой не 13 Гц, а 26 Гц. Ряд частот для такого случая приведен в нижней строке таблицы.
Для того, чтобы не испытывать трудностей при калибровке шкал тахометра нужно знать принцип работы мостовой схемы. Перед Вами принципиальная схема моста постоянного тока. При равенстве соотношений величин резисторов R1/R2 и R3/R4 напряжения в точках диагонали моста A и B равны, и ток через mA не протекает, стрелка стоит на нуле.
Если, например, уменьшить величину резистора R1, то напряжение в точке А увеличится, а в точке В останется прежним. Через миллиамперметр, находящийся в диагонали моста потечет ток и стрелка отклонится. То есть при постоянном напряжении в точке В и изменении напряжения в точке А стрелка прибора будет двигаться относительно шкалы.
В схеме тахометра функцию резистора R1 выполняет резистор R9, и так далее. При увеличении оборотов двигателя, частота и ширина импульсов с выхода микросхемы увеличивается и таким образом увеличивается напряжение в левой точке подключения миллиамперметра, протекающий ток увеличивается и стрелка отклоняется.
Резисторы в плечах моста подобраны в таком соотношении, чтобы мост был изначально разбалансирован, и равенство напряжений в точках подключения миллиамперметра наступало при 700 оборотов двигателя.
Номиналы резисторов на схеме указаны при сопротивлении рамки миллиамперметра 1,2 кОм. Если использовать прибор, имеющий другое сопротивление рамки, то придется подбирать номинал резисторов R8, R9 и R12, R13, временно заменив их переменными. После калибровки прибора, измеряется сопротивление переменных резисторов, и они заменяется постоянными.
Переключатель S1 можно не устанавливать и настроить прибор для измерения в требуемом диапазоне по одной шкале. В таком случае точность измерений снизится в два раза. При растянутой шкале прибора такой точности тоже будет достаточно.
Тахометр, выполненный по предложенной схеме, является законченным прибором и его можно применять для измерения частоты вращения любых валов, например, двигателя моторной лодки, электродвигателей. В качестве датчиков могут использоваться датчики холла, фото и электромагнитные датчики.
Достаточно доработать схему входного формирователя импульсов.
| |||||||||||||||||
Рассмотрим расширенную версию прибора с ЖК-дисплеем и модифицированным кодом.
Соедините их вместе клеем и покрасьте в черный цвет.
Схема подключения для вторичного рынка тахометра
Тахометр — это датчик для измерения механической скорости в единицах RPM (оборотов в минуту или оборотов в минуту).
На автомобиле тахометр измеряет скорость двигателя. Подробнее о функции тахометра можно прочитать в статье «
«.
Проводка тахометра вторичного рынка часто сбивает с толку, поскольку не имеет информации от производителя. Инструкции нет, маркировки проводов нет, и продавец тоже не знает, как подключать проводку. В то время как механик полагаться на метод проб и ошибок. Поскольку механик не записывает и не понимает процедуру проверки, механик часто пробует одни и те же неправильные комбинации снова и снова, что повышает риск повреждения тахометра. Эта процедура довольно проста в применении и может быть выполнена в свободное время, в воскресенье или в праздничные дни.
Для аналогового тахометра Garcons, такого как тахометр на фото выше, соединения проводов следующие:
Желтый провод подключается к положению ключа зажигания в положении ON, для подключения к плюсу ( + ).
Зеленый провод к отрицательному (-) или корпусу или проводу заземления.
Черный провод для сигнала, подключенный к минусу катушки, чтобы тахогенератор мог «чувствовать» скорость двигателя.
Этот аналоговый тахометр подходит для мотоциклов с одноцилиндровым четырехтактным (четырехтактным) двигателем, таких как мотоцикл Honda и, в основном, мотоциклетный двигатель сегодня.
Если он используется на мотоцикле с одноцилиндровым двухтактным двигателем, этот тахометр будет показывать двойную фактическую скорость двигателя (об/мин). Двухтактный одноцилиндровый двигатель похож на тот, что используется на скутере Vespa.
А если его установить на мотоцикл с 4-х цилиндровым четырехтактным двигателем только с 1 катушкой на все цилиндры, то показание будет в 4 раза выше. Но если в этом двигателе четыре катушки или по одной катушке на каждый цилиндр, то показания будут точными. Потому что показания тахометра основаны только на 1 цилиндре.
Читайте также Беспроводной тахометр с помощью микрофона Android-смартфона или акустического тахометра, бесплатное приложение.
Положительный контакт катушки подключается к аккумулятору через положение включения зажигания, поэтому положительный контакт катушки можно использовать в качестве источника тока для тахометра.
Если электрический ток, подаваемый выключателем зажигания (ключом зажигания) в положении ON, очень ограничен или провод зажигания слишком мал, то его можно подключить к положению ACC (принадлежности) выключателя зажигания, если таковой имеется. Обычно положение ACC находится сразу после положения LOCK или OFF.
Красный провод и черный провод связаны между собой, они для освещения тахометра.
Проверьте с помощью мультитестера, если один из этих светлых проводов подключен к корпусу тахометра, например: если черный провод подключен к корпусу, то черный провод является массой или минусом, и, конечно же, красный провод плюс и будет подключен к выключатель света автомобиля.
Если ни один из этих черных и красных проводов не подключен к корпусу тахометра, поскольку полярность не имеет значения для лампы накаливания, вы можете решить, какой из этих проводов должен быть положительным для подключения к выключателю освещения автомобиля.
А другой провод подключается к кузову автомобиля как заземление или минус.
Если проводка вашего тахометра имеет другой цветовой код, то мы используем метод математической перестановки: у нас есть три провода, которые нужно соединить с 3 компонентами. Во-первых, нам нужно найти количество возможных комбинаций. По формуле перестановки получится:
3 факториал = 3 х 2 х 1 = 6 возможностей комбинации.
Затем мы создаем список из 6 комбинаций подключения проводов: черный, зеленый и желтый провода будут подключены к:
отрицательный (-) или корпус или земля
положительный (+) в качестве источника питания для работы тахометра
сигнал тахометра или катушка или датчик тахометра для измерения частоты вращения двигателя (об/мин).
См. таблицу ниже, отрицательный (-) или заземление всегда подключается первым и используется в качестве отправной точки при использовании таблицы для проверки соединений. Потому что неправильное подключение к массе имеет очень небольшой риск повреждения тахометра.
Сигнальный провод всегда последним подключается к отрицательному контакту катушки. Потому что индукционная катушка производит высокое напряжение, которое может повредить тахометр. Требуется только один провод, подключенный к катушке, и другой провод, подключенный к вашему телу, ток высокого напряжения будет течь от катушки к тахометру и к вашему телу в качестве земли. Таким образом, велик риск повредить тахометр.
Если ваш тахометр имеет провода с другим цветовым кодом, то таблица может быть изменена в соответствии с вашим цветовым кодом проводки. Предположим, у вас есть тахометр с черным, красным и зеленым проводами, без желтого провода. Поэтому замените желтый цвет в таблице на красный цвет, после чего таблицу можно будет использовать.
Как пользоваться таблицей перестановок:
Запустите двигатель, дайте ему поработать. Чтобы уменьшить риск повреждения тахометра, всегда сначала подключайте отрицательный (-) провод к земле.
Затем подключите положительный (+) провод к замку зажигания. Подсоедините последний провод, который считается сигнальным, к отрицательному контакту катушки, немедленно отсоедините этот провод, если тахометр не работает. Особенно при работе с проводом, который подключен к катушке, используйте изолированный инструмент, потому что напряжение индукции катушки может вас ударить, хотя и не смертельно.
См. первую строку в таблице, подсоедините черный провод к корпусу или к минусу (-). Затем подключите желтый провод к положительному ( + ) аккумулятора или замка зажигания. И последний провод, который является зеленым, должен быть подключен к отрицательному контакту катушки. Посмотрите, движется ли стрелка тахометра. Если тахометр не работает, то немедленно отсоедините зеленый и желтый провод. не оставляйте его слишком долго, потому что это может повредить тахометр. Отметьте столбец «Проверить» в строке 1 таблицы знаком X, который указывает на то, что эта проводка неверна, поэтому мы больше не будем ее повторно подключать.
Перейдите ко второму ряду, подключите черный провод к кузову или к минусу (-). Подсоедините зеленый провод к плюсу (+) аккумулятора или замка зажигания. И подключите желтый к отрицательному контакту катушки. Проверьте, движется ли стрелка тахометра, если тахометр не работает, немедленно отсоедините желтый и зеленый провода.
Продолжайте ряд 3, и так далее, пока мы не найдем правильные соединения проводки. Если мы уже нашли правильные связи, например, строка номер 4 является правильной. Тогда не нужно переходить к пунктам 5 и 6. Поскольку существует только один правильный способ подключения, мы можем сделать вывод, что другие способы неверны.
Математические перестановки, как описано выше, также могут быть использованы для поиска комбинации проводки компонентов, отличных от тахометра.
Для получения дополнительной информации на следующей схеме показаны три основных провода проводки тахометра.
Как и на схеме, плюсовой провод от тахометра подключается к замку зажигания.
Сигнальный провод подключается к линии между минусом катушки и точкой контакта. Место контакта заменено воспламенителем для автомобилей с электронными системами зажигания. Минусовой провод тахометра подключается к кузову автомобиля.
ОСТОРОЖНО: Не подключайте провод к выходу катушки. К выходу катушки подключен провод большого диаметра с толстой изоляцией, этот большой провод — провод свечи зажигания, он соединяет катушку со свечой зажигания. Высокое напряжение (> 10 000 вольт) на выходе катушки может повредить электронные устройства.
Чтобы сделать приведенную выше схему простой, но легкой для чтения и понимания, проводка индикатора тахометра не включена. Световая проводка проста и понятна даже без схемы.
Катушка выполняет ту же функцию, что и трансформатор или трансформатор, в системе зажигания катушка используется для повышения напряжения. Трафо и катушка могут увеличивать или уменьшать напряжение только в том случае, если их магнитное поле меняется. Для изменения магнитного поля на trafo подается переменный ток (AC) или пульсирующий постоянный ток (DC).
Катушка работает с Ruhmkorff Принцип индуктора с пульсирующим постоянным током для повышения напряжения. Точка контакта служит для отключения электрического тока от первичной обмотки катушки к земле, магнитное поле разрушится и наведет высокое напряжение на вторичную обмотку или выход катушки. Выход высокого напряжения катушки может перепрыгнуть через промежуток свечи зажигания, вызывая электрическую искру. Искра подожжет газ, чтобы он сгорел, и создаст давление, толкающее поршень для производства механической энергии. В электронных системах точка контакта заменена воспламенителем. Поскольку точка контакта / воспламенитель имеет функцию, аналогичную переключателю включения-выключения, импульсное напряжение распознается тахометром как сигнал для измерения частоты вращения двигателя.
Самые продаваемые автомобильные аналоговые и цифровые тахометры Amazon: Sunpro, Auto Meter, VDO, Equus, и т. д. превращение?
\$\начало группы\$
Во время работы над проектом по управлению и мониторингу EC-вентилятора от Raspberry Pi я столкнулся с аномалией, которая меня полностью смутила; вентилятор по-прежнему выдает импульсы на линию тахометра, пропорциональные входной мощности, когда сам вентилятор отключен от встроенной схемы управления.
До сих пор мне удавалось внедрить монитор оборотов, прослушивая импульсы, исходящие от соединения тахометра вентилятора, однако максимальное наблюдаемое число оборотов было меньше, чем заявленное производителем максимальное число оборотов вентилятора, поэтому я решил перепроверить сколько импульсов появилось на линии тахометра за один оборот лопасти вентилятора. При этом я отсоединил трехпроводное соединение (красный, черный, желтый) между двигателем вентилятора и платой контроллера. Затем я включил прилагаемый контроллер вентилятора и увидел, что мой монитор оборотов реагирует так, как будто вентилятор раскрутился, чего на самом деле не было.
Наблюдения:
- При отключенном двигателе вентилятора регулировка регулятора скорости вращения вентилятора приводит к тому, что тахогенератор реагирует так, как если бы вентилятор вращался.
- Об/мин увеличивается и уменьшается с тем же профилем, что и подлинный сигнал тахометра вентилятора, т. е. имеет линейное увеличение и линейное снижение, как если бы задействован импульс физической лопасти вентилятора.
- Когда двигатель вентилятора снова подключен к плате управления, но лопасти зажаты неподвижно, линия тахометра не выдает импульсов, даже когда регулятор скорости изменяется вверх и вниз.
Сначала я подозревал, что плата контроллера каким-то образом «подделывает» сигнал тахометра, но тогда вы должны задаться вопросом, зачем производителю идти на такие ухищрения, когда датчик Холла является таким дешевым и стандартным компонентом, и как настолько точно имитировать физические характеристики настоящего вентилятора, если сигнал подделывался?
Я очень надеюсь, что кто-то, кто знает об этих вентиляторах, может пролить свет.
Редактировать: Прежде чем кто-либо спросит, да вентилятор абсолютно, и без тени сомнения, не вращается.
- микроконтроллер
- raspberry-pi
- вентилятор
- тахометр
- тахометр
\$\конечная группа\$
0
\$\начало группы\$
Традиционно сигнал тахометра на самом деле генерируется тахометром, установленным на валу, но бессенсорные приводы бесщеточных двигателей в любом случае должны знать положение ротора, чтобы правильно коммутировать двигатель и определять положение ротора электрически, как только двигатель достигает скорости, которая означает, что внешнее зондирование является избыточным.
Водитель может просто синтезировать сигнал тахометра на основе схемы бездатчикового обнаружения.
Разумеется, это не сработает на низких скоростях, когда BEMF недостаточно для работы безсенсорной схемы. Это также означает, что при запуске драйверы без датчиков должны коммутировать двигатель без обратной связи, чтобы разогнать его до скорости, чтобы сработало обнаружение без датчиков. Но это не означает, что драйвер все еще не может синтезировать сигнал тахометра на основе его коммутация без обратной связи.
Датчик Холла— это такой дешевый и стандартный компонент
Вам нужны не только ТРИ датчика Холла, но и двигатель должен быть сконструирован так, чтобы датчик Холла мог получить доступ к магнитному полю. Вы не можете сделать это извне. В противном случае вам понадобится полноценный энкодер в сборе с датчиками Холла, магнитами и подшипниками, который находится на заднем валу, который теперь должен быть у двигателя. Даже если ничего из этого не требуется, сокращение расходов не знает границ.