Разработка и производство устройств электронной техники и автоматики. Разработка печатных плат, программного обеспечения, составление технической документации. Сопровождение от техзадания до производства, гарантийное обслуживание. Ремонт электроники.

ГЛАВНАЯ

ОБ АВТОРЕ СТАТЬИ ПРОГРАММЫ ФОРУМ F.A.Q. КОММЕРЦИЯ КОНТАКТЫ

 

 
Автомобильный цифровой тахометр
 с автоматическим выбором предела измерения

Дмитрий Дмитренко
ddn.radioliga.com

 

Описываемое ниже устройство предназначено для измерения количества оборотов вала карбюраторного двигателя автомобиля. Совместимо с абсолютным большинством существующих в настоящее время двух или четырехцилиндровых двигателей, в которых за один оборот вала дается на свечи 2 искры (частоте 20Гц соответствует количеству оборотов 600мин-1). В связи с отсутствием устройства измерения количества оборотов в большинстве автомобилей прошлых лет выпуска (как отечественных, так и зарубежного производства), основной областью применения описываемого прибора могут быть именно эти автомобили.

Измерение количества оборотов производится на трех пределах, выбираемых устройством автоматически:
Предел 1: 10...999 мин-1. Точка на индикаторах не указывается.
Предел 2: 1,00...9,99 х 103 мин-1. При работе на этом пределе точка высвечивается после первой цифры, указывая количество тысяч оборотов в минуту.
Предел 3: 10,0...15,0 х 103 мин-1. При работе на этом пределе точка высвечивается после второй цифры.

Остальные параметры устройства
Напряжение питания, В 7...22
Потребляемый устройством ток, А:
пиковый (максимальный) 0,13
средний, не более 0,04
Погрешность измерения, %, не более 5

Схема электрическая принципиальная устройства представлена на рис. 1. Принцип работы основан на измерении длительности импульсов, поступающих на вход микроконтроллера IC1 (ATtiny2313) от датчика Холла, входа коммутатора или входного контура катушки зажигания. Далее полученное значение путем математических расчетов преобразуется в стандартное, понятное пользователю значение количества оборотов в минуту.

Автомобильный цифровой тахометр с автоматическим выбором предела измерения. Схема электрическая принципиальная
Рисунок 1

Входная цепь прибора, включающая в себя элементы D1, D2, R1, R2, построена таким образом, чтобы не допустить возможности попадания на выводы микроконтроллера напряжения питания бортовой сети автомобиля (плюс 12В), а также импульса отрицательной полярности, возникающего в определенные моменты времени на входном контуре катушки зажигания (если устройство подключено к катушке, что справедливо в основном для автомобилей с контактной системой зажигания, но об этом далее).
Расчет периода производится по поступлению импульса отрицательной полярности. Такое подключение используется в большинстве автомобилей.
Индикация значения производится трехразрядным семисегментным светодиодным индикатором. Автором выбран индикатор RL-T5620 производства компании Exceed Perseverance Electronic Industry Co, Ltd (Тайвань) [1]. Внешний вид и обозначения выводов представлены на рис. 2. Данная информация приведена не для рекламы, а для облегчения поиска аналогов, так как печатная плата прибора разработана под применение индикаторов данного типа.

Индикатор RL-T5620 производства компании Exceed Perseverance Electronic Industry Co, Ltd (Тайвань)
Рисунок 2

Вариант схемы тахометра, совмещенный с блоком управления (ЭПХХ).

В ходе дальнейшей модернизации устройства появилась идея совместить описываемый тахометр с устройством управления клапаном экономайзера принудительного холостого хода карбюратора. Данный блок обеспечивает некоторую экономию топлива, особенно при езде в городском режиме. Недостатком штатного блока является его низкая надежность, это, пожалуй, один из самых ненадежных узлов в системе питания двигателя. При выходе из строя его, как правило, вообще убирают из схемы, подключая клапан ЭПХХ напрямую, что несколько повышает расход топлива и уровень СО при «перегазовках». Я не буду описывать причины отвратительной работы штатного блока и частые выходы его из строя. Скажу лишь, что тахометр со встроенным блоком управления ЭПХХ полностью заменил штатный блок, к тому же время его работы уже перевалило за 1 год.

Схема принципиальная устройства с совмещенными тахометром и блоком управления ЭПХХ изображена на рис. 3. Элементы ЭПХХ отмечены дополнительным индексом (единицей) в порядковом номере. Диод 1D1 предотвращает попадание напряжения питания 12В от микропереключателя дроссельной заслонки карбюратора, обозначающего «холостой ход» двигателя. Элементы 1Q1, 1Q2 представляют собой усилитель тока для управления электромагнитным клапаном экономайзера.


Рисунок 3

Данный вариант схемы испытывался при получении импульсов не от катушки зажигания, а от бесконтактного датчика («датчика Холла»). Возможно, именно таким образом и обеспечивается более высокая надежность узла ЭПХХ, так как при штатном включении блок подключается напрямую к катушке параллельно с коммутатором, а на коммутаторе возможно появление импульсов очень большого напряжения, несовместимого с «жизнью» элементной базы блока ЭПХХ (автору попадались, в основном, блоки на основе микросхемы К176ТМ2, которая, как известно, очень чувствительна к таким «вещам»).

Назначение контактов
POWER - Вход напряжения питания. Берется от замка (в большинстве случаев контакт INT)
GND - Общий, «масса»
INPUT - Вход импульсов зажигания
ACSEL - Микровыключатель, расположенный на карбюраторе, указывающий положение педали акселератора, соответствующее «холостому ходу»
CLAP - Выход для подключения клапана ЭПХХ

Устройство довольно некритично к используемым элементам. Резисторы – любой мощности, конденсаторы – любого типа. Микроконтроллер ATtiny2313, возможно с индексом «А». Кварц (8 МГц) можно не использовать, запрограммировав фьюзы на работу от внутренней RC-цепи, но при этом возрастает погрешность измерения тахометра. Указанные на схеме элементы предназначаются для установки на специально разработанную печатную плату. Если планируется использовать плату собственной разработки, то можно использовать:
IC2 – 78L05, 7805;
Диоды DL4148 – 1N4148, КД521, КД522 с любым индексом;
1Q1 – КТ814, КТ816 с любым буквенным индексом;
1Q2 – BC547, КТ315, КТ3102 с любым буквенным индексом.
Печатная плата – односторонняя, выполнена из фольгированного текстолита, размер 63х32 мм. Чертежи рисунка печатной платы и расположение элементов на ней приведены на рис 4. Приведенная «печатка» предназначена для использования во втором варианте, но подойдет и для первого, просто нужно не устанавливать элементы, в нумерации которых первым символом идет цифра «1».

Чертежи рисунка печатной платы и расположение элементов на ней
Рисунок 4

Прошивка микроконтроллера доступна на сайте журнала или автора [2].
Программирование микроконтроллера выполняется любым доступным способом. Фьюзы программируют таким образом, чтобы обеспечивалась работа от внешнего кварцевого резонатора. Можно использовать и строенный генератор 8МГц, однако в этом случае намного увеличивается погрешность измерения.
Пример установок фьюзов при программировании для программы Atmel AVR Studio представлен на рис. 5.

Окно программы AVR Studio
Рисунок 5

Правильно собранное и корректно запрограммированное устройство начинает работать сразу, не требуя никаких настроек. На рис. 6 приведены образцы отображения информации для различных вариантов предела измерения.

Индикация
Рисунок 6

Основной областью применения рассмотренного устройства, всё же, может быть именно измерительные функции, для точной установки холостого хода двигателя, или изучения параметров прочих режимов работы. При установке прибора на панель приборов постоянное мелькание цифр может отвлекать внимание водителя, напрягать, вызывать усталость. Куда более удобным для таких целей может быть прибор в виде шкалы, например, светодиодов. О том, как, особо не меняя схему, из описанного прибора сделать тахометр со светодиодной шкалой, состоящей из нескольких светодиодов, будет рассказано в следующей статье.
В случае использования описанной схемы при подключении для получения импульсов от катушки зажигания, возможно, понадобится схема, изображенная на рис. 7. Данная схема преобразует импульсы от катушки, превосходящие зачастую значения в сотни вольт, в формат, «понятный» схеме тахометра.

Схема преобразователя импульсов
Рисунок 7

Ресурсы
1. http://www.exceedledcn.com
2. http://ddn.radioliga.com

 

Что еще почитать

Сигнализация GSM с применением ключей iButton. Версия 2
Бутлоадер для Меги
Проект UART-осциллограф MyOscill
Tester C328. Тестер JPEG-камер.

Лампа освещения салона автомобиля
JPEG-фотокамера. Введение
Сигнализация GSM с применением  ключей iButton
Прибор сигнализации GSM на основе модуля SIM900

SIM900A в SIM900
Температурный «фиксатор»
Устройство управления доступом
Охранная GSM-сигнализация для дома, дачи, гаража

Особенности применения комбинированных измерителей влажности-температуры


 

Комментарии
 
Нам интересно Ваше мнение



 

Поддержка работы сайта:
Z585211219986 (USD)
E693987287372 (EUR)
R427344352799 (RUR)
U793913124801 (UAH)
B217286195816 (BYR)

©®DDN Research CL, Ukraine
Все права на материалы производства DDN Research (автор - Дмитренко Д.Н.) защищены. Копирование материалов без согласования с Администрацией сайта запрещена. При копировании ссылка на сайт обязательна.

 


Copyright - 2014 - DDN Research