Тахометр можно собрать своими руками из остатков электроники

Начнем с определений. Что такое тахометр в автомобиле? Это прибор, фиксирующий частоту вращения коленчатого вала в автомобиле.

Разумеется, его применение не ограничено только автотранспортом. Определение количества оборотов в минуту необходимо при работе с различными механизмами:

• турбина самолета
• вал корабельной силовой установки
• генераторы электростанций
• фрезерные и токарные станки высокой точности
• буровые установки
• приборы учета электроэнергии и воды.

Кроме того, приборы для измерения частоты вращения применяются в научно-исследовательской работе.
Любой тахометр состоит из двух частей:

1. Датчик вращения снимает показания с вала – объекта измерения
2. Сигнальное устройство либо подает команду на управляющую схему механизма, либо просто выводит данные на стрелочный прибор (цифровое табло).

Есть несколько разновидностей конструкции:

Электрическая схема импульсная

На вал, частота которого измеряется, устанавливается метка, излучающая любое поле. Чаще всего это маленький магнит.

Рядом с валом размещается считывающее устройство – датчик. На нем формируются импульсы, соответствующие скорости вращения вала.

Электронная схема принимает сигналы, и выводит их на устройство отображения. Вместо пары магнит-датчик иногда применяется фото и светодиод.

Тогда на вал устанавливается диск с отверстием, и считывание происходит по вспышкам света.

Преимущество схемы – идеальная точность. Фактически, это цифровое устройство, работающее без погрешностей. Кроме того, такая схема не отбирает мощность у двигателя.

Недостаток – требуется электропитание. Это исключает применение прибора в чисто механических агрегатах.

Электрическая схема генераторного типа

Вал механизма соединен с компактным генератором. В зависимости от скорости вращения, меняется величина вырабатываемого напряжения.

Показания снимаются прибором, работающим по принципу вольтметра. Иное название – тахометр постоянного тока. Главное преимущество – нет необходимости в источнике питания.

Индукционный тахометр

Это также генераторная схема, только в данной конструкции применяется машина асинхронного типа. На катушки статора подается питание, и при вращении ротора происходит возбуждение и линейное увеличение напряжения.

У таких приборов высокая погрешность, и они не являются энергонезависимыми. Зато снятие показаний (в отличие от тахометра постоянного тока) происходит уже на малых оборотах.

Механический тахометр

Система автономная, для работы не требуется ни питания, ни управляющих схем.

На валу (5) жестко закреплен постоянный магнит (4). При вращении магнита возникает вихревое поле, которое увлекает за собой чашу (3) из магнитного материала.

Вращению чаши препятствует спиральная пружина (2). Чем выше скорость вращения, тем сильнее отклоняется вал со стрелкой.

Главное достоинство прибора – простота конструкции и отсутствие необходимости в электропитании. Недостатков два: высокая погрешность и сдвинутый нижний предел измерений. При малых оборотах стрелка не отклоняется.

Мы рассмотрим самое востребованное применение тахометров – автомобиль.

Любой механизм вращения (в нашем случае – коленчатый вал автомобиля) имеет предел нагрузки. То есть, силовая структура и подшипники могут выдержать определенную скорость.

Кроме того, остальные механизмы мотора также рассчитаны на предельно допустимую частоту оборотов.

Поэтому установка прибора контроля обязательна для любого современного ДВС. Исключение составляют лишь маломощные моторы для мотоциклов и мопедов.

Для контроля за оборотами коленвала нужен тахометр. В большинстве автомобилей (особенно с механическими КПП), показания прибора дают водителю возможность правильно выбирать момент перехода на следующую ступень.

В машинах с автоматической трансмиссией, схема подключения тахометра подает сигнал в модуль управления. Электроника не даст мотору выйти за разрешенные пределы.

Если ваш прибор перестал подавать признаки жизни, необходима диагностика. Как проверить тахометр в домашних условиях?

В автомобилях, оснащенных интерфейсом OBD II, проверка осуществляется с помощью сканера. Также электронный тахометр можно проверить с помощью любого генератора импульсов. В качестве эталона используем осциллограф, частотомер, или заведомо исправный прибор.

Механический тахометр проверяется с помощью дрели или шуруповерта. Хорошо, если есть регулятор оборотов. Хвостовик тросика крепится в патроне, корпус прибора жестко закрепляется.

Ремонт тахометра не такая сложная задача, если это не модуль электросхемы. После локализации неисправности, меняется неисправный компонент.

Проводка, контакты датчика, сам датчик, оторванный магнитик на коленвале. Как правило, причина поломки именно в этих деталях.

С механикой еще проще. Надо просто заменить изношенный узел на новый, либо приобретенный на авторынке.

Автомобили с механическими тахометрами, как правило, относятся к сильно подержанным, так что найти б/у запчасть не сложно. Подключение тахометра после ремонта калибровки не требует.

Как сделать тахометр своими руками?

Если восстановить заводской прибор невозможно или дорого, его можно сделать своими руками. Эта же задача часто решается владельцами авто-мото транспорта, на которых тахометр не предусмотрен конструкцией.

Устанавливать датчик на коленвал достаточно сложно, да и балансировка может нарушиться. Проще воспользоваться любым шкивом, которые вращаются синхронно с мотором.

Если есть отверстие – устанавливаем фото-пару и подключаем ее к электронному тахометру.

Схему можно купить в виде готового KIT набора (на китайских сайтах электроники), либо собрать на доступной элементной базе.

Есть способы, как подключить самодельный тахометр к системе зажигания. Каждый импульс, подаваемый на высоковольтную свечную катушку, соответствует одному обороту коленвала.

Снимаем сигнал, и подаем на схему тахометра. Если на вашем автомобиле вышел из строя штатный прибор, или вы хотите продублировать его на отдельном табло – возможно подключение тахометра к генератору. Это самая распространенная схема подачи импульсов.

Сигнал для счетчика оборотов берем от разъема «W» генератора. Подключение штатное, так работают многие модели заводских тахометров.

Если есть сомнения в правильности — посмотрите электрическую схему вашего авто, надо найти проводник от генератора к прибору.

Итог
Изготовить самодельный тахометр достаточно просто, если есть элементарные навыки в электротехнике. При наличии паяльника и готовой схемы – это вопрос пары выходных.

Элементная база на любой вкус: от простенького счетчика импульсов до контроллера, собранного на ARDUINO. Главное понимать, как работает штатный прибор вашего авто.

Для чего он нужен? Если сломался штатный тахометр – ответ очевиден. Если с вашей приборной доской все в порядке – можно добавить стильный элемент к интерьеру автомобиля. Цифровое табло легче считывается, а светодиодная индикация добавит наглядности.

ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР СВОИМИ РУКАМИ

Что такое вообще тахометр? Тахометр — это устройство, используемое для измерения об/мин (обороты в минуту) любого вращающегося тела. Тахометры делают на основе контактных или безконтактных. Бесконтактные оптические тахометры обычно используют лазерный или инфракрасный луч для контроля вращения любого тела. Это делается путем вычисления времени, затраченного на одно вращение. В этом материале, взятом на одном английском сайте, мы покажем вам, как сделать портативный цифровой оптический тахометр с помощью Arduino Uno. Рассмотрим расширенную версию прибора с ЖК-дисплеем и модифицированным кодом. Схема тахометра на микроконтроллере Список деталей для схемы Микросхема — Arduino Резисторы — 33k, 270 Ом, 10k потенциометр LED элемент — синий ИК-светодиод и фотодиод 16 x 2 LCD экран 74HC595 регистр сдвига    Тут вместо щелевого датчика задействован оптический — отражение луча. Так им образом не придется беспокоиться о толщине ротора, количество лопастей не изменит показания, и он может считывать обороты барабана — а щелевой датчик не может.    Итак, прежде всего для датчика вам потребуется излучающий ИК-светодиод и фотодиод. Как его собрать — показано в пошаговой инструкции. Нажимаем на фото для увеличения размера. 1. Для начала нужно зашкурить светодиод и фотодиод, чтобы сделать их плоскими. 2. Затем сложите полоску бумаги лист, как показано на рисунке. Сделайте две такие структуры так, чтобы светодиод и фотодиод плотно сесть в него. Соедините их вместе клеем и покрасьте в черный цвет. 3. Вставить светодиод и фотодиод. 4. Склеить их с помощью суперклея и припаять провода.    Номиналы резисторов могут различаться в зависимости от того, какой фотодиод вы используете. Потенциометр помогает уменьшить или увеличить чувствительность датчика. Припаяйте провода датчика как показано на рисунке.    Схема тахометра использует 8-разрядный регистр сдвига 74HC595 с LCD дисплеем 16х2. Сделайте в корпусе небольшое отверстие, чтобы зафиксировать LED индикатор.    Припаяйте 270-омный резистор на светодиод и вставьте в контакт 12 Arduino. Датчик введён в кубическую трубку, чтобы дать дополнительную механическую прочность.    Всё, устройство готово для калибровки и программирования. Скачать программу вы можете по этой ссылке. Видео работы самодельного тахометра Поделитесь полезными схемами ПРОСТОЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ    Принципиальная электрическая схема простого регулятора мощности для электродвигателя, паяльника или другого бытового прибора. Приводятся возможные замены деталей. САМОДЕЛЬНЫЙ ПЛЕЕР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ    Хочу предложить вашему вниманию простейший способ изготовления самодельного WAV — плеера. Данный аудиоплеер собран на микроконтроллере AVR ATtiny85 но можно использовать также применить ATtiny25/45/85. У микроконтроллеров этой серии всего восемь ножек и два ШИМ (Fast PWM) с несущей 250kHz. Для управления картой памяти достаточно припаять 6 проводов — два для подачи питания и четыре сигнальные.  КОНТРОЛЛЕР ВЕНТИЛЯТОРА КОМПЬЮТЕРА    Простой модуль управления вентиляторами охлаждения компьютера в зависимости от температуры — схема на основе микросхемы LM317 и терморезистора. ПАЯЛЬНЫЕ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ ПАЙКИ    Как показывает практика, паяльные компоненты времен нерушимого союза были самыми хорошими и со мной согласятся все радиолюбители. Радиолюбительский паяльник должен иметь оптимальную мощность 20-35 ватт.

Самодельный тахометр для мельницы или токарного станка

Одной из новых функций в следующей версии приложения TouchDRO является считывание показаний тахометра. Бета-версия приложения уже некоторое время имеет полную поддержку тахометра. За последние несколько недель я добавил поддержку тахометра направления ко всем четырем контроллерам. В этом посте я попытаюсь дать вам несколько идей о том, как построить тахометр для мельницы или токарного станка, используя общедоступные детали. Ваша установка, конечно, будет отличаться, но основной принцип останется тем же, поэтому у вас не должно возникнуть особых проблем с адаптацией этих конструкций к вашим конкретным потребностям.

Основы

Принцип работы среднего тахометра очень прост: он подсчитывает количество оборотов за некоторый период времени с помощью некоего переключателя, который переключается при вращении оси. Это может быть буквально механический переключатель, который приводится в действие зубчатым колесом или чем-то подобным. Однако чаще всего в тахометрах используется энкодер в сочетании с одним или двумя твердотельными оптическими или магнитными датчиками. На самом деле тахометр — это не что иное, как грубый инкрементный поворотный энкодер, который сбрасывает отсчет через заданный период времени.

Пример оптического поворотного энкодера/тахометра

При использовании одного переключателя тахометр может только считать импульсы, но при использовании двух датчиков тахометр также может определять направление. Это делается путем размещения второго датчика на определенном расстоянии от первого. Пока это расстояние отличается от расстояния между метками на диске энкодера, при вращении диска один из датчиков всегда будет срабатывать раньше другого.

Под капотом TouchDRO работает почти так же, как и любой другой тахометр. Контроллер следит за состоянием вывода, к которому подключен вход «А». При изменении состояния контакта с низкого на высокий микроконтроллер проверяет состояние входа «B». Если последний низкий, счетчик увеличивается; если оба контакта имеют высокий уровень, счетчик уменьшается. Дважды в секунду контроллер отправляет счет на планшет и снова начинает счет с 0. На планшете приложение просто преобразует количество оборотов за полсекунды в обороты в минуту, используя базовую арифметику.

Внедрение тахометра своими руками

Для целей проекта DRO есть три жизнеспособных варианта:

• Используйте датчик эффекта HAL и диск с одним или несколькими встроенными магнитами
• Используйте инфракрасный излучатель и приемник с отражающим диском или цилиндром
• Используйте инфракрасный излучатель и получите перфорированный/прозрачный диск

Я оставлю первый вариант на другой раз; в этом посте давайте сосредоточимся на оставшихся двух вариантах, так как они требуют почти идентичной электроники.

Схема очень проста. Он использует инфракрасный светодиод (передатчик) и фототранзистор (приемник/детектор). Ток, проходящий через последний, пропорционален количеству падающего на него инфракрасного света. Другими словами, чем больше света достигает транзистора, тем больше напряжение на его выходном выводе (эмиттере). При некоторой обработке эти колебания напряжения преобразуются в сигналы включения и выключения микроконтроллера.

Разница между вторым и третьим вариантом заключается в способе монтажа пары ИК-излучатель/приемник.

В случае с отражательным диском излучатель и приемник устанавливаются рядом, а диск разбит на сектора с разной отражательной способностью. При вращении вокруг оси количество отраженного ИК-света меняется в зависимости от того, какой сектор находится перед ИК-парой.

В версии с перфорированным диском используется пара ИК, которая устанавливается на противоположных сторонах диска. Диск может быть выполнен как из твердого материала с вырезанными по окружности отверстиями или прорезями, так и из прозрачного материала с непрозрачными секторами.

Когда он вращается, непрозрачные участки блокируют инфракрасный свет, создавая импульсы.

Какой дизайн выбрать, решать вам, но я предпочитаю использовать сплошной диск с прорезями или отверстиями по окружности. Эта конструкция намного надежнее, чем конструкция с отражающим диском. Во-первых, дельта между высокими и низкими выходными сигналами будет сильнее, поэтому отношение сигнал/шум будет намного лучше. Во-вторых, по мере загрязнения отражающего диска показания будут «смещаться» и тахометр может стать ненадежным, а вот забить грязью прорезь маловероятно.

Основное преимущество отражающего дизайна заключается в том, что теперь вам может вообще понадобиться сделать диск кодировщика. Например. Вы можете нарисовать матовые черные полосы на открытой части шпинделя и использовать его в качестве энкодера.

Детали цепи

Теперь, когда мы разобрались с основами, давайте посмотрим на реальную схему. Как я уже говорил ранее, он довольно прост и требует 10 деталей:

• Два инфракрасных светодиода
• Два фототранзистора
• Четыре резистора
• Два потенциометра триммера
• Один компаратор
• Одна макетная плата

*Если вам не важно направление вращения, вам понадобится только один набор излучатель/приемник, резистор и подстроечный потенциометр.

Базовая схема тахометра с использованием пары ИК-светодиод/приемник

На приведенной выше схеме показана только половина схемы (для канала A), поскольку канал B почти идентичен. Схема работает следующим образом.

Слева вы можете видеть светодиод с токоограничивающим резистором. Резистор необходим, так как большинство светодиодов могут работать только около 20 миллиампер, но будут пытаться высосать столько тока, сколько обеспечивает источник питания, и сгорят за секунды. Использование резистора в диапазоне 150-220 Ом ограничит ток до более приемлемого уровня.

В следующем «столбце» находится фототранзистор (приемник), подключенный к Vcc (положительному источнику питания) и земле через резистор R2 на 10 кОм. Как я упоминал ранее, ток на эмиттере (где транзистор подключен к резистору и компаратору U1) будет пропорционален количеству света, достигающему приемника. Теоретически при ограничении пути к светодиоду напряжение должно быть 0В, так как R2 подтягивает его к группе, а при свечении светодиода прямо на транзисторе напряжение должно быть близко к Vcc. На практике все немного сложнее, поэтому мы будем использовать LM339.компаратор для «возведения в квадрат» сигнала. Добавив потенциометр к положительному проводу, мы сможем установить любое произвольное напряжение между 0 В и Vcc в качестве опорного. Таким образом, когда отрицательное входное напряжение ниже опорного напряжения, выход компаратора будет низким и станет высоким, когда входное напряжение выше опорного.

Приведенная выше схема должна работать довольно хорошо, если выход фототранзистора относительно чистый, но если есть значительный уровень шума, мы можем столкнуться с некоторыми проблемами. Когда выходное напряжение приближается к опорному напряжению, компаратор может начать видеть короткие пики, которые выше опорного напряжения, и начнет переключать выход в состояние высокого уровня, тем самым создавая дополнительные (нежелательные) импульсы, как показано на графике ниже.

В зависимости от характера вашего шума, времени нарастания и т. д., это может не быть проблемой, поскольку компаратор не работает мгновенно. Другими словами, если период шума короче, чем время отклика компаратора, он эффективно его сгладит. На всякий случай мы можем добавить в схему еще одну простую функцию — гистерезис. Для этого требуются два дополнительных резистора, как показано ниже. 1В или гистерезис — хорошая отправная точка. Этого можно добиться, выбрав резисторы R4 и R5 так, чтобы их соотношение было примерно 1:5, 10 кОм и 47 кОм.

Схема тахометра с гистерезисом

Вывод

Цель этого поста состояла в том, чтобы дать вам представление о том, что нужно для добавления потенциометра в самодельную установку DRO. Более подробная информация и инструкции по сборке будут включены во вторую часть этого поста (будет через несколько дней).

Как сделать цифровой тахометр на основе Arduino

Введение

Тахометр — это удобный инструмент как для инженеров, так и для увлеченных любителей, которым нравится время от времени работать с двигателями. Это устройство, которое измеряет скорость вращающихся объектов, таких как двигатели или коленчатый вал двигателей. Он измеряет скорость оборотами, совершаемыми объектами за минуту, т. е. об/мин. В этом проекте мы собираемся сделать простой и экономичный цифровой тахометр с помощью evive, ИК-датчика, нескольких перемычек и приятных занятий своими руками!

Готовы начать «революцию»? Тогда начнем!

Необходимые компоненты

Руководство по сборке

Шаг 1: Изготовление

Здесь мы собираемся использовать evive и ИК-датчик. Вы также можете использовать любую другую плату Arduino.

Чтобы с тахометром было удобно обращаться, можно установить ИК-датчик и датчик на шасси. (Дополнительно)

1. Возьмите шасси и закрепите на нем evive с помощью болтов и гаек M3.
2. Установите ИК-датчик в передней части корпуса с помощью болтов и гаек M3.

Сборка завершена. Все, что вам нужно сделать сейчас, это установить соединения.

Для проверки кода вам понадобится вращающийся объект. Возьмите вентилятор постоянного тока и подключите его к evive. Теперь измерьте обороты этого вентилятора. Если он показывает значение на экране TFT, это означает, что код правильный. Теперь вы можете измерить скорость вращения любого вращающегося объекта, будь то потолочный вентилятор, шины вашего велосипеда или автомобиля или проигрыватель.

В этом проекте мы будем измерять обороты коробки передач. При переключении передач обороты меняются.

Шаг 2: Соединения

Подключите ИК-датчик к evive, как показано ниже:

1. VCC: 5 В от evive
2. GND: GND evive
3. OUT: цифровой контакт 2 evive

Шаг 3: Логика

Когда вал вращается, требуется время, чтобы вернуться в исходную точку. ИК-датчик измеряет, сколько времени требуется для совершения одного оборота. Как? По обнаружению белой полосы на колесе. Когда вал начинает вращаться, полоса проходит мимо ИК-датчика один раз за каждый оборот. Количество раз, которое полоса проходит мимо датчика, и будет скоростью. Чтобы получить скорость в оборотах в секунду, умножьте это значение на 60. И, наконец, отобразите значение на TFT-экране.

Шаг 4: Код Arduino

Загрузите следующий код Arduino в evive:

Шаг 5: Приложение

Тахометр также можно использовать для расчета передаточного числа сложной коробки передач. В редукторе несколько передач. Если мы знаем обороты одной шестерни, мы можем найти обороты другой шестерни. RPM — это не что иное, как скорость вращения колеса. Вы можете рассчитать скорость другой передачи с помощью приведенного ниже уравнения:

 S1 * T1 = S2 * T2

Где,

S1 — скорость ведущей шестерни, а T1 — количество зубьев на этой шестерне.