Диодный тахометр своими руками. Измерение частоты вращения

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.

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).

Какой бы станок Вы ни собирали, наверняка не раз, испытывая станок, думали: нужен тахометр. А ведь он все время был у вас под рукой, конечно, если у Вас есть такие простейшие составляющие как маленький моторчик и вольтметр. Познакомьтесь с предлагаемым прибором, и убедитесь, что буквально через пять минут в вашем распоряжении окажется компактный и точный самодельный тахометр.

Итак, приступаем к сборке. Как уже упоминалось самодельный тахометр состоит из двух основных частей: моторчика работающего от постоянного тока и вольтметра. Если такого моторчика у Вас нет, его легко можно купить на блошином рынке по цене буханки хлеба или дешевле, по цене двух буханок можно купить новый в магазине электронных компонентов. Если нет вольтметра, он обойдется дороже моторчика, однако на том же блошином рынке его цена будет вполне приемлемой. Вольтметр подключается к контактам моторчика, и все, тахометр готов. Теперь нужно испытать готовый тахометр в работе. При вращении вала моторчика-генератора будет создаваться напряжение, пропорциональное частоте вращения. Следовательно, частоте вращения будут пропорциональны и показания вольтметра.

Проградуировать такой тахометр можно по-разному. Например, построить справочный график зависимости напряжения от частоты вращения якоря или сделать новую шкалу вольтметра, на которой вместо воль записывается число оборотов.

Так как график отражает линейную зависимость, достаточно отметить две-три точки и провести через них прямую. Получение контрольных точек - это самый проблемный этап подготовки самодельного тахометра к работе. Если есть доступ к фирменным станкам, контрольные точки легко получить, зажав резиновую трубочку, надетую на вал моторчика, в патроне сверлильного или токарного станка и включая станок на различных передачах, фиксировать показания вольтметра (скорость вращения шпинделя на каждой передаче указана в паспорте станка). В противном случае для калибровки придется использовать либо дрель, либо двигатель при режиме работы для которого известна частота вращения. И даже если удалось измерить напряжение на контактах моторчика только для одной частоты вращения, вторая точка - это пересечение осей (x) и (y) (то есть числа оборотов и напряжения), правда точность измерений по зависимости основанной на двух точках будет низкой.

Для измерения частоты вращения, вал исследуемого двигателя соединяется с моторчиком небольшим отрезком резиновой трубки или с помощью различных переходников. Если вольтметр зашкаливает при измерении больших скоростей вращения, в схему вводится переключатель с дополнительными резисторами. Потребуется и перестроение графика для каждого положения переключателя.

Возможности прибора можно значительно расширить. Если изготовить роликовый фрикционный переходник диаметром 31,8 мм, тахометр позволит измерять и линейную скорость, выраженную в метрах в минуту. Для этого количество оборотов в минуту, определенное по графику, делят на 10.

Точность измерения зависит практически только от тщательности построения графика и цены деления вольтметра. Подобный простейший и очень дешевый самодельный тахометр может найти широкое применение всюду, где нужно быстро определить частоту или скорость вращения валов, шкивов и других деталей.

Цифровой тахометр из смартфона своими руками

Если Вы являетесь обладателем iPhone, то очень советую установить лучшее приложение для измерения оборотов показанное ниже. И не останавливайтесь на стробоскопе из вспышки телефона, это всего лишь поможет понять как работает стробоскоп-тахометр. Сделав своими руками очень простые электронные схемы, Вы получите стробоскопический и лазерный тахометры не уступающие (а в некоторых ситуациях превосходящие) фирменным тахометрам. Схемы, фото и описание тахометров найдете в этом приложении. Видео с демонстрацией этого приложения смотрите ниже.

Самодельный стробоскопический тахометр из iPhone своими руками

Самодельный лазерный (оптический) тахометр из iPhone своими руками

Сравнительные измерения частоты вращения двигателя лазерным и стробоскопическим тахометрами

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Добрый день, уважаемые радиолюбители! Как мы знаем, тахометр - это измерительный прибор, который служит для измерения частоты вращения валов механизмов. В автомобилях для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя раньше устанавливались механические тахометры, современные автомобили укомплектованы электрическими или электронными. Недавно нашёл у себя в папке со схемами простой тахометр прямиком из 90-х. Сам не собирал, но собирал дядя, говорит, хорошо работает. Фото, к сожалению, уже нет. Принцип действия основывается на преобразовании переменного напряжения, снимаемого с обмоток генератора автомобиля, в постоянное напряжение, пропорциональное частоте вращения коленвала и изменяющее длину светящейся полосы в индикаторной газоразрядной лампе ИН-13. Вот схема данного устройства:

Трансформатор на 6,3 вольта, в качестве первичной обмотки использована обмотка на 6.3 вольта, а в качестве вторичной, на 220 вольт. Диодный мост расчитан на 400-500 вольт, ампераж не важен. Резисторы R1-R2 по 2 ватта (можно и 5 ватт). Конденсаторы C1-C2 обязательно неполярные.

Настройка тахометра

Настройка прибора происходит следующим образом: подбором конденсаторов С1, С2 и резистора R4 добейтесь, чтобы на холостом ходу светящаяся полоса индикаторной лампы была длиной примерно 10 мм (при меньшей длине увеличьте емкости конденсаторов С1, С2 или уменьшите сопротивление R4). Затем добейтесь равномерного изменения длины светящейся полосы при увеличении частоты вращения коленвала (подбором резисторов R4, R5, конденсаторов C1, C2, C3) и проградуируйте шкалу при помощи эталонного тахометра. Схему прислал Василий Р .

Несколько лет назад мне срочно понадобилось замерить обороты двигателя, а тахометра нет! Как тут быть? Поскольку замерить обороты мне нужно было позарез, вариант заказывать тахометр и ждать его месяц, меня не устраивал. Пришлось думать! И мне пришла в голову идея использовать для этой цели компьютер, а точнее - звуковой редактор установленый на компе.

Звуковой редактор "Adobe Audition" у меня установлен давно для работы со звуком. Поэтому осталось придумать способ соединения двигателя с компом. Это вопрос был решён буквально в течение 1 минуты - ИК светодиодный приёмник! Полез в коробочку и достал светодиод, а также штеккер "мини джек". Нашёл кусок микрофонного кабеля и через 10 минут светодиодный датчик был готов! Сам диод я вклеил в клопачек от авторучки.

Кабель в сборе.

Для освещения ИК светодиодного датчика использовал фонарик. Тоже светодиодный.

Датчик приклеил кусочком скотча на носу модели, а фонарик просто держал рукой. Расстояние между датчиком и фонариком 5.....7 см. Световой поток от фонарика освещает приёмный светодиод, а воздушный винт прерывает (модулирует) световой поток. В результате светодиод генерирует импульсы. Датчик подключается к микрофонному входу звуковой карты. Необходимое для работы светодиода напряжение обеспечивается конструкцией микрофонного гнезда звуковой карты. Любая звуковая карта рассчитана на работу в том числе и с электретным микрофоном, поскольку ему нужно напряжение питания + 5 Вольт. Поэтому это напряжение присутствует на центральном контакте
микрофонно гнезда и поступает на светодиод, что и обеспечивает его работу. В результате импульсы, возникающие при вращении воздушного винта, через микрофонный вход поступают на звуковую карту, а редактор "Adobe Audition" записывает всё это, как обычный звуковой файл.

Для измерения частоты вращения двигателя запись достаточно осуществить в течение нескольких секунд. Этого достаточно. Вот что мы увидим на экране в окне звукового редактора.

Прежде всего хочу отметить, что в самом низу Редактора имеется временная шкала, именно по ней и определяются обороты двигателя. В данном случае время записи составило 9 секунд. Стрелка показывает внизу окна Редактора временную шкалу. Теперь нужно укрупнить масштаб звукового файла. Чтобы не считаль имулься за одну секунду, (их долго считать), посчитаем их за отрезок времени 0,1 секунды, а потом умножим на 10. Вначале по временной шкале выбираем участок записи чуть более 0,5 секунды и растягиваем его на весь экран.

Выделеный участок ~ 0,5 сек растянут на весь экран. Временная шкала тоже растянулась.

Теперь на временной шкале выделяем отрезок времени ровно 0,1 сек - от 3,1 до 3,2 сек.

и тоже растягиваем его на весь экран. Теперь видно четкие импульсы, подсчитать которые не сложно.

Считаем импульсы в интервале времени 0,1 сек. - их 42 .

А теперь простая арифметика. Раз за 0,1 сек. имеем 42 импульса, значит за 1 сек. их от датчика поступило 420. А за 1 минуту 420 х 60 сек. = 25200 импульсов. Но так ка винт имеет 2 лопасти и дважды прерывает световой поток, результат нужно поделить на 2 и получим 12600 оборотов в минуту. Что и требовалось определить. В случае 3х лопастного винта результат делим на 3. В случае 4х лопастного винта делим на 4. Такой необычный тахометр - синтез ИК диода, компа и звукового редактора меня вполне удовлетворил! А вопрос приобретения "железного" тахометра в магазине,
у меня отпал сам собой. И от приобретения отказался.
На полетах в поле тахометр мне не нужен, а дома комп и кабель со светодиодом всегда под рукой.
Думаю, что не у всех коллег дома уже имеется тахометр, а вот замерить обороты двигателя хочется! В таком случае мой опыт, надеюсь, товарищам пригодится. "Adobe Audition" можно бесплатно скачать отсюда http://www.fayloobmennik.net/2293677 . Можно использовать и другой звуковой редактор, кому что нравится. Мой звуковой файл этого теста двигателя, записаный Редактором лежит тут . В данной статье я хотел показать, что при необходимости, если сильно захотеть, в большинстве случаев, которые возникают у нас, моделистов, можно придумать достойную замену необходимому, но отсутствующему, прибору. Надеюсь, китайские товарищи на меня не в обиде.

Автомобильный рынок сегодня предоставляет выбор, как бюджетных иномарок хорошего качества, так и более дорогих автомобилей «премиум» класса. Имеющиеся на рынке электронные тахометры рассчитаны на автомобили отечественного производства, на четырехцилиндровые, рядные двигатели. К любой модели автомобилю ВАЗ легко можно подсоединить электронный тахометр. Концепция четырехцилиндрового двигателя сейчас на рынке наиболее распространенная, но помимо них существуют и 3-цилиндровые или 6-8-12-цилиндровые двигатели. В таком случае невозможно качественно подключить электронный тахометр к автомобилю, показатели прибора не будут точно отображать действительные параметры.

На рисунке 2 изображена электрическая схема квазианалогового электронного тахометра. Принцип работы этого устройства следующий. Частота вращения коленвала двигателя, соответствует линейной шкале светодиодов, которые размещены на панели тахометра. Конечно цифровые тахометры, которые были произведены на заводе, более точны в своих показаниях, но они стоят денег. Мы же предлагаем создать подобный прибор своими руками, и с небольшим набором компонентой базы.

Шкала электронного тахометра состоит из 9-ти светодиодов. Каждый светящийся светодиод должен соответствовать 600 об/мин двигателя. На холостом ходу двигателя должен работать лишь один светодиод. Регулировка тахометра производится путем подбора номинала резистора R6. В зависимости от сопротивления резистора, можно настроить индикаторы на необходимое количество цилиндров. Можно также изменить цену деления.

Источником импульсов для полноценной работы электрического тахометра в зависимости от комплектации автомобиля, может выступать датчик Холла, который включен в электронную систему зажигания, датчик положения вала и другие варианты исполнения. Работа этих приборов посылает на нашу электрическую схему импульсы, которые изменяют сопротивления R1.

Индикатор-тахометр работает как упрощенный частотомер. Импульсы, которые постоянно поступают от датчика автомобильного двигателя, попадают на счетный вход десятичного счетчика. Импульсы от работы тактового генератора поступают на вход «обнуления». Состояние счетчика зависит от входной частоты импульса. Чем больше частота, тем на большее число изменится состояние счетчика.

Светодиоды будут, светится в зависимости от входной частоты индикатора. Десятичный дешифратор подсоединен на выходе счетчика. В процессе подсчета входных импульсов, ни один светодиод не включается. Инерционность человеческого зрения создает как бы впечатление одновременного свечения светодиодов.

Питание для работы схемы устройства можно подключать из любого источника, в обход зажигания. В качестве точки подсоединения может служить прикуриватель, разъем подключения автомобильной магнитолы.

В некоторых случая питание на схему можно подавать от замка зажигания. Разницы большой нет, когда мотор не работает, электрическая цепь рассоединена, соответственно не поступает ток на светодиоды, они перестают светить по завершению работы двигателя.

Диод VD1 предназначен для защиты электрической схемы от некорректной полярности питания, которое подается на вход схемы. Так как стабилизатор напряжения отсутствует, микросхема К561 работает при стандартном напряжении до 15 В. Всем автоэлектрикам и автомобильным владельцам известно, что автомобильная электросеть не должна подавать больше чем 14 вольт напряжения, так как это плохо влияет на работу бортовых электрических приборов.

Датчик оборотов коленвала посылает импульсы в реальном времени на базу транзистора VT1. Транзистор КТ3102 можно заменить аналогом КТ315. На входе используется транзистор для защиты входа КМОП-микросхемы от различных перепадов напряжения, которые возникают в электросети автомобиля. Также транзистор VT1 работает как преобразователь.

Номинал резистора R1 выбираем в зависимости от источника импульсов. На схеме указано сопротивление, соответствующее размаху импульсов с выхода датчика положения коленвала в инжекторном двигателе или же датчика Холла в бесконтактной схеме зажигания карбюраторного двигателя.

Импульсы, которые уже согласованны между собой по уровню, снимаются с коллектора VT1 и поступают на триггер Шмитта, который построен на элементах D1.1-D1.2. Триггер отвечает за преобразование импульсов в необходимую для работы счетчика форму. Конденсатор С2 подавляет помехи, которые могут вызывать сбои в работе счетчика. В паре с резистором R4, конденсатор С2 образует в некотором роде фильтр, который не пропускает импульсы относительно высокой частоты.

Выход D1.2 подает на счетный вход D2 импульсы. Мультивибратор собран на двух других элементах микросхемы D1. Мультивибратор генерирует тактовые импульсы определенной частоты. Тактовая частота в свою очередь зависит от выбранного сопротивления R6. Эти импульсы поступают на часть электрической цепи C3-R7, что способствует формированию импульса для обнуления счетчика D2.

Светодиоды индикации HL1-HL9 подключены к выходам счетчика D2. Микросхема К561ИЕ8 имеют относительно слабый ток на своих выходах, поэтому рекомендуется использовать в качестве индикаторов сверхяркие светодиоды (при низком поступающем токе – они светятся как обычные индикаторные). Микросхему К561ЛЕ5 заменяем в случае необходимости аналогом К561ЛА7 или CD4001, CD4011. Микросхему К561ИЕ8 можно заменить на CD4017. В схеме присутствует регулятор яркости R9, с помощью которого мы можем регулировать поступающий ток, а соответственно и яркость индикации. Это позволяет ночью уменьшить яркость светодиодов, чтобы они не слепили глаза водителю.

На рисунке 2 изображена простая печатная плата, на которой и собран индикатор. Для того чтобы не усложнять разводку дороже платы, было принято решение подключать светодиоды HL1- HL4 к выходам счетчика через перемычки из монтажного провода. Светодиоды присоединены к печатной плате в одну линию.

В том случае если конструкция приборной панели автомобиля не позволяет компактно поместить весь модуль со схемой и диодами, то светодиоды можно вынести за пределы платы, установив их на отдельный участок приборной панели.

Существует еще один вариант выхода установки тахометра на приборную панель. Это собрать индикатор в самостоятельный пластиковый корпус. При помощи двухстороннего скотча приклеить его в удобном месте.

Светодиоды лучше купить сверяркие. Желательно прямоугольной формы.

После установки прибора в сборе на его место, нужно подстроить правильную работу устройства. Наладку следует начинать с расчета сопротивления R1 исходя из того, что указанное на схеме сопротивление соответствует размаху входящих импульсов. Затем нужно заменить резистор R6 последовательно включенными переменными резисторами на 1 Ом и постоянным на 10 кОм. Далее подстраиваем переменный резистор на максимальное сопротивление. Нужно его подстроить так, чтобы на холостом ходу двигателя светились только два светодиода. Отметьте это положение резистора. Затем еще нужно уменьшить сопротивление, чтобы светился лишь один светодиод. Теперь, когда вилка сопротивлений установлена, нужно отрегулировать резистор в среднее положение. Далее измеряем полученное сопротивление и узнаем необходимо сопротивление R8.

Использую специальным прибором на станции техобслуживания можно измерить частоту работы коленвала автомобиля. Таким образом, имея необходимые данные о количестве оборотов коленвала можно более точно подстроить индикаторы, с показаниями образцового прибора. Этот прибор – только индикатор, не нужно к нему относится как к измерительном прибору.