Счетчик импульсов как тахометр

Тахометры и частотомеры, счетчики импульсов в народном хозяйстве

При наладке агрегатов и узлов с вращающимися деталями требуется контролировать частоту вращения этих деталей и узлов. Например, такую работу необходимо проводить при наладке станков (токарных, фрезерных, шлифовальных и др.), турбин, контроле частоты вращения валов двигателей, электрических генераторов н т. д.

Промышленностью выпускаются как чувствительные и точные фотооптические тахометры, так и грубые — механические. Фотооптические тахометры сложны в эксплуатации и дороги. Механические просты, и о предельное число оборотов в минуту, которое с их помощью можно измерить, не превышает 30 000. Естественно, что раднолюби-

тели, сталкивающиеся с наладкой станков и агрегатов с вращающимися деталями, поставили перед собой задачу создания простого электронного тахометра, позволяющего с необходимой точностью определять число оборотов вращающихся объектов.

Электронный тахометр (авторы конструкции Э. В. Громов,

В. Г. Герасимов). Прибор (рис. 1-35) позволяет контролировать частоту вращения различных объектов в пределах до 100 000 об/мин при погрешности до ±3%. Принцип измерения (рнс. 1-35) заключается в следующем. На вращающемся объекте укрепляют стальной диск с прорезями — обтюратор. Напротив обтюратора устанавливают индукционный датчик.

При вращении лопастей обтюратора около рабочей поверхности индукционного датчика в датчике будет возникать э. д. с., частота которой будет пропорциональна числу оборотов вращающейся детали. Переменная э. д. с. с датчика будет поступать на вход электронного конденсаторного частотомера, выполненного на двух лампах типа 6Н2П. На первой лампе собран двухкаскадный усилитель-ограничитель. На второй лампе собраны катодный повторитель и электронный ключ, который управляет зарядом-разрядом конденсаторов С4—С₇. Конденсаторы разряжают через открытую ключевую лампу, измерительный прибор и диод Д%. Средний ток разряда пропорционален регистрируемому числу оборотов. Резисторы #ц—£15 — приборные шунты. В схеме прибора предусмотрена калибровка. Для этого в одном из положений переключателя Яг* напряжение с третьей обмотки силового трансформатора подается на вход катодного повторителя.

Электронный стробоскопический тахометр с цифровым отсчетом

(автор конструкции А. П. Хомчик). Принцип действия его основан на стробоскопическом эффекте. Прибор позволяет измерять частоту вращения вала от 60 до 6000 об/мии.

Сущность стробоскопического эффекта заключается в следующем. При освещении метки, нанесенной на поверхность вращающегося изделия, периодически возникающими вспышками света ее изображение кажется неподвижным в том случае, когда период вращения метки равен или кратен периоду следования вспышек света. При этом, если период вращения метки немного меньше периода следования вспышек, будет казаться, что метка движется вперед по ходу вращения. Если период вращения метки будет больше периода следования вспышек света, то будет казаться, что метка медленно движется назад. Неподвижное изображение метки, полученное в зоне перехода от ее кажущегося перемещения «назад» к перемещению «вперед», будет соответствовать равенству (или кратности) периодов вращения метки и следования вспышек света. Это явление лежит в основе принципа действия стробоскопических тахометров.

Структурная схема прибора изображена на рис. 1-36,6. Прибор состоит из блока питания импульсной лампы Д генератора поджигающих импульсов 2 с регулируемой частотой посылок, лампы вспышки 3, ключевой схемы 4, счетчика импульсов 5, блока индикации б, схемы управления 7, ждущего мультивибратора 8, мультивибратора 9 и блока питания 10.

Прибор работает следующим образом. Импульсной лампойвспышкой освещают измеряемый объект. Изменяя частоту вспышек генератором, добиваются того, чтобы изображение вращающегося объекта казалось неподвижным. Импульсы генератора также поступают и а электронный ключ, который открывается на время, равное

1 с. Количество импульсов, зарегистрированное за этот интервал, будет численно равно количеству оборотов в секунду. Секундный интервал счета формируется схемой управления и мультивибраторами 3, 9. Для счета импульсов в данном устройстве используются стандартные десятичные декады.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1-36, а. Задающий генератор выполнен по схеме блокииг-геиератора и а транзисторе Гэ. Частота блокинг-генератора может плавно регулироваться от 1 до 100 Гц резистором Язо. Импульсы с блокинг-геиератора через усилитель (транзистор T_i0) поступают на поджиг либо лампы типа ИФК-120, применяемой в условиях повышенной яркости в помещениях, либо на поджиг лампы Л\ типа ТН-02 в помещениях с пониженной яркостью освещения. Одновременно импульсы с генератора поступают на схему электронного ключа, выполненную на транзисторах Ts и Те. Для управления работой электронного ключа служит блок управления, содержащий мультивибратор, работающий в автоколебательном режиме (транзисторы Т_и Ту), ждущий мульти-

вибратор, служащий для формирования секундного интервала (транзисторы Т₃у /О, и управляющий ключом триггер (транзисторы Т_7> Те). С нагрузки коллектора транзистора Те импульсы поступают на вход счетного блока, который на схеме не показан.

Тахометр картингиста (автор конструкции В. А. Тупиции). Тахометр картингиста (водителя автомобиля типа «Карт») предназначен для измерения частоты вращения вала мотора, имеет равномерную линейную шкалу и выполнен по схеме конденсаторного частотомера, измеряющего частоту следования импульсов напряжения, образующихся на магнето во время работы мотора (рис. 1-37).

Схема прибора проста. Она состоит из формирователя импульсов постоянной амплитуды и собственно частотомера. Формирователь выполнен по RC-схеме со стабилизатором амплитуды и а стабилитроне; частотомер — на конденсаторе С₃, диодах Д₄ и Ць и приборе «μΑ». Полное отклонение стрелки прибора на всю шкалу соответствует 5000 об/мии. При необходимости верхний предел может быть увеличен до 10—15 000 об/мин. В приборе предусмотрена возможность калибровки. Для этого на одни из входов частотомера через резистор сопротивлением 51—100 кОм подается переменное напряжение сети 220 В. Положение стрелки при этом будет соответствовать 3000 об/мии для двухтактного двигателя и 1500 об/мин для четырехтактного двигателя.

Подгонка шкал при настройке осуществляется подбором емкости конденсатора Сз и сопротивления резистора R₃.

Виброчастотомер (авторы конструкции И. Беляускас, Т. Язбутис). Ои предназначен для измерения частоты вибраций различных поверхностей, амплитуда вибраций которых превышает 0,3 мм. Диапазон измеряемых частот от 1 до 250 Гц разбит на 5 поддиапазонов:

1— 5; 1—25; 1—50; 1—100′ и 1—250 Гц. Прибор может быть использован и для измерения частоты переменного тока в пределах данного диапазона. В этом случае сигнал, подаваемый на вход прибора, не должен превышать 100 В.

Принцип действия прибора (рис. 1-38) основан на преобразовании с помощью фотоэлектрического вибро датчика колебаний исследуемых поверхностей в переменное напряжение соответствующей частоты. Фотоэлектрический вибродатчик состоит из осветителя, выполненного для более равномерного освещения и а трех ламп ах накаливания, и фотодиода. Отраженный свет, интенсивность которого изменяется под действием колеблющейся поверхности, попадает на фотодиод и преобразуется в электрический сигнал, который подается на вход эмиттерного повторителя Т\. С выхода эмиттерного повтори-

теля сигнал поступает на вход усилителя по напряжению, выполненного на двух типовых переходных модулях типов УП1-1 и УП2-1, которые могут быть заменены микросхемами типов К1УБ191 и К1УС181. Усиленный по напряжению сигнал поступает на вход усилителя Т₂, а с него — на вход ждущего мультивибратора (транзисторы Г₃, Τί). Транзистор Г₄ управляет зарядом-разрядом одного из конденсаторов С_ш—С\_А. Конденсатор разряжается через диод Дь и прибор ИП. Средний разрядный ток пропорционален частоте следования импульсов.

Переключателем П_х осуществляется смена диапазонов. Тумблером Вк\ включаются осветительные лампы Л i—Л». Тумблером Вк₂ включается напряжение питания (три батареи типа КБСЛ, включенных последовательно). Тумблером Вк₅ измерительный прибор ИП включается на режим калибровки и установки питающего напряжения. Тумблером JB/C4 изменяется постоянная времени прибора ИП.

Прибор смонтирован в металлическом корпусе. Передняя панель прибора изготовлена из органического стекла. На ней смонтированы: измерительный прибор типа М98, шкала которого проградуирована в герцах, переключатель на пять поддиапазонов, тумблеры Вк₂—BfCi, переменные резисторы /¾ ь #23, входное гнездо для подключения кабеля датчика или кабеля для измерения частоты переменных напряжений (рис. 1-38,6).

Вибродатчнк смонтирован в корпусе телефонной трубки. Эта же трубка, прочно закрепляемая на корпусе прибора, является одновременно и ручкой для переноски прибора. Внешний вид прибора показан на рис. 1-39.

Прибор выполнен по хорошо продуманной схеме, надежен в работе и прост в эксплуатации. Следует обратить внимание на оригинальное конструктивное решение датчика и корпуса прибора. Так как прибор является по существу бесконтактным, он может найти широкое применение в самых различных отраслях нашей промышленности при измерениях вибраций и наладке станочного оборудования.

Тахометрический датчик (автор конструкции Ю. Л. Спиридонов). Датчик создан в связи с тем, что промышленные приборы, предназначенные для изучения физиологии дыхания, обладают высоким сопротивлением дыханию (до 60—70 Па при легочной вентиляции в 10—12 л/мин) и практически непригодны для изучения легочной вентиляции при больших физических нагрузках* 100—200 л/мин (интенсивный труд, спорт).

Отличительная особенность рассматриваемого датчика — низкое сопротивление дыханию (10—20 Па при легочной вентиляции до 200 л/мин и более).

В оснору конструкции датчика положен принцип работы газового тахометрического турбинного расходомера. Датчик (см. рис.

40) состоит из турбинки, помещенной в воздуховод и свободно вращающейся под действием воздуха в процессе дыхания. Турбинка содержит пенопластовое основание, к которому приклеено 8—12 лопастей, изготовленных из тонкой рентгеновской пленки. Наружные концы лопастей скреплены ободом, изготовленным из той же пленки. На наружную поверхность обода наклеено 8—12 полосок алюминиевой фольги. В пенопластовом основании закреплена стальная ось. Турбинка закреплена в воздуховоде из оргстекла и свободно вращается в агатовых подшипниках. Скорость вращения турбинки, установленной в воздуховоде на пути потока дыхания, пропорциональна расходу воздуха. Масса турбиики вместе со стальной осью не превышает 620 мг. На рис. 1-41 показан внешний вид датчика в сборе. Помимо турбинки в состав датчика входят осветитель Л\ — эндометрическая лампа и фототранзистор ФТ-1—7Υ При вращении турбинки свет от лампочки, отразившись от блестящей поверхности полосок фольги, попадает на фототранзистор. При этом на выходе фототраизистора образуется сигнал переменного тока, частота которого определяется скоростью вращения турбинки. Этот сигнал усиливается усилителем и поступает на частотомер, шкала которого проградуирована в единицах расхода.

Источник: Смирнов А. Д., Радиолюбители — народному хозяйству. — 2-е изд., перераб. и доп. — М: Энергия, 1978. — 320 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 957).

Источник

Тахометр с применением микросхемы МС14553

В данном тахометре (как, впрочем, и в большинстве подобных цифровых приборов) использован принцип пересчета частоты импульсов (Гц) с датчиков вращения вала в число оборотов в минуту путем умножения входных импульсов на число «подставных» импульсов. Т.е., каждый из входных импульсов инициирует появление на входе счетчика n-количества импульсов, увеличивающих показания цифрового дисплея в n-раз относительно числа входных импульсов. Для конкретного ДВС количество «подставных» импульсов может быть различным и зависит от конфигурации двигателя, выражающейся:

Так, например, исходя из приведенной формулы, число импульсов в пачке, определяемой параметрами входного импульса и частотой генератора «подставных» импульсов, для 4-тактного, 4-цилиндрового ДВС с единственной катушкой зажигания (условно назовем конфигурацию 4-1-4) составит 30; для 8-цилиндрового ДВС (8-1-4) при прочих неизменных параметрах – 15; для 6-цилиндрового (6-1-4) – 20, с учетом времени измерения счетчика равным 1с. Время измерения можно выбрать иным с пересчетом количества импульсов в пачке. В большинстве тахометров для формирования «подставных» импульсов используется числоимпульсный генератор с достаточно громоздкой схемотехникой (если речь не идет о МК) и определенными сложностями коммутации режимов. Пачка импульсов в большинстве случаев формируется по фронту входного импульса, а частота импульсов в пачке фиксирована, привязана к опорной частоте, к которой привязано так же время измерения и индикации прибора.

рис.1 Принципиальная схема тахометра

В тахометре, схема которого изображена на рис.1, пачка импульсов формируется импульсом определенной фиксированной длительности, сформированным из входного импульса одновибратором на микросхеме U3 и генератором «подставных» импульсов на элементе U1.2. Если длительность выходного положительного импульса одновибратора (U3), предположим, составит 3мс, то для размещения в нем 30-ти импульсной пачки, период импульсной последовательности генератора на элементе U1 должен составить 100мкс. Т.е., частота генератора на элементе U1.2 должна составить 10кГц. Тогда при входной частоте сигналов датчиков вращения вала равной 40Гц, времени измерения 1с для 4-тактного 4-цилиндрового ДВС с единичной катушкой зажигания показания тахометра будут равны 1200об/м.

При уменьшении времени измерения количество «подставных» импульсов должно быть пропорционально увеличено, так же, как и при изменении числа тактов работы ДВС или числа катушек зажигания. При увеличении количества цилиндров число «подставных» импульсов должно быть пропорционально уменьшено.

Микросхема МС14553 содержит три декадных счетчика, обеспечивающих режим динамической индикации, что позволяет обойтись небольшим количеством микросхем. Частота переключения выходов декад задается встроенным в микросхему генератором, частота которого определяется внешним конденсатором С11.

В схему тахометра для удобства настройки внедрен генератор импульсов на микросхеме U2 с диапазоном изменения частоты импульсной последовательности 10-200Гц (приблизительно). Генератор при необходимости подключается нажатием фиксированной кнопки S1 к входу «DH» тахометра.

Все настройки тахометра взаимозависимы и начинать настройку прибора следует с установки длительности импульса на выходе микросхемы U3. Для этого следует подать на вход сигнал встроенного генератора на вход «DH» тахометра (кнопкой S1) и, контролируя с помощью осциллографа или частотомера (в режиме измерения длительности импульсов) выставить длительность выходного импульса формирователя равным 3мс (потенциометр PR3). Длительность импульса должна оставаться неизменной во всем диапазоне частот встроенного генератора.

Далее частоту генератора на элементе U1.2, контролируя импульсы частотомером на выводе 4 U1, необходимо выставить равной 10кГц (PR1). Частота тактового генератора на элементе должна быть равна 0,5Гц. При этом счет импульсов будет происходить в течении секунды. На этом настройка для конфигурации ДВС 4-1-4 (см. выше) закончена. Для настройки режимов тахометра под ДВС с иной конфигурацией, используется та же методика.

рис.2 макет тахометра

Тахометр был собран в нескольких вариантах (с использованием различных комплектующих) на макетной плате (рис.2). На рис.1 показан оптимальный вариант принципиальной схемы из версий, отработанных на макетной плате. Характеристики тахометра сравнивались с тахометром, собранным на МК (рис.3).

рис.3 сравнение работы двух тахометров

Кроме несколько большего ухода показаний за час работы (+50 относительно прибора с МК, что вполне предсказуемо) при фиксированной частоте входной импульсной последовательности, прочих недостатков замечено не было.

В генераторах тахометра желательно использовать конденсаторы и резисторы высокого качества, т.к. точность прибора во многом будет определяться качеством компонентов и их температурной зависимостью при отсутствии стабилизированной опорной частоты.

рис.4 вид печатной платы тахометра

Для тахометра была разработана печатная плата (рис.4) с размерами 75Х50мм. Предусмотрена возможность установки одной из указанных выше микросхем-дешифраторов; возможность установки 3-разрядных дисплеев размером 0,56″ или 0,36″.

Тахометр можно сделать многорежимным, используя простую коммутацию предварительно подобранных резисторов R6, меняя частоту генератора (элемент U1.2) «подставных» импульсов, изменяя тем самым количество импульсов в пачке. Коммутировать таким образом можно и время счета, изменяя частоту генератора на элементе U1.1. При этом элементы коммутации следует располагать на печатной плате для сохранения стабильности генерации и уменьшения влияния внешних электромагнитных проявлений. В данной печатной плате не предусмотрена установка элементов коммутации.

Тахометр предназначен для питания от бортовой сети автомобиля (+12В) и гарантированно работоспособен в диапазоне напряжений +10,5…+16,5В. Ток потребления в указанном диапазоне напряжений, при активности всех сегментов светодиодного индикатора и наличии входного сигнала, не превышает 60мА.

Источник

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Бесконтактный цифровой тахометр – частотомер

Устройство, предлагаемое для самостоятельного изготовления очень простое и чрезвычайно полезное, особенно для тех, кто имеет дело с различными вращающимися механизмами. Схема сделана на Attiny44, а программа написана в Bascom.

Схема измерителя

Бесконтактный этот измеритель потому, что достаточно приблизиться к, например, вращающемуся валу двигателя, на котором есть заметный яркий след вдоль оси (белая черточка или белая изолента), и через некоторое время мы получаем цифры импульсов в секунду, а преобразование этого в оборот – уже обычная математика из начальной школы. Здесь сознательно не делано преобразование, чтоб можно было измерить частоту всего, что излучает свет – мониторы, светодиодные дисплеи и так далее.

Это первый режим, в то время как второй – простой счетчик импульсов (до 65535) или предметов, перемещающихся перед счетчиком. Режимы сразу меняются после включения питания, когда отображается номер «1». Длительное нажатие кнопки изменяет режим на «2». Удержание её снова возвращает к «1».

Как работает счётчик

Дистанционный мини-частотомер / тахометр / счетчик импульсов очень прост и учитывает то, что фототранзистор видит после отражения от объекта, освещенного светодиодом, излучающим инфракрасное излучение (ИК-диод активируется только в момент подсчета). Вы можете почти полностью сделать схему на микроконтроллере без использования операционного усилителя, но решено было использовать ОУ для повышения чувствительности устройства. Основа представляет собой модифицированную и упрощенную версию блока мониторинга сердечного ритма.

В режиме «1» достаточно поднести переднюю часть счетчика к тестируемой области и дождаться стабилизации сигнала. Измерение длится 0,5 с, и если оно идентично по меньшей мере в двух последовательных измерениях, тогда программа отображает результат, циклически изменяющий цифры на дисплее, разделяющие каждую цифру с коротким гашением.

Из-за упрощения операции и сокращения времени измерения результат всегда становится четным – программа умножает его на 2, что позволит вычислить результат “в секунду”. Несмотря на это округление, результаты на удивление точны и возможная ошибка измерения относительно небольшая. Частоту на практике измеряли в диапазоне до 40 кГц, и с этим он справляется без проблем.

Как только мы прочитаем результат и захотим что-то измерить, на короткое время нажмите кнопку и измерьте снова. Но когда мы удерживаем кнопку – выходим из текущего режима и переключаемся на другой.

В режиме подсчета импульсов «2» измерение начинается сразу после подтверждения режима (кратковременное нажатие кнопки). Второе нажатие останавливает измерение и отображает результат. Сброс – это повторное нажатие, которое запускает следующий цикл подсчета. На этом этапе вы можете удерживать кнопку дольше и вернуться в режим выбора режима.

Для показывания сигнала принятого импульса в обоих режимах сделана простая анимацию движущегося сегмента по периметру цифры, а удерживание кнопки во время измерения сигнализируется путем свечения среднего сегмента.

Если вам лень считать – ставьте полный трехзначный дисплей, который хотя и с меньшей высотой цифр вполне может быть размещен внутри. Или даже миниатюрный ЖК-дисплей 6×1 (естественно с доработкой схемы).

Плата сделана ЛУТ-ом для элементов smd. Счетчик помещается в пластиковый корпус.

Источник

DIY цифровой тахометр на AVR ATtiny2313, КР514ИД2 и оптопаре

DIY цифровой тахометр на AVR ATtiny2313, КР514ИД2 и оптопаре

Добрый день.
Выношу на Ваше рассмотрение схему простенького цифрового тахометра на AVR ATtiny2313, КР514ИД2, и оптопаре спроектированного мною.
Сразу оговорюсь: аналогичных схем в интернете много. У каждой реализации свои плюсы и минусы. Возможно, кому-то мой вариант подойдет больше.

Начну, пожалуй, с тех. задания.
Задача: нужно сделать цифровой тахометр для контроля оборотов электрического двигателя станка.
Вводные условия: Есть готовый реперный диск на 20 отверстий от лазерного принтера. В наличии много оптопар от сломанных принтеров. Средние (рабочие) обороты 4 000-5 000 оборотов/минуту. Погрешность отображаемых результатов не должна превышать ± 100 оборотов.

Ограничение: питание для блока управление составляет 36В (тахометр будет установлен в один корпус с блоком управления – об этом ниже).

Маленькое лирическое отступление. Это станок моего друга. На станке установлен электромотор PIK-8, обороты которого контролируются согласно найденной в интернете и модифицированной схеме. По просьбе друга и был разработан простенький тахометр для станка.

Изначально в схеме планировалось применить ATMega16, но рассмотрев условия, решено было ограничиться ATtiny2313, работающего от внутреннего (RC) генератора на частоте 4 Мгц.

Общая схема выглядит следующим образом:

Сборка устройства осуществлена на макетной плате. Для этого была разобрана завалявшаяся в закромах плата от нерабочей микроволновой печи. Цифровой светодиодный индикатор, ключевые транзисторы (VT1-VT4) и ограничительные резисторы (R1 – R12) были взяты комплектом и перенесены на новую плату. Все устройство собирается, при наличии необходимых компонентов, с перекурами за пол часа. Обращаю внимание: у микросхемы КР514ИД2 плюсовая ножка питания — 14, а минус — 6 (отмечены на схеме). Вместо КР514ИД2 можно применить любой другой дешифратор двоичного кода в семисегментный с питанием от 5В. Я взял то, что было под рукой.
Выводы «h» и «i» цифрового светодиодного индикатора отвечают за две точки по центру между цифрами, не подключены за ненадобностью.
После сборки и прошивки, при условии отсутствия ошибок монтажа, устройство начинает работать сразу после включения и в настройке не нуждается.

При необходимости внесения изменений в прошивку тахометра на плате предусмотрен разъем ISP.

На схеме подтягивающий резистор R12, номиналом 30 кОм, подобран опытным путём для конкретной оптопары. Как показывает практика – для разных оптопар он может отличаться, но среднее значение в 30 кОм должно обеспечить устойчивую работу для большинства принтерных оптопар. Согласно документации к ATtiny2313, величина внутреннего подтягивающего резистора составляет от 20 до 50 кОм в зависимости от реализации конкретной партии микроконтроллеров, (стр. 177 паспорта к ATtiny2313), что не совсем подходит. Если кто захочет повторить схему, может для начала включать внутренний подтягивающий резистор, возможно у Вас, для Вашей оптопары и вашего МК работать будет. У меня, для моего набора не заработало.

Так выглядит типичная оптопара от принтера.

Светодиод оптопары запитан через ограничивающий резистор на 1К, который я разместил непосредственно на плате с оптопарой.
Для фильтрации пульсаций напряжения на схеме два конденсатора, электролитический на 220 мкФ х 25В (что было под рукой) и керамический на 0,1 мкФ, (общая схема включения микроконтроллера взята из паспорта ATtiny2313).

Для защиты от пыли и грязи плата тахометра покрыта толстым слоем автомобильного лака.

Замена компонентов.
Можно применить любой светодиодный индикатор на четыре цифры, либо два сдвоенных, либо четыре поодиночных. На худой конец, собрать индикатор на отдельных светодиодах.

Вместо КР514ИД2 можно применить КР514ИД1 (которая содержит внутри токоограничивающие резисторы), либо 564ИД5, К155ПП5, К155ИД9 (при параллельном соединении между собой ножек одного сегмента), или любой другой преобразователь двоичного в семисегментный (при соответствующих изменениях подключения выводов микросхем).

При условии правильного переноса монтажа на МК ATMega8/ATMega16 данная прошивка будет работать, как и на ATtiny2313, но нужно подправить код (изменить названия констант) и перекомпилировать. Для других МК AVR сравнение не проводилось.

Транзисторы VT1-VT4 – любые слаботочные, работающие в режиме ключа.

Принцип работы основан на подсчете количества импульсов полученных от оптопары за одну секунду и пересчет их для отображения количества оборотов в минуту. Для этого использован внутренний счетчик Timer/Counter1 работающий в режиме подсчета импульсов поступающих на вход Т1 (вывод PD5 ножка 9 МК). Для обеспечения стабильности работы, включен режим программного подавления дребезга. Отсчет секунд выполняет Timer/Counter0 плюс одна переменная.

Mul2bytes3:
CLR LoCalcByte //очищаем рабочие регистры
CLR HiCalcByte
mov LoCalcByte,LoInByte //грузим значения полученные из Timer/Counter1
mov HiCalcByte,HiInByte
CLC //чистим быт переноса
ROL LoCalcByte //сдвигаем через бит переноса
ROL HiCalcByte
CLC
ADD LoCalcByte,LoInByte //суммируем с учетом бита переноса
ADC HiCalcByte,HiInByte
ret

Проверка работоспособности и замер точности проводился следующим образом. К вентилятору компьютерного куллера был приклеен картонный диск с двадцатью отверстиями. Обороты куллера мониторились через BIOS материнской платы и сравнивались с показателями тахометра. Отклонение составило порядка 20 оборотов на частоте 3200 оборотов/минуту, что составляет 0,6%.

Вполне возможно, что реальное расхождение составляет меньше 20 оборотов, т.к. измерения материнской платы округляются в пределах 5 оборотов (по личным наблюдениям для одной конкретной платы).
Верхний предел измерения 9 999 оборотов в минуту. Нижний предел измерения, теоретически от ±10 оборотов, но на практике не замерялся (один импульс от оптопары в секунду дает 3 оборота в минуту, что, учитывая погрешность, теоретически должно правильно измерять скорость от 4 оборотов в минуту и выше, но на практике данный показатель необходимо завысить как минимум вдвое).

Отдельно остановлюсь на вопросе питания.
Вся схема питается от источника 5В, расчетное потребление всего устройства не превышает 300 мА. Но, по условиям ТЗ, тахометр конструктивно должен находится внутри блока управления оборотами двигателя, а к блоку от ЛАТРа поступает постоянное напряжение 36В., чтобы не тянуть отдельный провод питания, внутри блока установлена LM317 в паспортном включении, в режиме понижения питания до 5В (с ограничивающим резистором и стабилитроном для защиты от случайного перенапряжения). Логичнее было бы использовать ШИМ-контроллер в режиме step-down конвертера, на подобии МС34063, но у нас в городе купить такие вещи проблематично, поэтому, применяли то, что смогли найти.

Фотографии платы тахометра и готового устройства.

К сожалению, сейчас нет возможности сфотографировать на станке.

После компоновки плат и первой пробной сборки, коробка с устройством отправилась на покраску.

В случае, если у Вас тахометр не заработал сразу после включения, при заведомо верном монтаже:

1) Проверить работу микроконтроллера, убедится, что он работает от внутреннего генератора. Если схема собранна правильно – на циферблате должно отображаться четыре нуля.

2) Проверить уровень импульсов от оптопары, при необходимости подобрать номинал резистора R12 или заменить схему подключения оптопары. Возможен вариант обратного подключения оптотранзистора с подтяжкой к минусу, с включенным или нет внутренним подтягивающим резистором МК. Также возможно применить транзистор в ключевом (инвертирующем) режиме работы.

Источник