Бортовий тахометр на мікроконтролер PIC16C84. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Мікроконтролери

 Коментарі до статті

У журналі "Радіо" описано чимало приладів для вимірювання частоти обертання колінчастого валу двигуна внутрішнього згоряння - аналогових і цифрових. Цифровий тахометр з квазіаналоговою шкалою, що представляється вашій увазі, помітно простіше інших подібних за схемою і при цьому має кращі точнісні характеристики. Таких високих результатів автору вдалося досягти застосуванням сучасного мікроконтролера PIC16C84. Тахометр побудований таким чином, що їм однаково зручно користуватися як під час руху, так і регулювання двигуна в гаражі.

При експлуатації автомобіля, що не має вбудованого тахометра, для контролю частоти обертання колінчастого валу двигуна використовують електронні тахометри. Виконані за різними схемами, вони показують частоту обертання, що вимірюється, або в цифровому вигляді, або у вигляді світлодіодної шкали [1]. Шкальні прилади зручніші, але менш точні через кінцеве число елементів шкали. Засновані на схемній обробці імпульсних послідовностей, такі прилади дуже чутливі до тимчасових параметрів імпульсів, що проявляється у нестабільності показань при зміні температури та миготіння шкали. Це обмежує область застосування електронних шкальних тахометрів, по суті, лише індикацією частоти обертання, так як не дозволяє фіксувати показання з точністю, необхідною, наприклад, регулювання карбюратора або діагностики двигуна.

Застосування програмної обробки імпульсів із датчика частоти обертання дозволяє поєднати зручності шкали та високу точність показань, перетворює індикатор частоти обертання валу двигуна на справжній вимірювальний прилад. Для цієї мети найбільше підходять програмовані периферійні мікроконтролери фірми Microchip Technology Inc. (США), що володіють високими швидкодією та здатністю навантаження портів.

У описаному нижче тахометрі застосований мікроконтролер PIC16C84, з яким читачі вже знайомі з публікації [2]. Його особливістю є наявність програмованого пристрою з електричним стиранням програм та інформації (EEPROM) об'ємом 1К (14 біт і 64 байт відповідно. Це уможливило обійтися без зовнішньої пам'яті і суттєво спростити прилад. Тахометр простий у виготовленні, надійний у роботі і не вимагає налагодження .

На рис. 1 показано зовнішній вигляд електронного тахометра. Він оснащений двома світлодіодними шкалами і може працювати у двох режимах: індикації та вимірювання. У режимі індикації вся смуга частоти обертання від 0 до 6000 хв^-1 розбита на 12 частин - поділів, що утворюють оглядову шкалу з дискретністю 500 хв.^-1. У режимі вимірювання прилад працює в інтервалі від 300 до 3000 хв^-1 та оглядова шкала має дискретність 250 хв.^-1.

Разом із оглядовою в цьому режимі працює розтягнута шкала 0...200 хв.^-1. Вона утворена чотирма світлодіодами і, отже, має дискретність 50 хв.^-1.

Відлік значення частоти n утворюється додаванням двох складових: n = 250N₀ + 50N_p, де N₀ і N_p - Число світящих елементів оглядової та розтягнутої шкал відповідно.

Похибка виміру дорівнює ціні розподілу розтягнутої шкали, тобто 50 хв^-1що цілком достатньо для вирішення практичних завдань.

Принцип дії тахометра заснований на прямому вимірі періоду проходження імпульсів, знятих з контактів переривника, з подальшим обчисленням частоти обертання валу двигуна та виведенням результату на дискретну шкалу. При цьому вимір тимчасових інтервалів реалізується шляхом рахунку проміжків часу каліброваних - дискрет, що формуються програмно з тактових імпульсів. Інтервал опосередкування – 10 періодів.

На рис. 2 представлена ​​важлива електрична схема тахометра. До його складу входять центральний процесор, вхідний формувач, вузол індикації та блок живлення.

Центральний процесор виконано на мікроконтролері DD1. Він має два порти: А з п'ятьма і В з вісьмома висновками, які можуть бути програмно налаштовані як на введення, так і на виведення інформації. Входи RA0-RA3, RB2-RB5 налаштовані на виведення інформації, RB0 і RB1 - на введення, а RA4, RB6 та RB7 не використані. Центральний процесор тактований вбудованим тактовим генератором частоту якого задає кварцовий резонатор ZQ1. Процесор обнулюється при включенні живлення ланцюгом R2C1 входу MCL. Резистор R3 служить обмеження струму цього входу, а діод VD1 - для швидкої розрядки конденсатора С1 за вимкнення живлення.

Вхідний формувач зібраний на елементі DD2.1 і тригері DD3.1 за схемою [3] і доповнений попереднім підсилювачем на транзисторі VT1. У ланцюг бази цього транзистора включені елементи, що підвищують стійкість до перешкод вхідного формувача [4].

З виходу формувача імпульси надходять на вхід елемента DD2.2, виконує функції буфера, і вхід D-тригера DD3.2, включеного дільником частоти на два. На виході цього тригера формується імпульсна послідовність виду "меандр" із частотою прямування, вдвічі меншою за вхідний.

Буферний елемент DD2.2 призначений для підключення інших пристроїв автомобільної електроніки (наприклад, блоку запалювання). Вихід цього елемента служить також контролю роботи вхідного формувача. Частота проходження імпульсів на виході елемента DD2.2 дорівнює частоті іскроутворення. Елемент DD2.2 і тригер DD3.2 є обов'язковими, вони лише надають технічному рішенню приладу додаткову гнучкість.

Сформована імпульсна послідовність надходить на вхід RB0 процесора DD1, який обробляє її за вбудованою програмою з використанням переривань. Необхідний вид виміру вибирають тумблером SА1, що змінює режим входу RB1 процесора.

Вузол індикації складається з двох світлодіодних шкал HL1-HL4 та HL5-HL17 та дешифратора DD4, DD5. Оглядова шкала утворена світлодіодами HL6-HL17, які підключені до виходів дешифратора, зібраного на перетворювачах коду DD4 та DD5 [5]. На вхід дешифратора з порту процесора А DD1 надходить сигнал, що несе двійковий код значення частоти обертання, що призводить до включення відповідного числа світлодіодів шкали. Світлодіод HL5 індикує увімкнення приладу, оскільки його свічення відповідає нульовому коду на вході дешифратора.

Друга шкала – розтягнута – утворена світлодіодами HL1-HL4, які підключені до висновків RB2-RB5 процесора через струмообмежувальні резистори R5-R8.

Прилад живиться від 2-вольтної бортової мережі автомобіля. Через вимикач живлення SA15 і вхідний фільтр R7C1 напруга постійного струму надходить на стабілізатор DA5, з виходу якого напруга XNUMX надходить на всі вузли приладу.

Програму обробки вводять у пам'ять процесора за допомогою програматора; вона займає близько 400 байт (див. таблицю).

Деталі тахометра, крім світлодіодів, тумблерів і стабілізатора DA1, змонтовані на друкованій платі, креслення якої зображено на рис. 3.

Мікросхемний стабілізатор DA1 встановлений на тепловідведення з поверхнею охолодження 25 см². Застосований автором стабілізатор має повністю ізольований пластмасовий корпус. У разі використання вітчизняного стабілізатора КР142ЕН5А (або КР142ЕН5В) його краще встановити на тепловідведення через ізолюючу прокладку.

Табло тахометра, що є лицьовою панеллю приладу, зібрано на світлодіодах серії КИПМ11. Тут же змонтовано два тумблери SA1 і SA2 - годяться будь-які мініатюрні.

Частота кварцового резонатора ZQ1 визначає установки програми так, щоб значення дискрети часу з урахуванням предделителя процесора лежало в межах 20...160 мкс. Більше значення частоти веде до переповнення лічильника процесора, менше - знижує роздільну здатність приладу. Практично можна використовувати резонатори на частоту до 4 МГц, бажано металевому корпусі з дротяними висновками (наприклад, РК-374). Резонатор кріплять до плати дротяною скобою, що впаюється кінцями у два отвори А.

Дві групи контактів на платі, позначених цифрами 1-4, треба відповідно з'єднати джгутом із чотирьох провідників.

Контролер PIC16C84-04/P можна замінити на PIC16C84-10/P та використовувати кварцовий резонатор із частотою до 10 МГц. Можливе також застосування більш доступного мікроконтролера PIC16F84, який відрізняється від PIC16C84 типом пам'яті програм (flash-пам'ять). Слід зазначити, що температурний робочий інтервал зазначеної мікросхеми - від 0 до +70°С. При необхідності використання тахометра і за мінусової температури краще використовувати контролер, що має в позначенні букву I (відповідну температурному інтервалу -40...+85°С).

Транзистор VT1 може бути будь-яким малопотужним кремнієвим структури npn зі статичним коефіцієнтом передачі струму не менше 100.

література

1. Ломакін Л. Електроніка за кермом (анотований покажчик). – Радіо, 1996, № 9, с. 55, 56.
2. Ганженко Д., Кабаков Є., Коршун І. PIC та його застосування. – Радіо, 1995, № 10, с. 47-49.
3. Бірюков С. Придушення імпульсів "брязкоту" контактів. – Радіо, 1996, № 8, с. 47, 51.
4. Маслов А. Модернізація квазіаналогового тахометра. – Радіо, 1993, № 9, с. 36, 37.
5. Чуднов В. Лінійна шкала у тахометрі. – Радіо, 1993, № 3, с. 13.

Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Мікроконтролери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Світловий радар на мікрочіпі 12.01.2013 Інженери з Массачусетського технологічного інституту створили на мікрочіпі аналог фазованої антеної решітки, який дозволяє спрямовувати світло у потрібному напрямку та потенційно здатний створювати голографічне зображення. Принцип роботи пристрою нагадує сучасні військові радари. У них замість одного джерела радіоімпульсів, що рухається, застосовують нерухомі грати (матрицю) з безлічі окремих випромінювачів. Фаза хвилі у цих випромінювачах суворо контролюється. За рахунок інтерференції хвиль між сусідніми випромінювачами можна створити промінь, вузько спрямований у певний бік. Змінюючи фази в окремих випромінювачах, цей промінь можна змусити "бігати" вздовж горизонту зі швидкістю, недосяжною для звичайних важких радарів. Принцип роботи фазованих антенних ґрат інженери відтворили на двох кремнієвих мікрочіпах. Обидва варіанти пристрою є впорядкованими в решітку антени, з'єднані кремнієвими хвилеводами, які отримують світло від зовнішнього джерела - лазера. У першому, статичному варіанті на підкладці знаходилося 4096 антен рядами 64 на 64. Потрапляючи на мікрочіп, світло від лазера розповсюджується пристроєм і формує за допомогою інтерференції статичну картинку - логотип інституту "MIT". У другому, динамічному варіанті, антен було менше - 8 на 8 рядів, але вони могли змінювати свою фазу, за рахунок чого одержуване зображення рухалося. За словами інженерів, існуюча технологія не обмежує розмір антеної решітки, яка потенційно може бути дуже великою. Це означає, що такий пристрій може стати джерелом голографічного випромінювання, яке можна застосовувати в техніці, медицині або для створення дисплеїв голографічних.

Інші цікаві новини:

▪ Бактерія викликає дощ

▪ AMD припиняє випуск процесорів Athlon 500 мГц

▪ Комарі летять на голос

▪ Бездзеркальна камера Panasonic Lumix DC-S1H

▪ Однокристальна система Dimensity 9000

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Заводські технології вдома. Добірка статей

▪ стаття Вдень з вогнем не знайти. Крилатий вислів

▪ стаття За що був перетворений на півня Алектріон, слуга Ареса? Детальна відповідь

▪ стаття Начальник центру електрозв'язку. Посадова інструкція

▪ стаття Економічний приймач вузькосмугової ЧС. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Період та частота коливань. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024