Тахометр автомобильный. Электросхема

в Авто 0 839 Просмотров

Тахометр устанавливается не на все отечественные и импортные автомобили. Большинство любителей авто несомненно знают, что данное устройство отображает частоту с которой вращается воленвал двигателя автомобиля.

Это помогает существенно облегчить настройку карбюратора и иных узлов автомобиля. Данный вариант тахометра создан для монтажа на автомобили, имеющие 4-х тактный бензиновый двигатель, и снабженный контактным или электронным прерывателем. Ознакомится с еще одним вариантом тахометра на микроконтроллере можно здесь.

Описание работы электронного тахометра для автомобиля

Информация о частоте отражается на 2-х разрядном индикаторе, отображающим количество тысяч и сотен оборотов за минуту. Цикл замера равняется 0,3 сек, а цикл индикации — 4…5 сек. Питается тахометр от бортовой электросети автомобиля и потребляет ток примерно 0,5 А. Принципиальная электросхема прибора представлена на рис. 4.5.1.

В ее состав входят: формирователь импульсов, генератор цикла измерения, генератор рабочего цикла, электросхема управления, электросхема индикации и стабилизаторы +5 В и +3 В.

Частота импульсов зажигания мотора и число оборотов коленвала связаны между собой формулой f=2n/60, где f — частота импульсов зажигания, а n — число оборотов коленвала. Так, к примеру, при 1000 об/мин частота импульсов зажигания равняется 33 Гц. Следовательно на электросхему счета тахометра поступит 33 сигнала за секунду и на индикаторе будет отображаться число 33.

Чтобы привести в соответствие отображаемое число с числом оборотов, электросхема управления ограничивает число импульсов, поступающих на счетчики DD5, DD6 за отсчет ограничения срока измерение до 0,3 сек. Полученный двоичный код числа импульсов с выходов счетчиков DD5, DD6 записывается в буферы микросхем DD7, DD8, дешифруется и отображается на встроенных в эти микросхемы индикаторах.

Счетчики DD5, DD6 обнуляются в исходное состояние по выв. 3, 4 каждые 4…6 сек (время рабочего цикла), затем совершается цикл измерения и т.д. Электросхема на элементах DD2.2, DD9.1 формирует сигнал, по которому информация в буферах микросхем DD7, DD8 обновляется. Если электросхема тахометра построена без ошибок, то она сразу начинает функционировать.

Следует только подбором сопротивлений R8 и R9 установить цикл измерения (0,3 с) и рабочий цикл (4…6 с). Следует заметить, что в случае если автомобиль оснащен типовой системой зажигания, ввод тахометра подсоединяют к контакту прерывателя. Если система зажигания электронная и бесконтактная, то ввод тахометра подсоединяют к ее выходу, увеличив номинал регулятора R2 до 250…300 кОм. Микросхемы 555 серии возможно поменять на микросхемы серии 1533 и даже 155. В последнем случае потребляемый ток возрастет.

Взамен транзистора VT1 марки КТ315 возможно применить KT312„ КТ3102, а транзистор VT2 марки КТ815 возможно поменять на КТ817. Микросхемы 561 серии заменяются микросхемами 176 серии. Стабилизатор DA1 и транзистор VT2 следует разместить на теплоотводы, а гасящий сопротивление R1 рекомендуется установить обособлено от электросхемы тахометра, поскольку на нем выделяется существенное тепло.

«Конструкции и технологии в помощь любителям электроники», Елагин Н.А

Тахометр для автомобиля

Электронный тахометр предпочтительно иметь на приборном щитке любого автомобиля. Глядя на него можно следить за частотой вращения вала двигателя автомобиля, что помогает выбрать наиболее экономичный режим движения, избежать преждевременного износа мотора от излишне высокой частоты вращения вала или обеспечить безопасное движение на непрогретом двигателе.

В данной статей будет рассмотрена схема простого аналогового тахометра, показывающего значение частоты вращения в виде диаграммы с тремя зонами из светодиодов зеленого, желтого и красного цвета. Этот тахометр можно использовать на автомобиле с бензиновым двигателем с любым числом цилиндров. Соответствие показаний действительности устанавливается аналоговой настройкой прибора.

На рисунке выше показан вариант для карбюраторного двигателя. Данный вариант тахометра был установлен автором на машины «Таврия» и «Ока». Схема состоит из преобразователя частота — напряжение на транзисторе VT1 и измерителя напряжения на микросхеме LM3914.

Точка «К» подключается к выходу коммутатора зажигания (или к точке «К» катушки зажигания). В машине с двумя катушками, двойным коммутатором он подключается только к одному из выходов коммутатора (к любому). Или к прерывателю, если машина с механической системой зажигания.

На базу транзистора поступают импульсы, амплитуда которых ограничена стабилитроном VD3. С каждым импульсом транзистор открывается и происходит зарядка C3. Чем больше частота, тем больше величина постоянного напряжения на C3. Это напряжение измеряет схема светодиодного индикатора напряжения, выполненная на микросхеме LM3914 и десяти индикаторных светодиодах. На транзистор VT1 поступает напряжение, стабилизированное стабилитроном VD2.

Чем больше частота вращения вала двигателя, тем выше частота, поступающая на базу VT1, и выше напряжение на C3. Соответственно, светодиодов горит больше.

Подстроечным резистором R4 преобразователь частота-напряжение настраивают так, чтобы на холостом ходу горел только HL10. В диапазоне до 3000 об/мин, горят зеленые светодиоды (рабочий диапазон). Желтые светодиоды будут индицировать до 4000 об/мин, а красные, — от 4000 об/мин и выше. Резистором R4 можно установить и другую характеристику индикации, а резистором R7 регулировать яркость светодиодов.

Запитать электронный тахометр, можно после замка зажигания или подключив прямо к аккумулятору. При неработающем двигателе все светодиоды будут погашены, и ток потребления мал. Точку «К» подключают, как сказано выше.

Двигатель машины должен быть хорошо отлажен и настроен на холостой ход. Его необходимо прогреть до нормальной температуры, и держа на холостых оборотах, подстроить резистор R4. Сначала установить его в положение наибольшего сопротивления, при этом светодиоды не должны гореть. Если горят — нужно последовательно R4 включить дополнительный резистор сопротивлением 100-200 кОм.

После этого, постепенно уменьшайте сопротивление R4 пока не загорится HL10. Отметьте это положение движка R4, и уменьшайте его сопротивление дальше, пока не загорится HL9. Отметьте и это положение. А затем, поверните движок R4 в положение ровно посредине между отмеченными положениями. На этом настройку можно считать завершенной.

Аналогичные тахометры были изготовлены и для автомобилей с трех и четырехцилиндровыми инжекторными двигателями. Отличие заключается в датчике импульсов, который в машинах с инжекторными двигателями должен быть сенсорным. На рисунке ниже показана схема, которой нужно дополнить схему тахометра, чтобы он мог работать с инжекторным двигателем.

В этой схеме датчиком служит отрезок обмоточного провода диаметром 0,3-0,6 мм намотанный на один из высоковольтных проводов. Всего необходимо намотать 60 витков, виток к витку, не прожимая сильно высоковольтный провод. При работе системы зажигания импульсы высокого напряжения, имеющиеся в высоковольтном проводе, наводят импульсное напряжение в этом датчике как в антенне. Это напряжение поступает на триггер Шмитта, выполненный на элементах микросхемы К561ЛЕ6. На выходе (выв. 13) образуются импульсы, которые можно подать на точку «К» первой схемы.

Микросхема К561ЛЕ6 питается от того же источника, что и LM3914. Стабилитрон Д814Д защищает вход микросхемы К561ЛЕ6 от выбросов напряжения, способных повредить микросхему. Налаживание электронного тахометра аналогичное машине с карбюраторным двигателем.

Автомобильный тахометр своими руками

Автомобильный тахометр — это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.

Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.

При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.

При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.

Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.

Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.

Электрическая принципиальная схема

Представленная схема тахометра отличается простотой и доступностью деталей для повторения благодаря применению интегрального таймера — микросхемы КР1006ВИ1 (аналог NE555).

Схема состоит следующих функциональных узлов. Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.

Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.

Принцип работы

При поступлении импульсов от прерывателя или катушки индуктивности, используемой в стробоскопе, конденсатор С1 через диод VD1 и резистор R1-R2 перезаряжается, создавая на базе транзистора VT1 импульсы, открывая его. В результате на коллекторе транзистора, включенного в ключевом режиме, образуются короткие положительные импульсы, длительность которых определяется емкостью конденсатора С1. VT2 служит для инвертирования импульсов, перед подачей на вход DA1. Форма импульсов приведена на электрической схеме тахометра с правой стороны, верхняя осциллограмма. На фото ниже структурная схема КР1006ВИ1.

Интегральный таймер КР1006ВИ1 включен по типовой схеме формирователя импульсов. По положительному фронту импульсов, поступающих на вход 2, микросхема формирует на выходе 3 положительные импульсы с шириной, линейно изменяющейся в зависимости от частоты поступающих на вход. Частота выше, импульсы шире. Исходная ширина импульсов зависит от постоянной времени R6, R7 и C3.

Выходящие с вывода 3 микросхемы DA1 импульсы поступают на левое плечо моста тахометра, которое образуют резисторы R8-R9 и R11. На правое плече моста тахометра, которое образуют резисторы R10 и R12, R13 поступает постоянное опорное напряжение +9В с интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН8А. Конденсатор С4 исключает дергание стрелки тахометра при измерении низких оборотов двигателя. Стабилизатор также обеспечивает питание всех активных элементов тахометра. В диагональ моста включен микроамперметр.

Благодаря такому схемному решению удалось исключить нелинейные элементы, получить линейное показание миллиамперметра при изменении частоты и обеспечить высокую точность измерений частоты вращения двигателя за счет растянутой шкалы. Так как в тахометре, по соображениям габаритных размеров, применен малогабаритный миллиамперметр от индикатора уровня записи магнитофона, у которого длина шкалы мала, то только благодаря растянутой шкале удалось получить высокую точность показаний.

Микросхемы стабилизаторов серии К142ЕН обеспечивают стабильное выходное напряжение в широком диапазоне температуры, чем и обусловлено применение микросхемы К142ЕН8А в тахометре. Конденсаторы С2, С5 и С6 установлены для сглаживания пульсаций питающего напряжения.

Конструкция и детали

Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.

Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.

Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах. Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.

Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.

Настройка тахометра

Если не допущены ошибки при монтаже деталей и исправны элементы схемы, то тахометр сразу начнет работать. Необходимо будет только подогнать номиналы резисторов моста. Для этого нужно с импульсного генератора подать на вход тахометра прямоугольные импульсы частотой, взятой из нижеприведенной таблицы и откалибровать шкалу.

Так как в автомобилях обычно за один оборот вала двигателя датчик выдает два импульса, то при калибровке тахометра нужно устанавливать частоту на генераторе в два раза больше. Например, при калибровке точки шкалы 800 нужно будет подать на вход тахометра импульсы частотой не 13 Гц, а 26 Гц. Ряд частот для такого случая приведен в нижней строке таблицы.

Для того, чтобы не испытывать трудностей при калибровке шкал тахометра нужно знать принцип работы мостовой схемы. Перед Вами принципиальная схема моста постоянного тока. При равенстве соотношений величин резисторов R1/R2 и R3/R4 напряжения в точках диагонали моста A и B равны, и ток через mA не протекает, стрелка стоит на нуле.

Если, например, уменьшить величину резистора R1, то напряжение в точке А увеличится, а в точке В останется прежним. Через миллиамперметр, находящийся в диагонали моста потечет ток и стрелка отклонится. То есть при постоянном напряжении в точке В и изменении напряжения в точке А стрелка прибора будет двигаться относительно шкалы.

В схеме тахометра функцию резистора R1 выполняет резистор R9, и так далее. При увеличении оборотов двигателя, частота и ширина импульсов с выхода микросхемы увеличивается и таким образом увеличивается напряжение в левой точке подключения миллиамперметра, протекающий ток увеличивается и стрелка отклоняется. Резисторы в плечах моста подобраны в таком соотношении, чтобы мост был изначально разбалансирован, и равенство напряжений в точках подключения миллиамперметра наступало при 700 оборотов двигателя.

Номиналы резисторов на схеме указаны при сопротивлении рамки миллиамперметра 1,2 кОм. Если использовать прибор, имеющий другое сопротивление рамки, то придется подбирать номинал резисторов R8, R9 и R12, R13, временно заменив их переменными. После калибровки прибора, измеряется сопротивление переменных резисторов, и они заменяется постоянными.

Переключатель S1 можно не устанавливать и настроить прибор для измерения в требуемом диапазоне по одной шкале. В таком случае точность измерений снизится в два раза. При растянутой шкале прибора такой точности тоже будет достаточно.

Тахометр, выполненный по предложенной схеме, является законченным прибором и его можно применять для измерения частоты вращения любых валов, например, двигателя моторной лодки, электродвигателей. В качестве датчиков могут использоваться датчики холла, фото и электромагнитные датчики. Достаточно доработать схему входного формирователя импульсов.