AVT2711 - Obrotomierz.pdf - AVT - gselectro.eu

Projekty AVT

Obrotomierz

2 7 1 1

W samochodach z wytłumionymi silnikami

jazda i przełączanie biegw na słuch stają się

coraz trudniejsze, zwłaszcza przy braku sto-

sownego obrotomierza. Jazda przy odpo-

wiednim zakresie obrotw silnika sprzyja

zmniejszeniu zużycia paliwa, oszczędza sil-

nik oraz ogranicza zanieczyszczenie środo-

wiska. Należy pamiętać, że maksymalne

obroty nie zawsze prowadzą do osiągnięcia

najwyższej mocy.

Opisany obrotomierz może znaleźć zasto-

sowanie także jako dodatkowy, niepowta-

rzalny gadżet w samochodach, ktre mają

fabryczne obrotomierze.

Układ został tak zaprojektowany, by była

możliwa wspłpraca z silnikami dwu- lub

czterocylindrowymi. Dzięki zastosowaniu

techniki mikroprocesorowej jest łatwy w wy-

konaniu oraz nie wymaga kalibracji. Proste

jest także podłączenie w dowolnym samo-

chodzie, gdyż wykorzystywane są impulsy

z przerywacza cewki zapłonowej. Obroto-

mierz charakteryzuje maksymalny pomiar

obrotw do 9000 [obr./min] oraz rozdziel-

czość 250 [obr./min], ktra z pewnością

wystarczy.

byłoby wywoływane kilkakrotnie, co prowa-

dziłoby do fałszywych pomiarw prędkości

obrotowej. Tak więc dodatkowy przerzutnik

U2A likwiduje wspomniane drgania, z ktre-

go wyjścia (Q\) czysty impuls wywołuje

przerwanie INT1. Stała czasowa tego prze-

rzutnika nie może być zbyt duża, gdyż ogra-

niczy to pomiar maksymalnych wartości

obrotw i wynosi około 3ms, co umożliwia

pomiar prędkości do 9000 [obr./min]. Pomiar

prędkości obrotowej polega na pomiarze

czasu pomiędzy impulsami na wejściu prze-

rwania INT1 zgodnie ze wzorem:

Obr [obr./min] = [60*(częstotliwość

kwarcu/12)] / ilość zliczonych impulsw

Liczba zliczonych impulsw to wartość,

ktrą zliczy wewnętrzny licznik pomiędzy

dwoma impulsami na wejściu INT1. Zworka

JP1 umożliwia wybr rodzaju silnika. Wystę-

pują silniki, w ktrych na jeden obrt wału

Opis układu

Na rysunku 1 przestawiony został schemat

ideowy obrotomierza. Odbierane impulsy

z przerywacza cewki zapłonowej zostają

uformowane w układzie złożonym z elemen-

tw R1, R2, R3, R4, D38, D39, C1 oraz T1.

Na kolektorze T1 uzyskuje się ujemne impul-

sy w takt pracy przerywacza. Impulsy te

wyzwalają przerzutnik monostabilny U2A

o stałej czasowej ok. 3ms. Ponieważ styki

przerywacza skłonne są do drgań tak jak nor-

malny przycisk, potrzebne okazało się wytłu-

mienie tych drgań, gdyż impulsy z przerywa-

cza wywołują przerwania INT1. Przy braku

filtracji drgań styku przerywacza, przerwanie

Rys. 1 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

H HH

Projekty AVT

Listing 1

Do 'pętla głwna programu

If Pom_zak = 1 Then

'jeżeli pomiar zakończony to

Disable Timer0

'zablokuj timer0

Temp = Counter0

'odczytaj wartość timera0

Zm_pom = Zm_pom + Temp

'dodaj ja do wartości zmiennej zm_pom Temp = 60000000 / Zm_pom

'oblicz prędkość ze wzoru 60*1MHz/zm_pom

If Jp = 0 Then

'jeżeli zwora założona to podziel

Temp = Temp / 2

'wynik przez 2, gdy na obrt przypadają dwa zapłony

End If

Wynik = Temp

'zapisz wynik do zmiennej wynik

Reset Pom_zak

'zeruj flagę zezwolenia na obliczenie prędkości

Set Zez_pom

'ustaw flagę zezwalającą na pomiar

Zm_pom = 0

'wyzeruj zmienne

Licz_czas = 0

Enable Timer0

Else 'w przeciwnym wypadku

If Wynik > 0 And Br_syg = 65 Then 'jeżeli wynik >0 oraz wartość br_syg=65 to

Nop

'gdzie br_syg określa czas braku sygnału wejściowego Nop

'po ktrym zmienna wyniku jest zmniejszana do zera

nop

Decr Wynik

'zmniejsz zmienna wyniku

End If

Loop

'koniec pętli głwnej programu

End

korbowego przypada jeden zapłon (silniki

dwucylindrowe np. maluch czy cinquecen-

to). Jeżeli w samochodzie będzie silnik czte-

rocylindrowy, to na każdy obrt wału korbo-

wego będą przypadać dwa zapłony. Tak więc

otrzymany wynik prędkości obrotowej

będzie trzeba dodatkowo podzielić przez 2,

co ma miejsce przy założonej zworce JP1.

Pozostałe porty mikrokontrolera wykorzysta-

ne zostały do sterowania diodami tworzący-

mi wyświetlacz obrazujący skalę obrotomie-

rza. Ponieważ wyświetlacz składa się z 37

diod LED, potrzebne okazało się jego mul-

tipleksowanie. Port P1 steruje wierszami

wyświetlacza, natomiast linie P3.5, P3,4,

P3.2, P3.1, P3.0 sterują poprzez

tranzystory T2-T6 jego kolumna-

mi. Rezystory R11-R18 ograni-

czają prąd płynący przez diody do

bezpiecznej wartości. Porty mik-

rokontrolera mają sporą wydaj-

ność w stanie niskim, dlatego też

możliwe było sterowanie wiersza-

mi wyświetlacza bezpośrednio

z portu. Stabilizator U3 ogranicza

napięcie zasilające do potrzebnej

wartości 5V. Elementy X1, C7,

C8 odpowiedzialne są za popra-

wne taktowanie mikrokontrolera,

natomiast kondensator C9 za

poprawne zerowanie mikrokon-

trolera po włączeniu zasilania.

prędkości obrotowej, gdyż można ją będzie

wykorzystać także przy innych pomiarach.

Na listingu 1 przedstawiona zastała pętla

głwna programu. W tej pętli dokonywane są

przeliczenia zliczonych impulsw - na pręd-

kość obrotową. Po ustawieniu w przerwaniu

INT1 flagi Pom_zak dokonywane są oblicze-

nia zgodnie z powyżej zamieszczonym wzo-

rem. Jeżeli zworka JP1 jest założona, dodat-

kowo wynik dzielony jest przez 2. Po doko-

naniu przeliczeń zmierzona wartość obroto-

wa przechowywana jest w zmiennej wynik .

Podczas braku impulsw (przy zgaśnięciu

silnika) mogłoby się zdarzyć, że nie będzie

wywoływane już przerwanie INT1 i w

zmiennej wynik zostanie wcześniej obliczona

wartość. Wartość ta będzie wtedy wyświetla-

na, gdy silnik nie pracuje, co jest zachowa-

niem nieprawidłowym. Aby temu zapobiec,

przy braku impulsw na wejściu INT1 przez

kilkadziesiąt milisekund zmienna wynik jest

stopniowo zmniejszana do zera. Będzie to

powodować stopniowe wygaszanie wskazań

obrotomierza. Listing 2 przedstawia prze-

rwanie od timera0 , ktry zlicza impulsy

pomiędzy przerwaniami INT1. Przerwanie to

jest wywoływane po przepełnieniu 16-bito-

wego licznika, gdyż jako taki został skonfi-

gurowany timer0 . W przerwaniu tym doda-

wana jest wartość pojemności licznika do

Listing 2

Zw_licz_czasu: 'przerwanie przepełnienia timera0

Zm_pom = Zm_pom + 65536 'dodaj wartość 65536 (licznik pracuje jako 16-bitowy)

Incr Licz_czas 'zwiększ zmienna licz_czas

If Licz_czas = 10 Then 'jeżeli wartość tej zmiennej osiągnie 10 to

Stop Timer0

'zatrzymaj timer0

Set Zez_pom

'ustaw flagę zezwolenia na pomiar

Br_syg = 0

'wyzeruj zmienna br_syg

End If

Return

Listing 3

Pomiar: 'przerwanie od wejścia int1

If Zez_pom = 1 Then 'jeżeli flaga zezwolenia pomiaru ustawiona to

Counter0 = 0

'wyzeruj timer0

Program

Program na mikrokontroler napi-

sany został w Bascomie i można

go ściągnąć ze strony interneto-

wej EdW. Chciałbym przestawić

tylko tę jego część, ktra odpowie-

dzialna jest za pomiar i obliczenie

Start Timer0

'start timer0

Reset Zez_pom

'wyzeruj flagę zezwolenia na pomiar

Else

'w przeciwnym wypadku

Stop Timer0

'zatrzymaj timer0

Set Pom_zak

'ustaw flagę pomiar zakończony

End If

Br_syg = 0

Return

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

zmiennej przechowującej zmierzone impulsy

pomiędzy przerwaniami. Dodatkowa zmien-

na Licz_czas zabezpiecza układ przed tylko

jednym impulsem na wejściu INT1 (wyzwo-

lenie pomiaru a brak jego zakończenia).

Osiągnięcie wartości 10 przez tę zmienną

automatycznie kończy pomiar. Na listingu 3

widoczne jest przerwanie od INT1. Pierwsze

wyzwolenie tego przerwania wyzwala

pomiar (włączenie timera0 ), a następne

wyłącza timer0 , kończąc tym samym

pomiar. Po zakończeniu pomiaru ustawiana

jest także flaga zezwolenia na obliczenie

prędkości obrotowej. Dalsza część programu

obrotomierza składa się z wyliczenia pro-

gw zapalenia diod LED oraz z obsługi mul-

tipleksowanego wyświetlacza, ktrego

obsługa wyzwalana jest przerwaniami od

Timera1 .

względu na dwustronną płytkę. Jeżeli montaż

przebiegł prawidłowo, obrotomierz powinien

działać od razu po włączeniu zasilania.

Montaż obrotomierza w samochodzie nie

jest skomplikowany. Mierzone impulsy

można pobrać wprost z cewki zapłonowej,

natomiast zasilanie - z przewodu, na ktrym

pojawia się napięcie po przekręceniu kluczy-

ka. Umożliwi to działanie obrotomierza tylko

po przekręceniu kluczyka. Choć, jak kto

woli, można dołączyć obrotomierz wprost do

zaciskw akumulatora. Ze znalezieniem

odpowiedniej obudowy oraz miejscem zain-

stalowania obrotomierza w samochodzie nie

powinno był problemw.

W stanie spoczynku, gdy brak jest impul-

sw z cewki zapłonowej samochodu, świecić

powinna pierwsza dioda LED sygnalizująca

brak obrotw.

Do opisywanego układu zaprojektowana

została prosta płyta czołowa, ktra widoczna

jest na rysunku 3 . Rysunek ten, po przenie-

sieniu na papier samoprzylepny i wycięciu

otworw, można nakleić na obudowę obroto-

mierza. Tak wykonaną płytę czołową należy

polakierować lub zabezpieczyć samoprzy-

lepną bezbarwną folią. W zależności od

rodzaju silnika należy nie zapomnieć

o poprawnym ustawieniu obrotomierza

zworką JP1.

Proponowany obrotomierz, po zmianie

progw zapaleń diod oraz płyty czołowej,

może znaleźć zastosowanie także w innych

urządzeniach, w ktrych potrzebny jest

pomiar prędkości obrotowej.

Montaż i uruchomienie

Obrotomierz należy zmontować na dwu-

stronnej płytce,

ktra widoczna jest

na rysunku 2 . Mon-

taż najlepiej rozpo-

cząć od elementw

najmniejszych, koń-

cząc na diodach

LED. Żeby prosto

wlutować diody

LED, należy w

pierwszej kolejności

wlutować po jednej

końcwce diod

5mm. Po ich odpo-

wiednim ułożeniu

można zalutować

drugie końcwki.

Następnie należy

włożyć diody 3 mm

i lutować w ten sam

sposb.

Przy montażu

elementw należy

unikać pomyłek,

gdyż ich pźniejsze

wylutowanie może

być utrudnione ze

Rys. 2 Schemat montażowy

Marcin Wiązania

marcin.wiazania@edw.com.pl

Rys. 3 Rysunek płyty czołowej

Wykaz elementw

Rezystory

R1,R2,R6-R10 . . . . . . . . . . . . . . .4,7k Ω

R3,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15k Ω

R11-R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 Ω

D21,D25 . . . . . . . . . . .LED 5mm zielona

D2-D4,D6-D8,D10-D12,D14-D16,D18-

D20, D22-D24,D26-D28 LED 3mm zielona

D29,D33 . . . . . . . . . . . . .LED 5mm żēłta

D30-D32 . . . . . . . . . . . . .LED 3mm żēłta

D37 . . . . . . . . . . . . .LED 5mm czerwona

D34-D36 . . . . . . . . . .LED 3mm czerwona

D38 . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 4,7V

D39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

T1 . . . . . . . . . . . . . . . .BC547 lub BC548

T2-T6 . . . . . . . . . . . . .BC557 lub BC558

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89C2051

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HCT123

U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805

Inne

JP1 . . . . . . . . . . . . . . .jumper ze zworką

X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .kwarc 12MHz

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C2,C3 . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczne

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/16V

C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 µ F/16V

C7,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7 µ F/16V

Pēłprzewodniki

D1,D5,D9,D13,D17,

Komplet podzespołēw z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2711

Elektronika dla Wszystkich

AVT2711 - Obrotomierz.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: