Оптический тахометр

Автор: Pa5ha
Опубликовано 15.12.2005

Оптический тахометр - прибор для оперативного измерения частоты вращения, разрабатывался для авиамодельного кружка. Позволяет измерять частоту вращения воздушных винтов авиамоделей, достаточно прост в использовании, не требует настройки, обладает хорошей чувствительностью.

Тахометр является бесконтактным датчиком оборотов, в котором использован принцип приема инфракрасной составляющей диапазона, излучаемой источниками видимого света. В качестве источника может выступать небо, солнце, лампа накаливания, работающая от источника постоянного тока, модули светодиодной и ИК-подсветки.

В основе устройства лежит микроконтроллер AT90S2313. В качестве индикатора использован алфавитно-цифровой двустрочный индикатор фирмы МЭЛТ, что позволяет выводить всю информацию на экран в удобной не сокращенной форме. Управление осуществляется тремя кнопками.

Область применения диктует такие требования, как оперативность и высокая точность т.к. например при количестве оборотов модельного ДВС, близком к трем десяткам тысяч одна или несколько сотен играют большую роль и могут стоить мотору жизни. Поэтому, точность составляет около 30 об/мин при двухлопастном винте и время измерения/обновления информации 1 сек.

Технические характеристики:

• Рабочий диапазон измерения частоты вращения: от 30 об.
• Погрешность измерения частоты вращения: 60 об/лопасть
• Питание: батарея постоянного тока типа "Крона" (9В)
• Потребляемый ток: max 110 мА с подсветкой, 40 мА без подсветки дисплея.
• Измерение:по индикатору, расположенному на корпусе.
• Время обновления показаний: 1с.
• Управление: три кнопки
• Индикация: 2-х строчный алфавитно-цифровой индикатор. Измерение в реальном масштабе времени.
• Диапазон рабочих температур: зависит от индикатора.

Импульсы с датчика поступают на счетный вход контроллера первого таймера. Поскольку разрядность данного таймера - восемь бит, он был расширен за счет регистра до 16-ти битного по средствам прерывания переполнения таймера. Нулевой таймер считает импульсы тактового генератора и каждую секунду по средствам прерывания вызывает функцию подсчета и индикации.

Для подключения индикатора в целях экономии бит портов ввода/вывода и упрощения написания прошивки была выбрана схема с использование четырехбитного интерфейса, что позволило использовать целиком семибитный порт D контроллера (линия данных - 4 бита, линия выбора операции R/W, линия cтробирования/синхронизации E, линия выбора регистра RS).

При инициализации дисплея выбирается первая (фактически вторая) кодовая таблица знакогенератора, содержащая полный набор русских заглавных и прописных букв в удобном порядке в соответствии со спецификациями кодовой таблицы ASCII. Вообще, данная функция делает индикаторы универсальными, позволяя использовать их, как стандартные с контроллером аналогичным HD44780 и не исключает их отечественного применения.

В режиме индикации об/мин необходимо умножать полученные результаты на 60. Данный контроллер аппаратных средств умножения не имеет, поэтому проблема умножения решена следующим образом: полученный результат запоминается, сдвигается на 6 бит влево, что аналогично умножению на 64 и потом четыре раза вычитается ранее запомненное значение.

Датчик построен на операционном усилителе LM358, что обеспечивает высокую чувствительность и легкость чтения контроллером данных. Фототранзистор подбирается на необходимый диапазон длин волн. В качестве бюджетного варианта может быть использовать один из сдвоенного фототранзистора нерабочей шариковой мышки. Кнопки, кстати, можно взять оттуда же.

После сборки необходимо проверить точность показаний тахометра т.к. возможны помехи и самовозбуждения в работе датчика. Например, от лампы, подключенной к городской электросети тахометр должен показывать 100 гц (если в сети 50гц.). Если это не так, то первым делом стоит зашунтировать питания каждого корпуса одним или несколькими конденсаторами на 0.1 мкФд. Если это не помогло, то необходимо попробовать зашунтировать фототранзистор емкостью 50-100 пФд и резистор на 8.2 кОм.

Прошивка: tahometer.hex
Исходники: tahometer.asm

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Автомобильный тахометр с цифровой индикацией.

Тахометр для скутера с цифровой индикацией.

Вольтметр-тахометр для автомобиля