Cyfrowy_obrotomierz_predkosciomierz.pdf

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 250,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Cyfrowy obrotomierz/prędkościomierz

samochodowy

Przystawka do obrotomierza AVT−482

Projekt

116

Jak siÍ okazuje,

sk³adaj¹c w†ca³oúÊ kilka

urz¹dzeÒ opisanych w†EP,

moøna uzyskaÊ efekt,

ktÛrego nie przewidzieli

nawet autorzy projektÛw.

Rekomendacje :

polecamy przede wszystkim

fanom elektronizacji

starszych samochodÛw,

ktÛre niewielkim kosztem

moøna efektownie

doposaøyÊ.

Kaødy wspÛ³czesny samo-

chÛd jest wyposaøony w†elek-

troniczne urz¹dzenie steruj¹-

ce prac¹ silnika, okreúlane

powszechnie ìkomputerem

samochodowymî. W†samo-

chodach z†silnikiem benzyno-

wym urz¹dzenie to steruje

uk³adami wtryskowym i†za-

p³onowym, dobieraj¹c m.in.

w†zaleønoúci od prÍdkoúci sa-

mochodu, temperatury i†ob-

ci¹øenia silnika: sk³ad mie-

szanki paliwowo-powietrznej,

k¹t otwarcia przepustnicy,

moment i†czas trwania wtrys-

ku paliwa, wyprzedzenie za-

p³onu iskrowego. Informacja

w†postaci sygna³Ûw elektrycz-

nych odbierana jest przez

komputer od rÛønych czujni-

kÛw, przetwarzana i†przesy-

³ana do urz¹dzeÒ wykonaw-

czych.

Prezentowana w†artykule

przystawka wykorzystuje im-

pulsy pochodz¹ce z†czujnika

przebytej drogi oraz z†czuj-

nika prÍdkoúci obrotowej wa-

³u korbowego do cyfrowego

odczytu tych wielkoúci.

InformacjÍ o†prÍdkoúci

obrotowej najwygodniej jest

uzyskaÊ w†miejscu, w†ktÛrym

wystÍpuje przebieg o†czÍstot-

liwoúci impulsÛw zap³ono-

wych proporcjonalnej do licz-

by cylindrÛw†silnika. W†sil-

nikach czterosuwowych, czte-

rocylindrowych czÍstotliwoúÊ

ta wynosi:

f n = n/30 [Hz], gdzie:

n†- obroty silnika [1/min]

NiektÛre modele samocho-

dÛw posiadaj¹ instalacjÍ fab-

rycznie przygotowan¹ do pod-

³¹czenia dodatkowego wypo-

saøenia, takøe obrotomierza.

Wystarczy zidentyfikowaÊ od-

powiednie z³¹cze.

Czujnik przebytej drogi ge-

neruje impulsy elektryczne,

ktÛrych czÍstotliwoúÊ jest pro-

porcjonalna do prÍdkoúci sa-

mochodu i†wynosi:

f v = K†x†V†[Hz], gdzie:

V†- prÍdkoúÊ samochodu [km/

h],

K†- wspÛ³czynnik proporcjo-

nalnoúci.

WielkoúÊ wspÛ³czynnika

K dobierana jest w†zaleønoúci

od parametrÛw konstrukcyj-

nych uk³adu napÍdowego sa-

mochodu oraz od sposobu

dzia³ania uk³adÛw elektro-

nicznych steruj¹cych silni-

kiem. UstaliÊ j¹ moøna

doúwiadczalnie, dokonuj¹c

pomiarÛw czÍstotliwoúci im-

pulsÛw czujnika przy rÛønych

prÍdkoúciach samochodu.

Przyk³adowe wyniki pomia-

rÛw przedstawiono w† tab. 1 .

Potwierdzaj¹ one za³oøon¹ li-

niow¹ zaleønoúÊ porÛwnywa-

nych wielkoúci.

PrÍdkoúÊ obrotowa silni-

kÛw benzynowych mieúci siÍ

w†granicach od oko³o 800...950

obr./min. (obroty biegu ja³o-

wego) do oko³o 6000...9000

obr./min. (obroty maksymal-

ne). Zgodnie z†przytoczonym

wzorem odpowiada to czÍs-

totliwoúÊ†impulsÛw zap³ono-

wych 26...300 Hz. Miernik

czÍstotliwoúci zawyøaj¹cy

wskazania dok³adnie 30-krot-

nie spe³ni wiÍc doskonale ro-

lÍ obrotomierza. Analogicz-

nie, do roli prÍdkoúciomierza

nada siÍ miernik zaniøaj¹cy

w†tym przypadku mierzon¹

czÍstotliwoúÊ 4,5-krotnie.

Taka w³aúnie koncepcja

ìfa³szuj¹cegoî niejako wyniki

pomiarÛw cyfrowego czÍstoú-

ciomierza zosta³a wykorzysta-

na przy konstruowaniu pros-

tej przystawki, oprÛcz ktÛrej

na ca³oúÊ urz¹dzenia sk³adaj¹

siÍ po odpowiednich adapta-

cjach opisany w†EP8/95 po-

wielacz czÍstotliwoúci z†pÍtl¹

PLL (AVT-1082) oraz - czÍú-

ciowo - uk³ad obrotomierza

AVT-482 opisany w†EP1/99.

Schemat blokowy urz¹-

dzenia pokazano na rys. 1 ,

a†schemat elektryczny na

rys. 2 .

Przystawka pe³ni rolÍ ste-

rownika czasu bramkowania

impulsÛw Tb oraz prze³¹cz-

nika rodzaju wskazaÒ.

Tab. 1. Wyniki pomiarów

wykonanych w samochodzie

Opel Corsa z silnikiem X12SZ

Prêdkoœæ Czêstotliwoœæ K = f v /V

samochodu

impulsów

[km/h]

prêdkoœci f v

[Hz]

175

4,4

270

4,5

360

4,5

Rys. 1. Schemat blokowy cyfrowego prędkościomierza/

obrotomierza samochodowego

100

450

4,5

102

Elektronika Praktyczna 2/2004

czujnika

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

482. Powielacz AVT-1082 za-

silany jest napiÍciem +12V

i†powinien pracowaÊ w†zakre-

sie czÍstotliwoúci wejúcio-

wych 10...400 Hz. Wymaga to

zmiany wartoúci elementÛw

ustalaj¹cych czÍstotliwoúÊ os-

cylacji generatora VCO oraz

elementÛw filtru dolnoprze-

pustowego. Wartoúci po zmia-

nie podano w†wykazie ele-

mentÛw.

Rys. 2. Schemat elektryczny przystawki

Montaø i†uruchomienie

PrzystawkÍ zmontowano

na jednostronnej p³ytce dru-

kowanej, ktÛrej schemat mon-

taøowy pokazano na rys. 3 .

Dwa otwory o†úrednicy ok.

3,5 mm oznaczone ìxî nale-

øy wierciÊ po na³oøeniu p³yt-

ki przystawki na gÛrn¹ czÍúÊ

p³ytki AVT-482 (nad wy-

úwietlaczem), wspÛlnie

w†obu p³ytkach. W†pierwszej

kolejnoúci montuje siÍ wyko-

nane z†izolowanego przewo-

du zwory Z1, Z2, Z3, w†ostat-

niej kondensatory elektroli-

tyczne C2 i†C4, koniecznie

w†pozycji leø¹cej. Montaø

p³ytki AVT-482 przeprowa-

dza siÍ z†godnie z†opisem

w†EP 1/99, pomijaj¹c ca³¹

czÍúÊ analogow¹, uk³ad IC1

i†zwi¹zane z†nim elementy

generatora wzorcowego oraz

diody D1...D4. Punkt SW1

musi zostaÊ zwarty z†punk-

tem ì2î, a†wyprowadzenia

stabilizatora IC6 tak ukszta³-

towane, aby znalaz³ siÍ on

w†pozycji poziomej.

Wymiary p³ytki AVT-1082

zosta³y zmniejszone zgodnie

z† rys. 4 . Jej montaø przebiega

w†sposÛb tradycyjny (opis

w†EP 8/96) z†uwzglÍdnieniem

opisanych wczeúniej zmian

wartoúci elementÛw.

Punkty J3, J6, J7, J9, J12

przystawki ³¹czy siÍ przewo-

dami z†p³ytk¹ AVT-1082, pun-

kty J4, J5, J10, J13, J14 z†p³yt-

k¹ AVT-482 wed³ug schematu

ideowego. W†punktach J1, J2,

J8 i†J11 ³¹czy siÍ przystawkÍ

z†instalacj¹ samochodu. Jeøeli

prze³¹cznik S1 rodzaju wska-

zaÒ bÍdzie umieszczony poza

przystawk¹ i†po³¹czony z†ni¹

przewodami, naleøy zwrÛciÊ

uwagÍ, aby w†po³oøeniu

Opis dzia³ania uk³adu

Prostok¹tny przebieg

o†czÍstotliwoúci impulsÛw

zap³onowych i†amplitudzie

12†V z†instalacji elektrycznej

samochodu jest doprowadza-

ny poprzez wejúcie/wyjúcie

fn przystawki do wejúcia IN-

PUT powielacza AVT-1082.

Z†wyjúcia OUT2 powielacza

sygna³ o†czÍstotliwoúci 100

razy wiÍkszej trafia do jedne-

go ze stykÛw sekcji a prze-

³¹cznika S1. Do drugiego sty-

ku tej sekcji doprowadzony

jest poprzez wejúcie fv przy-

stawki sygna³ prÍdkoúci sa-

mochodu.

W†zaleønoúci od po³oøenia

prze³¹cznika, jeden z†tych

sygna³Ûw kierowany jest na

wejúcie obrotomierza AVT-

482 w†wÍüle R6/n7 IC7. RÛw-

noczeúnie z†wyjúcia fb przy-

stawki do wÍz³a p3 IC1/p2

IC2A obrotomierza AVT-482

zostaje doprowadzony sygna³

steruj¹cy czasem otwarcia

bramki IC4B. CzÍstotliwoúÊ te-

go sygna³u dobrana jest tak,

aby czas bramkowania wyno-

si³ 30/100=0,3 s†podczas mie-

rzenia obrotÛw i†oko³o 1/

4,5=0,2(2) s†podczas mierze-

nia prÍdkoúci. Zliczone

w†tych okresach i†wyúwietlo-

ne impulsy okreúlaj¹ prÍd-

koúci w†[km/h] i†obroty w†[1/

min].

Z†zasady dzia³ania obroto-

mierza AVT-482 wynika, øe

czas otwarcia bramki IC4B jest

rÛwny okresowi sygna³u do-

prowadzonego na wejúcie ze-

ruj¹ce przerzutnika RS. Zasz³a

wiÍc pomy³ka w†okreúleniu

tego czasu na schemacie elek-

trycznym obrotomierza AVT-

482 (EP 1/99, str. 2) w†po³o-

øeniu 2†s†prze³¹cznika SW1.

W†rzeczywistoúci czas ten wy-

nosi 1,5 s, poniewaø przerzut-

nik jest wÛwczas zerowany

stanem licznika binarnego

IC2A rÛwnym 3†i†w†takim

w³aúnie stosunku dzielona zo-

staje przez ten licznik dopro-

wadzona na jego wejúcie EN

czÍstotliwoúÊ.

Ten fakt wykorzystano

w†sposobie dzia³ania przy-

stawki. Doprowadzona do

wejúcia licznika IC2A czÍstot-

liwoúÊ bramkowania fb jest

dzielona przez 3. Przy f b =10

Hz bramka IC4B jest otwarta

przez 3/10=0,3 s†(pomiar ob-

rotÛw). Przy f b =13,5 Hz czas

otwarcia tej bramki wynosi 3/

13,5=0,2(2) s†(pomiar prÍdkoú-

ci). Czasy te s¹ wiÍc zgodne

z†przyjÍtymi wczeúniej za³o-

øeniami.

Do generacji potrzebnych

czÍstotliwoúci wykorzystany

zosta³ w†przystawce ìnie-

úmiertelnyî uk³ad NE555N

w†klasycznej konfiguracji

multiwibratora astabilnego.

Zmiana generowanej przez

uk³ad czÍstotliwoúci dokony-

wana jest poprzez przy³¹cze-

nie do +5 V†jednej z†ga³Ízi

R1/P1 lub R2/P2. Dokonuje te-

go sekcja b prze³¹cznika S1.

Przy pomiarze obrotÛw prze-

³¹cznik ten ³¹czy z†+5 V†takøe

anodÍ przeniesionej z†p³ytki

AVT-1082 diody LED D1.

åwiecenie tej diody w†trybie

pomiaru obrotÛw sygnalizuje

prawid³owe zsynchronizowa-

nie siÍ pÍtli PLL powielacza

czÍstotliwoúci AVT-1082.

W†trybie pomiaru prÍdkoúci

dioda pozostaje zgaszona. Ele-

menty R3, C5 wraz z†R1, P1

lub R2, P2 ustalaj¹ czÍstotli-

woúÊ fb . Potencjometr P1 s³u-

øy do kalibracji wskazaÒ

prÍdkoúci, a†P2 do kalib-

racji wskazaÒ obrotÛw.

PrzyjÍte wartoúci tych ele-

mentÛw pozwalaj¹ na

praktyczne uzyskanie cza-

sÛw otwarcia bramki IC4B

od 0,1 do 0,5 s, pokry-

waj¹c za³oøone potrzeby

z†wystarczaj¹cym margi-

nesem.

Ca³y uk³ad zasilany

jest napiÍciem +12

V†z†akumulatora samocho-

du. NapiÍcia +5†V potrzeb-

nego do zasilania przy-

stawki dostarcza stabiliza-

tor IC6 obrotomierza AVT-

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej przystawki

Rys. 4. Zmodyfikowany kształt

płytki AVT−1082

Elektronika Praktyczna 2/2004

103

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

WYKAZ ELEMENTÓW

Przystawka

Rezystory

R1: 150 k

R2: 100 k

Ω

P1, P2: 200 k

Ω

potencjometr montażowy

wieloobrotowy leżący

Kondensatory

C1, C3: 100 nF

C2, C4: 220 µF/16V

C5: 470 nF

Półprzewodniki

D1: LED

IC1: NE555N

Różne

S1: przełącznik dwusekcyjny

Z1, Z2, Z3: zwory po stronie

elementów

obudowa: Z−29

Rys. 5. Konstrukcja mechaniczna

ìkm/hî prze³¹cznika do +5†V

zasilania by³a ³¹czona ga³¹ü

P1, R1 uk³adu, a†do wejúcia

AVT-482 doprowadzony syg-

na³ fv . Jest to istotne ze wzglÍ-

du na przewidzian¹ moøli-

woúÊ korekty wskazaÒ prÍd-

koúci potencjometrem P1 po

zamkniÍciu ca³ego urz¹dzenia

w†obudowie.

Po dok³adnym sprawdze-

niu wszystkich po³¹czeÒ

i†ustawieniu prze³¹cznika S1

w†pozycji ìkm/hî do punk-

tÛw J1, J2 pod³¹cza siÍ tym-

czasowe zasilanie 12 V. Wy-

úwietlacz powinien wskazaÊ

ì1î. PobÛr pr¹du bez sygna³u

wejúciowego wynosi ok.

20†mA. Teraz do punktu J11

naleøy doprowadziÊ przebieg

prostok¹tny o†amplitudzie ok.

12†V i†czÍstotliwoúci Kx100

(np. 450 Hz). Potencjometrem

P1 ustala siÍ wskazania wy-

úwietlacza na ì100î, co od-

powiada prÍdkoúci 100 km/

h. ZwiÍkszaj¹c lub zmniejsza-

j¹c doprowadzon¹ czÍstotli-

woúÊ np. 2-krotnie, wskaza-

nia wyúwietlacza powinny

zmieniaÊ siÍ w†takim samym

stosunku.

Po doprowadzeniu do pun-

ktu J8 czÍstotliwoúci 200 Hz

i†prze³¹czeniu S1 w†pozycjÍ

ìobr/minî powinna zaúwieciÊ

siÍ dioda D1. Potencjometrem

P2 ustala siÍ wskazania przy-

rz¹du na oko³o ì6000î. Przy

zmianie czÍstotliwoúci na 50

Hz powinien on wskazywaÊ

ì1500î. Jeúli wszystko jest

w†porz¹dku, ³¹czy siÍ ze sob¹

w†dwÛch miejscach za pomo-

c¹ úrubek z†nakrÍtkami oraz

tulejek i†podk³adek przystaw-

kÍ i†p³ytkÍ AVT-482 ( rys. 5 ).

Ca³oúÊ umieszcza siÍ w†obu-

dowie i†zabezpiecza przed

przesuwaniem wk³adkami

z†g¹bki lub mikrogumy.

W†obudowie wywiercony jest

otwÛr umoøliwiaj¹cy dostÍp

do pokrÍt³a regulacyjnego po-

tencjometru P1, pozwalaj¹cy

na ìzestrojenieî wskazaÒ prÍd-

koúci z†analogowym prÍd-

koúciomierzem fabrycznym.

Na zewn¹trz obudowy powin-

na siÍ znaleüÊ soczewka diody

D1 oraz hebelek (düwigienka)

prze³¹cznika S1.

Z†wnÍtrza obudowy wy-

prowadzony jest odcinek 4-

øy³owego przewodu, ³¹cz¹cy

przyrz¹d z†instalacj¹ samo-

chodu. Zasilanie naleøy pod-

³¹czyÊ za wy³¹cznikiem urz¹-

dzeÒ odbiorczych w†samocho-

dzie (stacyjk¹).

Marek A. Kulczycki

Elementy zmienione

w układzie AVT−1082

Rezystory

R2: 360 k

R3: 470 k

R5: 100 k

Ω

Kondensatory

C2: 160 pF

C3: 1 µF

Półprzewodniki

D1: pominięta

Ω

Elementy pominięte:

zgodnie z opisem w tekście

104

Elektronika Praktyczna 2/2004

R3: 4,7 k

R6: 22 k

Element zmieniony

w układzie AVT−482

R6: 47 k

Elektronika Praktyczna 2/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: