.......Очень часто мне как моделисту с пытливым умом и вечным желанием сотворить нечто жужжащее, перелопачивающее воздух и, если повезет, летающее приходило желание заиметь тахометр. Что может быть проще, чем пойти в магазин и купить такое чудо китайского приборостроения, но нет! Мы не ищем легких путей! Еще конечно, на руку сыграл тот факт, что второй моей пассией является электроника и всякие там микроконтроллеры. То, что получилось из интеграции этих двух аспектов, я и представляю в сим сочинении.
.......Технические характеристики тахометра:
максимальная частота - 145633 об/мин (при 9-ти лопастях)
максимальная погрешность +-10% на краю диапазона 350об/мин (при 2-х лопастях)
число лопастей от 1 до 9
индикация - 16 символьный 2-х строчный ЖКИ
способ измерения - ИК оптопара (на просвет)
питание 5В, максимальный ток 80мА
.......Схема тахометра - скачать архив (37 кБ)
.......По сути тахометр - это обычный частотомер, домножающий измеренную частоту на 60/N, где N - число лопастей того устройства, что призвано преобразовать электрическую (ну или метаноловую) энергию в механическую, ведь более распространенной единицей измерения оборотов является об/мин. Вот алгоритм, в большинстве своих строк, и повторяет частотомер.
.......Мозг сего устройства зашит в микроконтроллер ATmega16. Исторически сложилось, что у меня водятся лишь именно 16 атмеги, но в данном устройстве она может быть заменена, после небольшой переделки листинга, например, на 8-ую. Однако разница в их цене не велика и поэтому вполне оправданно поставить 16-ю.
.......Алгоритм программы следующий: 8-битный таймер - счетчик Т0, имеющий тактовым масштабированный тактовый сигнал самого микроконтроллера (я выбрал 1МГц со встроенного генератора), считает до 244, при достижении этого значения формирует прерывание по которому считывается значение счетного регистра 16-битного счетчика Т1 (затем этот регистр обнуляется программно) и начинает считать опять с 0( аппаратный сброс режима СТС). Таймер Т1 работает в режиме Normal тактовый сигнал - внешний, поступающий на вход Т1. Т.е. он как раз и считает сигнал с лопастей.
.......При тактовой частоте 10^6 Гц и установленном в 1024 предделителе таймера Т0 получаем, что прерывания происходят с частотой f = 1000000/1024/244 = 4.0023 Гц.
.......Как известно, чем больше время счета, тем выше точность, например, если мы имеем время счета ? секунды, то получим дискрет результата 1*4*60/N, т.е. при двух лопастях - 120 об/мин, что довольно много. Поэтому время счета - 1 секунда и наибольший дискрет - 60об/мин при установленной 1 лопасти.
.......Получив результат, МК выводит его на экран, то бишь, обновляет значение.
.......С помощью кнопок осуществляется изменение числа лопастей, которое искусственно ограничено в диапазоне 1-9.
.......Так же в программе присутствуют подпрограммы работы с ЖКИ, которые подходят для любого индикатора с контроллером HD44780, подпрограмма двухбайтного деления, которые, возможно будут интересны читателю.
.......ЖКИ может быть заменен на аналогичный с тем же контроллером, если хотите использовать меньше строк или символов- придется выкинуть лишний вывод букв в программе и, возможно, адреса по которым выводят нужные символы. Я использовал индикатор без подсветки.
.......Если проблематично найти использованные мной оптические элементы - подберите пару, чтоб по длине волны стыковались.
.......Я являюсь счастливым обладателем программатора STK500 фирмы Атмел, поэтому прошивал МК как раз с помощью него, однако, как ни странно подойдет любой программатор, будь он фирмачный, али самодельный. Параметры прошивки - внутренний генератор 1МГц, BOOTSZ =11, все биты защиты сняты. Прикладываю листинги .asm и .inc читаются любым текстовым редактором и HEX- файл.
.......Прошивка - скачать архив (13 кБ)
.......Ах да, для справки, у диода длинная нога - плюс, а у транзистора - эмиттер (по схеме минус).
.......Абсолютно нет никакой необходимости собирать девайс на печатной плате, деталей немного и вполне подходит навесной монтаж.
.......Правильно собранная схема и настройки не требует.
.......Как видно из фоток я собрал девайс на макетной плате и корпусом пока прибор не обзавел. Корпус подбирайте по размеру, тут ограничения придумать сложно. Транзистор с диодом при соосном их размещении могут быть разнесены аж до 40 см а то и больше (пока транзистор обеспечивает необходимое изменение напряжения). Но если Вы будете использовать менее мощный ИК диод (приведенный в схеме - 100мВт), советую использовать его на меньшем токе, т.е. включить его через большЕе сопротивление.
.......На мой взгляд, необходимость пересечения линии, соединяющей транзистор с диодом, плоскостью вращения лопастей особых проблем не представляет, однако, при желании, после доработки схемы Вы получите более привычный тахометр, т.е. когда излучающий и принимающий элементы "смотрят" в одну сторону. Если просто развернуть упомянутые элементы, то амплитуды изменения тока транзистора будет недостаточно (на расстоянии до винта около 30 см), поэтому необходимо поставить компаратор, да и схема будет требовать настройки. Однако, в этом случае при измерении, например оборотов импеллера, все равно придется приближать оптопару к плоскости вращения. Потому я считаю простейшую схему вполне удобной.
.......По поводу микроконтроллеров AVR советую читать различные статьи и на сайте самого Atmel тоже много полезной информации, но некоторые листинги с ошибками - будьте осторожны!
