Цифровой тахометр 2 в 1 (контактный и бесконтактный методы измерения)

Электронный тахометр — это цифровое устройство, изготовленное из электронных компонентов и используемое для измерения скорости электродвигателя или любого другого вращающегося объекта в оборотах/ минуту. Он расположен в приборной панели автомобиля имеет хороший обзор и точность измерения.

Простой метроном скорости

Тахометр происходит от двух греческих слов: «тахо» означает «скорость», а «метроном» — «измерять». Он работает по принципу генератора и определяет напряжение, соответствующее скорости вала. Он также известен как счётчик оборотов. Принцип работы:

• индукционный;
• электромагнитный;
• электронный;
• оптический.

Исторически сложилось так, что первый механический тахометр был разработан на основе измерения центробежной силы. В 1817 году они были использованы для измерения скорости тяговых машин, но после 1840 года применялись преимущественно для измерения скорости транспортных средств. Цифровой тахометр — оптический датчик, предназначенный для определения угловой скорости вращающегося элемента. Области применения:

1. Автомобили, самолёты, тракторы, поезда, лёгкие рельсовые транспортные средства и их ремонт.
2. Лазерные инструменты.
3. Медицинское применение. Гематахометр — устройство, установленное в артерию или вену, оценивает скорость движения крови по вращающейся турбине. Показания используются для диагностики проблем кровообращения, таких как тромбофлебит.
4. Аналоговая запись звука, измеряющая скорость аудиокассеты.
5. Оценка скорости и объёма трафика.

Типы современных тахометров

Важным параметром, который учитывают при выборе устройства, является рабочий диапазон скорости. Он устанавливает границу измерения, который способен контролировать прибор. Ещё один параметр — точность, которая задаётся в единицах, таких как ± RPM. Используемая технология датчиков: контактные, фотоэлектрические, индуктивные и с эффектом Холла.

В приборе контактного типа он входит в контакт с вращающейся частью. В фотоэлектрическом устройстве для измерения скорости используются световые лучи, видимые или инфракрасные. Частота разрыва, которого применяется для расчёта скорости. Индуктивные инструменты используют магнитные элементы для индукции магнитных полей, а частота активации — для измерения скорости. Конструктивные особенности:

• счётчики;
• таймеры;
• стробоскоп.

Конфигурации дисплея включают аналоговые визуальные индикаторы, цифровые или графические видеодисплеи. Пользовательские интерфейсы и типы управления имеют аналоговые лицевые или цифровые панели и компьютерные программируемые интерфейсы. Современные тахометры оснащаются программным обеспечением для работы на ПК. У многих есть сетевые или коммуникационные интерфейсы. Доступные электрические выходы:

• аналоговое напряжение;
• аналоговый ток;
• аналоговая модулированная частота;
• переключатель или сигнализация;
• светодиодный экран.

Тахометры классифицируются на основе технологии сбора данных. Типы применяемых устройств:

1. Аналоговые. Состоят из измерителя и интерфейса набора номера. Они не имеют возможности хранить базу данных, а также не вычисляют средние показания и их отклонения. Скорость движения преобразовывается в напряжение с использованием внешнего преобразователя частоты. Затем это измерение отображается аналоговым вольтметром.
2. Цифровые — состоят из ЖК-дисплея или светодиодного индикатора и памяти для хранения информации. Они осуществляют статистические операции и подходят для точного измерения и мониторинга любых видов времени. Цифровые тахометры чаще встречаются в наши дни, они дают числовые показания вместо использования циферблатов.
3. Контактный тип, контактируют с вращающимся валом, прикрепляется к дизелю или электродвигателю. Например, оптический кодер или магнитный датчик измеряет обороты. Они способны измерять скорость вращения в пределах от 0, 5 об / мин до 10 тыс. об / мин, имеют ЖК-дисплей, работает с диапазоном рабочих температур от 0 до + 40 C.
4. Бесконтактный тип не нуждается в физическом контакте с вращающимся элементом. В этом типе лазерный или оптический диск соединён с валом, результат считывается инфракрасным лучом или лазером. Этот тип замеряет скорость от 1 до 99,999 об/мин (токарный станок), угол обмера составляет меньше 120 градусов. Оборудованы ЖК-дисплеем, эффективны, долговечны, точны и компактны, а также видны с большого расстояния.
5. Временной, который вычисляет скорость по интервалу между входящими импульсами. Разрешение этого тахометра не ограничено, поэтому он более точен при измерениях низкой скорости.
6. Частотный, который вычисляет скорость по частоте импульсов. Этот тип работает с использованием красного светодиода, а оборот его зависит от вращающегося элемента. Он используется для высокоскоростных измерений. На рынке продаётся недорогой и высокоэффективный китайский вариант.

Читайте также:  Сборка инверторного сварочного аппарата своими руками

Микроэлектрическая машина генерированного напряжения

Генератор тахометра преобразует показатель вращения вала в электрический сигнал. Работа его использует свойства угловой скорости ротора, поток возбуждения, которого пропорциональный генерируемой ЭДС. Большинство современных тахогенераторов — это тип постоянного магнита. Эти устройства используют вращающееся соединение, один конец которого подключён к валу машины, индуцирует электродвижущую силу (напряжение), пропорциональную скорости вала. Контакты якоря соединены к цепи вольтметра, преобразуя напряжение в значение скорости.

Эти тахометры отличаются точностью, максимально допустимыми показателями и рабочей температурой. Используются в качестве датчиков в различных автомобильных и электромеханических компьютерных устройствах. Действуют в сетях переменного или постоянного тока.

Принцип работы автомобильного счётчика

Тахометр используется для проверки производительности двигателя и помогает автомеханику понять его состояние для оптимизации функционирования с допустимыми параметрами. Принцип работы автомобильного электронного тахометра прост. Система зажигания запускает импульс напряжения электромеханической части тахометра, которая реагирует на среднее напряжение импульсов пропорционально частоте вращения двигателя. Сигнал передаётся двойным экранированным кабелем к индикатору. Тахометры имеют температурную компенсацию для обработки измерений в диапазоне -20 до + 70 C окружающей среды.

Он позволяет водителю выбирать подходящие настройки дроссельной заслонки и шестерни во время движения, поскольку длительное использование на высоких скоростях вызывает недостаточную смазку, влияющую на двигатель, создаёт перегрев и приводит к ненужному износу трущихся деталей и к отказу машины.

Проверка оборотов двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля нужно знать, как проверить тахометр в домашних условиях. Большинство машин оборудованы спидометром, манометром, датчиком температуры охлаждающей жидкости и тахометром. Они установлены по-разному в зависимости от марки и модели авто. Последовательность действий:

1. Проверить тахометр перед поездкой, внимательно осмотреть датчики. Циферблат обычно показывает одно- или двузначные числа, которые ограничены красной полосой разрешённого предела работы.
2. Запустить автомобиль. Нажать педаль тормоза правой ногой и включить ключ зажигания. Показания тахометра должны расти, прежде чем остановиться на количестве оборотов двигателя на холостом ходу.
3. Нажать педаль газа и обратить внимание на поведение тахометра.
4. Контролировать показания во время движения на каждой передаче и при переключении на следующую.
5. Избегать чрезмерного перегруза двигателя. Красная линия на шкале представляет наибольшее количество оборотов, которые двигатель способен безопасно выдерживать.
6. Если нужно дополнительно измерить RPM автомобиля, чтобы помочь диагностировать проблему, используют ручной тахометр, измеряющий число оборотов во время работы.

Читайте также:  Изготовление столярных струбцин для сварки своими руками

Электронный тахометр своими руками

С широкими возможностями рынка электроники сделать схему тахометра дома своими руками с использованием мультиметра не сложно. Более того, результаты, полученные в таких схемах, точны в оценке общего рабочего состояния измеряемой системы.

Принципиальная схема с использованием IC 555:

1. Импульс выводится из свечи зажигания скутера и подаётся до конца R6.
2. Транзистор реагирует на импульсы в соответствии с триггерами.
3. Транзистор активирует моностабильность с каждым входящим импульсом.
4. Моностабильный остаётся включённым в течение определённого момента, а при срабатывании генерирует среднее время включения на выходе прямо пропорционально средней скорости запуска.
5. Конденсатор и резистор на выходе IC объединяют результат так, что он напрямую считывается вольтметром с напряжением 10 В.
6. R3 отрегулирован таким образом, чтобы выход генерировал точную интерпретацию скорости подачи RPM.

Вышеуказанная настройка выполнена с помощью обычного тахометра. Детали для изготовления широкодоступны и их можно приобрести в любом магазине радиотоваров. Список деталей для самодельного варианта:

1. R1 = 4K7.
2. R2 = 47E.
3. R3 = 100 КБ, может быть переменный.
4. R4 = 3K3.
5. R5 = 10K.
6. R6 = 470 К.
7. R7 = 1K.
8. R8 = 10K.
9. R9 = 100K.
10. C1 = 47n.
11. C2 = 100n.
12. C3 = 100n.
13. C4 = 33uF / 25V.
14. T1 = BC547.
15. IC1 = 555.
16. M1 = измеритель FSD 10 В.
17. D2 = 1N4148.
18. C5 с любым значением между 3, 3uF и 4, 7uF.

Перед тем как сделать тахометр своими руками, нужно выполнить монтажную документацию. Простая схема, разработанная с использованием легкодоступных элементов с прорезиненным оптоизоляционным модулем MOC7811 и двумя семи сегментными дисплеями, измеряет скорость диска в RPS. Эта схема рассчитывает RPS от 00 до 99, если нужны большие значения, добавляют ещё один счётчик декады.

Принципиальная электрическая схема содержит IC555, MOC 7811, IC CD4081, IC CD4069 и IC 4033 и семисегментный дисплейный блок LTS 543. На первом таймере IC 555, сконфигурированном как моностабильный мультивибратор, он генерирует импульс синхронизации при нажатии переключателя S2, зелёный светодиод 1 указывает время обнаружения.

Читайте также:  Изготовление тонкого жала для паяльника своими руками

MOC 7811 IC2 содержит ИК-передатчик и фотодиод для создания изменяющихся логических уровней, зависит от блокирующего или прерывающего ИК-луча. Логический вентиль N1 включает счётчик детектора Johnson (CD 4033), он управляет семисегментным дисплеем LTS 543. Есть два десятичных счётчика и два семисегментных дисплея для отображения RPS от 00 до 99.

По этой схеме можно сделать тахометр для бензопилы своими руками с вращающим прерывателем. Одно прерывание инфракрасного луча будет приниматься за один счёт, а общий отсчёт вращения — RPS, умножают 60 на RPS, чтобы узнать Revolution Per Minute (RPM).

Онлайн-приложение для iPhone

Возможности современных смартфонов позволяют отображать на дисплее тахометр любого двигателя авто или мотоцикла в реальном времени на основе издаваемого звука. Диапазон RPM составляет 400 — 90 000 об/мин. Найти приложение можно в App Store. После установки его в верхней части дисплея появится циферблат тахометра в больших цифрах, с обновлением значения каждые ¾ секунды. RPM рассчитывается по пикам в графике автокорреляции.

В программе приведены элементы управления подсказки, определяющие диапазон RPM. Имеется коррекция фонового шума для истинного определения звука двигателя. Подсказка определяется значением центра и допуска в процентах. Прокручивая левую или правую область в синих полосах ниже подсказки, регулируют значение центрального RPM и допуск. Вместо фиксированного диапазона используется режим отслеживания, работающий во всём диапазоне измерений.

В этом режиме элементы управления подсказки заменяются, что позволяет начать истинное отслеживание. Ниже контрольных данных — график функции автокорреляции, для проверки надёжности отображаемого RPM. Имеется руководство по настройке диапазона RPM. Вертикальные жёлтые линии на графике соответствуют периодам звука, производимого двигателем. Если они хорошо совпадают с пиками на графике — значение RPM точное. Преобразование звука в тональное видео в RPM зависит от конфигурации двигателя.

Можно выбрать из нескольких встроенных конфигураций, включая 4-тактные и 2-тактные двигатели и указать общий коэффициент, который может компенсировать любое передаточное отношение между двигателем и валом. Помимо этого представления, есть две страницы настройки конфигурации. На каждой есть своя контекстная справка, которая даёт больше информации о том, как использовать приложение. Существует также подробное руководство по эксплуатации.

Ранние модели тахометров зависели от механических приводов, таких как маховик, распределительный вал, шкив вентилятора и т. д. Они вращают магнит, тем самым вызывая вихревые токи на алюминиевом диске (спидометр) в оборотах/минуту. Тахометр современного типа является электронным, управляемым импульсом, способным измерять как самую малую, так и меганагрузку.

• Цена: US$8.75 + доставка

­ Всегда было интересно померить сколько оборотов выдает вентилятор или сверлилка для печатных плат. Пользы ноль, но интересно… ­ ­ ­ ­ ­

Содержание:

○ Технические характеристики, назначение, принцип действия ○ Внешний вид, питание ○ Разборка ○ В работе ○ Выводы

Технические характеристики с сайта продавца:

• Модель: HS2234 • Материал: пластик • Цвет: темно-серый + желтый • Дисплей: 1.8″ ЖК 5-разрядов • Диапазон измерения: от 2.5 до 99 999 об/мин • Разрешение: 0.1RPM (2.5 ~ 999.9RPM); 1RPM (свыше 1000RPM) • Погрешность: + / — (0.05% + 1 цифра) • Время измерения: 0.5 секунды (более 120RPM) • Эталон времени: Кварц • Эффективное измерение расстояния: 50мм ~ 500мм • Потребляемая мощность: 25 мА при низкой мощности лазера / 40 мА при высокой мощности • Питание от 2 х батарей ААА Назначение: Предназначен для измерения частоты вращения, оборотов в единицу времени, всевозможных вращающихся деталей. Принцип действия: Прибор работает по принципу отсчета показаний отраженного лазерного луча от контрастной маркерной ленты, которая закрепляется на движущемся предмете или валу. Количество отраженных импульсов в единицу времени и будет количество оборотов. Назад к содержанию

Внешний вид, питание

Прибыл россыпью в большом запупыренном пакете с открывашкой и измельчителем. Так что упаковки нет. В комплекте нашелся сам тахометр, инструкция на китайском и английском и три отрезка по 20 сантиметров самоклеющейся светоотражающей ленты. Инструкция

Питается тахометр от двух ААА батареек или аккумуляторов. В передней части расположен лазер и фотоприемник. Лазером в глаза не светить! И если вы прочтете в интернете ахинею на тему, что тут лазер нужен только для наведения на цель, не верьте. Если лазер закрыть, на дисплее не увидите ничего кроме нулей. На лицевой стороне расположен ЖК дисплей и кнопки управления. Форма тахометра, расположение дисплея и управление довольно неудобные. Трудновато им проводить измерения. Я бы предпочел нечто пистолетоподобное. Кнопки из пластика похожего на резину с четкими надписями обозначающие функционал той или иной кнопки. Кнопкой включения тахометр включается, длительным нажатием выключается, короткие нажатия включают/выключают подсветку. Проводить измерения можно как в ручном, нажав кнопку «Test», так и в автоматическом режиме, кнопка «Avto». Нажал, направил и он измеряет все что видит. В режиме авто возможна запись показаний. Нажатием кнопки «Laser» изменяется мощность излучения лазера, видно невооруженным взглядом. Кнопкой «Max» выводятся на дисплей максимальные, минимальные и средние показания за время измерения. В принципе и инструкция не нужна. К тому же на крышке батарейного отсека есть памятка. Дисплей 5-разрядный с неплохой подсветкой. Назад к содержанию

Разборка

При вскрытии наблюдаем довольно неплохо сделанную печатную плату с кляксой. Не понравились кнопки. Эти печатные контакты, черная резина… Напомнило кнопки в первых телевизионных пультах. Чувство, что при работе тахометра по назначению, в более менее интенсивном режиме они быстро выйдут из строя. Бросился в глаза странно припаянный кварц. Похоже он действительно чувствует себя эталоном времени из технических характеристик. Назад к содержанию

В работе

Протестируем… Для измерения оборотов нам нужно направить лазер на кусочек светоотражающей клейкой ленты, заботливо наклеенной нами заранее и через несколько секунд считать показания. Опробуем сперва на вентиляторе. Затем на мини гравере. Потом на отправленном в отставку принтерном моторчике, при питании 24 вольта. Напоследок шурик. Назад к содержанию

Выводы

Тахометр работает. Выдает какие-то показания… Но поскольку он не поверен, то что он там показывает известно только ему. Хотя вроде все полученные показания логичны. Плюсы: Он работает. Можно измерить частоту вращения различных движков. Не плохой диапазон измерений, маленькая погрешность. Минусы: Адский ценник на доставку в этом магазине. Неудобный формфактор, ну неудобно его держать при измерении. Резиноподобные кнопки навевают тоску. Всем удачных покупок. Назад к содержанию Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Устройство, предлагаемое для самостоятельного изготовления очень простое и чрезвычайно полезное, особенно для тех, кто имеет дело с различными вращающимися механизмами. Схема сделана на Attiny44, а программа написана в Bascom.

Схема измерителя

Бесконтактный этот измеритель потому, что достаточно приблизиться к, например, вращающемуся валу двигателя, на котором есть заметный яркий след вдоль оси (белая черточка или белая изолента), и через некоторое время мы получаем цифры импульсов в секунду, а преобразование этого в оборот — уже обычная математика из начальной школы. Здесь сознательно не делано преобразование, чтоб можно было измерить частоту всего, что излучает свет — мониторы, светодиодные дисплеи и так далее.

Это первый режим, в то время как второй — простой счетчик импульсов (до 65535) или предметов, перемещающихся перед счетчиком. Режимы сразу меняются после включения питания, когда отображается номер «1». Длительное нажатие кнопки изменяет режим на «2». Удержание её снова возвращает к «1».

Как работает счётчик

Дистанционный мини-частотомер / тахометр / счетчик импульсов очень прост и учитывает то, что фототранзистор видит после отражения от объекта, освещенного светодиодом, излучающим инфракрасное излучение (ИК-диод активируется только в момент подсчета). Вы можете почти полностью сделать схему на микроконтроллере без использования операционного усилителя, но решено было использовать ОУ для повышения чувствительности устройства. Основа представляет собой модифицированную и упрощенную версию блока мониторинга сердечного ритма.

В режиме «1» достаточно поднести переднюю часть счетчика к тестируемой области и дождаться стабилизации сигнала. Измерение длится 0,5 с, и если оно идентично по меньшей мере в двух последовательных измерениях, тогда программа отображает результат, циклически изменяющий цифры на дисплее, разделяющие каждую цифру с коротким гашением.

Полезное:  Акустическая левитация — схема и испытания устройства

Из-за упрощения операции и сокращения времени измерения результат всегда становится четным — программа умножает его на 2, что позволит вычислить результат «в секунду». Несмотря на это округление, результаты на удивление точны и возможная ошибка измерения относительно небольшая. Частоту на практике измеряли в диапазоне до 40 кГц, и с этим он справляется без проблем.

Как только мы прочитаем результат и захотим что-то измерить, на короткое время нажмите кнопку и измерьте снова. Но когда мы удерживаем кнопку — выходим из текущего режима и переключаемся на другой.

В режиме подсчета импульсов «2» измерение начинается сразу после подтверждения режима (кратковременное нажатие кнопки). Второе нажатие останавливает измерение и отображает результат. Сброс — это повторное нажатие, которое запускает следующий цикл подсчета. На этом этапе вы можете удерживать кнопку дольше и вернуться в режим выбора режима.

Для показывания сигнала принятого импульса в обоих режимах сделана простая анимацию движущегося сегмента по периметру цифры, а удерживание кнопки во время измерения сигнализируется путем свечения среднего сегмента.

Если вам лень считать — ставьте полный трехзначный дисплей, который хотя и с меньшей высотой цифр вполне может быть размещен внутри. Или даже миниатюрный ЖК-дисплей 6×1 (естественно с доработкой схемы).

Плата сделана ЛУТ-ом для элементов smd. Счетчик помещается в пластиковый корпус.

Используемые источники:

• https://pochini.guru/sovety-mastera/avtomobilnyiy-elektronnyiy-tahometr
• https://mysku.ru/blog/china-stores/42779.html
• https://2shemi.ru/beskontaktnyj-tsifrovoj-tahometr-chastotomer/