Тахометр или спидометр: поток мыслей про измерение частоты в arduino / хабр

Как правильно выбрать тахометр

Существуют приборы, различные по строению. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Наихудшим вариантом является механический прибор из-за погрешности в вычислениях. Она достигает 500 об/мин. В современном автомобилестроении модель не применяется. Ещё одним недостатком является быстрый износ троса и шестерёнок, их замену обеспечить не просто.

Погрешность аналоговых устройств сходна с первым вариантом, но они отражают более стабильные показатели. Для использования тахометра его надо правильно присоединить к электрической схеме. Чаще всего дисплей располагается на контрольной приборной панели. В отдельных моделях авто места под него нет, тогда датчик размещают у бокового стекла.

Самые точные показатели дают электронные модели, работающие за счёт определённых сигналов, передаваемых по цепи от датчиков. Единственный их недостаток, по мнению водителей – низкое визуальное восприятие. Главный дисплей представлен не циферблатом, а электронным дисплеем.

Если в автомобиле есть встроенный прибор, но когда он выйдет из строя, покупать нужно такой же. Допустимо искать замену, но предварительно придётся удостовериться в возможности настройки нормального сообщения между тахометром и датчиками. Иногда устройство просто не будет работать (даже если оно село в рабочую панель «как влитое»). Связано это с тем, что заводские опции могут отличаться, соответственно считывающий механизм не сработает.

Если подобрать сторонний измерительный агрегат, его придётся дополнительно подгонять под показатели конкретного ДВС. Проще работать с выносными (автономными) установками. Их применяют в машинах, где на приборной панели разъем для тахометра не предусмотрен. Чаще всего это бюджетные модели или старые машины. В комплекте с ними идёт кронштейн для крепления на стойки переднего окна или торпедо.

Устройство тахометра

Состоит из нескольких основных узлов: измерительный блок или преобразователь сигнала, блок индикации и вспомогательные компоненты.

Измерительный блок механических и электромеханических тахометров чаще всего магнитный, аналогичный обычному спидометру (в сущности, спидометр и является тахометром, измеряющим частоту вращения вторичного вала КПП или колеса). Такой спидометр подключается к двигателю гибким валом.

Измерительный блок в электрических приборах может строиться по аналоговой схемотехнике на транзисторах или по цифровой схемотехнике на основе специализированных микросхем. Данный блок получает сигнал от датчика, ЭБУ, генератора или системы зажигания, обрабатывает его в соответствии с предварительными настройками, и преобразованный сигнал подает на блок индикации.

Блок индикации может быть нескольких типов:

Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.

На автомобилях обычно используются стрелочные индикаторы, которые лучше читаются и позволяют сразу определить, в каком режиме работает двигатель. Цифровые и светодиодные индикаторы чаще всего устанавливаются при тюнинге, также они находят применение в простых тахометрах для мототехники, дизель-генераторов и т.д.

Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:

Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.

Градуировка шкалы оборотов может выполняться в единицах или в десятках с указанием множителя — х100 или х1000, единица измерения оборотов — r/min или min -1 .

Вся конструкция помещена в корпус, который может монтироваться в приборную панель или устанавливаться отдельно. При этом тахометры могут быть различными по комплектации:

Прибор без дополнительных функций;
Тахометр с различными индикаторами;
Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.

Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.

Принцип работы тахометра

Тахометр – это прибор, который предназначен для отображения числа оборотов двигателя (частоты вращения коленчатого вала). Те, кто не разбирается в механической части мотора, должны знать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, чтобы понять, для чего предназначен тахометр.

В основе работы любого двигателя лежит преобразование поступательного движения во вращательное. Это происходит за счет расширения газов в камере сгорания и приведения в действие специальных поршней, которые раскручивают шатунами коленчатый вал двигателя. Обороты коленвала, как раз, и будут считаться оборотами двигателя, которые показывает тахометр.

При нажатии на педаль газа, количество топлива, подаваемое в камеру сгорания двигателя, увеличивается и давление, оказываемое на поршни, повышается. Соответственно, увеличивается частота вращения коленвала и показания тахометра становятся выше.

Основная функция тахометра

Основной функцией тахометра следует считать облегчение выбора правильной передачи, что, безусловно, продлевает ресурс двигателя. О том каковы должны быть обороты двигателя при переключении передач, при поступательном движении, при торможении (ускорении) можно говорить долго. Следует помнить, что практические советы для дизеля грузового автомобиля не подойдут к бензиновому 16-клапанному мотору легкового авто. Ограничимся основными из них.

На низких оборотах меньше расхода топлива, но это справедливо лишь отчасти.

Тяговое усилие двигателя на низких оборотах не высоко. При необходимости совершить обгон или преодолеть сколь-нибудь серьезный подъем, любитель такого стиля будет вынужден прижимать педаль газа к полу. Смесь в этом случае обогащается, и вся достигнутая экономия вылетает в выхлопную трубу.

Другой аспект: ресурс двигателя. При первом приближении, ответ очевиден: меньше скорость вращения двигателя – меньше и относительные скорости движения деталей, естественно уменьшается износ. Но есть «подводные камни». Работа масляного насоса напрямую связана с количество оборотов. Малые обороты двигателя приводят к «масляному голоданию» вкладышей. Они начинают изнашиваться. При этом износ будет прогрессировать по мере увеличения зазоров.

Следует знать, что при движении на низких оборотах неизбежны ударные нагрузки, как в двигателе, так и трансмиссии (попробуйте отпустить педаль сцепления при малом газе, машина станет неестественно прыгать), что также ни к чему хорошему не приводит.

Другая сторона медали: длительная работа при нахождении стрелки тахометра у красного сектора (более 4000 об/мин) двигателю на пользу не пойдет.

Задействованные в процессе системы охлаждения и смазки работают без малейшего запаса прочности. При возникновении не критичных дефектов (забился радиатор, вышел из строя термостат) – стрелка, указывающая температуру двигателя, переместиться в красную зону. Некачественное масло или закупоренные грязью каналы смазки «обеспечат» задиры на деталях. Проблемы могут оказаться еще более серьезными: вплоть до выхода из строя распределительного вала. Любителям быстрой езды категорически не следует выпускать из виду показания тахометра и указателя температуры. Полностью исправный мотор, в который залито качественное масло, максимальные нагрузки перенесет без труда. Да, его ресурс понижается, но без катастрофических последствий.

Как всегда следует придерживаться золотой середины. Требуемое количество оборотов зависит от конкретной ситуации. Специалисты отмечают, что оптимальный режим находится в диапазоне от трети до трех четвертей количества оборотов при максимальной мощности. Как правило, для большинства легковых современных автомобилей показатель составляет от 2500 до 4000 об/мин.

Устройство тахометра

Блок индикации может быть нескольких типов:

Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.

Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:

Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.

Прибор без дополнительных функций;
Тахометр с различными индикаторами;
Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.

Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.

Bio
Latest Posts

admin1

Являюсь профессионалом в области «Автоэлектрики» и «Диагностики Авто». Стаж работы более 10 лет. Выявлю и устраню неисправности любой сложности. ( Даже с авто с которыми не могут справиться Дилеры и сервисы как бы высшего класса). Выполняем все виды работ по установки дополнительного электроборудования (ксенон, мультимидийная система, спец сигналы и т.д.)

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.

Как выбрать

Существующий рынок тахометров для лодочных моторов достаточно разнообразен и представлен как моделями известных брендов, так и продукцией никому неизвестных фирм. Кроме того на рынке можно встретить и подделки.

Поэтому в первую очередь необходимо выбрать надежного продавца (поинтересоваться, где покупали тахометры друзья и знакомые, посмотреть отзывы на интернет-форумах и т.д.).

Выбирая тахометр, необходимо обращать внимание на такие факторы и особенности конструкции, как:

Функциональные возможности тахометра. Существуют приборы, показывающие только обороты лодочного мотора.

Но имеются также тахометры, которые, кроме этого, обладают возможностями отображения таких параметров двигателя:

количество моточасов;
температура;
давление масла и многое другое;

Выбирая тахометр, нужно исходить из того, что многие функции возможны только при наличии специальных датчиков, установка и монтаж которых достаточно сложен. Большинство владельцев моторных лодок считают, что оптимальный выбор — это тахометр с функцией подсчета количества моточасов.

Эта функция важна при обкатке нового мотора, а также для определения оставшегося ресурса двигателя. Для этого необходимо выбирать прибор, который отображает количество моточасов как за время одного рейса, так и их общее количество с начала эксплуатации.

Соответствие технических характеристик тахометра параметрам лодочного мотора

Здесь важно знать, что существуют тахометры, которые имеют встроенные переключатели режимов работы в зависимости от того, какой двигатель используется, двухтактный или четырехтактный; не имеют переключателей режимов работы и предназначены для работы с одним типом двигателя различных производителей; предназначены для работы с двигателями конкретного производителя. Например, моторы серии DF выпускаются только с 12-полюсными генераторами.
Простота установки, монтажа и настройки.

Герметичность прибора

В большинстве тахометров герметичность обеспечивается конструктивно, поэтому источник питания можно заменить только разобрав корпус. Однако бывают тахометры, в которых предусмотрена возможность замены батареек без разборки корпуса. Эта, без сомнения, удобная функция может привести к попаданию воды внутрь корпуса тахометра, что приведет к выходу его из строя.
Компактность устройства.

Стоимость тахометра. Имеет немаловажное значение для определенной категории покупателей, склоняя их к выбору китайского производителя. Однако и среди тахометров китайского производства встречаются надежные модели, выполненные с высоким качеством. Кроме того, известные производители часто предлагают универсальные, комбинированные устройства, часть функций которых может вообще не понадобиться, но зато существенно увеличить цену тахометра.

Кроме того, при выборе цифрового тахометра необходимо убедиться в достаточной:

скорости (частоты) обновления информации на дисплее;
яркости и четкости отображения цифр на дисплее, особенно в солнечную погоду.

ВСЁ про тахометр: что это такое, виды, что измеряет, принцип работы и устройство, для чего нужен

Автомобильный тахометр представляет собой специальное измерительное устройство, позволяющее установить частоту вращения подвижных деталей в механизмах автомобиля. В основе принципа измерения лежит вычисление количества оборотов, которые совершает коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания за одну минуту.

Работа электронного прибора возможна на всех видах транспорта. Приборы устанавливают для измерения скорости на железнодорожном транспорте, тракторах, комбайнах, обычных машинах, морских кораблях и самолётах – различной технике, оснащённой двигателем внутреннего сгорания.

В статье простым языком расскажу про тахометр, что это такое, что измеряет, какие виды существуют, как работает и из чего состоит, как правильно пользоваться прибором. Обещаю, будет интересно!

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.

Автомобильный тахометр

— это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.

Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.

При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.

При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.

Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.

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:

Импульс выводится из свечи зажигания скутера и подаётся до конца R6.
Транзистор реагирует на импульсы в соответствии с триггерами.
Транзистор активирует моностабильность с каждым входящим импульсом.
Моностабильный остаётся включённым в течение определённого момента, а при срабатывании генерирует среднее время включения на выходе прямо пропорционально средней скорости запуска.
Конденсатор и резистор на выходе IC объединяют результат так, что он напрямую считывается вольтметром с напряжением 10 В.
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:

R1 = 4K7.
R2 = 47E.
R3 = 100 КБ, может быть переменный.
R4 = 3K3.
R5 = 10K.
R6 = 470 К.
R7 = 1K.
R8 = 10K.
R9 = 100K.
C1 = 47n.
C2 = 100n.
C3 = 100n.
C4 = 33uF / 25V.
T1 = BC547.
IC1 = 555.
M1 = измеритель FSD 10 В.
D2 = 1N4148.
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.

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.

Ошибки дребезга

Для устрашения вас предположу, что измеряем частоту вращения двигателя от индуктивного датчика зажигания. То есть, грубо говоря, на высоковольтный провод намотан кусок кабеля и мы измеряем индукцию в нём. Это довольно распространённый метод, не правда ли? Что же здесь сложного может быть? Самая главная проблема — современные системы зажигания, они дают не один импульс, а сразу пачку.

Примерно так:

Но даже обычная система зажигания даёт переходные процессы:

Старинные же кулачковые контактные вообще показывают замечательные картинки.

Как с этим бороться? Частота вращения не может вырасти мгновенно, не даст инерция. Кроме того, в начале статьи я предложил ограничить частоту сверху разумными рамками. Отсчёты, что происходят слишком часто можно просто игнорировать.

Другой вид помех — это пропадание отсчётов. Из-за той же инерции у вас не может измениться частота в два раза за одну миллисекунду. Понятно, что это зависит от того, что вы собственно измеряете. Частота биения крыльев комара может, вероятно и за миллисекунду упасть до нуля.

Что представляет собой датчик тахометра

Нужно сразу оговориться, что это не отдельный датчик, который ставится в автомобиле, а устройство, которое используется для считывания текущих показателей и регистрации наиболее важных сигналов. В качестве датчика тахометра может выступать датчик холостого хода либо коленчатого вала. Что касается первого варианта, то он монтируется в системе впуска транспортного средства и принимает сигналы, сопоставимые с величиной подаваемого топлива при открытии воздушной заслонки.

Если же говорить про датчик коленчатого вала, то он работает за счет фиксации угла положения коленвала в конкретный временной промежуток. Это приспособление чаще всего монтируется возле маховика в задней либо передней части силового агрегата. С помощью данного аксессуара можно произвести наиболее точное измерение скорости вращения двигателя, чтобы впоследствии соответствующий сигнал был передан на приборную панель в салоне транспортного средства.

Также можно воспользоваться непосредственно датчиком тахометра. Который будет подключен напрямую к электронному блоку управления мотором. В этой ситуации прибор будет получать сведения напрямую от ЭБЛ, после чего точные показания будут передаваться на цифровую приборную панель.

Техническое решение

Перед тем как подключить тахометр, необходимо составить схему электрических соединений, чтобы мысленно определить начальные и конечные точки включения, трассировать проводник. Любая катушка зажигания имеет вывод (клемму) +15 (зажигание включено), на который подается напряжение аккумуляторной батареи при повороте ключа в первое (у некоторых авто – второе) положение. Ни в коем случае нельзя подключать тахометр к этой точке, при первом же включении он может выйти из строя. Высоковольтные провода также представляют опасность, даже для человека. Следует точно определить сигнальный вход, к которому следует подключать тахометр. В более старых катушках он обозначен буквой «К», лучше найти точную принципиальную электрическую схему автомобиля.

Точки соединений провода к катушке зажигания зачищают, производят механическую скрутку, пропаивают и тщательно изолируют. Укладывают провод вдоль любых электрических жгутов, используя пластмассовые хомутки, в сторону перегородки отсека двигателя возле приборной панели. Ввести проводник внутрь пассажирского отсека можно рядом с любым жгутом электрических соединений. Для этого проще воспользоваться упругой струной. Наконец, соединяют проводник с сигнальным выводом тахометра. В некоторых автомобилях, предусматривающих модификации с тахометром и без него, можно просто поменять приборную панель, найти штатный проводник и подключить его к катушке зажигания.

Подключение устройства своими руками

Не все разбираются в электронике, но уметь подключать измерительный аппарат все-таки желательно. Это не вызовет сложностей, ведь проводов лишь три. Первое, что следует сделать – это взять провод от тахометра в подкапотное пространство. Проще всего это получится сделать через отверстие троса спидометра. Дальше понадобится кусок проволоки. Она должна быть где-то один метр длиной, тонкая и жесткая. С одного конца при помощи изоленты закрепите провод от прибора. Старайтесь работать аккуратно. Другой конец проволоки аккуратно вставьте в отверстия троса и толкайте. Подключение электронного тахометра можно осуществить следующим образом. Плюсовой провод подключается к катушке зажигания (контакт Б). Сигнальный провод подключите к контакту К все той же катушки. Минус соедините с массой. Работайте максимально аккуратно, провода очень тонкие и очень ненадежные.

Прибор для измерения частоты вращения двигателя.

Тахометр

В последнее время стала очень актуальна проблема контроля оборотов двигателя автомобиля. Ранее предложенные схемы имеют ряд недостатков, связанных с большим количеством элементов, большим потребляемым током и возможностью контроля оборотов двигателя только в цифровой форме.

Тахометр-2 или Тахометр своими руками

Предлагаемый ниже тахометр вы можете собрать своими руками, прибор весьма прост по схеме, но обладает хорошими техническими характеристиками, собран на доступных компонентах. Тахометр может оказаться очень полезным при регулировочных операциях с электронными блоками зажигания двигателя автомобиля, при точной установке порогов срабатывания экономайзера и др.