Тахометр на ардуино катушка зажигания. Тахометр на базе Arduino



Тахометр – это полезный инструмент для подсчета RPM (оборотов в минуту) колеса или всего, что крутится. Самый простой способ сделать тахометр – это использовать ИК передатчик и приемник. Когда связь между ними прерывается, вы знаете, что что-то вращается и можете применять код для вычисления RPM, ориентируясь на частоту прерывания связи.

В этой статье мы рассмотрим, как использовать ИК-передатчик и приемник для изготовления тахометра с применением Arduino. Результат отображается на ЖК-дисплее 16х2.

Целью данного проекта является создание системы с одним входом и одним выходом. На входе устройства присутствует сигнал, изменяющийся с высокого (+5В) на низкий (+0В) уровень при нарушении связи. Согласно этому сигналу, Arduino будет увеличивать значение внутреннего счетчика. Потом проводиться дополнительная обработка и расчет, и по прерыванию триггера на ЖК-дисплей будет выводиться рассчитанное RPM.

Для связи мы будем использовать ИК-луч от ИК-светодиода, включенного через низкоомный резистор так, чтобы светиться ярко. В качестве приёмника мы будем использовать фототранзистор, который при отсутствии света ИК-светодиода "закрывается". Компьютерный вентилятор будет размешен между ИК-передатчиком и приёмником и включен. ИК-приёмник включенный через транзисторную схему, будет генерировать прерывания. Для вывода результата будет использоваться Arduino LCD интерфейс, поэтому мы можем вывести окончательное значение RPM на ЖК-дисплей.

Элементы:

Макетная плата

Подстроечный резистор 5 кОм

Перемычки

SIP разъёмы

2x 2N2222 NPN транзистор

Инфракрасный светодиод

Фототранзистор

Резистор 10 Ом

Резистор 100 кОм

Резистор 15 кОм или 16 кОм

Компьютерный вентилятор

Подробный список элементов

Все элементы используемые в проекте указаны выше, но я более подробно опишу функции основных элементов.

Arduino UNO

Это плата Arduino, которую мы будем использовать для обработки импульсов от прерывания ИК-луча, которые сообщают о нахождении лопасти компьютерного вентилятора между приемником и датчиком. Arduino будет использовать эти импульсы наряду с таймером, чтобы вычислить RPM вентилятора.

ЖК-дисплей 16×2

После того, как Arduino вычислило RPM, эта значение будет отображаться на дисплее в понятном для пользователя виде.

Подстроечный резистор 5 кОм

Этот подстроечный резистор будет использоваться для регулировки контрастности ЖК-дисплея 16×2. Он дает аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до +5В, позволяя настроить яркость ЖК-дисплея.

Инфракрасный светодиод и Фототранзистор

Фототранзистор открывается, когда мощный ИК-свет падает на него. Поэтому, когда ИК-светодиод горит, он держит фототранзистор открытым, но если ИК-светодиод закрывается например, лопастью вентилятора, то фототранзистор закрывается.

2N3904 и 2N3906

Эти транзисторы используются для преобразования уровня сигнала, с целью обеспечения выходных импульсов с фототранзистора для Arduino, в которых нет никаких напряжений кроме +0 и +5В.

Принципиальная схема

В схеме, интерфейс связи с ЖК-дисплеем упрощен и имеет только 2 линии управления и 4 линии передачи данных.

Особенности схемы

Интерфейс ЖК-дисплея 16×2

2 управляющих контакта и 4 для передачи данных подключены от Arduino к ЖК-дисплею. Это то, что указывает ЖК-дисплею, что и когда делать.

Схема обрыва ИК-луча

Сигнал обрыва ИК-луча идет на 2-ой цифровой контакт Arduino. Это прерывает Arduino, что позволяет ему засчитать импульс и позволяет тахометру получать данные.

Arduino LCD библиотека

Для этого проекта мы будем использовать Arduino LCD библиотеку. В основном мы будем просто обновлять значение RPM на второй строке на новое.

В качестве подготовки, посмотрите на код приведенный ниже, в котором при помощи этой библиотеки на ЖК-дисплей выводиться "Hello, World!" В тахометре мы будем использовать похожий код, особенно: "lcd.print(millis()/1000);".

Разберитесь в функциях этой ЖК-библиотеки как можно подробнее, прежде чем двигаться дальше. Она не слишком сложна и хорошо документирована на сайте Arduino .

Подсчет RPM при помощи Arduino

Так как мы собираемся подсчитать RPM компьютерного вентилятора, мы должны понимать, что для подсчета мы используем прерывание ИК-луча. Это очень удобно, но мы должны учитывать, что у компьютерного вентилятора 7 лопастей. Это значит, 7 прерываний равно 1 обороту.

Если мы будем отслеживать прерывания, мы должны знать, что каждое седьмое прерывание означает, что только что произошел 1 полный оборот. Если мы отследим время, необходимое для полного оборота, то мы легко вычислим RPM.

Время 1-го оборота = P * (µS/оборот)

RPM = кол-во оборотов/мин = 60 000 000 * (µS/мин) * (1/P) = (60 000 000 / P) * (кол-во оборотов/мин)

Для расчета RPM мы будем использовать формулу приведенную выше. Формула точная, и точность зависит от того, насколько хорошо Arduino сможет отслеживать время между прерываниями и посчитывать количество полных оборотов.

Сборка схемы

На фотографии ниже вы можете увидеть все необходимые детали и перемычки как на схеме.

Для начала подключается +5В и линии данных/управления ЖК-дисплея. Затем ЖК-дисплей, потенциометр контрастности и светодиод питания.

Схема обрыва ИК-луча собрана. Старайтесь, чтобы между ИК-светодиодом и фототранзистором было расстояние. На этой фотографии видно расстояние между ИК-светодиодом и фототранзистором, где я размещу компьютерный вентилятор.

Хватит разговоров о аппаратной части! Давайте начнем делать прошивку/программу, чтобы увидеть работу устройства!

Программная часть

Есть две основных части кода, которые показаны и подробно описаны ниже:

Основной цикл обновления ЖК-дисплея

Обновление времени прерываний

В основном цикле считаются обороты и обновления ЖК-дисплея. Поскольку основной цикл это гигантский while(1) цикл, то он будет работать всегда, RPM считаться, а ЖК-дисплей обновляться несколько раз в секунду. Функция в прерывании подсчитывает время между прерываниями ИК, поэтому считать RPM можно в основном цикле.

Помните, что компьютерный вентилятор имеет 7 лопастей, так что это тахометр предназначен для работы только с такими вентиляторами. Если ваш вентилятор или другое устройство дает только 4 импульса за оборот, измените в коде "(time*4)".

Вот демонстрационное видео, как работает тахометр.

Два вентилятора работают на примерно 3000 оборотов в минуту и ​​2600 оборотов в минуту, с погрешностью около + / -100 оборотов в минуту.

Обзор тахометра на Arduino

Вентилятор генерирует импульсы прерывания, а на выходе мы видим RPM. Хотя точность не 100%, а примерно 95%, при стоимости элементов 10$ есть смысл построить этот тахометр на Arduino.

Что теперь делать?

Системы на основе обрыва луча полезны не только при измерении RPM, но и в качестве других датчиков. Например, вы хотите знать, открыта дверь или закрыта. Возможно, вы хотите знать, не проходило-ли что то под роботом. Есть много применений обрыва луча, а схема используемая тут настолько проста, что есть много путей для улучшения и сборки других удивительных устройств.

Заключение

В целом, я считаю этот проект успешным… Но дело во времени и опыте.. Так или иначе, система работает как задумывалось и достаточно надежно, а мы получили ожидаемый результат. Надеюсь, вам понравилось прочитать эту статью и узнать как сделать свой собственный тахометр на Arduino!

Оригинал статьи на английском языке (перевод: Александр Касьянов для сайта cxem.net)


Тахометр представляет собой устройство, которое используется для измерения количества оборотов объекта в заданном интервале времени. Обычно значение выражается в оборотах в минуту или об/мин. Ранее тахометры были чисто механическими устройствами, в которых вращение передавалось в тахометр через механическое соединение (трос или вал), количество оборотов в минуту определялось с помощью зубчатой передачи и отображалось на круговой шкале. После прихода современной электроники тахометры очень сильно изменились. Данная статья описывает бесконтактный цифровой тахометр на базе Arduino. Скорость двигателя также может контролироваться с помощью аналогичной схемы. Количество оборотов в минуту и другая информация отображается на жидкокристаллическом дисплее размером 16×2. Электрическая схема цифрового тахометра на базе Arduino показана ниже.

Электрическая схема

Датчик оборотов в минуту
Инфракрасный фототранзистор и инфракрасный светодиод образуют датчик. Инфракрасный фототранзистор – это тип фототранзистора, который реагирует только на инфракрасные волны. Использование инфракрасного фототранзистора позволяет избежать влияния других интерференций света из окружающей среды. Фототранзистор и инфракрасный светодиод расположены параллельно. Резистор R2 ограничивает ток через инфракрасный диод. Отражательная направляющая лента приклеена на вращающийся объект (вал, диск или вентилятор) на одной линии с датчиком. Я использовал охлаждающий вентилятор с напряжением питания 9В/100мА. Зазор между датчиком и отражательной направляющей лентой должен не превышать 1см. Когда отражательная направляющая лента проходит перед датчиком, инфракрасные волны отражаются назад к фототранзистору. Фототранзистор проводит больше в данный момент и в результате напряжение через R3(68K резистор) стремительно поднимается. Результатом будет сигнал, форма которого показана ниже на эмиттере фототранзистора. Количество оборотов в минуту может быть определено путем вычисления количества восходящих импульсов в заданный интервал времени.

Вычисление количества оборотов в минуту
Arduino используется для вычисления величины оборотов в минуту и отображения этой величины на жидкокристаллическом дисплее. Эмиттер фототранзистора соединен с выводом Interrupt 0 (цифровой вывод 2) Arduino. Прерывание Arduino конфигурируется по инициируемому нарастающему фронту. В результате обрабатывается прерывание для каждого восходящего импульса в форме сигнала эмиттера. Количество полученных прерываний в заданное время вычисляется по приращению переменной, посредством программы обслуживания прерываний. Время, прошедшее в течение вычислительного цикла, определяется с помощью функции millis(). Функция millis() возвращает количество мили секунд, прошедших после включения платы Arduino. Вызов функции millis() до и после вычислительного цикла и вычисление их разницы дает время, прошедшее в течение вычислительного цикла. Величина (количество прерываний/раз в миллисекунду)*60000 определит количество оборотов в минуту (об/мин).

Контроль скорости двигателя
Устройство для контроля скорости двигателя с помощью потенциометра также включено в схему. Транзистор Q1 используется для управления двигателем. Его база подсоединена к ШИМ выводу 9 Arduino через токоограничивающий резистор R1. Движок потенциометра контроля скорости R4 подсоединен к аналоговому выводу A0 Arduino. Напряжение на этом выводе преобразуется в значение между 0 и 1023 посредством функции anlogRead. Затем это значение делится на четыре, чтобы попасть в диапазон от 0 до 255. После этого данное значение записывается в ШИМ вывод 9 с помощью функции anlogWrite. В результате на выводе 9 будет прямоугольная волна, чей коэффициент заполнения пропорционален величине, записанной с помощью функции analogWrite. Например, если величина равна 255, коэффициент заполнения будет 100%, а если величина равна 127, коэффициент заполнения будет около 50%. D1 – это обратный диод, а C1 – это шумоподавляющий конденсатор (декаплер). Количество оборотов в минуту и коэффициент заполнения отображаются на экране жидкокристаллического дисплея с помощью стандартной библиотеки LiquidCrystal. Прочтите вот эту статью: Интерфейсный жидкокристаллический дисплей для Arduino. Полный программный код для цифрового тахометра на базе Arduino показан ниже.

Программный код
#include LiquidCrystal lcd(12,11,6,5,4,3); int pwm=9; int pot=A0; float value=0; int percent; float rev=0; int rpm; int oldtime=0; int time; void isr() //interrupt service routine { rev++; } void setup() { lcd.begin(16,2); //initialize LCD attachInterrupt(0,isr,RISING); //attaching the interrupt } void loop() { delay(1000); detachInterrupt(0); //detaches the interrupt time=millis()-oldtime; //finds the time rpm=(rev/time)*60000; //calculates rpm oldtime=millis(); //saves the current time rev=0; value=analogRead(pot); //reads the speed control POT value=value/4; analogWrite(pwm,value); //sets the desired speed percent=(value/255)*100; //finds the duty cycle % lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("___TACHOMETER___"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(rpm); lcd.print(" RPM"); lcd.print(" "); lcd.print(percent); lcd.print("%"); attachInterrupt(0,isr,RISING); }
Примечания
На плату Arduino можно подать напряжение питания 9В через внешнее гнездо питания.
Напряжение 5В, необходимое для некоторых компонентов схемы, может быть подано от 5В источника на плате Arduino.
Используемый вентилятор использует напряжение 9В/100мА. Транзистор 2N2222 может выдержать ток только до 800мА. Помните об этом при выборе нагрузки.
Используемый жидкокристаллический дисплей - JHD162A.
Потенциометр R5 может использоваться для регулировки контрастности жидкокристаллического дисплея. При его подсоединении на дисплее не будет ничего отображаться. Выполните регулировку R5, пока на дисплее не появится изображение. Оптимальное напряжение на движке потенциометра R5 находится в пределах от 0.4 до 1В.
Инфракрасный фототранзистор и инфракрасный диод были вынуты из фото прерывающего модуля LTH-1550.
Боковую поверхность фототранзистора необходимо закрыть с помощью изоленты.
Положение датчика показано на рисунке ниже.

Здесь описывается цифровой прибор, измеряющий скорость движения автомобиля и частоту вращения коленвала его двигателя. Индикатором служит ЖК-дисплей типа 1602А, он стандартный, на основе контроллера HD44780.

Обозначение 1602А фактически значит, что он на две строки по 16 символов в строке. Индикатор был куплен на «Aliexpress», найден по запросу «HD44780» (цены от 81 рубля). Как уже сказано, у данного индикатора есть две строки. Так вот, в верхней строке прибор показывает скорость движения автомобиля, а в нижней - частоту вращения коленвала двигателя.

В отличие от многих бортовых компьютеров, таких как «Орион-БК» и подобных, а так же, приборов со светодиодными семисегментными индикаторами, этот ЖК-дисплей при включенной подсветке дает очень четкое изображение, отлично видное как на свету, так и ночью в темноте, что особенно важно при автомобильной эксплуатации.

В основе схемы прибора лежит готовая плата ARDUINO UNO, на которой расположен микроконтроллер ATMEGA328, а так же вся его «обвязка», необходимая для его работы, включая USB-програм-матор и источник питания.

Стоимость ARDUINO UNO на том же «Aliexpress» начинается от 200 рублей. Описание платы ARDUINO UNO, а так же программного обеспечения для неё, и подключения к персональному компьютеру приводится автором в Л.1, так что, если кто не в курсе что такое ARDUINO и «с чем его едят», обязательно прочтите сначала статью в Л.1.

Прибор подключается по питанию к выходу замка зажигания автомобиля, а сигналы получает с его датчиков Холла, один из которых является датчиком зажигания, а второй датчиком скорости.

Принципиальная схема

Прибор может работать только в автомобиле с инжекторным двигателем (в карбюраторных датчика скорости нет, а датчик зажигания есть далеко не во всех). Схема прибора показана на рисунке 1. На этом рисунке плата ARDUINO UNO показана схематично как «вид сверху».

Рис. 1. Принципиальная схема спидометра и тахометра на базе Arduino.

Для согласования портов с датчиками используются каскады на транзисторах VT1 и VT2. Так как питание поступает на прибор с выхода замка зажигания он работает только при включенном зажигании. Датчик скорости, равно как и датчик зажигания автомобиля представляют собой источники импульсов, частота которых зависит от вращения механических деталей автомобиля.

Датчик зажигания автомобиля с четырехцилиндровым бензиновым двигателем формирует два импульса за один оборот коленчатого вала. Если у двигателя не четыре цилиндра частота следования импульсов будет иной.

Датчики скорости бывают разные, но в большинстве своем, что особенно касается отечественных автомобилей, они дают 6000 импульсов за один километр пробега. Хотя, бывают, и такие что дают 2500 импульсов на километр, возможно, есть и другие.

Программа

Программа на C++ с подробными комментариями приведена в таблице 1. Действие программы основано на измерении периода импульсов, поступающих с датчиков, и последующего расчета скорости и частоты вращения коленвала.

Таблица 1. Исходный код программы.

Для работы используется функция pulseln , которая измеряет в микросекундах длительность положительного либо отрицательного перепада входного импульса. Так что, для того чтобы узнать период нужно сложить длительность положительного и отрицательного полупериодов.

где Т - период в секундах, a F - скорость в км/час. Поскольку период измерен в микросекундах фактически формула:

Если датчик на 2500 импульсов на км (японский), то формула будет такой:

Соответственно, учитывая, что период измерен в микросекундах:

Для измерения частоты вращения коленчатого вала используется формула:

где Т - период в секундах, a F - частота вращения коленвала в оборотах в минуту. Поскольку период измерен в микросекундах фактически формула такая:

Затем, результаты выводятся в соответствующие строки ЖК-дисплея. Единицы измерения указаны как «km/h» и «оЬ/тіп» (если не нравится, можете изменить).

Если входного сигнала нет, например, включили зажигание, но двигатель не завели, не поехали, то в строках, где нет сигнала, будет надпись «inf».

В принципе, налаживания не требуется. Однако, если неизвестно сколько импульсов на километр дает датчик скорости конкретного автомобиля, это нужно предварительно выяснить.

Либо заниматься экспериментальным подгоном числа, которое делится на период, сверяясь со стрелочным спидометром, что весьма хлопотно, или невозможно, если штатный спидометр неисправный (что и могло стать причиной изготовления данного прибора).

Но лучше все же узнать параметры датчика скорости. А потом рассчитать число, которое в программе делится на период. Обозначим это число X, а количество импульсов на километр N. Тогда X можно рассчитать по такой формуле:

X = 3600000000 / N

Например, если датчик дает, допустим, 2500 импульсов на километр:

Х= 3600000000 / 2500 = 1440000

Или, если датчик дает 6000 импульсов на километр:

Х= 3600000000 / 6000 = 600000

В заключение

Если прибор дает сбои, может потребоваться оптимизация режима работы входных каскадов на транзисторах VT1 и VT2, соответственно, подбором сопротивлений резисторов R3 и R6, а так же емкостей конденсаторов С2 и СЗ.

Каравкин В. РК-12-16.

Литература:

1. Каравкин В. Ёлочная мигалка на ARDUINO как средство от боязни микроконтроллеров». РК-11-2016.

Тахометр собранный с использованием датчика линии прост в подключении. Вам не нужно вносить конструктивные изменения в деталь, скорость вращения которой требуется измерить: сверлить отверстия, делать прорези, устанавливать дополнительные элементы и т.д. Достаточно нанести на неё контрастную линию (чёрную на светлой поверхности или белую на тёмной) и поднести датчик линии, Вы сразу получите точный результат, количество оборотов в минуту. Скетч не нуждается в корректировке, независимо от того, какого цвета будет линия.

Нам понадобится:

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеку:

  • Библиотека iarduino_4LED (для работы с четырёхразрядным LED индикатором).

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE .

Видео:

Схема подключения:

LED индикатор подключается к любым двум выводам Arduino (как цифровым, так и аналоговым), номера указываются в скетче. Датчик линии подключается к любому аналоговому входу, номер указывается в скетче.

В данном уроке, LED индикатор подключён к цифровым выводам 2 и 3, а датчик линии подключён к аналоговому входу A0.

Алгоритм работы:

  • Вывод информации на LED индикатор осуществляется только в момент перехода датчика линии со светлого на тёмное поле.
  • Первой строкой функции loop, проверяем не находится ли датчик линии на тёмном поле, если это так, то...
  • Выводим количество оборотов в минуту на LED индикатор (если не зафиксировано переполнение millis) и сохраняем время перехода
  • Выполняем цикл while до тех пор, пока датчик линии не покинет тёмное поле. Благодаря чему предыдущая операция выполняется только 1 раз, за всё время нахождения датчика на тёмном поле.
  • Если датчик находится на тёмном или светлом поле, дольше 6 секунд, то выводим надпись «STOP» (эти строки можно убрать, если количество оборотов Вашего устройства ниже 10 в минуту).

Код программы:

#include // подключаем библиотеку для работы с четырёхразрядным LED индикатором iarduino_4LED dispLED(2,3); // объявляем объект для работы с функциями библиотеки iarduino_4LED, с указанием выводов индикатора (CLK , DIO) const uint8_t pinLine = A0; // объявляем константу с указанием номера аналогового входа, к которому подключен датчик линии uint32_t strLine = 0; // время перехода датчика со светлого на тёмное поле void setup(){ dispLED.begin(); // инициируем LED индикатор } void loop(){ if(analogRead(pinLine)>400){ // если показания датчика линии больше 400 (тёмное поле) if(strLine350){ // ждём пока датчик линии не выйдет из тёмного поля if((millis()-strLine)>6000){dispLED.print("STOP");} // если датчик находится на тёмном поле дольше 6 секунд, то выводим на индикатор надпись "STOP" } } if((millis()-strLine)>6000){dispLED.print("STOP");} // если датчик находится на светлом поле дольше 6 секунд, то выводим на индикатор надпись "STOP" }

Тахометр - это полезный инструмент для подсчета RPM (оборотов в минуту) колеса или всего, что крутится. Самый простой способ сделать тахометр - это использовать ИК передатчик и приемник. Когда связь между ними прерывается, вы знаете, что что-то вращается и можете применять код для вычисления RPM, ориентируясь на частоту прерывания связи.

В этой статье мы рассмотрим, как использовать ИК-передатчик и приемник для изготовления тахометра с применением Arduino. Результат отображается на ЖК-дисплее 16х2.

Целью данного проекта является создание системы с одним входом и одним выходом. На входе устройства присутствует сигнал, изменяющийся с высокого (+5В) на низкий (+0В) уровень при нарушении связи. Согласно этому сигналу, Arduino будет увеличивать значение внутреннего счетчика. Потом проводится дополнительная обработка и расчет, и по прерыванию триггера на ЖК-дисплей будет выводиться рассчитанное RPM.

Для связи мы будем использовать ИК-луч от ИК-светодиода, включенного через низкоомный резистор так, чтобы светиться ярко. В качестве приёмника мы будем использовать фототранзистор, который при отсутствии света ИК-светодиода "закрывается". Компьютерный вентилятор будет размешен между ИК-передатчиком и приёмником и включен. ИК-приёмник включенный через транзисторную схему, будет генерировать прерывания. Для вывода результата будет использоваться Arduino LCD интерфейс, поэтому мы можем вывести окончательное значение RPM на ЖК-дисплей.

Элементы:
Arduino UNO
16x2 LCD
Макетная плата
Подстроечный резистор 5 кОм
Перемычки
SIP разъёмы
2x 2N2222 NPN транзистор
Инфракрасный светодиод
Фототранзистор
Резистор 10 Ом
Резистор 100 кОм
Резистор 15 кОм или 16 кОм
Компьютерный вентилятор

Подробный список элементов

Все элементы используемые в проекте указаны выше, но я более подробно опишу функции основных элементов.

Arduino UNO
Это плата Arduino, которую мы будем использовать для обработки импульсов от прерывания ИК-луча, которые сообщают о нахождении лопасти компьютерного вентилятора между приемником и датчиком. Arduino будет использовать эти импульсы наряду с таймером, чтобы вычислить RPM вентилятора.

ЖК-дисплей 16x2
После того, как Arduino вычислило RPM, эта значение будет отображаться на дисплее в понятном для пользователя виде.

Подстроечный резистор 5 кОм
Этот подстроечный резистор будет использоваться для регулировки контрастности ЖК-дисплея 16x2. Он дает аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до +5В, позволяя настроить яркость ЖК-дисплея.

Инфракрасный светодиод и Фототранзистор
Фототранзистор открывается, когда мощный ИК-свет падает на него. Поэтому, когда ИК-светодиод горит, он держит фототранзистор открытым, но если ИК-светодиод закрывается например, лопастью вентилятора, то фототранзистор закрывается.

2N3904 и 2N3906
Эти транзисторы используются для преобразования уровня сигнала, с целью обеспечения выходных импульсов с фототранзистора для Arduino, в которых нет никаких напряжений кроме +0 и +5В.

Принципиальная схема

В схеме, интерфейс связи с ЖК-дисплеем упрощен и имеет только 2 линии управления и 4 линии передачи данных.

Особенности схемы

Интерфейс ЖК-дисплея 16x2
2 управляющих контакта и 4 для передачи данных подключены от Arduino к ЖК-дисплею. Это то, что указывает ЖК-дисплею, что и когда делать.

Схема обрыва ИК-луча
Сигнал обрыва ИК-луча идет на 2-ой цифровой контакт Arduino. Это прерывает Arduino, что позволяет ему засчитать импульс и позволяет тахометру получать данные.

Arduino LCD библиотека

Для этого проекта мы будем использовать Arduino LCD библиотеку. В основном мы будем просто обновлять значение RPM на второй строке на новое.

В качестве подготовки, посмотрите на код приведенный ниже, в котором при помощи этой библиотеки на ЖК-дисплей выводиться "Hello, World!" В тахометре мы будем использовать похожий код, особенно: "lcd.print(millis()/1000);".

Разберитесь в функциях этой ЖК-библиотеки как можно подробнее, прежде чем двигаться дальше. Она не слишком сложна и хорошо документирована на сайте Arduino .

Подсчет RPM при помощи Arduino

Так как мы собираемся подсчитать RPM компьютерного вентилятора, мы должны понимать, что для подсчета мы используем прерывание ИК-луча. Это очень удобно, но мы должны учитывать, что у компьютерного вентилятора 7 лопастей. Это значит, 7 прерываний равно 1 обороту.

Если мы будем отслеживать прерывания, мы должны знать, что каждое седьмое прерывание означает, что только что произошел 1 полный оборот. Если мы отследим время, необходимое для полного оборота, то мы легко вычислим RPM.

Время 1-го оборота = P * (µS/оборот)
RPM = кол-во оборотов/мин = 60 000 000 * (µS/мин) * (1/P) = (60 000 000 / P) * (кол-во оборотов/мин)

Для расчета RPM мы будем использовать формулу приведенную выше. Формула точная, и точность зависит от того, насколько хорошо Arduino сможет отслеживать время между прерываниями и посчитывать количество полных оборотов.

На фотографии ниже вы можете увидеть все необходимые детали и перемычки как на схеме.

Для начала подключается +5В и линии данных/управления ЖК-дисплея. Затем ЖК-дисплей, потенциометр контрастности и светодиод питания.

Схема обрыва ИК-луча собрана. Старайтесь, чтобы между ИК-светодиодом и фототранзистором было расстояние. На этой фотографии видно расстояние между ИК-светодиодом и фототранзистором, где я размещу компьютерный вентилятор.

Хватит разговоров о аппаратной части! Давайте начнем делать прошивку/программу, чтобы увидеть работу устройства!

Программная часть

Есть две основных части кода, которые показаны и подробно описаны ниже:
-Основной цикл обновления ЖК-дисплея
-Обновление времени прерываний

В основном цикле считаются обороты и обновления ЖК-дисплея. Поскольку основной цикл это гигантский while(1) цикл, то он будет работать всегда, RPM считаться, а ЖК-дисплей обновляться несколько раз в секунду. Функция в прерывании подсчитывает время между прерываниями ИК, поэтому считать RPM можно в основном цикле.

Помните, что компьютерный вентилятор имеет 7 лопастей, так что это тахометр предназначен для работы только с такими вентиляторами. Если ваш вентилятор или другое устройство дает только 4 импульса за оборот, измените в коде "(time*4)".

Два вентилятора работают на примерно 3000 оборотов в минуту и ​​2600 оборотов в минуту, с погрешностью около + / -100 оборотов в минуту.

Обзор тахометра на Arduino

Вентилятор генерирует импульсы прерывания, а на выходе мы видим RPM. Хотя точность не 100%, а примерно 95%, при стоимости элементов 10$ есть смысл построить этот тахометр на Arduino.

Что теперь делать?

Системы на основе обрыва луча полезны не только при измерении RPM, но и в качестве других датчиков. Например, вы хотите знать, открыта дверь или закрыта. Возможно, вы хотите знать, не проходило-ли что то под роботом. Есть много применений обрыва луча, а схема используемая тут настолько проста, что есть много путей для улучшения и сборки других удивительных устройств.

Заключение

В целом, я считаю этот проект успешным... Но дело во времени и опыте.. Так или иначе, система работает как задумывалось и достаточно надежно, а мы получили ожидаемый результат. Надеюсь, вам понравилось прочитать эту статью и узнать как сделать свой собственный тахометр на Arduino!

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Плата Arduino

Arduino Uno

1 В блокнот
T2, T3 Биполярный транзистор

2N2222

2 2N3904 и 2N3906 В блокнот
R1 Резистор

10 Ом

1 В блокнот
R2 Резистор

100 кОм

1 В блокнот
R3 Резистор

16 кОм

1