>>
english
version<<
Kliknij obrazek, aby go powiększyć
Poniżej
zamieszczam zdjęcie tachometru wykonanego przez jednego z modelarzy -
bardzo spodobała mi się staranność i estetyka wykonania |
|
Kliknij, aby powiększyć |
TACHOMETR
Tachometr służy
do pomiaru prędkości obrotowej różnego rodzaju
elementów wirujących - a w tym przypadku do pomiaru
prędkości obrotowej śmigieł. Dodatkowo poniższy tachometr posiada
funkcję szacowania ciągu, prędkości strumienia zaśmigłowego i mocy
przekazywanej przez napęd (tzw. moc na wale śmigła). Chciałem
podkreślić słowo "szacowania",
ponieważ dokładne wyznaczenie powyższych wartości jest złożoną funkcją
wielu zmiennych i nie ma uniwersalnej metody na
ich precyzyjnie obliczenie.
Znajomość prędkości obrotowej śmigła ma podstawowe znaczenie
przy wszelkiego rodzaju testach konfiguracji napędów, ocenie
stanu sprawności jednostki napędowej i jej ustawienia itd.
PODSTAWOWE
PARAMETRY TACHOMETRU
- zbudowany w oparciu o µC ATMEL ATmega8
oraz wyświetlacz LPH7366;
- zakres pomiarowy prędkości obrotowej:
100-99990obr/min;
- rozdzielczość pomiaru prędkości obrotowej:
10obr/min;
- dokładność pomiaru: nie gorsza niż 0.5%;
- szacunkowe określanie wartości ciągu, prędkości
strumienia zaśmigłowego i mocy;
- wyświetlanie stanu baterii;
- automatyczne wyłącząnie ze zwłoką zależną od stanu
pracy tachometru;
- czas pracy z pojedynczego ogniwa CR2032: ok. 100h;
- czas czuwania: ok. 20 lat (ogniwo CR2032);
BUDOWA
Schemat
tachometru
Elementem światłoczułym w
tachometrze jest fotorezystor R13. Reaguje on na zmianę natężenia
strumienia świetlnego padającego na jego strukturę zmianą swojej
rezystancji. Modulacja strumienia świetlnego następuje w wyniku
przesłaniania źródła światła przez łopaty śmigła. Każde
zaciemnienie elementu fotoczułego powoduje powstanie dodatniego impulsu
na wejściu nr 2 wzmacniacza operacyjnego U2. Impuls ten po wzmocnieniu
i odwróceniu we wzmacniaczu U2A jest podawany na wejście
drugiego wzmacniacza U2B pracującego z dodatnią pętlą sprzężenia
zwrotnego. Na jego wyjściu 7 pojawiają się ujemne impulsy prostokątne,
których okres powtarzania zawiera informację o prędkości
obrotowej elementu wirującego.
µC ATMega8L dokonuje
pomiaru tego okresu a następnie dokonuje niezbędnych przeliczeń, aby
wyświetlić tę informację w standardowych jednostkach (w tym przypadku
obr/min).
µC dodatkowo na podstawie wprowadzonych i pomierzonych danych
wylicza informację o ciągu, prędkości strumienia zaśmigłowego i mocy, a
także zajmuje się obsługą przycisków i wyświetlacza LCD.
Podczas czuwania
µC przechodzi w stan uśpienia, w którym wyłącza zasilanie części analogowej. Zgodnie z notą katalogową
µC oraz wykonanymi pomiarami, pobór prądu w stanie czuwania wynosi ok. 0.5
µA. Kosztem wprowadzenia µC
w stan o tak niskim poborze prądu jest konieczność wyłączenia wszelkich
obwodów bezpieczeństwa typu WATCHDOG i BROWN OUT DETECTOR.
Jednak, przy tego typu konstrukcji, rezygnacja z ww. obwodów
wydaje się uzasadniona, ponieważ najgorszym przypadkiem jaki może nas
spotkać w wyniku tzw. "wykrzaczenia się" programu będzie rozładowana
bateria :-) .
Wykaz elementów potrzebnych do budowy tachometru:
Element |
Wartość/Typ |
Obudowa |
Uwagi |
R1 |
51k |
1206 |
|
R2 |
51k |
1206 |
|
R3 |
51k |
1206 |
|
R4 |
51k |
1206 |
|
R5 |
51k |
1206 |
|
R6 |
51k |
1206 |
|
R7 |
51k |
1206 |
|
R8 |
51k |
1206 |
|
R9 |
51k |
1206 |
|
R10 |
15k |
1206 |
Dowolna
wartość z przedziału 10-30k |
R11 |
1M |
1206 |
|
R12 |
1M |
1206 |
|
R13 |
|
|
Fotorezystor |
C1 |
2u2 |
1206 |
|
C2 |
100n |
1206 |
|
C3 |
100n |
1206 |
|
C4 |
100n |
1206 |
|
C5 |
100n |
1206 |
|
C6 |
33p |
1206 |
|
C7 |
33p |
1206 |
|
C8 |
10u |
SMD C |
|
L1 |
47u |
1210 |
|
Y1 |
4MHz |
SMD |
|
BT1 |
Battery
Holder |
|
|
U1 |
ATMEGA8L |
TQFP32 |
|
U2 |
LM358 |
SO-8 |
|
LPH7366 |
LCD |
LPH7366 |
Wyświetlacz LCD
używany np. w telefonie NOKIA 5110 |
S1 |
SWITCH |
|
|
S1 |
SWITCH |
|
|
Mozaika ścieżek
płytki drukowanej dostępna jest tutaj.
Znajdują się tam obrazy mozaiki w wersji normalnej jak i lustrzanej.
Myślę, że każdy kto samodzielnie wykonuje płytki drukowane doskonale
będzie wiedział, której wersji użyć zależnie od zastosowanej
technologii wykonania płytki.
Aby wyświetlacz prawidłowo współpracował z częścią
elektroniczną, pola stykowe LCD umieszczone na płytce drukowanej muszą
być idealnie czyste. Najlepiej bezpośrednio przed zamontowaniem LCD
wyczyścić je przy użyciu alkoholu etylowego lub innego
specjalistycznego środka.
PROGRAMOWANIE
µC programujemy po zlutowaniu całości na płytce drukowanej.
Programowanie odbywa się poprzez pola znajdujące się na płytce
drukowanej. Do tego celu można wykonać specjalny kabel wykorzystując
np. stare złącze stacji dysków 5.25'', lub po prostu na czas
programowania przylutować przewody z programatora do odpowiednich
pól.
Należy pamiętać, że zastosowany wyświetlacz jest zasilany z napięcia
3V, natomiast niektóre programatory dosarczają do układu
napięcie +5V na czas programowania. Aby nie uszkodzić wyświetlacza
lepiej jest podłączyć go dopiero po zaprogramowaniu
µC.
Po
podłączeniu tachometru do programatora należy sprawdzić, czy
programator "widzi"
µC.
Jeżeli wszystko jest w porządku, to:
- należy zaprogramować
µC programem dostępnym tutaj *;
- ustawić fusebity tak, żeby
µC pracował z zewnętrznym zegarem (CKSEL=1111);
- wykonać
weryfikację zapisu;
- odłączyć tachometr od programatora.
Aby tachometr działał prawidłowo, należy zaprogramować zarówno pamięć FLASH jak i EEPROM
µC. Obydwa wsady do
µC w linku powyżej.
*
Zawarte w pliku ZIP wsady do µC są kompilacją kodu zawierającego
poprawki wynikające z użytkowania mojej wersji tachometru i nie były
one testowane. Jeżeli zbudowałeś ten tachometr i masz problemy z jego
uruchomieniem, to napisz do mnie.
DZIAŁANIE
Tachometr
załącza się po wciśnięciu dowolnego przycisku. Aby dokonać pomiaru
obrotów śmigła, należy element światłoczuły (fotorezystor)
ustawić tak, aby wirujące łopaty śmigła przecinały promienie świetlne
padające na niego. Należy zaznaczyć, że źródłem światła musi
być
światło słoneczne lub światło żarówki, diody itp. zasilanej
ze
źródła prądu stałego. Pomiar w warunkach sztucznego
oświetlenia
zasilanego np. z sieci 230VAC zafałszuje pomiar.
Aby zapewnić tachometrowi możliwość szacowania ciągu, prędkości
strumienia zaśmigłowego i mocy na wale śmigła, należy wprowadzić do
jego pamięci parametry użytego śmigła, tzn.:
- średnicę
śmigła (w calach);
- skok
śmigła (w calach);
- liczbę
łopat.
Wprowadzenie liczby łopat śmigła jest
niezbędne do prawidłowego wskazania prędkości obrotowej.
W celu wprowadzenia powyższych danych należy jednocześnie przycisnąć i
przytrzymać obydwa przyciski. Pierwszym wprowadzanym parametrem jest
średnica śmigła (DIAMETER). Wciskając prawy lub lewy przycisk
odpowiednio zwiększamy lub zmniejszamy wartość "DIAMETER" w zakresie
1-99 [cali]. Aby przejść do ustawienia kolejnego parametru należy
zwolnić obydwa przyciski na czas ok. 5 sekund. W ten sam
sposób
ustawiamy kolejno skok śmigła (PITCH) oraz liczbę łopat (BLADES).
W celu oszczędności baterii, tachometr automatycznie wyłącza się po
czasie ok. 30 sekund, jeżeli wykonywany jest pomiar (wskazanie na
wyświetlaczu różne od "0"), lub po ok. 15 sekundach, jeżeli
jest
nieużywany.
Gwarancja i odpowiedzialność:
Autor tego opracowania
nie daje
żadnej gwarancji i nie ponosi żadnej odpowiedzialności za szkody oraz
konsekwencje finansowe, prawne ani żadne inne powstałe w wyniku
użytkowania lub braku możliwości użytkowania urządzenia opisanego w
opracowaniu. Urządzenie nie posiada jakichkolwiek homologacji i
certyfikatów i jego instalacja oraz eksploatacja odbywa się
na
wyłączną odpowiedzialność użytkownika. Autor oświadcza, ze nie jest mu
znany status prawny instalowania oraz użytkowania takiego urządzenia i
w żadnym stopniu nie namawia ani nie zachęca do jego instalowania ani
użytkowania. Urządzenie oraz zawarte w nim oprogramowanie powstało jako
niekomercyjny projekt badawczy zastosowania procesorów
firmyATMEL w urządzeniach pomiarowych.
Warunki użytkowania:
Nie jest dozwolone używanie układu w urządzeniach służących
do
celów militarnych, przemysłowych, oraz związanych ze służbą
zdrowia
lub innych, od których zależy zdrowie lub życie ludzi.
Prawa autorskie:
Posiadam pełne prawa autorskie na zmieszczone materiały.
Zamieszczone materiały mogą być wykorzystane tylko dla celów
niekomercyjnych. Możliwe jest rozpowszechnianie zamieszczonych
materiałów wyłącznie w całości i pod warunkiem podania za
każdym
razem adresu poczty elektronicznej autora projektu i adresu jego strony
www. Wszelkie inne użycie tych materialow wymaga uprzedniej pisemnej
zgody autora.