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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Tacômetro integrado em um microcontrolador PIC16C84. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores A revista "Radio" descreve muitos dispositivos para medir a velocidade do virabrequim de um motor de combustão interna - tanto analógico quanto digital. O tacômetro digital com escala quase analógica, apresentado à sua atenção, é visivelmente mais simples do que outros similares em design e ao mesmo tempo possui melhores características de precisão. O autor conseguiu alcançar resultados tão elevados usando um moderno microcontrolador PIC16C84. O tacômetro foi projetado de forma que seja igualmente conveniente para uso tanto durante a condução quanto para ajustar o motor na garagem. Ao operar um carro que não possui tacômetro embutido, tacômetros eletrônicos são usados para monitorar a rotação do motor. Feitos de acordo com vários esquemas, eles mostram a velocidade de rotação medida digitalmente ou na forma de uma escala de LED [1]. Os instrumentos de escala são mais convenientes, mas menos precisos devido ao número finito de elementos de escala. Com base no processamento de circuitos de sequências de pulsos, tais dispositivos são muito sensíveis aos parâmetros de temporização dos pulsos, o que se manifesta na instabilidade das leituras quando a temperatura muda e a escala pisca. Isto limita o âmbito de aplicação dos tacómetros com escala electrónica, essencialmente, apenas à indicação da velocidade de rotação, uma vez que não permite registar as leituras com a precisão necessária, por exemplo, para ajustar o carburador ou diagnosticar o motor.
A utilização do processamento de software dos pulsos do sensor de velocidade de rotação permite aliar a comodidade de uma escala e alta precisão das leituras, transformando o indicador de rotação do motor em um verdadeiro dispositivo de medição. Os microcontroladores periféricos programáveis da Microchip Technology Inc. são mais adequados para esta finalidade. (EUA), com alta velocidade e capacidade de carga dos portos. O tacômetro descrito abaixo utiliza um microcontrolador PIC16C84, com o qual os leitores já estão familiarizados na publicação [2]. Sua característica é a presença de um dispositivo de memória programável com apagamento elétrico de programas e informações (EEPROM) com capacidade de 1K (14 bits e 64 bytes, respectivamente. Isso possibilitou dispensar memória externa e simplificar significativamente o dispositivo. O o tacômetro é fácil de fabricar, confiável na operação e não requer ajuste . Na Fig. A Figura 1 mostra a aparência do tacômetro eletrônico. É equipado com duas escalas de LED e pode operar em dois modos: indicação e medição. No modo de exibição, toda a faixa de velocidade de 0 a 6000 min-1 dividido em 12 partes - divisões formando uma escala geral com resolução de 500 minutos-1. No modo de medição, o dispositivo opera na faixa de 300 a 3000 min-1 e a escala de revisão tem resolução de 250 min-1.
Juntamente com o modo de visão geral, uma escala estendida de 0...200 min funciona neste modo-1. É formado por quatro LEDs e portanto tem resolução de 50 minutos-1. O valor da frequência n é calculado adicionando dois componentes: n = 250N0 + 50Np, onde N0 e Np - o número de elementos luminosos da visão geral e das escalas estendidas, respectivamente. O erro de medição é igual ao valor da divisão da escala estendida, ou seja, 50 min-1, o que é suficiente para resolver problemas práticos. O princípio de funcionamento do tacômetro é baseado na medição direta do período de repetição dos pulsos retirados dos contatos do disjuntor, seguida do cálculo da velocidade de rotação do eixo do motor e exibição do resultado em escala discreta. Neste caso, a medição dos intervalos de tempo é realizada através da contagem de intervalos de tempo calibrados - discretos, gerados programaticamente a partir de pulsos de clock. O intervalo médio é de 10 períodos. Na Fig. A Figura 2 mostra um diagrama elétrico esquemático do tacômetro. Consiste em um processador central, um driver de entrada, uma unidade de indicação e uma fonte de alimentação. O processador central é feito em um microcontrolador DD1. Possui duas portas: A com cinco e B com oito pinos, que podem ser configuradas por software tanto para entrada quanto para saída de informações. As entradas RA0-RA3, RB2-RB5 são configuradas para saída de informações, RB0 e RB1 - para entrada, e RA4, RB6 e RB7 não são utilizadas. O processador central é sincronizado por um gerador de clock integrado, cuja frequência é definida pelo ressonador de quartzo ZQ1. O processador é reinicializado quando a alimentação é ligada pelo circuito R2C1 na entrada MCL. O resistor R3 serve para limitar a corrente desta entrada, e o diodo VD1 serve para descarregar rapidamente o capacitor C1 quando a energia é desligada. O driver de entrada é montado no elemento DD2.1 e no trigger DD3.1 conforme circuito de [3] e é complementado por um pré-amplificador no transistor VT1. O circuito base deste transistor inclui elementos que aumentam a imunidade ao ruído do driver de entrada [4]. Da saída do shaper, os pulsos são fornecidos à entrada do elemento DD2.2, que atua como buffer, e à entrada do D-trigger DD3.2, ligado por um divisor de frequência por dois. Na saída deste trigger é formada uma sequência de pulsos do tipo “meandro” com frequência de repetição metade da entrada. O elemento amortecedor DD2.2 foi projetado para conectar outros dispositivos eletrônicos automotivos (por exemplo, uma unidade de ignição). A saída deste elemento também serve para controlar o funcionamento do driver de entrada. A frequência de repetição do pulso na saída do elemento DD2.2 é igual à frequência de centelhamento. O elemento DD2.2 e o gatilho DD3.2 não são obrigatórios, apenas conferem flexibilidade adicional à solução técnica do dispositivo. A sequência de pulsos gerada é enviada para a entrada RB0 do processador DD1, que a processa de acordo com o programa integrado por meio de interrupções. O tipo de medição necessário é selecionado usando a chave seletora SA1, que altera o modo da entrada RB1 do processador.
A unidade de exibição consiste em duas escalas de LED HL1-HL4 e HL5-HL17 e um decodificador DD4, DD5. A escala geral é formada pelos LEDs HL6-HL17, que são conectados às saídas do decodificador montado nos conversores de código DD4 e DD5 [5]. A entrada do decodificador da porta A do processador DD1 recebe um sinal carregando o código binário do valor da velocidade de rotação, o que leva à inclusão do número correspondente de LEDs de escala. O LED HL5 indica que o aparelho está ligado, pois seu brilho corresponde ao código zero na entrada do decodificador. A segunda escala - esticada - é formada pelos LEDs HL1-HL4, que são conectados aos pinos RB2-RB5 do processador através dos resistores limitadores de corrente R5-R8. O dispositivo é alimentado pela rede de bordo de doze volts do veículo. Através da chave liga / desliga SA2 e do filtro de entrada R15C7, a tensão DC é fornecida ao estabilizador DA1, de cuja saída é fornecida uma tensão de 5 V a todos os componentes do dispositivo. O programa de processamento é inserido na memória do processador por meio de um programador; leva cerca de 400 bytes (ver tabela). As peças do tacômetro, com exceção dos LEDs, das chaves seletoras e do estabilizador DA1, são montadas em uma placa de circuito impresso, cujo desenho é mostrado na Fig. 3. O estabilizador de chip DA1 é instalado em um dissipador de calor com superfície de resfriamento de 25 cm2. O estabilizador utilizado pelo autor possui corpo plástico totalmente isolado. Se você usar um estabilizador doméstico KR142EN5A (ou KR142EN5V), é melhor instalá-lo no dissipador de calor através de uma junta isolante. O display do tacômetro, que é o painel frontal do aparelho, é montado com LEDs da série KIPM11. Duas chaves seletoras SA1 e SA2 também são montadas aqui - qualquer miniatura serve. A frequência do ressonador de quartzo ZQ1 determina as configurações no programa para que o valor do tempo discreto, levando em consideração o pré-escalador do processador, fique na faixa de 20...160 μs. Um valor de frequência mais alto leva ao estouro do contador do processador, um valor de frequência mais baixo reduz a resolução do dispositivo. Na prática, é possível utilizar ressonadores com frequências de até 4 MHz, preferencialmente em caixa metálica com condutores de fio (por exemplo, RK-374). O ressonador é fixado à placa por meio de um suporte de arame soldado nas extremidades em dois orifícios A. Dois grupos de contatos na placa, designados de 1 a 4, devem ser conectados de acordo com um feixe de quatro condutores.
O controlador PIC16C84-04/P pode ser substituído por um PIC16C84-10/P e utilizar um ressonador de quartzo com frequência de até 10 MHz. Também é possível utilizar o microcontrolador PIC16F84, mais acessível, que difere do PIC16C84 no tipo de memória de programa (memória flash). Deve-se observar que a faixa de temperatura operacional deste microcircuito é de 0 a +70°C. Caso seja necessário utilizar tacômetro e em temperaturas abaixo de zero, é preferível utilizar um controlador com a letra I na designação (correspondente à faixa de temperatura -40...+85°C). O transistor VT1 pode ser qualquer estrutura npn de silício de baixa potência com um coeficiente de transferência de corrente estática de pelo menos 100. Literatura
Publicação: cxem.net
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