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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tacómetro integrado en el microcontrolador PIC16C84. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores La revista "Radio" describe una gran cantidad de instrumentos para medir la velocidad del cigüeñal de un motor de combustión interna, tanto analógicos como digitales. El tacómetro digital con escala casi analógica que se le presenta es notablemente más simple que otros similares en términos de esquema y al mismo tiempo tiene mejores características de precisión. El autor logró lograr resultados tan altos utilizando el moderno microcontrolador PIC16C84. El tacómetro está construido de tal manera que es igualmente conveniente utilizarlo tanto durante la conducción como al ajustar el motor en el garaje. Cuando se opera un automóvil que no tiene tacómetro incorporado, se utilizan tacómetros electrónicos para controlar la velocidad del motor. Realizados según varios esquemas, muestran la velocidad de rotación medida en forma digital o en forma de escala LED [1]. Los instrumentos de escala son más convenientes, pero menos precisos debido al número finito de elementos de escala. Basados en el procesamiento de circuitos de secuencias de pulsos, estos dispositivos son muy sensibles a los parámetros temporales de los pulsos, lo que se manifiesta en la inestabilidad de las lecturas cuando cambia la temperatura y la escala parpadea. Esto limita el campo de aplicación de los tacómetros de escala electrónica, de hecho, solo para indicar la velocidad de rotación, ya que no permite registrar lecturas con la precisión necesaria, por ejemplo, para ajustar un carburador o diagnosticar un motor.
El uso de software que procesa los pulsos del sensor de velocidad le permite combinar la conveniencia de la escala y la alta precisión de las lecturas, convierte el indicador de velocidad del eje del motor en un dispositivo de medición real. Para ello, los microcontroladores periféricos programables de Microchip Technology Inc. son los más adecuados. (USA) con alta velocidad y capacidad portuaria. El tacómetro que se describe a continuación utiliza el microcontrolador PIC16C84, con el que los lectores ya están familiarizados gracias a la publicación [2]. Su característica es la presencia de un dispositivo de memoria programable con programa eléctrico y borrado de información (EEPROM) con una capacidad de 1K (14 bits y 64 bytes, respectivamente. Esto permitió prescindir de la memoria externa y simplificar significativamente el dispositivo. El tacómetro Es fácil de fabricar, de funcionamiento fiable y no requiere ajuste. En la fig. 1 muestra la apariencia de un tacómetro electrónico. Está equipado con dos escalas LED y puede funcionar en dos modos: indicación y medición. En modo de visualización, todo el rango de velocidad de 0 a 6000 min.-1 dividido en 12 partes: divisiones que forman una escala general con una resolución de 500 min-1. En el modo de medición, el dispositivo funciona en el rango de 300 a 3000 min.-1 y la escala de visión general tiene una resolución de 250 min.-1.
Junto con la escala general, en este modo funciona una escala ampliada de 0...200 min.-1. Está formado por cuatro LEDs y por tanto tiene una resolución de 50 min.-1. La lectura del valor de frecuencia n se forma sumando dos componentes: n = 250N0 + 50Np, donde norte0 y Np - el número de elementos luminosos de la encuesta y escalas estiradas, respectivamente. El error de medición es igual al valor de división de la escala extendida, es decir, 50 min.-1, que es más que suficiente para resolver problemas prácticos. El principio de funcionamiento del tacómetro se basa en la medición directa del período de repetición del pulso tomado de los contactos del interruptor, seguido del cálculo de la velocidad del eje del motor y la visualización del resultado en una escala discreta. En este caso, la medición de intervalos de tiempo se realiza contando intervalos de tiempo calibrados, discretos, generados por software a partir de pulsos de reloj. El intervalo promedio es de 10 períodos. En la fig. 2 muestra el diagrama de circuito del tacómetro. Consta de un procesador central, un modelador de entrada, una unidad de indicación y una fuente de alimentación. El procesador central está fabricado en el microcontrolador DD1. Tiene dos puertos: A con cinco y B con ocho pines, que se pueden configurar mediante programación para entrada y salida de información. Las entradas RA0-RA3, RB2-RB5 están configuradas para generar información, RB0 y RB1 están configuradas para ingresar y RA4, RB6 y RB7 no se utilizan. El procesador central sincroniza el reloj mediante un generador de reloj incorporado, cuya frecuencia se ajusta mediante el resonador de cuarzo ZQ1. El procesador se reinicia cuando el circuito R2C1 en la entrada MCL enciende la alimentación. La resistencia R3 sirve para limitar la corriente de esta entrada y el diodo VD1, para descargar rápidamente el condensador C1 cuando se corta la alimentación. El modelador de entrada se ensambla en el elemento DD2.1 y el disparador DD3.1 según el esquema de [3] y se complementa con un preamplificador en el transistor VT1. El circuito base de este transistor incluye elementos que aumentan la inmunidad al ruido del controlador de entrada [4]. Desde la salida del modelador, los pulsos se envían a la entrada del elemento DD2.2, que realiza las funciones de un búfer, y a la entrada del D-trigger DD3.2, incluido por un divisor de frecuencia por dos. A la salida de este disparador se forma una secuencia de impulsos del tipo "meandro" con una tasa de repetición que es la mitad de la entrada. El elemento amortiguador DD2.2 está diseñado para conectarle otros dispositivos electrónicos de automóviles (por ejemplo, una unidad de encendido). La salida de este elemento también sirve para controlar el funcionamiento del modelador de entrada. La frecuencia de repetición del pulso en la salida del elemento DD2.2 es igual a la frecuencia de chispas. El elemento DD2.2 y el disparador DD3.2 son opcionales, solo agregan flexibilidad adicional a la solución técnica del dispositivo. La secuencia de pulsos generada se envía a la entrada RB0 del procesador DD1, que la procesa de acuerdo con el programa incorporado mediante interrupciones. El tipo de medición requerido se selecciona mediante el interruptor de palanca SA1, que cambia el modo de entrada RB1 del procesador.
La unidad de indicación consta de dos escalas LED HL1-HL4 y HL5-HL17 y un decodificador DD4, DD5. La escala de revisión está formada por los LED HL6-HL17, que se conectan a las salidas del decodificador, montados en los convertidores de código DD4 y DD5 [5]. A la entrada del decodificador desde el puerto A del procesador DD1 se recibe una señal que lleva un código binario para el valor de velocidad, lo que conduce a la activación del número correspondiente de LED de escala. El LED HL5 indica que el dispositivo está encendido, ya que su brillo corresponde al código cero en la entrada del decodificador. La segunda escala, estirada, está formada por los LED HL1-HL4, que están conectados a las salidas RB2-RB5 del procesador a través de resistencias limitadoras de corriente R5-R8. El dispositivo se alimenta de la red de a bordo de doce voltios del vehículo. A través del interruptor de encendido SA2 y el filtro de entrada R15C7, se suministra voltaje CC al estabilizador DA1, desde cuya salida se suministra un voltaje de 5 V a todos los componentes del dispositivo. El programa de procesamiento se ingresa en la memoria del procesador utilizando el programador; Se necesitan unos 400 bytes (ver tabla). Las piezas del tacómetro, a excepción de los LED, los interruptores de palanca y el estabilizador DA1, están montadas en una placa de circuito impreso, cuyo dibujo se muestra en la fig. 3. El estabilizador de chip DA1 se instala en un disipador de calor con una superficie de enfriamiento de 25 cm.2. El estabilizador utilizado por el autor tiene una carcasa de plástico totalmente aislada. En el caso de utilizar un estabilizador doméstico KR142EN5A (o KR142EN5V), es mejor instalarlo en el disipador de calor a través de una junta aislante. La pantalla del tacómetro, que es el panel frontal del dispositivo, está ensamblada sobre LED de la serie KIPM11. Aquí también se montan dos interruptores de palanca SA1 y SA2; cualquier miniatura es adecuado. La frecuencia del resonador de cuarzo ZQ1 determina la configuración en el programa de modo que el valor del incremento de tiempo, teniendo en cuenta el preescalador del procesador, esté entre 20...160 µs. Un valor de frecuencia mayor provoca un desbordamiento del contador del procesador, un valor menor reduce la resolución del dispositivo. En la práctica, es posible utilizar resonadores para frecuencias de hasta 4 MHz, preferiblemente en una caja metálica con conductores (por ejemplo, RK-374). El resonador se fija a la placa con una abrazadera de alambre, cuyos extremos están soldados en dos orificios A. Dos grupos de contactos en la placa, indicados con los números del 1 al 4, deben conectarse respectivamente con un haz de cuatro conductores.
El controlador PIC16C84-04/P puede sustituirse por el PIC16C84-10/P y utilizar un resonador de cuarzo con una frecuencia de hasta 10 MHz. También es posible utilizar el microcontrolador PIC16F84, más asequible, que se diferencia del PIC16C84 en el tipo de memoria de programa (memoria flash). Cabe señalar que el rango de temperatura de funcionamiento de este microcircuito es de 0 a +70°C. Si es necesario utilizar un tacómetro y a temperaturas bajo cero, es mejor utilizar un controlador con la letra I en la designación (correspondiente a un rango de temperatura de -40 ... + 85 ° С). El transistor VT1 puede ser cualquier estructura npn de silicio de baja potencia con una relación de transferencia de corriente estática de al menos 100. Literatura
Publicación: cxem.net
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