Тахометр з точковою шкалою на мікросхемах 40ХХ

Цей пристрій призначений для грубої світло-колірної візуалізації кількості обертів на хвилину.

Шкала пристрою складається з 16 різнокольорових діодів - по 4 світлодіоди однакового світіння на сектор, де світлодіоди синього світіння позначають сектор малих обертів (0-1600об/хв), зелені - середніх (2000-3200об/хв), жовті - підвищених (3600-4800), червоні - умовно граничних (5200-6400об/хв). Шкала - крапкова, тобто кількості об/хв відповідає 1 запалений світлодіод з 16.

Схема тахометра виконана на мікросхемах серії К561 / CD40XX (рис.1) і містить тактовий генератор на мікросхемі К561ТЛ1 / 4093 (U1), пару лічильників К561ИЕ14 / 4029 (U2, U3), дешифратор на мікросхемі CD4067.

Рис.1 Принципова схема тахометра

Генератор з увімкненим послідовно інвертором (елементи U1.1, U1.2) створює тимчасові інтервали:

1. Для підрахунку вхідних імпульсів, керуючи входом CI (вивід 5 U2), - при подачі логічного нуля на цей вхід підрахунок імпульсів мікросхемою дозволено і відображається на її виходах Q1-Q4 в вигляді двійкового коду. Поява логічної одиниці на вході CI забезпечує заборону підрахунку з збереженням значення на виходах U2 після приходу останнього "дозволеного" вхідного імпульсу.

2. Для запису даних, отриманих з виходів U2 (Q1-Q4) на виходах мікросхеми U3 (Q1-Q4) - при наявності лог. "1" на вході PSE (вивід 1 U3). При цьому обліковий режим U3 виключено через підключення входу CI до "плюсової" шини живлення схеми, забезпечуючи жорстку лог. "1" на цьому вході.

3. Для організації сигналу скидання даних (по виходах Q1-Q4 U2) та ініціації нового підрахунку короткочасним позитивним імпульсом на вході PSE U2.

Дешифратор (мультиплексор) відображає інформацію про поточну кількість обертів на хвилину у вигляді переміщуваної точки, запалюючи один з 16-ти світлодіодів.

Таким чином, тривалість паузи імпульсної послідовності на виході елемента U1.2 (вивід 11) визначає час підрахунку кількості вхідних імпульсів, тривалість імпульсу - час індикації одного з шістнадцяти світлодіодів. Протягом поточного підрахунку вхідних імпульсів індикація відповідає даним, прочитаним за час попереднього періоду імпульсної послідовності тактового генератора. Діаграма роботи тактового генератора представлена на рис.2.

Рис.2 Діаграма сигналів управління підрахунком

Частота тактового генератора обрана близько 6,5Гц для роботи з 4-циліндровим 4-тактним ДВЗ з одною котушкою запалювання. При цьому ціна «ділення» складає близько 400об/хв, час підрахунку імпульсів складає 75мс і стільки ж часу (75мс) відведено на індикацію. Чисельно кількість імпульсів з датчика обертів, що надійшли на вхід CLK (U2), дорівнює номеру запаленого світлодіода в лінійці шкали.

Частота генератора може бути змінена для роботи з іншою конфігурацією ДВЗ. Так, наприклад, для 4-тактного 6-циліндрового ДВЗ з одною котушкою запалювання, час підрахунку імпульсів має скласти 45мс. Якщо час індикації залишити без змін, то частота генератора складе 8,3Гц. Для 8-4-1 (циліндр-такт-котушка) час підрахунку імпульсів складе 35мс, а частота генератора при незмінному значенні часу індикації складе 9Гц. Інтервали часу підрахунку та часу індикації підбираються потенціометрами PR1, PR2 під час налаштування. Для налаштування тахометра достатньо мати генератор прямокутних імпульсів з вихідними рівнями КМОП, осцилограф або частотомір. Часові інтервали досить легко піддаються підрахункам, а налаштування досить проста.

При налаштуванні на вхід тахометра необхідно подати імпульсну послідовність з виходу зовнішнього генератора і, варіюючи частоту в межах 10-250Гц, підстроюванням потенціометри PR1, PR2 досягти запалювання світлодіодів від першого до останнього в лінійці шкали відповідно до мінімальними та максимальними значеннями вхідної частоти. Інших налаштувань тахометр не вимагає. Якщо час індикації не критично (а часте зміщення позиції точки на шкалі не бентежить), то в схему можна не встановлювати PR2, R1, а замість діодів VD1 і VD2 встановити перемички. У цьому випадку час підрахунку вхідних імпульсів і часу індикації буде практично однаковим, а налаштування стане простішою.

Тахометр гарантовано працездатний при напругах живлення 5-12В, однак для роботи з бортовою мережею автомобіля для більш надійної та точної роботи необхідно встановити стабілізатор напруги для живлення схеми тахометра. При зміні напруги живлення схеми, необхідний підбір резистора R14 для забезпечення нормальною яскравості світлодіодів.

Друкована плата показана на рис.3.

Рис.3 Вид плати тахометра

Оскільки функції, які виконуються CD4067 в даній схемі (дешифратор), схожі з функціями 74НС154, а для управління використовуються ті ж сигнали, на платі передбачена установка цієї мікросхеми. Напруга живлення тахометра у разі використання 74НС154 не повинно бути вище 5В. Позиція установки на плату для 74НС154 – U4. Також на платі є місця для установки SMD-світлодіодів (відповідно до позицій на принциповій схемі). У цьому випадку шкала може бути використана у вертикальному положенні. У разі використання світлодіодів у вивідних корпусах, позиції для установки SMD-світлодіодів можуть бути зайняті резисторами для вирівнювання світіння шкали, оскільки розбіжність яскравості між світлодіодами різного світіння занадто велике.

Вид плати тахометра (вбудований варіант) в зборі представлений на рис.4

Рис.4 Зовнішній вигляд плати тахометра в зборі

Вид плати тахометра в інтегрованому варіанті (поєднано з цифровим тахометром) з різними показаннями представлений на рис.5

Рис.5 Вид шкали в поєднанні з цифровим тахометром

Список радіоелементів