Датчик обертів двигуна для контролера

Понадобилось на роботі контролювати оберти двигуна. Вирішили використовувати датчик Холла. На муфту, встановлену на валу двигуна, приклеїли пару неодимових магнітів. Для датчика Холла зробили схему на компараторі, щоб фіксувати моменти проходження магніта навпроти датчика. Схема наведена на рис.1

Рис. 1 Принципова схема тахометра

Опис роботи

Датчик Холла AHSS49 на кожен проход магніта, закріпленого на валу двигуна, формує імпульс амплітудою близько 1 вольта, зі зміщенням відносно земляної шини на +2,5 В.

Отриманий сигнал надходить на вхід компаратора IC1 LM311, який формує керуючі імпульси для вихідної опторазв'язки OC1 PC817, вихід якої приєднується до входу контролера, підтягнутого через опір 1-2 кОм до живлення контролера. У промислових контролерах такі резистори попередньо встановлені і вимагатимуть лише конфігурації вхідних ланцюгів. Поріг спрацьовування компаратора IC1 налаштований на напругу 2,6 В. Налаштовуючи компаратор на більш високе напруження, можна отримати більш вузькі імпульси на виході - це пов'язано з тим, що імпульси на виході датчика Холла мають форму, близьку до трикутної.

Конденсатори С1, С2 призначені для зниження імпульсних завад і виключення хибних спрацьовувань компаратора.

Схема була смакетована на саморобній монтажній платі, див. рис.2. Для публікації була підготовлена разводка друкованої плати, див. Додатки до статті.

Рис.2 Макет схеми посилення сигналу датчика Холла

Установка датчика поблизу муфти вала двигуна, див. рис.3. Датчик Холла був встановлений таким чином, щоб при проходженні магнітів, встановлених на муфті, вони опинялися на відстані приблизно 5 мм навпроти датчика Холла. При установці на валу двох магнітів результуюча частота на виході плати удвічі більша. При установці 4 магнітів зростає в 4 рази. Більша кількість магнітів встановлюється для підрахунку частоти обертання низькооборотних двигунів. Відповідно, при вимірюванні частоти обертання двигуна результат ділиться на кількість магнітів, встановлених на валу двигуна.

Рис.3 Установка датчика на кронштейні поблизу муфти на валу двигуна

Вихід тахометра може бути організований кількома способами в залежності від вирішуваних завдань.

Схема, наведена на рис. 1, при роботі з промисловими контролерами може не дати стабільного спрацьовування на кожен імпульс, оскільки 2 p-n переходи опторазв'язки PC817 при повному відкритті будуть давати падіння напруги близько 1 В. І, в цьому випадку, дискретні входи промислового контролера, виконані на КМОП мікросхемах, будуть спрацьовувати нестабільно, в цьому випадку має сенс реалізувати схему виходу на польовому N-канальному транзисторі. Варіант схеми з виходом на польовому N-канальному транзисторі наведений на рис.4. Для управління польовим транзистором довелося задіяти додатковий вхід контролера (клема Х1). У випадку, якщо входів контролера для цього не вистачає, можна використовувати додаткове джерело живлення +5В, підключивши його до клеми Х1. Робочий вхід (клема Х2) замикається польовим транзистором, і сформовані імпульси надходять на вхід контролера Х2.

Рис.4 Варіант схеми з виходом на польовому N-канальному транзисторі з додатковою гальванічною розв'язкою

Якщо додаткова гальванічна розв'язка виходу не потрібна, можна використовувати схему рис.5.

Рис.5 Варіант схеми з виходом на польовому N-канальному транзисторі без додаткової опторазв'язки

Рис. 6 Осцилограма вихідного сигналу для варіанту схеми, див. рис. 4

Список радіоелементів