Понадобилось на работе контролировать обороты двигателя. Решили использовать датчик Холла. На муфту установленную на валу двигателя приклеили пару неодимовых магнитов. Для датчика Холла сделали схему на компараторе, чтобы фиксировать моменты прохождения магнита напротив датчика. Схема приведена на рис.1
Рис. 1 Принципиальная схема тахометра
Описание работы
Датчик Холла AHSS49 на каждый проход магнита, закрепленного на валу двигателя формирует импульс амплитудой около 1 вольта, со смещением относительно земляной шины на +2,5 В.
Полученный сигнал поступает на вход компаратора IC1 LM311, который формирует управляющие импульсы для выходной опто-развязки OC1 PC817, выход которой присоединяется ко входу контроллера, подтянутому через сопротивление 1-2 кОм к питанию контроллера. В промышленных контроллерах, такие резисторы предустановлены и требуется только конфигурирование входных цепей. Порог срабатывания компаратора IC1 настроен на напряжение 2,6 В. Настраивая компаратор на более высокое напряжение можно получить более узкие импульсы на выходе — это связано с тем, что импульсы на выходе датчика Холла имеют форму близкую к треугольной.
Конденсаторы С1, С2 предназначены для снижения импульсных помех и исключения ложных срабатываний компаратора.
Схема была смакетирована на самодельной монтажной плате см. рис.2 Для публикации была подготовлена разводка печатной платы см. Приложения к статье.
Рис.2 Макет схемы усиления сигнала датчика Холла
Установка датчика около муфты вала двигателя см.рис.3 Датчик Холла был установлен таким образом, чтоб при прохождении магнитов установленных на муфте они оказывались на расстоянии пимерно 5 мм напротив датчика Холла. При установке на валу двух магнитов результирующая частота на выходе платы удваивается. При установке 4 магнитов возрастает в 4 раза. Большее число магнитов устанавливается для подсчета частоты вращения низко-оборотных двигателей. Соответственно, при измерении частоты вращения двигателя результат делится на число магнитов установленных на валу двигателя.
Рис.3 Установка датчика на кронштейне вблизи муфты на валу двигателя
Выход тахометра может быть организован несколькими способами в зависимости от решаемых задач
Схема приведенная на рис. 1 при работе с промышленными контроллерами может не дать устойчивого срабатывания на каждый импульс поскольку 2 p-n перехода опто-развязки PC817 при полном открытии будут давать падение напряжения около 1 В. И , в этом случае, дискретные входы пром.контроллера выполненные на КМОП микросхемах будут срабатывать неустойчиво, в этом случае имеет смысл реализовать схему выхода на полевом N-канальном транзисторе. Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе приведен на рис.4 . Для управления полевым транзистором пришлось задействовать дополнительный вход контроллера (клемма Х1). В случае если входов контроллера для этого не хватает, можно использовать дополнительный источник питания + 5В, подключив его к клемме Х1. Рабочий вход (клемма Х2) замыкается полевым транзистором и сформированные импульсы поступают на вход контроллера Х2.
Рис.4 Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе с дополнительной гальванической развязкой
Если дополнительная гальваническая развязка выхода не нужна, можно использовать схему рис.5
Рис.5 Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе без дополнительной опторазвязки
Рис. 6 Осциллограмма выходного сигнала для варианта схемы см. рис. 4
Источник
Датчик холла для тахометра своими руками
Автор: Spider Опубликовано 19.08.2009
Ну что, приступим! Я многословно обещал писать статьи и всё мазался, что нет времени. Вот шев отметил вчера день рожденье товарища, а я вроде как отладил железяку над которой трудился, и в итоге есть минутка написать статью. Начну с того, что был (да теперь уже был) в нашей конторе автомобиль Toyota Corona Wagon 1991 г.в. Тот ещё агрегат с карбюраторным двигателем 3E объёмом
1500 см 3 . Но не было в том автомобиле тахометра. Мелочь, а досадно. И решили мы исправить сие неудобство. В результате была собрана следующая схема.
Схема не претендует на идеальность и изящество, но она выполняет возложенную на неё функцию. Немного о принципе работе: Импульс с датчика Холла преобразованные в 12вольтовые уровни поступают на вход схемы именованный JP1. Кстати эти самые импульсы автомобиль преобразовывает сам и предоставляет в красивейшем виде в диагностической колодке, которая находится под капотом за левой (если смотреть из-за руля) стойкой. Имя контакта в колодке вроде ING, да там не ошибёшься, он один там большой и под резинкой, написано, что ни в коем случае нельзя этот контакт коротить на кузов, ну нельзя так нельзя. Эти импульсы вызывают прерывание INT1, в теле которого засекается значение таймера TIMER0 и сбрасывается на ноль. Тем самым мы имеем мгновенное значение времени между двух импульсов. Далее набираем 10 таких значений и берём среднее. Раз в 300 мСек выводим это значение, помноженное на коэффициент, на «дисплей». Собственно и вся арифметика. Коэффициент выводится из расчёта, что на 1 оборот коленчатого вала двигателя 4 импульса датчика Холла. Вся схема запитывается от шины ACC автомобиля. Это, если кто не знает, такой проводок, напряжение на котором появляется только после поворота ключа. Если смотреть на схему, то этот самый ACC нужно подводить к контакту JP2, а кузов автомобиля на JP3.
В результате испытаний было много попыток «фильтровать» значения тахометра, ибо они то прыгали, то были не читаемым. Но в итоге то что получилось было оптимальным. Если будут предложения — вперёд, я только ЗА! В конце концов всё работало, но было как-то скучно, когда двигатель не заведён. И приделали мы туда Вольтметр. Последний снимает значения с делителя на порту PC0 и считает среднее арифметическое по 20ти значениям. Когда показания тахометра 0 (двигатель не заведён) через 5 сек устройство переходит в режим отображения напряжения сети, до следующего включения двигателя. В коде модно найти преобразование показаний АЦП в вольты с точностью до 2х знаков после запятой. В виду того, что при пайке использовались дешёвые 10% резисторы, то разброс показаний был бешенный. В результате был внесён поправочный коэффициент, который опять же подобран был экспериментально с помощью китайского мультиметра. После некоторой эксплуатации было выявлено, что яркость свечения индикаторов очень велика, и «бьет» по глазам в тёмное время суток. На что был добавлен ещё один контакт JP4 который был подсоединён к габаритам автомобиля. В результате при включении габаритов, яркость свечения приглушается в четверо (в 4 раза), что было подобрано экспериментально. Вот вроде и всё. Ах да! При подаче питания на устройство оно отображает что-то близкое к надписи ВОВА (Так звать нашего водилу) и прогоняет в виде бегущей строки последовательность от 0 до 9 дабы протестировать дисплей и устройство в щелом. В процессе разработки было создано 2 схемы, одна отладочная настольная, и в итоге чистовик, с геометрией под врезку в штатную приборную панель. Оба варианта прилагаются к статье. В последнем можно узреть контакт JP5 непонятного назначения. Разъясняю. Это For Future Use, а именно под какую-нить кнопку. Прошивку переписать пол беды, а кнопку потом делать напряжно, вот и заложил сразу. Так же хочу обратить ваше внимание на отсутствие внутрисхемного программирования. Это означает, что прошивайте проц либо до пайки, либо паяйте кроватку, а в неё проц.
К сожалению я не могу приложить к статье ни одной фотографии готового устройства, ибо машину продали вместе с устройством. Но выглядело я вам скажу зашибательски. Было аккуратно вырезано окошко в приборной панели чуть выше индикаторов уровня топлива и температуры двигателя размером ровно на 4 циферки 7ми сегментного индикатора. Был подобран в фотошопе цвет панели и на цветном лазерном принтере на самоклеющейся прозрачной плёнке напечатан светофильтр такого цвета, в последствии наклеенный на индикаторы. В результате при выключенных индикаторах они были практически не видны и «окошко» сливалось с фоном панели. Но при включении видны были только светящиеся сегменты. Напоминаю, что данное устройство разрабатывалось под автомобиль Toyota c Карбюраторным двигателем. Но в процессе разработки на чём тока не проверялось. А именно: Toyota Cotona Premio 1998 г.в. — работало идеально, разве что покащания были ровно в 2 раза меньше с реальными (на этой машине есть штатный тахометр и было с чем сравнивать) Nissan Pulsar чёрт знает какого года выпуска. Работало. ВАЗ 21083 подключалось к выводу катушки зажигания. Работало.
Источник
Тахометр на Ардуино и датчике Холла
П ривет. В этой статье расскажу, как я сделал цифровой тахометр на Ардуино (Arduino) и датчике Холла для китайского шпинделя 0,5кВт диаметром 52 мм.
Комплектующие для сборки тахометра
Итак, тебе понадобятся:
датчик Холла из стартового набора ардуинщика KY-003
отладочная плата Arduino Nano v3
семи сегментный индикатор на драйвере ТМ1637
соединительные провода XH2.54 4pin и 3pin
2-ух жильный экранированный провод
набор «Все для паяния»
набор «Всё для изготовления печатных плат»
установленная на компьютере Arduino IDE желательно версии 1.6.5
Детали тахометра на Ардуино
И установи библиотеку tm1637 в свою Arduino IDE. Как это сделать? Просто добавь папку из архива в папку куда установлена Arduino. Например С > Program Files (x86) > Arduino > Libraries
Библиотека TM1637 скачать
Схема подключения тахометра на Ардуино
Сборка тахометра не представляет особых трудностей. Просто собирай по схеме, заливай скетч и проверяй работоспособность. После включения на индикаторе должен появится 0, а при мелькании магнитом перед одной из сторон датчика должен загораться светодиод и на индикаторе изменяться показания. Если что-то не так — пиши в комментариях — разберемся.
Скетч для тахометра на Ардуино
Сборка тахометра
Итак, начнем по порядку:
Индикатор
При изготовлении тахометра мне хотелось, чтобы индикатор был аккуратно и красиво установлен в корпус блока управления станком. В качестве корпуса я использовал корпус-рамку от вышедшего из строя вольт/ампер метра. Плата индикатора TM1637 практически идеально подходила в этот корпус. Только нужно было обработать напильником — снять по 1 мм с каждой стороны. Также заменил стандартные пины на разъем XH2.54 4 pin. Получилось практически как заводское изделие.
Индикатор тахометра TM1637
Плата датчика Холла
Для аккуратного крепления датчика Холла на шпиндель пришлось сделать новую печатную плату. Кому интересно как я делаю печатные платы читай в этой статье. После изготовления платы, я перенес все детали с KY-003, а так же добавил разъем XH2.54 3 pin. И еще вырезал изоляционную прокладку из какого-то пластика толщиной 3 мм и просверлил в ней небольшие отверстия, чтобы плата ложилась на прокладку всей плоскостью.
Печатная плата тахометра на Ардуино
Также на плате предусмотрено место под SMD конденсатор, для устранения помех от шпинделя. Но пока он мне не понадобился — экранированный кабель справляется со своей задачей.
Установка платы датчика Холла
Во-первых, для реализации тахометра, мне нужен был небольшой неодимовый магнит, который нужно было прикрепить на вал шпинделя. Перерыл все ящики — я ничего подходящего не нашел. Зато нашел старый, нерабочий cd-rom от ноутбука. Вот в нем, в катушке электромагнита открывания, как раз и нашел, то, что нужно — небольшой, прямоугольный неодимовый магнит!
Определив высоту и полярность, я приклеил магнит к валу на «суперклей» и обтянул вал с магнитом термоусадкой. На копус шпинделя приклеил прокладку, а уже на прокладку — плату. Как видите — получилось довольно аккуратно. Защитный колпачек в процессе обдумывания, так что, пока без него 🙂
Установка платы на шпиндель
Датчик Холла 3144 реагирует каждой своей стороной либо на северный, либо на южный полюс магнита, так что перед установкой магнита — определи его положение!
Как протянуть провода от датчика, я расскажу в статье посвященной прокладке кабелей, а пока небольшое видео о работе тахометра на Arduino Nano и индикаторе TM1637
На этом всё. Если понравилось — ставьте лайки, делитесь с друзьями в соцсетях и подписывайтесь на уведомления о новых статьях!
Детали тахометра на Ардуино
Индикатор тахометра TM1637
Установка платы на шпиндель