PIC16C84マイクロコントローラのオンボードタコメータ。スキーム、説明

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PIC16C84 マイクロコントローラーのオンボードタコメーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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雑誌「ラジオ」には、アナログとデジタルの両方で、内燃エンジンのクランクシャフトの速度を測定するための多くの機器が記載されています。ご紹介した擬似アナログスケールのデジタルタコメーターは、回路的には他の同様のものに比べて著しくシンプルでありながら、精度特性も優れています。著者は、最新の PIC16C84 マイクロコントローラーを使用して、このような高い結果を達成することができました。タコメーターは、運転中とガレージでエンジンを調整するときの両方で同様に便利に使用できるように設計されています。

タコメーターが内蔵されていない車を運転する場合、電子式タコメーターを使用してエンジン回転数を制御します。さまざまなスキームに従って作成され、測定された回転速度がデジタル形式または LED スケールの形式で表示されます [1]。スケール計器はより便利ですが、スケール要素の数が有限であるため、精度は低くなります。パルスシーケンスの回路処理に基づいて、このようなデバイスはパルスの時間パラメータに非常に敏感であり、温度が変化したりスケールが点滅したりすると、読み取り値が不安定になります。これにより、電子スケールタコメータの応用分野は、本質的には回転速度を示すことのみに限定されてしまいます。これは、キャブレターの調整やエンジン診断などに必要な精度で測定値を記録することができないためです。

PIC16C84マイクロコントローラのオンボードタコメータ

速度センサーからのパルスをソフトウェア処理することにより、スケールの利便性と読み取りの高精度を組み合わせることができ、エンジンシャフト速度インジケーターを本物の測定装置に変えることができます。この目的には、Microchip Technology Inc. のプログラマブル周辺マイクロコントローラが最適です。 (米国) 高速でポート容量が大きい。

以下で説明するタコメータは、読者には出版物 [16] ですでによく知られている PIC84C2 マイクロコントローラを使用しています。その特徴は、1K (それぞれ 14 ビットと 64 バイト) の容量を持つ電気的プログラムおよび情報消去 (EEPROM) を備えたプログラマブルメモリデバイスの存在です。これにより、外部メモリなしで実行できるようになり、デバイスが大幅に簡素化されました。製造が簡単で、動作の信頼性が高く、調整の必要がありません。

図上。図１に電子式タコメータの外観を示す。 1 つの LED スケールを備えており、表示と測定の 0 つのモードで動作できます。表示モードでは、速度範囲全体が 6000 ～ XNUMX 分^-1 12 の部分に分割 - 500 分の解像度で概要スケールを形成する分割^-1。測定モードでは、デバイスは 300 ～ 3000 分の範囲で動作します。^-1 概要スケールの解像度は 250 分です^-1.

PIC16C84マイクロコントローラのオンボードタコメータ

このモードでは、概要スケールと合わせて、0 ～ 200 分の拡張スケールが機能します。^-1。 50 つの LED で形成されているため、解像度は XNUMX 分です。^-1.

周波数値 n の読み取り値は、250 つの成分を加算することによって形成されます: n = XNUMXN₀ + 50N_p, ここで、N₀ そして、N_p - それぞれ、測量スケールと拡張スケールの発光要素の数。

測定誤差は拡張スケールの分周値、つまり 50 分に等しくなります。^-1、実際的な問題を解決するには十分です。

タコメータの動作原理は、ブレーカー接点から得られるパルス繰り返し周期の直接測定に基づいており、その後、エンジンシャフト速度が計算され、その結果が個別のスケールで表示されます。この場合、時間間隔の測定は、クロックパルスからソフトウェアによって生成される、調整された時間間隔 (離散) をカウントすることによって実現されます。平均化間隔は 10 周期です。

図上。図２にタコメータの回路図を示す。これは、中央プロセッサ、入力整形器、表示ユニット、および電源で構成されます。

中央プロセッサはマイクロコントローラー DD1 上に作成されます。これには 0 つのポートがあり、A には 3 つのピンがあり、B には 2 つのピンがあり、情報の入力と出力の両方をプログラムで構成できます。入力 RA5 ～ RA0、RB1 ～ RB4 は情報を出力するように構成され、RB6 と RB7 は入力するように構成され、RA1、RB2、RB1 は使用されません。中央プロセッサは内蔵クロック発生器によってクロック制御され、その周波数は水晶発振器 ZQ3 によって設定されます。プロセッサは、電源がオンになると、MCL 入力の R1C1 回路によってリセットされます。抵抗 RXNUMX はこの入力の電流を制限する役割を果たし、ダイオード VDXNUMX は電源がオフになったときにコンデンサ CXNUMX を急速に放電する役割を果たします。

入力シェイパーは、[2.1] のスキームに従って DD3.1 エレメントと DD3 トリガー上に組み立てられ、VT1 トランジスタ上のプリアンプによって補完されます。このトランジスタのベース回路には、入力ドライバーのノイズ耐性を高める要素が含まれています [4]。

シェーパーの出力から、パルスはバッファーの機能を実行する要素 DD2.2 の入力と、3.2 による分周器を備えた D トリガー DDXNUMX の入力に供給されます。このトリガの出力では、入力の半分の繰り返し率で「蛇行」タイプのパルスシーケンスが形成されます。

バッファ要素 DD2.2 は、他の自動車電子デバイス (点火ユニットなど) を接続するように設計されています。この要素の出力は、入力シェーパーの動作を制御する役割も果たします。 DD2.2 エレメントの出力におけるパルス繰り返し率は、スパーク周波数と等しくなります。要素 DD2.2 とトリガー DD3.2 はオプションであり、デバイスの技術的ソリューションに柔軟性を追加するだけです。

生成されたパルスシーケンスは DD0 プロセッサの RB1 入力に供給され、割り込みを使用して組み込みプログラムに従って処理されます。必要な測定の種類はトグルスイッチ SA1 によって選択され、プロセッサの入力モード RB1 が変更されます。

PIC16C84マイクロコントローラのオンボードタコメータ

表示ユニットは、1 つの LED スケール HL4 ～ HL5、HL17 ～ HL4 とデコーダ DD5、DD6 で構成されます。レビュースケールは、コードコンバータ DD17 および DD4 上に組み立てられたデコーダの出力に接続された LED HL5 ～ HL5 によって形成されます [1]。 DD5 プロセッサのポート A からのデコーダの入力で、速度値のバイナリコードを伝送する信号が受信され、対応する数のスケール LED がアクティブになります。 HLXNUMX LED は、その点灯がデコーダ入力のゼロコードに対応するため、デバイスがオンであることを示します。

1 番目のスケール (伸張) は LED HL4 ～ HL2 によって形成され、電流制限抵抗 R5 ～ R5 を介してプロセッサの出力 RB8 ～ RBXNUMX に接続されます。

このデバイスは、自動車の 2 ボルトのオンボードネットワークから電力を供給されます。 SA15 電源スイッチと R7C1 入力フィルタを介して、DC 電圧が DA5 スタビライザーに供給され、その出力から XNUMX V の電圧がデバイスのすべてのコンポーネントに供給されます。

処理プログラムは、プログラマを使用してプロセッサのメモリに入力されます。約 400 バイトかかります (表を参照)。

LED、トグルスイッチ、DA1 スタビライザーを除くタコメーターの詳細は、プリント基板に実装されています。その図面を図に示します。 3.

チップスタビライザーDA1は冷却面25cmのヒートシンク上に設置²。筆者が使用しているスタビライザーは完全に絶縁されたプラスチックケースを備えています。国産スタビライザーKR142EN5A（またはKR142EN5V）をご使用の場合は、絶縁ガスケットを介してヒートシンクに取り付けると良いでしょう。

デバイスのフロントパネルであるタコメーターディスプレイは、KIPM11シリーズのLEDに組み込まれています。 1 つのトグルスイッチ SA2 と SAXNUMX もここに取り付けられています - 小型のものであればどれでも適しています。

ZQ1 水晶振動子の周波数によってプログラムの設定が決まり、プロセッサのプリスケーラーを考慮した時間増分の値が 20 ～ 160 µs の範囲内になるようにします。周波数の値が大きいとプロセッサカウンタのオーバーフローが発生し、値が小さいとデバイスの解像度が低下します。実際には、最大 4 MHz の周波数の共振器を使用することが可能で、好ましくはリード線付きの金属ケース (RK-374 など) に入れて使用します。共振器はワイヤクランプで基板に取り付けられており、その端は XNUMX つの穴 A にはんだ付けされています。

基板上の 1 つのグループの接点（番号 4 ～ XNUMX で示されています）は、それぞれ XNUMX 本の導体の束で接続する必要があります。

PIC16C84マイクロコントローラのオンボードタコメータ

PIC16C84-04/P コントローラは PIC16C84-10/P に置き換えることができ、最大 10 MHz の周波数の水晶振動子を使用できます。プログラムメモリ (フラッシュメモリ) の種類が PIC16C84 とは異なる、より手頃な価格の PIC16F84 マイクロコントローラを使用することもできます。このマイクロ回路の動作温度範囲は 0 ～ +70°C であることに注意してください。氷点下の温度でタコメーターを使用する必要がある場合は、指定に文字Iが付いているコントローラーを使用することをお勧めします（-40 ... + 85°Сの温度範囲に対応します）。

トランジスタ VT1 には、少なくとも 100 の静的電流伝達率を備えた任意の低電力シリコン npn 構造を使用できます。

文学

Lomakin L. Electronics がハンドルを握っています (注釈付き索引)。 - ラジオ、1996 年、第 9 号、p. 55、56。
Ganzhenko D.、Kabakov E.、Korshun I. PIC とその応用。 - ラジオ、1995 年、第 10 号、p. 47-49。
Biyukov S. 接触のインパルス「バウンス」の抑制。 - ラジオ、1996 年、第 8 号、p. 47、51。
Maslov A. 準アナログタコメーターの近代化。 - ラジオ、1993 年、第 9 号、p. 36、37。
Chudnov V. タコメーターのリニアスケール。 - ラジオ、1993 年、第 3 号、p. 13.

出版物: cxem.net

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