Принцип работы автомобильного тахометра

Принцип работы автомобильного тахометра

Для того чтобы пользоваться автомобилем, достаточно быть дисциплинированным водителем, соблюдать правила дорожного движения и помнить номер телефона ближайшего автосервиса. Знать в совершенстве устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания при этом вовсе не обязательно. Но, все же, на приборную панель любого автомобиля выводится множество данных, которые могут быть весьма полезными каждому автомобилисту. Нужно только уметь применять эту информацию на практике.

Одним из таких полезнейших приборов, на который часто не обращают внимания, является автомобильный тахометр. Его показания на самом деле не менее важны, чем данные спидометра или показатели уровня топлива в баке. Ориентируясь на показания тахометра, можно не только более рационально управлять автомобилем, но и экономно расходовать горючее, а также не загонять машину в предельные режимы, отрицательно сказывающиеся на ее техническом состоянии.

Что такое тахометр

Тахометр – это прибор, который в автомобилях используется для измерения, а также индикации частоты вращения коленчатого вала мотора. Для удобства восприятия этой информации человеком показатели тахометра отображаются на стрелочных либо цифровых индикаторах в условных единицах – оборотах в секунду, или в тыс. оборотов в минуту. В настоящее время используются три основных типа этих приборов:

• механические тахометры;
• электронные аналоговые тахометры;
• цифровые тахометры.

Все эти типы приборов прекрасно справляются с поставленными перед ними задачами, но при этом каждый тип имеет свою специфику и присущие ему достоинства и слабые места.

Такие устройства устанавливались на самые первые автомобили. Их принцип работы очень прост – с помощью тросика на миниатюрный электрический генератор передается вращение коленвала автомобиля. Чем быстрее вращался двигатель, тем больше оборотов совершал ротор тахометра и, соответственно, генерировал более высокое напряжение. Это напряжение измерял стрелочный индикатор на приборной панели. Чем быстрее вращался двигатель, тем больше отклонялась стрелка вправо. Все предельно просто, наглядно и надежно. Основной недостаток такого устройства – большая погрешность измерений.

Аналоговые измерители частоты вращения в автомобилях являются близкими «родственниками» механических приборов. Но если в их механических предшественниках прибор присоединялся к коленвалу, то аналоговые тахометры подключают к катушке зажигания. Они фактически измеряют импульсное напряжение в катушке. Чем больше импульсов, тем выше напряжение, следовательно, происходит больше полных оборотов. Аналоговые тахометры производят более точные измерения, они надежны, экономичны, но их точность все равно несравнима с современными приборами.

Современный цифровой тахометр – это электронный прибор, который состоит из цифро-аналогового преобразователя и нескольких подключенных к нему датчиков. Один из датчиков подключен к катушке зажигания. При этом он считает не только количество импульсов в катушке за единицу времени, но и измеряет интервал между ними. Кроме того, на тахометр поступают данные от датчика холостого хода и датчика оборотов коленвала. То есть цифровой тахометр получает данные из нескольких источников (датчиков), а затем определяет среднее значение, которое достаточно точно соответствует реальному числу оборотов двигателя. Эта цифра отображается на специальном табло.

Автомобильный тахометр — что это такое? Принцип работы

Автомобильный тахометр — что это такое? Принцип работы

Что такое автомобильный тахометр?

Автомобильный тахометр — это прибор, который устанавливают на машинах с целью измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя (об/мин). Он показывает частоту вращения двигателя и необходим, чтобы водитель не превышал максимально допустимые обороты мотора.

Основная функция тахометра – это облегчение выбора правильной передачи, что позволяет продлить ресурс двигателя. Т.е. когда стрелка тахометра приближается к красной зоне, категорически советуется переключаться на повышенную передачу. Используется для регулировочных работ, как на холостом ходу, так и для оперативного контроля частоты вращения вала двигателя во время движения.

Принцип работы тахометра состоит в регистрации числа импульсов, которые поступают от датчиков, порядка их поступления, а также пауз между данными импульсами. При этом подсчет импульсов может осуществляться различными способами: в прямом, в обратном и в обоих направлениях.

Измеренные показатели, как правило, трансформируются в определенные величины. Такой величиной могут быть часы, минуты, секунды, метры и так далее. Устройство тахометров предусматривает возможность обнуления собранных значений. Точность данных показаний очень условна, около 500 об/мин, самые лучшие электронные тахометры измеряют с точностью до 100 об/мин.

Автомобильный тахометр может быть двух видов – цифровой и аналоговый.

Цифровой тахометр машины выполнен в виде электронного табло, на котором показывается необходимая информация, то есть, произведенные подсчеты оборотов вала и двигателя. Он очень полезен при регулировочных операциях с электронными блоками зажигания двигателя автомобиля, при точной установке порогов экономайзера (служит для обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя или при плавном разгоне).

Второй вид тахометра – аналоговый – более популярен и удобен для многих автолюбителей. Аналоговый тахометр показывает число оборотов двигателя посредством перемещающейся по циферблату стрелки.

Сейчас наиболее распространены аналоговые тахометры, включающие в свою конструкцию следующие элементы:

• микросхема,
• магнитная катушка,
• провода считывания информации с коленчатого вала,
• градуированная шкала,
• стрелка.

Работа такого тахометра осуществляется по электронному принципу. Сигнал от вала передается по проводам на микросхему, которая в свою очередь задает движение стрелки по градуированной шкале.

Помимо того, что существуют цифровые и аналоговые тахометры, данные устройства различаются также по методу установки. Бывает штатный и выносной тахометр.

Выносной тахометр предусмотрен для установки его на торпедной панели. Выносные тахометры применяются в основном для придания автомобилю более стилизованного внешнего вида. Кроме того, именно такой вид тахометра удобен некоторым автовладельцам. Конструкция выносного тахометра предполагает наличие ‘ножки’ для закрепления его на торпедной панели.

Удобнее пользоваться штатным тахометром — глаз человека быстрее воспринимают аналоговую информацию в виде угла поворота стрелки, чем ее цифровое значение, а высокая точность во время движения не нужна.

Тахометры

Найдено 20 товаров

Категория

• 10
• 25
• 50

Габариты без упаковки: 160х58х39 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 2-99999 об/мин

Габариты без упаковки: 200x60x40 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 2-99999 об/мин

Габариты без упаковки: 56х30х127 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 2.5-99999 об/мин

Габариты без упаковки: 190х72х37 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 0.5-99999 об/мин

Габариты без упаковки: 210х74х37 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 0.5-19999 об/мин

Габариты без упаковки: 184х76х30 мм

Диапазон измерений частоты вращения: от 2.5 до 99999 об/мин

Габариты без упаковки: 120х50х30 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 10-9999.9 об/мин

Габариты без упаковки: 180х60х25 мм

Диапазон измерений частоты вращения: 1–99999 об/мин

Габариты без упаковки: 191x82x60 мм

Габариты без упаковки: 175x60x28 мм

Тахометры предназначены для определения частоты оборотов вращающихся механизмов. С помощью приборов удается быстро и точно определять этот параметр бесконтактным способом – данные выводятся на электронный дисплей.

Как они работают?

Инфракрасный сенсор прибора посылает ИК-излучение на вращающийся механизм. На вращающемся валу агрегата заранее крепится отражающая наклейка. Сенсор определяет каждый полный оборот вала по этой наклейке, фиксируя количество считываний. Показания выводятся на дисплей, как правило, с точностью до 0,01 об/мин. Но при измерении возможна погрешность, например, в 0,01 или 0,02%.

Автомобильный тахометр своими руками

Автомобильный тахометр — это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.

Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.

При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.

При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.

Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.

Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.

Электрическая принципиальная схема

Представленная схема тахометра отличается простотой и доступностью деталей для повторения благодаря применению интегрального таймера — микросхемы КР1006ВИ1 (аналог NE555).

Схема состоит следующих функциональных узлов. Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.

Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.

Принцип работы

При поступлении импульсов от прерывателя или катушки индуктивности, используемой в стробоскопе, конденсатор С1 через диод VD1 и резистор R1-R2 перезаряжается, создавая на базе транзистора VT1 импульсы, открывая его. В результате на коллекторе транзистора, включенного в ключевом режиме, образуются короткие положительные импульсы, длительность которых определяется емкостью конденсатора С1. VT2 служит для инвертирования импульсов, перед подачей на вход DA1. Форма импульсов приведена на электрической схеме тахометра с правой стороны, верхняя осциллограмма. На фото ниже структурная схема КР1006ВИ1.

Интегральный таймер КР1006ВИ1 включен по типовой схеме формирователя импульсов. По положительному фронту импульсов, поступающих на вход 2, микросхема формирует на выходе 3 положительные импульсы с шириной, линейно изменяющейся в зависимости от частоты поступающих на вход. Частота выше, импульсы шире. Исходная ширина импульсов зависит от постоянной времени R6, R7 и C3.

Выходящие с вывода 3 микросхемы DA1 импульсы поступают на левое плечо моста тахометра, которое образуют резисторы R8-R9 и R11. На правое плече моста тахометра, которое образуют резисторы R10 и R12, R13 поступает постоянное опорное напряжение +9В с интегрального стабилизатора напряжения К142ЕН8А. Конденсатор С4 исключает дергание стрелки тахометра при измерении низких оборотов двигателя. Стабилизатор также обеспечивает питание всех активных элементов тахометра. В диагональ моста включен микроамперметр.

Благодаря такому схемному решению удалось исключить нелинейные элементы, получить линейное показание миллиамперметра при изменении частоты и обеспечить высокую точность измерений частоты вращения двигателя за счет растянутой шкалы. Так как в тахометре, по соображениям габаритных размеров, применен малогабаритный миллиамперметр от индикатора уровня записи магнитофона, у которого длина шкалы мала, то только благодаря растянутой шкале удалось получить высокую точность показаний.

Микросхемы стабилизаторов серии К142ЕН обеспечивают стабильное выходное напряжение в широком диапазоне температуры, чем и обусловлено применение микросхемы К142ЕН8А в тахометре. Конденсаторы С2, С5 и С6 установлены для сглаживания пульсаций питающего напряжения.

Конструкция и детали

Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.

Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.

Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах. Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.

Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.

Настройка тахометра

Если не допущены ошибки при монтаже деталей и исправны элементы схемы, то тахометр сразу начнет работать. Необходимо будет только подогнать номиналы резисторов моста. Для этого нужно с импульсного генератора подать на вход тахометра прямоугольные импульсы частотой, взятой из нижеприведенной таблицы и откалибровать шкалу.

Так как в автомобилях обычно за один оборот вала двигателя датчик выдает два импульса, то при калибровке тахометра нужно устанавливать частоту на генераторе в два раза больше. Например, при калибровке точки шкалы 800 нужно будет подать на вход тахометра импульсы частотой не 13 Гц, а 26 Гц. Ряд частот для такого случая приведен в нижней строке таблицы.

Для того, чтобы не испытывать трудностей при калибровке шкал тахометра нужно знать принцип работы мостовой схемы. Перед Вами принципиальная схема моста постоянного тока. При равенстве соотношений величин резисторов R1/R2 и R3/R4 напряжения в точках диагонали моста A и B равны, и ток через mA не протекает, стрелка стоит на нуле.

Если, например, уменьшить величину резистора R1, то напряжение в точке А увеличится, а в точке В останется прежним. Через миллиамперметр, находящийся в диагонали моста потечет ток и стрелка отклонится. То есть при постоянном напряжении в точке В и изменении напряжения в точке А стрелка прибора будет двигаться относительно шкалы.

В схеме тахометра функцию резистора R1 выполняет резистор R9, и так далее. При увеличении оборотов двигателя, частота и ширина импульсов с выхода микросхемы увеличивается и таким образом увеличивается напряжение в левой точке подключения миллиамперметра, протекающий ток увеличивается и стрелка отклоняется. Резисторы в плечах моста подобраны в таком соотношении, чтобы мост был изначально разбалансирован, и равенство напряжений в точках подключения миллиамперметра наступало при 700 оборотов двигателя.

Номиналы резисторов на схеме указаны при сопротивлении рамки миллиамперметра 1,2 кОм. Если использовать прибор, имеющий другое сопротивление рамки, то придется подбирать номинал резисторов R8, R9 и R12, R13, временно заменив их переменными. После калибровки прибора, измеряется сопротивление переменных резисторов, и они заменяется постоянными.

Переключатель S1 можно не устанавливать и настроить прибор для измерения в требуемом диапазоне по одной шкале. В таком случае точность измерений снизится в два раза. При растянутой шкале прибора такой точности тоже будет достаточно.

Тахометр, выполненный по предложенной схеме, является законченным прибором и его можно применять для измерения частоты вращения любых валов, например, двигателя моторной лодки, электродвигателей. В качестве датчиков могут использоваться датчики холла, фото и электромагнитные датчики. Достаточно доработать схему входного формирователя импульсов.