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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Tachymètre embarqué sur le microcontrôleur PIC16C84. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs Le magazine "Radio" décrit de nombreux appareils permettant de mesurer la vitesse du vilebrequin d'un moteur à combustion interne - à la fois analogiques et numériques. Le tachymètre numérique avec une échelle quasi-analogique, présenté à votre attention, est sensiblement plus simple que d'autres de conception similaire et présente en même temps de meilleures caractéristiques de précision. L'auteur a pu obtenir des résultats aussi élevés en utilisant un microcontrôleur PIC16C84 moderne. Le tachymètre est conçu de telle manière qu'il est tout aussi pratique à utiliser pendant la conduite que lors du réglage du moteur dans le garage. Lorsque vous conduisez une voiture sans tachymètre intégré, des tachymètres électroniques sont utilisés pour surveiller le régime moteur. Réalisés selon différents schémas, ils affichent la vitesse de rotation mesurée soit numériquement, soit sous la forme d'une échelle LED [1]. Les instruments à échelle sont plus pratiques, mais moins précis en raison du nombre fini d’éléments d’échelle. Basés sur le traitement de circuits de séquences d'impulsions, ces dispositifs sont très sensibles aux paramètres de synchronisation des impulsions, ce qui se manifeste par l'instabilité des lectures lorsque la température change et que l'échelle clignote. Cela limite le champ d'application des tachymètres à échelle électronique, essentiellement, uniquement à l'indication de la vitesse de rotation, car cela ne permet pas d'enregistrer les lectures avec la précision nécessaire, par exemple, pour régler le carburateur ou diagnostiquer le moteur.
L'utilisation du traitement logiciel des impulsions du capteur de vitesse de rotation permet de combiner la commodité d'une balance et une grande précision des lectures, transformant l'indicateur de régime moteur en un véritable appareil de mesure. Les microcontrôleurs périphériques programmables de Microchip Technology Inc. sont les plus adaptés à cet effet. (USA), avec une vitesse élevée et une capacité de charge des ports. Le tachymètre décrit ci-dessous utilise un microcontrôleur PIC16C84, que les lecteurs connaissent déjà grâce à la publication [2]. Sa particularité est la présence d'un dispositif de mémoire programmable avec effacement électrique des programmes et des informations (EEPROM) d'une capacité de 1K (respectivement 14 bits et 64 octets. Cela a permis de se passer de mémoire externe et de simplifier considérablement l'appareil. Le le tachymètre est facile à fabriquer, fiable en fonctionnement et ne nécessite aucun réglage . En figue. La figure 1 montre l'apparence du tachymètre électronique. Il est équipé de deux échelles LED et peut fonctionner selon deux modes : indication et mesure. En mode affichage, toute la plage de vitesse de 0 à 6000 min-1 divisé en 12 parties - divisions formant une échelle d'ensemble avec une résolution de 500 minutes-1. En mode mesure, l'appareil fonctionne dans la plage de 300 à 3000 min-1 et l'échelle de révision a une résolution de 250 min-1.
Avec le mode aperçu, une échelle étendue de 0...200 min fonctionne dans ce mode.-1. Il est formé de quatre LED et a donc une résolution de 50 minutes-1. La valeur de fréquence n est calculée en additionnant deux composantes : n = 250N0 + 50Np, où N0 и Np - le nombre d'éléments lumineux de l'aperçu et des échelles étendues, respectivement. L'erreur de mesure est égale à la valeur de division de l'échelle étendue, soit 50 min-1, ce qui est tout à fait suffisant pour résoudre des problèmes pratiques. Le principe de fonctionnement du tachymètre repose sur la mesure directe de la période de répétition des impulsions prélevées sur les contacts du disjoncteur, suivie du calcul de la vitesse de rotation de l'arbre moteur et de l'affichage du résultat sur une échelle discrète. Dans ce cas, la mesure des intervalles de temps est réalisée en comptant des intervalles de temps calibrés - discrets, générés par programme à partir d'impulsions d'horloge. L'intervalle de moyenne est de 10 périodes. En figue. La figure 2 montre un schéma électrique schématique du tachymètre. Il se compose d'un processeur central, d'un pilote d'entrée, d'une unité d'indication et d'une alimentation. Le processeur central est réalisé sur un microcontrôleur DD1. Il dispose de deux ports : A avec cinq et B avec huit broches, qui peuvent être configurés par logiciel pour l'entrée et la sortie d'informations. Les entrées RA0-RA3, RB2-RB5 sont configurées pour la sortie d'informations, RB0 et RB1 - pour l'entrée, et RA4, RB6 et RB7 ne sont pas utilisées. Le processeur central est cadencé par un générateur d'horloge intégré dont la fréquence est réglée par le résonateur à quartz ZQ1. Le processeur est réinitialisé lors de la mise sous tension par le circuit R2C1 à l'entrée MCL. La résistance R3 sert à limiter le courant de cette entrée, et la diode VD1 sert à décharger rapidement le condensateur C1 lorsque l'alimentation est coupée. Le pilote d'entrée est assemblé sur l'élément DD2.1 et le déclencheur DD3.1 selon le circuit de [3] et est complété par un préamplificateur sur le transistor VT1. Le circuit de base de ce transistor comprend des éléments qui augmentent l'immunité au bruit du pilote d'entrée [4]. À partir de la sortie du shaper, des impulsions sont fournies à l'entrée de l'élément DD2.2, qui fait office de tampon, et à l'entrée du déclencheur D DD3.2, activé par un diviseur de fréquence par deux. A la sortie de ce déclencheur, une séquence d'impulsions de type « méandre » est formée avec une fréquence de répétition moitié de celle de l'entrée. L'élément tampon DD2.2 est conçu pour y connecter d'autres appareils électroniques automobiles (par exemple, une unité d'allumage). La sortie de cet élément sert également à contrôler le fonctionnement du pilote d'entrée. La fréquence de répétition des impulsions à la sortie de l'élément DD2.2 est égale à la fréquence d'étincelles. L'élément DD2.2 et le déclencheur DD3.2 ne sont pas obligatoires, ils donnent seulement une flexibilité supplémentaire à la solution technique de l'appareil. La séquence d'impulsions générée est envoyée à l'entrée RB0 du processeur DD1, qui la traite selon le programme intégré à l'aide d'interruptions. Le type de mesure requis est sélectionné à l'aide de l'interrupteur à bascule SA1, qui modifie le mode de l'entrée RB1 du processeur.
L'unité d'affichage se compose de deux échelles LED HL1-HL4 et HL5-HL17 et d'un décodeur DD4, DD5. L'échelle d'aperçu est constituée de LED HL6-HL17, qui sont connectées aux sorties du décodeur monté sur les convertisseurs de code DD4 et DD5 [5]. L'entrée du décodeur du port A du processeur DD1 reçoit un signal portant le code binaire de la valeur de la vitesse de rotation, ce qui conduit à l'inclusion du nombre correspondant de LED d'échelle. La LED HL5 indique que l'appareil est allumé, puisque sa lueur correspond au code zéro à l'entrée du décodeur. La deuxième échelle - étirée - est formée de LED HL1-HL4, qui sont connectées aux broches RB2-RB5 du processeur via des résistances de limitation de courant R5-R8. L'appareil est alimenté par le réseau de bord douze volts du véhicule. Grâce à l'interrupteur d'alimentation SA2 et au filtre d'entrée R15C7, la tension continue est fournie au stabilisateur DA1, à partir de la sortie duquel une tension de 5 V est fournie à tous les composants de l'appareil. Le programme de traitement est saisi dans la mémoire du processeur à l'aide d'un programmeur ; cela prend environ 400 octets (voir tableau). Les pièces du tachymètre, à l'exception des LED, des interrupteurs à bascule et du stabilisateur DA1, sont montées sur un circuit imprimé dont le dessin est illustré à la Fig. 3. Le stabilisateur de puce DA1 est installé sur un dissipateur thermique avec une surface de refroidissement de 25 cm2. Le stabilisateur utilisé par l'auteur possède un boîtier en plastique entièrement isolé. Si vous utilisez un stabilisateur domestique KR142EN5A (ou KR142EN5V), il est préférable de l'installer sur le dissipateur thermique à travers un joint isolant. L'affichage du tachymètre, qui constitue le panneau avant de l'appareil, est assemblé à l'aide de LED de la série KIPM11. Deux interrupteurs à bascule SA1 et SA2 sont également montés ici - n'importe quel interrupteur miniature fera l'affaire. La fréquence du résonateur à quartz ZQ1 détermine les réglages dans le programme de telle sorte que la valeur du temps discret, en tenant compte du pré-échelonneur du processeur, se situe dans la plage de 20...160 μs. Une valeur de fréquence plus élevée entraîne un débordement du compteur du processeur, une valeur de fréquence plus faible réduit la résolution de l'appareil. En pratique, il est possible d'utiliser des résonateurs avec des fréquences allant jusqu'à 4 MHz, de préférence dans un boîtier métallique avec des fils (par exemple, RK-374). Le résonateur est fixé à la carte avec un support métallique, soudé aux extrémités dans deux trous A. Deux groupes de contacts sur la carte, désignés 1 à 4, doivent être connectés en conséquence avec un faisceau de quatre conducteurs.
Le contrôleur PIC16C84-04/P peut être remplacé par un PIC16C84-10/P et utiliser un résonateur à quartz avec une fréquence allant jusqu'à 10 MHz. Il est également possible d'utiliser le microcontrôleur PIC16F84, plus abordable, qui diffère du PIC16C84 par le type de mémoire programme (mémoire flash). Il est à noter que la plage de température de fonctionnement de ce microcircuit va de 0 à +70°C. S'il est nécessaire d'utiliser un tachymètre et à des températures inférieures à zéro, il est préférable d'utiliser un contrôleur avec la lettre I dans la désignation (correspondant à la plage de température -40...+85°C). Le transistor VT1 peut être n'importe quelle structure npn en silicium de faible puissance avec un coefficient de transfert de courant statique d'au moins 100. littérature
Publication : cxem.net
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