Самодельный спидометр. Как сделать электронный спидометр
Можно изготовить спидометр на светодиодах. Устройство получилось довольно оригинальное, а процесс сборки не такой уж и сложный. Работать устройство может благодаря датчику ABS, именно он определяет скорость. Работает такой датчик очень просто, при прохождении напротив него металлического предмета он генерирует электрический импульс, который затем идет на электронику . Далее на основе частоты этих импульсов происходит расчет скорости движения автомобиля или скорости вращения двигателя. Благодаря такой схеме можно собрать и тахометр, как это сделал автор.
Сигналы с датчика необходимо преобразовать в напряжение, для этих целей используется LM2917. При увеличении напряжения будут последовательно включаться 30 светодиодов, которые подключаются через три микросхемы типа LM3914.
Конкретной в этой статье автор заменил датчик ABS на шаговый двигатель, ведь он тоже может генерировать импульсы. Помимо этого такой двигатель вырабатывает еще и напряжение, которое растет при увеличении скорости. В связи с этим необходимость использования регулятора напряжения LM2917 отпала.
Материалы и инструменты для изготовления:
- шаговый двигатель (можно найти в струйном принтере);
- провода;
- паяльник с припоем;
- микросхемы LM3914;
- подстроечный потенциометр на 47 кОм;
- 31 светодиод;
- плотная бумага для создания дисплея (картон);
- два резистора на 1 кОм;
- три резистора 2.2 кОм;
- электролитический конденсатор 470 мкФ/25В;
- два полипропиленовых конденсатора на 100 нФ;
- ножницы и другие мелочи.
Процесс изготовления спидометра:
Шаг первый. Устанавливаем датчик скорости
Для того чтобы сделать датчик можно использовать инфракрасные детекторы и светодиоды, различные сенсоры и так далее. Автор использовал для этих целей шаговый двигатель от струйного принтера. Из двух был выбран самый большой, который вырабатывает больше всего мощности и сигналов. Самое сложное - соединить двигатель с тросиком, то есть поставить шаговый двигатель вместо прежнего стрелочного спидометра.
Для того чтобы соединить оба вала, был использован кусок медной пластины, которая была вырезана под нужный размер. Она вставляется в пазы и таким образом обеспечивается отличная связь между валами. Сам двигатель нужно также хорошо закрепить, поскольку он тяжелый и будет скакать по салону при езде, а это может нарушить конструкцию. В корпусе моторчика можно просверлить отверстие и затем прикрутить его в нужном месте с помощью болта с гайкой.
Шаг второй. Электронная схема
После установки шагового двигателя появится 4 провода, которые нужно правильно подключить. Первый провод автор взял в качестве сигнального, а второй в качестве земли. При предварительном тестировании двигатель вырабатывает порядка 48 В. Если подключить мотор к трансмиссии и раскрутить до максимально возможного значения, он выдает 28 В. При этом можно сделать вывод, что напряжение возрастает линейно к скорости вращения, а это очень хорошо и такого напряжения хватит для работы спидометра.
Напряжение 12 В подается от аккумулятора, а земля от трансмиссии. Сигнал формируется шаговым двигателем. Пятый вход микросхемы LM3914 должен будет выдерживать напряжение порядка 35 В. Для калибровки сигнала используется подстроечный потенциометр на 45 кОм. Калибруется спидометр с помощью GPS, который есть в телефоне или навигаторе.
Микросхемы LM3914 являются драйверами светодиодного дисплея. Каждый из этих драйверов нужен для управления десятью светодиодами, это может быть как сегментный режим, так и точечный. Режимы переключаются по приложенной инструкции. Что касается контроллера 7809 (9В), то он регулирует напряжение.
Шаг третий Сборка спидометра
Светодиодов всего должно быть 31 штука, свет выбирается индивидуально, главное, чтобы они были яркими. Автор использовал яркие светодиоды белого цвета. Можно сделать ленту разноцветной, к примеру, к концу поставить красные, что будет говорить о высокой скорости движения, а вначале зеленые или синие светодиоды.
Первый светодиод должен непрерывно гореть при подключении питания +12В. Остальные же 30 будут включаться последовательно при росте скорости автомобиля. Основа для светодиодов делается из картона, напротив них вырезаются прямоугольные отсеки, на которые затем приклеивается более тонкая бумага. При работе светодиодов свет будет проходить только через тонкую бумагу, образовывая эффект, который можно увидеть на фото. Бумагу можно покрасить в любой цвет. Естественно впоследствии вся эта конструкция ставится вместо внутренностей старого стрелочного спидометра.
Между диодами нужно сделать перегородки, чтобы свет не распространялся по всей ленте. Лучше всего использовать алюминий, он будет отлично отражать свет.
Спидометр – это устройство, которое используют для измерения скорости любого транспортного или другого передвигающегося средства. Погрешность электронного спидометра гораздо ниже механического. При поломке штатного измерителя можно приобрести новое приспособление или сделать его в домашних условиях. Для этого нужно уметь программировать контроллеры и немного разбираться в электронных схемах.
Для начала самостоятельно разрабатываем или качаем готовую подробную электронную схему построения спидометра в интернете. Второй вариант — наиболее удобный, так как не нужно выискивать в разнообразной литературе информацию, чтобы правильно составить схему прибора. Инструменты, которые понадобятся: компилятор и детали, датчик скорости и тестер, плата и паяльник. Приобретаем необходимые детали для изготовления электронного устройства. Например: транзисторы, фитодиоды, дисплей, конденсаторы, резонатор, реле, стабилизатор напряжения и др. Приобрести все элементы можно в специализированном магазине электроники или же на радиорынке.
При обнаружении в ходе работы электронного спидометра проблем необходимо перепрограммировать микроконтроллер или изменить электронную схему.
Добрый день и удачной охоты, всем котам и кошечкам!
А самое главное:
С днем рождения Кот!
Пусть живет и здравствует наш "РадиоКот"! Ура товарищи (ну или господа)!
Глава 1. Немного предистории, или как я люблю отечественный Автопром.
После того, как на моей машине, а машина прямо скажем почти эксклюзивная (в смысле запчасти фиг найдешь), благополучно скончался очередной спидометр, то ли седьмой, то ли восьмой, я решил замутить электронный девайс, чтоб и скорость показывал и километры щелкал.
Как обычно, начал поиск того, что уже натворили собратья по разум и коллеги по несчастью обладания данным типа авто. Пролистав не одну страницу и посетив не один форум, обнаружил что ничего подходящего для моего авто нет, либо девайс собран на PICе, у меня даже программатора нет и приходится просить друзей-знакомых, да и AVRки мне как-то роднее, либо состоит из 2х отдельных блоков, и у всех значения пробега пишутся во внутреннюю EEPROM, что не есть гут. Пораскинув мозгами, не широко так, чтобы потом можно было собрать в кучу, решился на отчаянный шаг - лепить самому. Что из этого получилось - решать вам, многоуважаемые коты.
Фото 1. Общий вид:
Фото 2. Основной блок:
Фото 3. Датчик ДСА-9 + "двигло":
Глава 2. О выборе компонентов, или "я его слепила из того, что было".
Итак, за источник сигнала о продвижении авто по тернистому пути наших автодорог был выбран ДСА-9, имеющий: 6 импульсов на 1 метр пути, выход ОК и резьбовое соединение М22 х не помню на сколько, как раз по размеру, НО можно использовать любой датчик скорости с 6имп/метр, в зависимости от авто.
С проциком было труднее. Любимой меге48 не хватало пары ног, но тут на глаза попалась старая макетка с мегой16, что ж так тому и быть. Итого: МП=ATmega16-16PI
С выбором тактовой частоты долго мучаться не пришлось, после не больших подсчетов выяснилось, что период повторения импульсов при скорости 250 км/ч составляет 2,4 мс, или 2400 тиков при тактовой частоте в 1 МГц, маловато будет, было решено использовать кварц на 8 МГц, это уже 19200 тиков процессора, а для удобства подсчета, с помощью таймера Т1, использовать "предделитель на 8".
Для отображения всего, что будет измерятся и подсчитыватся предназначены:
KingDright BA56-12GWA (можно любые с ОА) - для отображения текущей прыткости
МЭЛТ MT-08S2A-2YLG (опять же можно любой 8х2 LCD с аналогичным контроллером и тактовой не ниже 250 кГц) - для подсчета того, что будет пройдено по тем направлениям, что в России гордо именуется дорогами.
Ну и AT24C04B (наследство от той самой макетки, но можно любую из серии 24Схх), чтобы "помнить" от тех незабываемых километрах пути.
Глава 3. О самом главном, или без теории ни туды, и ни сюды.
Переходим, собственно, к методике определения скорости. Как всем известно, если автомобиль движется, то с датчика скорости поступают импульсы, если никуда не движется - то и импульсов тоже не дождетесь! И что самое поразительное - частота (или кому удобнее - период повторения) прямо пропорциональна (обратно пропорциональна, для периода повторения) скорости движения, вот тут-то, не при котах будь она упомянута, собака и порылась. Что такое частота - это количество импульсов в секунду (просто гениально, спасибо Герцу) N(в секунду)=Fп, поэтому получаем:
V=Fп/6 (м/сек) (мы же помним, что на 1 метр приходится 6 импульсов)
Но минуточку, где вы видели спидометры со шкалой "М/СЕК"? Да и ГАИшники, (ДАИшники - это чтобы для тех, кто в Украине проживает, было понятно) штрафуют за лишние км/час. Отсюда вывод - надо пересчитать, а как? Все гениальное просто: умножаем на 3600 (это столько секунд в 1 часе) и делим на 1000 (столько метров в 1 км) после сложнейших математических преобразований получаем волшебную формулу:
V=0,6*Fп (км/час) - то что доктор прописал.
Из это формулы следует гениальное (жаль, что не я первый додумался) умозаключение - если организовать "временные ворота" длительностью 0,6 сек, в которые проталкивать импульсы от датчика, на выходе получим скорость! 1 импульс - 0,6 км/час, 10 импульсов - 6 км/час, 100 импульсов - 60 км/час и т.д. Но, опять это "НО", как сказал один из главных героев любимого фильма из детства "Айболит-66" - "Нормальные герои всегда идут в обход", вот этим путем пойдем и мы, т.е. заменим в формуле Fп на Тп (оно же 1/Fп), в результате получим:
V=0,6/Тп (км/час)
Возникает законный вопрос - "ЗАЧЕМ?". Напрашивается еще одна цитата: "А я объясню!" ("Ирония судьбы, или с легким паром"). Дело в том, что как любой цифровой прибор, нашему спидометру присущи те же недостатки - погрешность. Может кто помнит, обычно пишут: "+/- 2 знака мл.разряда" (например). Так вот, чтобы уменьшить, всякие там, погрешности умные люди придумали "складывать и умножать" (шучу), накапливать и усреднять.
Теперь посмотрим, сколько нужно времени, чтобы усреднить 2 показания, ну скажем на скорости 60 км/ч.
При первом способе получается: 2 временных отрезка по 0,6 сек - итого 1,2 сек, авто при этом проедет примерно 33м. (временем выполнения сложения-деления можно пренебречь)
Второй способ нам дает: 2 интервала по 10 мс - итого 0,02 сек, авто проедет - 0,33м.
Вот поэтому в программе происходит накопление и усреднение 8-ми отсчетов скорости. Почему 8? Просто удобнее усреднять, не мне - микропроцику.
Тогда зачем я тут подробно описывал первый способ расчета? А чтоб было, вдруг кому-то понадобится!
Что? Забыл про одометр? Ну, там все просто: считаем импульсы, делим на 6 - получаем метры, потом делим на сто - сотни метров (нужны для учета суточного пробега), еще на 10 получили - км. Как вы поняли в девайсе всего два счетчика пробега: полный и суточный.
Опять же, количество счетчиков ограничено только моей фантазией (или ее отсутствием) и теми самыми 19200 тиками (по секрету скажу - тиков ушло примерно 1/3), можно конечно добавить счетчиков, прицепить часы на DS1307 и считать км за 1 час, скажем, или расстояние от работы до магазина с пивом, но зачем?
Глава 4. Описание работы, или "а оно вам надо?"
Основная часть схемы изображена на рис.1.
И так, что у нас в наличии:
таймеры: Т0, Т1, Т2 - отлично,
аппаратный TWI - пригодится,
1 свободная нога от АЦП - вполне достаточно,
есть еще ноги для организации внешних прерываний,
ну еще куча всего - оно нам не пригодится, по крайней мере в этом проекте.
Основную работу выполняет Т1, заполняет время между 2-мя нарастающими фронтами от приходящих импульсов датчика скорости, импульсами 1МГц (считать удобно: 1 импульс - 1 мкс) попутно подсчитывая их (импульсы от датчика). Работает он в режиме ICR, и использует 2-а прерывания, собственно Input Capture1 Interrupt Vector и Overflow1 Interrupt Vector, второй нужен только для расчета скоростей ниже 10 км/ч, к сожалению на таких скоростях Т1 успевает переполняться и не один раз, поэтому и переменная 3-х байтовая.
На счетчике Т2, работающем в нормальном режиме, организовано формирование интервалов времени для динамического отображения информации на 7-ми сегментных индикаторах и вывода данных на LCD (здесь все понятно, пояснить нечего).
Т0 - тоже, ничего особенного режим Fast PWM, управляет ключем регулирующим яркость свечения индикаторов. АЦП - меряет напругу на переменном резисторе R7, выравнивает результат влево, и записывает его в OCR0.
Ну что еще? Гальваническая развязка входов МК от бортовой сети авто, так проще, ключ на элементах VT5,VT6 (если кому-то больше нравятся полевики, пожалуйста - можно и на полевике) нужен только для того, чтобы процик успел записать данные по километражу в 24С04, после выключения зажигания. Забыл пояснить Vп - цепь питания постоянно находящаяся под напряжение ботовой сети, Vз - цепь питания, на которой напряжение бортовой сети появляется после включения зажигания и соответственно пропадающее после отключения оного.
Спидометром называют устройство для измерения скорости передвижения транспортного средства. В случае, когда ваш спидометр по каким-либо причинам пришел в негодность, не обязательно идти в магазин и покупать новый прибор. Можно сделать его самостоятельно! Главное выяснить, как сделать спидометр, и смело приступать к работе.
Виды спидометров
Существует два вида спидометров:
- механические
- электронные.
Что касается механического спидометра, то в основе его устройства лежит вращение магнитного диска, которое происходит за счет движения трансмиссии. Алюминиевая катушка за счет действия магнитных полей увлекается за диском, однако ее удерживает возвратная пружина. Именно от жесткости этой пружины зависит положение стрелок на доске приборов. Но, как сделать стрелку спидометра, чтобы при таких условиях она показывала точные значения? Ответ один – это сделать практически невозможно, поскольку будет крайне сложно добиться правильных показаний. И даже заводские спидометры имеют погрешность в измерениях, которая достигает 10 %. Но вы можете без проблем взять любой другой поломанный спидометр, и использовать его стрелку с пружиной.
Тогда выясним, как сделать электронный спидометр. Поскольку у него погрешность гораздо ниже, а детали необходимые для изготовления проще достать, то его можно изготовить в домашних условиях. В основе электронного спидометра лежит измеритель числа импульсов, которые поступают от датчика скорости. Для его изготовления вам потребуется:
- графический дисплей от старого сотового телефона;
- светодиоды для подсветки;
- конденсатор большой емкости;
- микроконтроллер;
- стабилизатор напряжения;
- маломощные резисторы;
- подстроечный резистор;
- кварцевый резонатор.
Все детали можно легко приобрести в магазине или на рынке радиотоваров. Теперь необходимо узнать алгоритм действий, как сделать спидометр своими руками.
- В первую очередь понадобится разработать самостоятельно или же скачать в интернете подробную схему построения электронного спидометра. После этого ее следует собрать и спаять. А также проверить с помощью тестера качество соединения припаянных деталей.
- Затем вам понадобится приобрести датчик скорости и установить его на колесо или в специальное крепление на коробке передач вашего автотранспортного средства. Но, вначале необходимо будет рассчитать точное количество импульсов на 1 километр пробега. Чтобы произвести данный расчет необходимо измерить длину окружности колеса: один оборот означает один импульс датчика. Затем, основываясь на полученных данных, нужно рассчитать параметр устройства.
- Далее понадобится сделать прошивку микроконтроллера и протестировать работу электронного спидометра. После этого спидометр можно будет подключать к автотранспортному средству.
- Когда монтаж будет выполнен, следует проверить его работоспособность. Если будут обнаружены проблемы в его работе, то просто перепрограммируйте микроконтроллер или измените схему.
Найти схему устройства, а также подробные советы, как сделать подсветку спидометра, можно