Схема тахометра для двухтактных двигателей

Самодельный тахометр для автомобиля

Некоторые автолюбители так привыкают к тахометру, что при замене авто, в котором нет тахометра, чувствуют себя очень неуютно. Тахометр помогает правильно отрегулировать двигатель, уменьшить расход бензина, увеличить общий ресурс двигателя и приучится правильно водить автомобиль. Существуют готовые покупные тахометры, но цена обычно довольно высока. Есть сложные и простые схемы автомобильных тахометров, по которым тахометр можно сделать самому. Предлагаю простые схемы тахометров.

Первый вариант простого тахометра.

Для измерения числа оборотов используются импульсы прерывателя или напряжение от свечи, так как их частота линейно связана с частотой вращения вала двигателя автомобиля. Можно также обеспечить индуктивную связь с этой цепью, что и сделано в приборе, схема которого представлена на рисунке.

Основой схемы этого тахометра является одновибратор (DA1), запуск которого производят импульсы от работающей системы зажигания автомобиля, наведенные в катушке L1. Входная клемма Х1 может использоваться для настройки тахометра или же для подачи сигнала с прерывателя, как это показано пунктиром. Для четырехцилиндрового 4-тактного двигателя, имеющего 3000 об/мин, частота прерывания составит 100 Гц, а для 1500 об/мин — 50 Гц, что позволяет просто калибровать прибор по частоте сети.

Импульсы с выхода 3 микросхемы DA1 поступают на стрелочный индикатор — миллиамперметр РА1, который их интегрирует и показывает действующее напряжение в цепи. Атак как длительность у всех импульсов на выходе одновибратора одинаковая, напряжение, которое покажет прибор, будет пропорционально частоте образования искр. Шкалу РА1 можно проградуировать в частоте вращения вала (обороты в минуту). В качестве датчика (катушки L1) можно использовать магнитную головку от магнитофона, расположенную вблизи от высоковольтной катушки, или же потребуется сделать намотку на проводе, идущем от катушки зажигания к распределителю (укрепляется изоляционной лентой). Для защиты входа микросхемы от высоковольтных выбросов напряжения в качестве VD2 лучше использовать TVS-диод на напряжение ограничения 12 В. В качестве индикатора также можно использовать магнитофонный индикатор уровня сигнала или любой аналогичный прибор.

Следующая схема простого автомобильного тахометра.
Для изготовления тахометра понадобится опять таки крупный индикатор уровня записи от магнитофона (м476З). Заметьте, данная схема очень простая, это вроде выпрямителя-интегратора импульсов, которые поступают от прерывателя системы зажигания автомобиля. Обратите внимание, что высшая отметка шкалы составляет 6000 оборотов в минуту.

Импульсное напряжение, поступающее на конденсатор С1 через развязывающий резистор R1, устраняет выбросы напряжения на спаде и фронте. После чего идёт параметрический стабилизатор на R2 VD1, он ограничивает амплитуду данных импульсов. В дифференцирующую цепь входит конденсатор C2. Данная цепь является преобразователем переменного напряжения, имеющего прямоугольную форму в короткие импульсы. В итоге параметры данных импульсов не влияют на амплитуду и длительность входных импульсов, поэтому при изменении частоты вращения меняется только их частота. Конденсатор C2 заряжается с помощью выпрямительного моста, а разряжается с помощью резисторов R1 и R2. Некоторая часть разрядного и зарядного токов конденсатора C2 протекает сквозь измерительный прибор, в результате чего происходит отклонение стрелки. Благодаря инерционности механизма работа выполняется непрерывно.
Этот тахометр можно разместить в любом удобном месте приборной панели автомобиля. Советуем вам воспользоваться индикатором с подсветкой, либо же установите в его корпус небольшую лампочку, что очень положительно скажется на восприятие показаний в темное время суток.
Чтобы наладить прибор понадобится другой автомобильный тахометр. С его помощью Вы сможете отградуировать изготовленный самодельный автомобильный тахометр. Если у Вас нет в наличии другого тахометра, можете воспользоваться генератором прямоугольных импульсов с изменяемой частотой была в пределах 25 — 200 Гц, и амплитудой 15 — 20 В.

Еще одна простая схема автомобильного тахометра. Прибор предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей с системой электрооборудования, у которой минус аккумуляторной батареи соединен с корпусом.

Основой схемы является формирователь одиночных импульсов, собранный на микросхеме CD4007 (отечественный аналог — К176ЛП1). Формирователь запускается положительными импульсами, возникающими в момент размыкания контактов прерывателя. Индикатор РА1, подключенный к выходу формирователя через ограничивающий резистор R5, измеряет напряжение на измерительном конденсаторе С1, которое пропорционально частоте входных импульсов с точностью не хуже 1. 2% — Частота следования импульсов в 30 раз меньше частоты вращения коленчатого вала четырехтактного двигателя.

И в завершении, еще одна простая схема тахометра для мотоцикла или мопеда. Тахометр предназначен для работы с одноцилиндровым двухтактным двигателем внутреннего сгорания с контактной или бесконтактной системой зажигания и позволяет измерять частоту вращения коленчатого вала до 10000 об/мин.
Схема тахометра

Принцип действия прибора. В исходном состоянии транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В это время левая (по схеме) обкладка конденсатора С 5 соединена через небольшое сопротивление открытого транзистора VT2 с шиной +5 В. Ток в это время через микроамперметр РА1 не идет. При первом отрицательном полупериоде переменного напряжения, поданного на вход тахометра, транзистор VT1 открывается, а VT2 закрывается. В это время С5 быстро заряжается через микроамперметр РА1, VD3 и R5.
При положительном полупериоде входного напряжения VT1 закрывается, а VT2 открывается. Теперь С5 разряжается через малое сопротивление открытого VT2 и VD4. При следующем отрицательном полупериоде процесс повторяется аналогично.
Подстроечным резистором R6 устанавливается верхняя граница частоты измеряемого сигнала. Номинал конденсатора С5 подбирается в зависимости от типа двигателя. Чем выше частота оборотов двигателя, тем меньше должна быть емкость конденсатора С5. Правильно собранная схема тахометра наладки не требует. Надо только подстроечным резистором R6 установить максимальные показания тахометра, открыв дроссельную заслонку двигателя до конца.

Схема подключения тахометра к электрооборудованию мотоцикла или мопеда.

Если используется контактное зажигание, вход самодельного тахометра подключается к точке А. Для бесконтактного зажигания — подключаем к точке Б.

Три варианта тахометра для лодочного подвесного мотора

В почте редакции все чаще попадаются письма с просьбой опубликовать описание простого, но достаточно надежного и точного тахометра для замера частоты вращения коленчатого вала подвесного мотора. Промышленные образцы тахометров (ДЛМ-1 и ТС) далеко не всюду имеются в продаже; с другой стороны, вполне понятно желание читателей, знакомых с электроникой, сделать такой же или даже более совершенный прибор своими руками.

Предлагаем вниманию читателей описания трех тахометров, сконструированных читателями. Тахометр киевлянина В. С. Новицкого — самый простой по устройству. Работа его основана на замере действующего напряжения в низковольтных цепях системы зажигания. Недостаток конструкции в том, что поскольку напряжение даже на различных экземплярах одной модели может несколько различаться, поскольку прибор необходимо отградуировать для данного мотора; при использовании на другом моторе он будет иметь большую погрешность.

Два других варианта лишены этого недостатка, так как представляют собой тиристорные частотомеры с дозирующим конденсатором. Показания таких частотомеров зависят только от количества импульсов, поступающих на вход прибора, и не зависят (при определенных значениях компонентов схемы) ни от длительности, ни от амплитуды импульса. Оба прибора — киевлянина Г. И. Заенчковского и саратовца В. П. Токарева — построены на одном принципе, но имеют некоторые схемные различия узлов формирования импульса и индикации. При этом прибор Г. И. Заенчковского имеет повышенную стабильность показаний при изменении температуры окружающего воздуха благодаря оригинальному схемному решению блока индикации — замеру не тока разряда, а тока заряда дозирующего конденсатора.

Простейший тахометр

Такой тахометр я использую уже две навигации, он оказался очень надежным и достаточно точным. Подключается прибор непосредственно к кнопке «стоп» на пульте управления, питания не требует.

Для прибора лучше всего использовать миллиамперметр на 1 мА (М-260М, М-24 и т. п.), обязательно — имеющий рамку, укрепленную в кернах. Основное отличие тахометра от обычного вольтметра — смещение начала шкалы с тем, чтобы «растянуть» показания прибора от 1000 до 5000 об/мин на всю шкалу.

Особого налаживания прибор не требует. При наладке используется авометр, который подключается параллельно тахометру. Двигатель запускается и число его оборотов доводится до 1000 об/мин по показаниям авометра (7,5 В). Резистором R3 стрелка тахометра подводится к отметке 0,2 мА. Обороты увеличиваются до 2500 об/мин, и поворотом движка резистора R2 стрелка тахометра устанавливается в крайнее правое положение (1,0 мА). Затем вновь устанавливается 1000 об/мин, и резистором R3 стрелка тахометра подводится к отметке 0,2 мА, Получена начальная точка отсчета — 1000 об/мин.

Увеличив обороты, например, до 4000 об/мин (по показаниям авометра), резистором R2 стрелку подводим к отметке 0,8 мА. На этом градуировка кончается. Учитывая линейную зависимость ЭДС от частоты вращения в диапазоне от 1000 до 5000 об/мин, по двум найденным точкам на индикаторе тахометра можно проставить промежуточные значения числа оборотов.

При замерах авометром необходимо соблюдать осторожность — амплитудное значение ЭДС на генераторной катушке зажигания доходит до 400 В.

Мне не удалось снять графики зависимости ЭДС от числа оборотов для других моторов, имеющих аналогичные МВ-1 магнето, — «Нептуна-23» и «Привета-22», Думаю, что эти зависимости мало отличаются от полученной для «Вихря-М», поэтому такой же простой тахометр можно использовать и на этих моторах.

Электронный тахометр

Описываемый электронный тахометр универсален — может использоваться с двигателями различного типа и различными системами зажигания. Прибор имеет собственную погрешность менее 1% при изменении напряжения питания от 8 до 20 В и окружающей температуры в пределах от минус 15° до плюс 60°С; не шунтирует систему зажигания; имеет высокую помехозащищенность.

Читайте также: Закон дтп ремонт машин

Электронный тахометр состоит из двух основных частей — селектора импульсов и частотомера.

Я опробовал несколько конструкций промышленных и любительских тахометров с различными вариантами селектора импульсов. В результате как наиболее помехозащищенная была выбрана схема, использованная в серийном приборе ДЛМ-1.

Самым ответственным элементом тахометра является частотомер.Я использовал схему тиристорного частотомера, приведенную в журнале «Радио» № 2 за 1974 г., отличие только в том, что для уменьшения погрешности от изменения окружающей температуры заряд дозирующего конденсатора С6 осуществляется не через диод, а через внутреннее сопротивление измерительного прибора и шунтирующий резистор R11. Это незначительное, на первый взгляд, отличие позволило стабилизировать энергию заряда конденсатора С6 и уменьшить погрешность частотомера примерно в 8 раз; теперь максимальная погрешность тахометра в основном определяется классом используемого измерительного прибора.

Тахометр работает следующим образом. Пачка затухающих колебаний с первичной обмотки генераторной катушки зажигания поступает на дифференцирующую цепь C1 (С2), R1 тахометра. Через ограничительный диод Д1 отрицательный импульс поступает на делитель напряжения R2, R3 и интегрирующую цепь R4, С4. С делителя напряжения импульс поступает на вторую дифференцирующую цепь С3, R5 и далее на ограничительный диод Д2. С интегрирующей цепочки R4, С4 через делитель напряжения R6, R7 на анод диода Д2 поступает отрицательный запирающий импульс. Оба импульса (с С3, R5 и с R6, R7) поступают на диод Д2 одновременно, но амплитуда импульса, поступающего с С3, R5, несколько больше амплитуды запирающего импульса. Запирающее действие импульса прекращается только с разрядом конденсатора С4 к приходу колебаний на вход тахометра. Таким образом из пачки затухающих колебаний на дифференцирующую цепь С5, R8 поступает только один отрицательный импульс. Этот импульс подводится к базе нормально закрытого транзистора Т1 и открывает его.

Коллекторный ток транзистора Т1 создает на резисторе R9 падение напряжения, которое прикладывается к управляющему электроду тринистора Д-3 и открывает его.

Конденсатор С6, заряженный через резистор R10 и измерительный прибор ИП1, в момент открытия тринистора Д3 разряжается через открытый переход тринистора и прямой переход диода Д5. Сопротивление резистора R10 достаточно велико для того, чтобы тринистор в конце разряда конденсатора С6 закрылся и начался новый цикл заряда конденсатора С6 от источника питания через стабилизатор: Д4, R12 и С7.

Протекающий при заряде через рамку измерительного прибора ИП1 ток отклоняет стрелку пропорционально частоте входных импульсов.

Питание тахометра осуществляется от набора сухих батарей, от аккумулятора или от генератора магдино через мостиковый выпрямитель на четырех диодах типа Д226 или Д220 и гасящий резистор МЛТ-1 сопротивлением 100 Ом.

При изготовлении тахометра могут быть использованы следующие детали: резисторы R1-R10 — типа МЛТ0,125; R12 — МЛТ0,5; R11 — проволочный типа СП5-16ТА-0,5 или другой проволочный с подходящими габаритами; конденсаторы C1, С2 — типа МБМ, К40У-9, КМ4 на рабочее напряжение не менее 400 В; С3 — любого типа на напряжение не менее 160 В; С4, С5 — любого типа на рабочее напряжение 50 В; С7 — любой электролитический на напряжение 25 В. Особые требования должны быть предъявлены к конденсатору С6, поскольку от его стабильности зависят погрешность и воспроизводимость показаний тахометра. Рекомендуется использовать бумажные конденсаторы МБМ, К40У-9, К42У-2 на напряжения не более 160—200 В. Диоды Д1 типа Д226 можно заменить на Д7, Д2 типа Д220 с любым индексом, Д5 типа Д311А или любой германиевый маломощный импульсный диод с малым прямым сопротивлением. Тринистор КУ101А можно заменить на КУЮ1 с любым индексом, транзистор КТ203Г — на П104, П106, МП114—МП116.

В качестве стрелочного измерительного прибора можно применить любой микроамперметр с чувствительностью не хуже 200 мкА. Прибор надо выбирать по классу точности 1,0; 1,5, если необходима высокая точность измерений, и 2,5; 4,0, — если необходима только индикация изменения числа оборотов.

Конструктивно все элементы тахометра размещены на печатной плате толщиной 2 мм и размером 60X140 мм. Плата и измерительный прибор размещаются в коробке, укрепленной на передней панели или приборном щитке лодки.

После настройки и калибровки прибора плату с элементами необходимо покрыть влагостойким лаком УР-231 или 4с, 4т.

Настройку тахометра лучше всего производить с помощью генератора импульсов Г5-54 (Г5-15) и частотомера ЧЗ-24 или любого другого ему аналогичного. Производить настройку тахометра только по одному генератору не следует, поскольку он имеет грубую шкалу.

Отрицательные импульсы длительностью 3—5 мкс с частотой 100 Гц, амплитудой 25—30 В с генератора подаются на один из входов тахометра. Стрелка прибора резистором R11 устанавливается в середине шкалы. Если стрелку не удается установить в середине шкалы, необходимо проверить чувствительность измерительного прибора или увеличить сопротивление потенциометра R11. После этого на генераторе устанавливается частота, соответствующая максимальным оборотам двигателя, и резистором R11 стрелка прибора устанавливается на последнее деление шкалы.

Необходимая частота генератора по частоте вращения коленчатого вала может быть определена по формуле

где F — частота, Гц;
n — частота вращения коленчатого вала, об/мин;
k — количество искрообразований за один оборот коленчатого вала.

Учитывая абсолютную линейность шкалы, получив максимальное отклонение стрелки, градуируем всю шкалу.

При отсутствии необходимых приборов настройку и калибровку тахометра можно выполнить более простым способом, но при этом возрастает и погрешность его показаний. Для этого используется любое неполяризованное реле постоянного тока, контакты которого могут пропустить ток силой 1—1,5А. Обмотка реле «Р» подключается к сети через любой понижающий трансформатор, имеющий напряжение 30—35 В (рис. а). Контакты реле «Р» имитируют работу прерывателя магнето в схеме зажигания. При градиуровке рабочий зазор запальной свечи уменьшается до 0,2—0,3 мм. В качестве батареи «Б» можно использовать аккумулятор или 2—3 батареи 3336Л, включенных параллельно.

Можно проградуировать тахометр, используя реле с контактами, рассчитанными на ток 30—100 мА (рис. б) и набором сухих батарей на напряжение 15—25 В. Частота переменного тока в сети равна 50 Гц, поэтому контакты реле будут размыкаться 50 раз в секунду, что будет соответствовать 1500 об/мин для двухцилиндрового двухтактного двигателя. Учитывая линейность шкалы, по одной полученной точке градуируем всю шкалу.

При подключении тахометра к мотору выводы 1 и 2 соединяются с первичными обмотками высоковольтных трансформаторов или с проводами, выведенными на кнопку «стоп», а вывод 3 — с корпусом двигателя.

При подключении тахометра к аккумулятору, соединенному с массой двигателя, необходимо следить, чтобы с массой был соединен минус аккумулятора; в противном случае тахометр из-за короткого замыкания через его цепи выйдет из строя.

Несколько экземпляров тахометров прошли ходовые испытания в 1976 и 1977 гг. на моторах «Нептун», «Нептун-23», «Вихрь», «Вихрь-М» и «Москвич-412». В конце каждого сезона они проверялись на воспроизводимость показаний, и отклонений более 0,5% не обнаружилось.

Тринисторный тахометр

При разработке предлагаемого тахометра была поставлена задача — получить достаточно простую, надежную в работе и обладающую хорошей линейностью схему.

За основу конструкции были приняты две схемы, опубликованные в журнале «Радио» (см. № 5 за 1967 г.— «Простой тахометр» и N2 2 за 1974 г.— «Тиристорный частотомер»). Обе эти схемы были мной собраны и испытаны на моторе. Первая — не обладала необходимой линейностью шкалы в диапазоне необходимых частот вращения коленчатого вала. Вторая — имела хорошую линейность, но использовать ее в качестве тахометра, работающего от импульсов магнето, было нельзя из-за низкого входного сопротивления управляющей цепи тринистора.

Предлагаемая схема соединяет в себе положительные качества обеих этих схем — высокое входное сопротивление первой и линейность шкалы второй.

При размыкании контактов прерывателей на первичных обмотках катушек зажигания возникают импульсы напряжения, затухающие во времени. Для работы тахометра используются положительные полу-периоды напряжения, которые поступают через диоды Д1 и Д2 и заряжают конденсатор С1 до амплитудного значения импульсного напряжения. Постоянная времени разряда цепи R1—С1 выбрана так, чтобы конденсатор С1 не успевал заметно разрядиться за время одного полного колебания напряжения в импульсе, но был бы полностью разряжен к приходу следующего импульса.

Резистор R2 и стабилитрон Д3 ограничивают импульс напряжения по амплитуде, конденсатор С2 и резистор R3 дифференцируют его. Задний отрицательный фронт продифференцированного импульса формируется диодом Д4. Сформированный таким образом запускающий импульс поступает на вход эмиттерного повторителя Т1, нагрузкой которого является управляющий электрод тринистора Д5.

До прихода запускающего импульса дозирующий конденсатор С3 заряжается через резистор R5 и диод Д6 от источника питания, напряжение которого стабилизировано резистором R6 и стабилитроном Д7.

С приходом запускающего импульса на управляющий электрод открывается, конденсатор С3 разряжается через открытый тиристор и измерительный прибор ИП1. Импульсы, отклоняющие стрелку прибора ИП1, постоянны по амплитуде и по длительности, поэтому величина отклонения стрелки прибора ИП1 будет зависеть только от частоты сигналов, поступающих на вход тахометра, т. е. от частоты вращения коленчатого вала.

Резистор R4 предназначен для градуировки измерительного прибора ИП1.

В схеме используются: микроамперметр типа М-494 на 50 мкА, резисторы и конденсаторы (любого типа). Диоды и измерительный прибор могут быть заменены аналогичными, близкими по параметрам.

Схема тахометра собрана на печатной плате размером 60X100 мм.