Тахометр представляет собой счетчик числа оборотов в минуту (RPM counter). Существует два типа тахометров: механические и цифровые.
Общие принципы работы проектируемого тахометра
В этом проекте мы будем создавать цифровой тахометр на основе платы Arduino и модуля инфракрасного датчика для обнаружения вращения и подсчета числа оборотов любого вращающегося объекта. Принцип его действия основан на том, что инфракрасный передатчик излучает инфракрасные лучи которые затем отражаются обратно к инфракрасному приемнику и затем инфракрасный модуль генерирует импульс на своем выходе который обнаруживается контроллером Arduino когда мы нажимаем кнопку start. Он осуществляет счет в течение 5 секунд.
После этих 5 секунд плата Arduino рассчитывает число оборотов в минуту по следующей формуле:
RPM= Count x 12 для одиночного вращающегося объекта.
Но поскольку в этом проекте для демонстрации работы схемы мы используем потолочный вентилятор, то мы должны внести некоторые изменения в приведенную формулу:
RPM=count x 12 / objects
где
objects – число лопастей в вентиляторе.
Обобщенная структурная схема работы устройства представлена на следующем рисунке.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
- Модуль инфракрасного датчика (купить на AliExpress).
- ЖК дисплей 16х2 (купить на AliExpress).
- Кнопка.
- Макетная плата.
- Батарейка на 9 В.
- Соединительные провода
Работа схемы
Схема тахометра на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.
Схема содержит плату Arduino Pro Mini, модуль инфракрасного датчика и ЖК дисплей. Плата Arduino управляет всем процессом функционирования устройства: считывание импульса с выхода модуля инфракрасного датчика, вычисление частоты вращения (в оборотах в минуту) и передача значения этой частоты на ЖК дисплей. Инфракрасный датчик используется для обнаружения объекта. Мы можем регулировать чувствительность данного датчика с помощью встроенного в него потенциометра. Модуль инфракрасного датчика состоит из инфракрасного передатчика и фотодиода, который обнаруживает инфракрасные лучи. Инфракрасный передатчик излучает инфракрасные лучи, когда эти лучи падают на поверхность, они отражаются от нее и улавливаются фотодиодом (более подробно об этих процессах можно прочитать в статье про робота, движущегося вдоль линии). Выход фотодиода подключен к компаратору, который сравнивает значение с выхода фотодиода с опорным напряжением и результат сравнения выдает на плату Arduino.
Выход модуля инфракрасного датчика напрямую подключен ко контакту 18 (A4) Arduino. Vcc и GND подсоединены к контактам Vcc и GND arduino. ЖК дсиплей подключен к плате Arduino в 4-битном режиме. Его управляющие контакты RS, RW и En напрямую подсоединены к контактам 2, GND и 3 Arduino. Контакты данных D4-D7 подключены к контактам 4, 5, 6 и 7 Arduino. В схеме также присутствует кнопка, которую необходимо нажать для подсчета числа оборотов. Наш тахометр на основе платы Arduino подсчитывает число оборотов в течение 5 секунд а потом по вышеприведенной формуле осуществляет пересчет этого значения в число оборотов в минуту. Кнопка подключена к контакту 10 Arduino.
Исходный код программы
В программе мы будем использовать функцию чтения значения с цифрового контакта Arduino чтобы считать значение с выхода модуля инфракрасного датчика. На основе этого считанного значения мы затем будем осуществлять расчет числа оборотов в минуту.
Далее представлен полный текст программы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 |
#include <LiquidCrystal.h> // подключение библиотеки для работы с ЖК дисплеем LiquidCrystal lcd(3, 2, 4, 5, 6, 7); // контакты, к которым подключен ЖК дисплей #define sensor 18 // контакт, к которому подключен модуль инфракрасного датчика #define start 10 // контакт, к которому подключена кнопка int delay1() { //unsigned int long k; int i,j; unsigned int count=0; for(i=0;i<1000;i++) { for(j=0;j<1227;j++) { if(digitalRead(sensor)) { count++; while(digitalRead(sensor)); } } } return count; } void setup() { pinMode(sensor, INPUT); pinMode(start, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); lcd.begin(16, 2); lcd.print("Tachometer"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Circuit Digest"); delay(2000); digitalWrite(start, HIGH); } void loop() { unsigned int time=0,RPM=0; lcd.clear(); lcd.print(" Please Press "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Button to Start "); while(digitalRead(start)); lcd.clear(); lcd.print("Reading RPM....."); time=delay1(); lcd.clear(); lcd.print("Please Wait....."); RPM=(time*12)/3; delay(2000); lcd.clear(); lcd.print("RPM="); lcd.print(RPM); delay(5000); } |