Тахометр, собранный на базе платформы Arduino, представляет собой эффективный инструмент для определения частоты вращения различных деталей: валов, роторов, дисков и других механических компонентов. Работа устройства базируется на стробоскопическом эффекте. Суть метода заключается в следующем: на вращающийся объект наносится светоотражающая метка, а затем на него направляются короткие вспышки света от светодиода. Когда частота этих вспышек совпадает со скоростью вращения объекта или становится кратной ей, метка визуально "замирает" на месте, что позволяет точно определить искомую скорость.
Компоненты и схема сборки
Конструкция тахометра отличается простотой. Для его создания потребуются следующие компоненты:
- Плата Arduino Nano (или другая совместимая).
- ЖК-индикатор LCD1602 с интерфейсным модулем I2C для вывода информации.
- Энкодер KY-040 для ручного управления частотой вспышек.
- Мощный белый светодиод (рекомендуется от 1 Вт, например, от подсветки LED-телевизора).
- Транзистор КТ815 для управления светодиодом.
- Два резистора номиналом 0,125 Вт.
Технические характеристики и управление
Разработанный тахометр обладает широким диапазоном измерений — от 10 до 25 000 оборотов в минуту с высокой точностью (шаг 0,1 об/мин). Частота вспышек светодиода регулируется с помощью энкодера. Для удобства настройки реализована функция изменения шага регулировки: кратким нажатием на кнопку энкодера можно переключаться между множителями x0.1, x1.0, x10.0 и x100.0, что позволяет как точно подстраивать частоту, так и быстро её менять в широких пределах.
Информация выводится на двухстрочный дисплей. Верхняя строка отображает текущую установленную частоту в об/мин (при старте системы значение по умолчанию составляет 1000 об/мин). Нижняя строка информирует о выбранном множителе и частоте импульсов светодиода в Герцах, которая рассчитывается по формуле: F (Гц) = об/мин / 60.
Практическое применение и важные нюансы
Для проверки работоспособности устройства был использован маломощный электродвигатель. На его вал с помощью корректирующей жидкости была нанесена контрастная метка. После запуска двигателя, вращая энкодер, частота вспышек светодиода подбиралась до момента визуальной "остановки" метки. Это состояние синхронизации и указывает на то, что частота вспышек равна скорости вращения вала.
При использовании стробоскопического метода важно учитывать одну особенность. Если приблизительная скорость вращения неизвестна, метка может визуально остановиться не на истинной частоте, а на кратной ей (субгармонике). Например, при реальной скорости 1200 об/мин эффект остановки может наблюдаться и при 600 об/мин (кратно 2), и при 400 об/мин (кратно 3). Чтобы избежать этой ошибки, после первой синхронизации рекомендуется плавно увеличивать частоту вспышек до следующего момента "остановки". Если при этом вы видите уже две неподвижные метки, это подтверждает, что предыдущее измерение было проведено на кратной частоте, а истинное значение — в два раза выше.
Исходный код программы (скетч) для Arduino доступен по ссылке: http://rcl-radio.ru/?p=94353.
Обратите внимание: Аудиопроцессор PT2315 (Arduino).
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Тахометр на Arduino.