PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터. 계획, 설명

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PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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잡지 "Radio"에서는 아날로그와 디지털 모두 내연 기관의 크랭크축 속도를 측정하는 다양한 장치를 설명합니다. 여러분의 관심을 끄는 준아날로그 눈금을 갖춘 디지털 회전 속도계는 디자인이 다른 유사한 것보다 눈에 띄게 단순하며 동시에 더 나은 정확도 특성을 가지고 있습니다. 저자는 최신 PIC16C84 마이크로컨트롤러를 사용하여 이러한 높은 결과를 얻을 수 있었습니다. 회전 속도계는 운전 중이나 차고에서 엔진을 조정할 때 모두 똑같이 편리하게 사용할 수 있도록 설계되었습니다.

회전 속도계가 내장되지 않은 자동차를 운전할 때는 전자 회전 속도계를 사용하여 엔진 속도를 모니터링합니다. 다양한 방식에 따라 제작된 이 제품은 측정된 회전 속도를 디지털 방식이나 LED 눈금 형태로 표시합니다[1]. 스케일 장비는 더 편리하지만 스케일 요소의 수가 한정되어 있기 때문에 정확도가 떨어집니다. 펄스 시퀀스의 회로 처리를 기반으로 이러한 장치는 펄스의 타이밍 매개변수에 매우 민감하며, 이는 온도가 변하고 눈금이 깜박일 때 판독값의 불안정성을 나타냅니다. 이는 예를 들어 기화기 조정이나 엔진 진단에 필요한 정확도로 판독값을 기록할 수 없기 때문에 전자 스케일 타코미터의 적용 범위를 본질적으로 회전 속도 표시로만 제한합니다.

PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터

회전 속도 센서의 펄스를 소프트웨어로 처리하면 눈금의 편리함과 높은 판독 정확도를 결합하여 엔진 속도 표시기를 실제 측정 장치로 바꿀 수 있습니다. Microchip Technology Inc.의 프로그래밍 가능 주변 장치 마이크로컨트롤러가 이러한 목적에 가장 적합합니다. (미국), 고속 및 포트 부하 용량을 갖추고 있습니다.

아래에 설명된 회전 속도계는 PIC16C84 마이크로컨트롤러를 사용하는데, 이는 출판물 [2]를 통해 독자들에게 이미 익숙합니다. 그 특징은 1K(각각 14비트 및 64바이트) 용량의 프로그램 및 정보(EEPROM)를 전기적으로 삭제하는 프로그래밍 가능한 메모리 장치가 있다는 것입니다. 이를 통해 외부 메모리 없이도 작업이 가능하고 장치가 크게 단순화되었습니다. 타코미터는 제조가 쉽고 작동이 안정적이며 조정이 필요하지 않습니다.

그림에서. 그림 1은 전자회전속도계의 모습을 보여준다. 두 개의 LED 스케일이 장착되어 있으며 표시 및 측정의 두 가지 모드로 작동할 수 있습니다. 디스플레이 모드에서 전체 속도 범위는 0~6000분입니다.^-1 12개 부분으로 나누어짐 - 500분 해상도의 개요 척도를 형성하는 구분^-1. 측정 모드에서 장치는 300~3000분 범위에서 작동합니다.^-1 검토 규모의 해상도는 250분입니다.^-1.

PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터

개요 모드와 함께 0~200분의 확장된 눈금이 이 모드에서 작동합니다.^-1. 50개의 LED로 구성되어 XNUMX분의 분해능을 갖습니다.^-1.

주파수 값 n은 두 가지 구성 요소를 추가하여 계산됩니다. n = 250N₀ + 50N_p, 여기서 N₀ 및 N_p - 각각 개요 및 확장 스케일의 발광 요소 수.

측정 오류는 확장된 눈금의 나누기 값, 즉 50분과 같습니다.^-1, 이는 실제 문제를 해결하기에 충분합니다.

타코미터의 작동 원리는 차단기 접점에서 가져온 펄스의 반복 주기를 직접 측정한 후 엔진 샤프트 회전 속도를 계산하고 그 결과를 개별 눈금으로 표시하는 것을 기반으로 합니다. 이 경우 시간 간격의 측정은 교정된 시간 간격(클럭 펄스에서 프로그래밍 방식으로 생성된 개별 간격)을 계산하여 실현됩니다. 평균 간격은 10주기입니다.

그림에서. 그림 2는 타코미터의 개략적인 전기 다이어그램을 보여줍니다. 중앙 프로세서, 입력 드라이버, 표시 장치 및 전원 공급 장치로 구성됩니다.

중앙 프로세서는 DD1 마이크로 컨트롤러에서 만들어집니다. 여기에는 두 개의 포트가 있습니다. A는 0개 핀, B는 3개 핀으로 정보 입력 및 출력 모두를 위해 소프트웨어로 구성할 수 있습니다. 입력 RA2-RA5, RB0-RB1는 정보 출력용으로 구성되고 RB4 및 RB6은 입력용으로 구성되며 RA7, RB1 및 RB2은 사용되지 않습니다. 중앙 프로세서는 내장형 클럭 생성기에 의해 클럭킹되며, 그 주파수는 ZQ1 석영 공진기에 의해 설정됩니다. MCL 입력의 R3C1 회로에 의해 전원이 켜지면 프로세서가 재설정됩니다. 저항 R1은 이 입력의 전류를 제한하는 역할을 하고 다이오드 VDXNUMX은 전원이 꺼질 때 커패시터 CXNUMX을 빠르게 방전시키는 역할을 합니다.

입력 드라이버는 [2.1]의 회로에 따라 요소 DD3.1 및 트리거 DD3에 조립되며 트랜지스터 VT1의 사전 증폭기로 보완됩니다. 이 트랜지스터의 기본 회로에는 입력 드라이버의 잡음 내성을 높이는 요소가 포함되어 있습니다[4].

셰이퍼의 출력에서 펄스는 버퍼 역할을 하는 요소 DD2.2의 입력과 주파수 분배기에 의해 3.2로 켜진 D-트리거 DDXNUMX의 입력에 공급됩니다. 이 트리거의 출력에서 "구불구불한" 유형의 펄스 시퀀스는 입력의 절반 반복 주파수로 형성됩니다.

DD2.2 버퍼 요소는 다른 자동차 전자 장치(예: 점화 장치)를 연결하도록 설계되었습니다. 이 요소의 출력은 입력 드라이버의 작동을 제어하는 역할도 합니다. 요소 DD2.2 출력의 펄스 반복 주파수는 스파크 주파수와 같습니다. 요소 DD2.2 및 트리거 DD3.2는 필수는 아니며 장치의 기술 솔루션에 추가적인 유연성을 제공할 뿐입니다.

생성된 펄스 시퀀스는 DD0 프로세서의 RB1 입력으로 전송되며, 이는 인터럽트를 사용하여 내장 프로그램에 따라 처리됩니다. 필요한 측정 유형은 프로세서의 RB1 입력 모드를 변경하는 SA1 토글 스위치를 사용하여 선택됩니다.

PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터

디스플레이 장치는 두 개의 LED 스케일 HL1-HL4 및 HL5-HL17과 디코더 DD4, DD5로 구성됩니다. 개요 스케일은 코드 변환기 DD6 및 DD17[4]에 조립된 디코더의 출력에 연결된 LED HL5-HL5로 구성됩니다. DD1 프로세서의 포트 A에서 입력되는 디코더는 회전 속도 값의 이진 코드를 전달하는 신호를 수신하며, 이에 따라 해당 개수의 스케일 LED가 포함됩니다. HL5 LED는 장치가 켜져 있음을 나타냅니다. 그 빛은 디코더 입력의 XNUMX 코드에 해당하기 때문입니다.

두 번째 스케일(늘어짐)은 전류 제한 저항 R1-R4을 통해 프로세서의 핀 RB2-RB5에 연결된 LED HL5-HL8로 구성됩니다.

장치는 차량의 2V 온보드 네트워크에서 전원을 공급받습니다. 전원 스위치 SA15와 입력 필터 R7C1을 통해 DC 전압이 안정기 DA5에 공급되고 출력에서 XNUMXV의 전압이 장치의 모든 구성 요소에 공급됩니다.

처리 프로그램은 프로그래머를 사용하여 프로세서 메모리에 입력됩니다. 약 400바이트가 소요됩니다(표 참조).

LED, 토글 스위치 및 DA1 스태빌라이저를 제외한 타코미터 부품은 인쇄 회로 기판에 장착되며 그 그림은 그림 3에 나와 있습니다. 삼.

칩 안정기 DA1은 냉각 표면이 25cm인 방열판에 설치됩니다.². 저자가 사용하는 안정기는 완전히 절연된 플라스틱 몸체를 가지고 있다. 국내 안정기 KR142EN5A(또는 KR142EN5V)를 사용하는 경우에는 절연가스켓을 통해 방열판에 설치하는 것이 좋습니다.

장치의 전면 패널인 타코미터 디스플레이는 KIPM11 시리즈의 LED를 사용하여 조립됩니다. 두 개의 토글 스위치 SA1 및 SA2도 여기에 장착됩니다. 소형 스위치라면 모두 가능합니다.

석영 공진기 ZQ1의 주파수는 프로세서 프리스케일러를 고려한 시간 이산 값이 20~160μs 범위 내에 있도록 프로그램의 설정을 결정합니다. 주파수 값이 높을수록 프로세서 카운터의 오버플로가 발생하고, 주파수 값이 낮을수록 장치의 분해능이 감소합니다. 실제로 최대 4MHz의 주파수를 갖는 공진기를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 와이어 리드가 있는 금속 케이스(예: RK-374)에 사용됩니다. 공진기는 와이어 브래킷을 사용하여 보드에 부착되고 끝 부분을 두 개의 구멍 A에 납땜합니다.

1-4로 지정된 보드의 두 접점 그룹은 그에 따라 XNUMX개의 도체 묶음으로 연결되어야 합니다.

PIC16C84 마이크로컨트롤러의 온보드 타코미터

PIC16C84-04/P 컨트롤러는 PIC16C84-10/P로 교체할 수 있으며 최대 10MHz 주파수의 석영 공진기를 사용할 수 있습니다. 프로그램 메모리(플래시 메모리) 유형이 PIC16C84와 다른 보다 저렴한 PIC16F84 마이크로컨트롤러를 사용하는 것도 가능합니다. 이 마이크로회로의 작동 온도 범위는 0 ~ +70°C라는 점에 유의해야 합니다. 영하의 온도에서 타코미터를 사용해야 하는 경우 명칭에 문자 I가 있는 컨트롤러를 사용하는 것이 좋습니다(온도 범위 -40...+85°C에 해당).

트랜지스터 VT1은 정적 전류 전달 계수가 100 이상인 모든 저전력 실리콘 npn 구조일 수 있습니다.

문학

Lomakin L. Electronics가 운전하고 있습니다(주석이 달린 색인). - 라디오, 1996, No. 9, p. 55, 56.
Ganzhenko D., Kabakov E., Korshun I. PIC 및 그 응용 프로그램. - 라디오, 1995, No. 10, p. 47-49.
Biryukov S. 접촉의 "바운스"충동 억제. - 라디오, 1996, No. 8, p. 47, 51.
Maslov A. 준아날로그 타코미터의 현대화. - 라디오, 1993, No. 9, p. 36, 37.
Chudnov V. 타코미터의 선형 스케일. - 라디오, 1993, No. 3, p. 13.

간행물: cxem.net

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연구 과정에서 물리학자들은 간섭계를 통해 광자를 통과시켰습니다. 간섭계는 전자기 방사선 빔이 서로 다른 광학 경로(A 및 B)를 통과하는 여러 빔으로 분할되는 장치입니다. 결국 두 빔이 재결합하고 서로 겹치게 되어 간섭이 발생합니다. 수직 편광을 사용하여 광자가 왼쪽 경로를 선택한 다음 다시 돌아와 간섭계의 오른쪽에 충돌하는 방식으로 설정이 조립되었습니다. 수평 편광에서 입자는 먼저 오른쪽 경로를 따라 이동한 다음 왼쪽 경로를 따라 이동합니다.

그러나 대각선 편광을 사용하면 광자의 위치를 설명하는 양자파가 "분할"되어 두 경로를 따라 동시에 이동합니다. 수직 및 수평으로 편광된 구성 요소는 먼저 각각의 경로를 따라 이동하고 다시 돌아와 인접한 경로로 전환합니다. 따라서 두 구성 요소는 한 번에 각 경로를 따라 이동합니다. 즉, 광자는 동시에 두 경로를 따라 이동하는 것처럼 보입니다. 각 경로의 끝에서 광자는 다시 분할되어 한 구성 요소는 되돌아오고 다른 구성 요소는 설정을 떠납니다.

이 경우, 어떤 사건이 다른 사건보다 먼저 일어나는지를 결정하는 것은 매우 어렵습니다. 편광된 성분이 경로의 시작 부분으로 되돌아가거나 광자가 A와 B를 동시에 통과하는 모양을 만듭니다(광자는 한 경로를 먼저 통과하고 그런 다음 다른 쪽을 따라) 또는 "갈래된" 광자를 각 경로의 끝으로 분할하면 구성 요소가 각 경로의 시작 부분으로 한 번 반환됩니다(그런 다음 광자는 실제로 두 경로를 동시에 통과함). .

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