| Author |
Message
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
 #1
 02 Sep 2010 14:17 Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Witam
Chciałbym przedstawić moje kolejne urządzenie. Prezentowany układ jest miernikiem prędkości obrotowej silników elektrycznych, a główną jego zaletą jest bezinwazyjny pomiar polegający na oświetleniu wirującego obiektu diodą LED dużej mocy. Pomiar polega na ustawieniu częstotliwości błysków zgodnej z częstotliwością obrotów (ustawieniu nieruchomego obrazu po oświetleniu światłem stroboskopowym z diody LED) za pomocą impulsatora. Pomiar można dokonywać bez zatrzymania badanego urządzenia. Układ został zbudowany w oparciu o mikrokontroler ATMEGA8, a ustawione obroty prezentowane są na wyświetlaczu LCD. Dodatkowo układ pokazuje również błąd wynikający z zaokrąglenia wyliczonych w programie wartości dla podzielnika timera, natomiast pomiary częstotliwości generowanych błysków pozwoliły zrobić z układu miernik, a nie tylko wskaźnik obrotów. Sterowanie odbywa się za pomocą enkodera obrotowego i sześcioprzyciskowej klawiatury. Całe urządzenie może być zasilane z baterii, gdyż ze względu na impulsowy charakter pracy diody całość nie pobiera dużo prądu. Układ z powodzeniem zmieści się w popularnej obudowie KM35, w której znajdzie się też miejsce na baterię 9V.
Schemat:
Sercem układu i jego najważniejszą częścią jest mikrokontroler U1 (ATMEGA8-16AU), który pracuje na taktowaniu z rezonatora kwarcowego X1 (16MHz). Dodatkowe kondensatory C1 (22pF) i C2 (22pF) są konieczne do poprawnej pracy rezonatora. Jako interfejs programujący wykorzystane jest złącze Prog, które zawiera zestaw sygnałów potrzebnych podczas programowania szeregowego. Złącze to jest konieczne gdyż mikrokontroler jest w obudowie SMD co uniemożliwia zaprogramowanie w układzie zewnętrznym. Kondensator C5 (100nF) filtruje zasilanie mikrokontrolera. Kondensatory C6 (100nF) i C7 (100nF) łagodzą zbocza sygnału wygenerowanego przez impulsator IMP, co ułatwia jego bezproblemową obsługę w programie. Przyciski S1 - S6 (uSwitch) stanowią dodatkową klawiaturę urządzenia. Elementem generującym błyski świetlne jest dioda LED o mocy 0.5W, jej prad ograniczony jest przez rezystor R4 (30R/2W), a sterowana jest za pomocą tranzystora T2 (BC337) i rezystora R3 (330R). Dioda podłączona jest bezpośrednio do zasilania, z pominięciem stabilizatora, aby zminimalizować wpływ impulsów prądowych na działanie mikrokontrolera i odciążyć stabilizator napięcia U2 (78L05). Kondensatory C3 (220uF) i C4 (47uF) są konieczne do poprawnej pracy stabilizatora. Prezentacja wyników pomiaru odbywa się na wyświetlaczu W1 (LCD 16x2). Jego kontrast ustawiany jest za pomocą P1 (10k) a podświetlanie jest możliwe do włączenia programowo za pośrednictwem T1 (BC556), R1 (47R) i R2 (3,3k).
Montowanie:
Pracę należy rozpocząć od wlutowania dwóch zworek. Następne w kolejności powinny być kondensatory i rezystory SMD, mają to być elementy w popularnych obudowach 0805 (2x1.2mm). Następny w kolejności powinien być mikrokontroler U1, przy którym należy zwrócić uwagę na numery wyprowadzeń (przyda się tutaj rysunek montażowy w odbiciu lustrzanym). Przyciski powinny mieć długość ośki 15mm i należy je tak wlutować aby minimalnie wystawały nad wyświetlacz LCD włożony w złącze szufladkowe, będzie to ważne przy montowaniu płytki w obudowie. Podobnie sprawa wygląda z impulsatorem. Potencjometr P1 musi być w obudowie stojącej aby z boku można było poregulować kontrastem przy włożonym LCD.
Płytka została tak zaprojektowana, że z łatwością pasuje do popularnej obudowy KM35. Wszystko jest na płytce aby nie było konieczności łączenia przycisków przewodami. Przy wycinaniu dziur w obudowie można posłużyć się rysunkiem z rozkładem dziur, specjalnie przygotowanym w tym celu. Należy go wkleić w środku obudowy za pomocą taśmy i wiercić przez rysunek. Ułatwi to znacznie wykonanie obudowy.
Układ został przewidziany do zasilania 9V z baterii, jednak nic nie stoi na przeszkodzie aby wykorzystać zasilacz o napięciu 7-12V
Foto:
      
Kalibracja i pomiary:
Po zaprogramowaniu układu wstępną wersją programu i wyliczeniu podzielnika timera, pomiary wykazały odchyłki generowanej częstotliwości w stosunku do teoretycznie spodziewanej. Jest to spowodowane pracą z podzielnikiem timera równym 1, czasem jaki jest potrzebny na obsługę przerwania i czasem przeładowania wartości w rejestrze timera. W tabeli niżej zostały zawarte pomiary częstotliwości generowanej na wyjściu (f_p) w stosunku do częstotliwości jaka powinna być teoretycznie (f_i) oraz odpowiadające im wartości obrotów (obroty pomnożone są przez 10 aby uzyskać dokładność nastaw 0.1 obr/min).
Dane z tabelki zostały podzielone na dwie części, od 60 do 480 obr/min i drugi przedział od 480-42000 obr/min. Podział ten wynika z działania programu, w którym działają dwa zakresy pomiarowe. Na wykresach poniżej widać punkty pomiarowe (zależność obrotów teoretycznych od obrotów zmierzonych, przeliczonych z pomiaru częstotliwości) wraz z dopasowanymi krzywymi kalibracyjnymi:
 
Jako krzywą kalibracyjną została przyjęta zależność kwadratowa, a jej współczynniki:
zakres 60-480 obrotów:
a= 1.88622104239405e-006
b= 0.999905059864626
c= 0.189869882714651
zakres 480-42000 obrotów:
a= 2.54573967680295e-007
b= 0.996905226980814
c= 1.00037985789872
Po wstawieniu parametrów do programu układ staje się miernikiem a nie tylko wskaźnikiem obrotów. W tabelce poniżej zostały zawarte wyniki pomiarów częstotliwości generowanej przez układ w zależności od ustawionej na wyświetlaczu. Błąd generowanej częstotliwości jest ułamkiem procenta wartości żądanej:
Strona domowa projektu: http://mirley.firlej.org/stroboskopowy_miernik_obr
| Description: |
|
Download |
| Filename: |
SMOB_Montowanie.pdf |
| Contents: |
|
| Filesize: |
21.29 KB |
| Punkty: |
0.5 = 0.00 for transfer + 0.5 for the user (set manually) |
| Description: |
|
Download |
| Filename: |
SMOB_Plytka.pdf |
| Contents: |
|
| Filesize: |
15.87 KB |
| Punkty: |
0.5 = 0.00 for transfer + 0.5 for the user (set manually) |
| Description: |
|
Download |
| Filename: |
SMOB_StroboskopowyMiernikObr.zip |
| Contents: |
|
| Filesize: |
4.53 KB |
| Punkty: |
0.5 = 0.00 for transfer + 0.5 for the user (set manually) |
|
|
| Back to top |
|
 |
Google
|
| #
02 Sep 2010 14:17 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
kumooo
Poziom 15
Joined: 20 Nov 2006
Posts: 201
Location: Rzeszow
|
#2
02 Sep 2010 18:00 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Siemka.
Czym zabezpieczasz płytki bo widzę że czyms je pomalowałeś. Stara dobra kalafonia i odrobina rozpuszczalnika ?
Nie myslałeś nad bezpradowym cynowaniem ?
PS. bardzo ladnie wykonane urządzenie widać że się bardzo starasz.
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
#3
02 Sep 2010 18:36 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Płytka pomalowana jest kalafonią w rozpuszczalniku. Cynowanie wydaje mi się zbyt drogie jak na zastosowania amatorskie.
|
|
| Back to top |
|
|
tobbit
Poziom 16
Joined: 30 Jul 2007
Posts: 317
Location: Nieporaz
|
#4
02 Sep 2010 19:04 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Witam!
Mnie ciekawi jak zrobiony jest opis na obudowie. Czy jest to zwykły wydruk z drukarki za laminowany i przyklejony czy może coś innego?
Konstrukcja ładnie i starannie wykonana. Tak trzymaj ;)
pozdrawiam
tobbit
|
|
| Back to top |
|
|
Yaro126
Poziom 18
Joined: 14 Apr 2004
Posts: 482
Location: Jastrzębie
|
#5
02 Sep 2010 19:15 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Fajna sprawa:) Mam pytanie, czy ktoś z Was spotkał się może z diodami LED o zmniejszonej bezwładności? Robiłem kiedyś stroboskop LED, który miał służyć do inspekcji urządzeń w ruchu, ale z powodu bezwładności nie udało mi się uzyskać ostrego obrazu i w rezultacie trzeba było użyć palnika...
|
|
| Back to top |
|
|
korneliuszo
Poziom 14
Joined: 13 Oct 2004
Posts: 175
|
#6
02 Sep 2010 19:40 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Urządzenie ładne, lecz kalibracja jest niedokładna.
Wykorzystanie trybu CTC licznika lub użycie assemblera zlikwidowałby niedokładność.
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
#7
02 Sep 2010 21:56 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Kalibracja jest bardzo dobra..... potwierdzają to pomiary w całym zakresie działania.
Panel przedni to zwykła naklejka
|
|
| Back to top |
|
|
Google
|
| #
02 Sep 2010 21:56 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
biglolo94
Poziom 15
Joined: 05 Nov 2009
Posts: 236
Location: Warszawa
|
#8
02 Sep 2010 22:20 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Bardzo fajne i dobrze zbudowane urządzenie, jedank do paru drobnostek musze się przyczepić. Bowiem lutowanie pozostawia wiele do życzenia, a na warstwie TOP autor mógł jeszcze zrobić opis i wykaz elementów, a następnie ją polakierować. Wtedy płytka by była jak fabryczna. Płytkę przydało by się jeszcze pocynować co nie jest takie drogie jak autor napisał. Bowiem wystarczy w allegro wpisać bezprądowe cynowanie - zobaczcie sami. Naprawdę radze wydać te 15zł bowiem o wiele lepiej się lutuje.
Ale i tak chciałem pogratulować autorowi, że miał cierpliwość wyciąć tak ładnie płytkę (mam na myśli te zaokrąglenia) i gratuluje udanej konstrukcji :)
A i mam małe pytanko co do tej naklejki na panel przedni. Jak ją wykonałeś ?
|
|
| Back to top |
|
|
Maticool
Poziom 16
Joined: 15 Nov 2004
Posts: 349
Location: Lublin
|
#9
03 Sep 2010 00:39 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Trzeba tylko uważać, żeby sobie przypadkiem nie ustawić podwielokrotności faktycznych obrotów...
| korneliuszo wrote: |
| Wykorzystanie trybu CTC licznika lub użycie assemblera zlikwidowałby niedokładność. |
Dokładnie. Widać, że kalibracja działa całkiem sprawnie ale jest jakby "nieelegancka". Dokładnością takiego urządzenia powinny dyktować tylko rezonator kwarcowy i błędy kwantowania a nie "niesmaki" samego programu.
| Yaro126 wrote: |
| Mam pytanie, czy ktoś z Was spotkał się może z diodami LED o zmniejszonej bezwładności? Robiłem kiedyś stroboskop LED, który miał służyć do inspekcji urządzeń w ruchu, ale z powodu bezwładności nie udało mi się uzyskać ostrego obrazu i w rezultacie trzeba było użyć palnika... |
Troche offtop ale IMHO problemem Kolegi nie była bezwładność diody, bo jest ona minimalna (poniżej µs), tylko prawdopodobnie zbyt duży współczynnik wypełnienia. Niestety, dla LEDów nie można go zanadto zmniejszyć, bo ich światło jest za słabe, żeby bardzo krótki błysk był widoczny dla człowieka. Można oczywiście próbować nadrobić ilością i mocą diod. Palnik to chyba jednak lepszy wybór do takich celów.
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
#10
03 Sep 2010 09:43 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Osobiście uważam że robienie opisów gdzie który element wlutować jest strata czasu i pieniędzy..... po to mam schemat montażowy aby wlutować elementy w odpowiednich miejscach. Podobnie sprawa z cynowaniem.... po tych wszystkich ulepszeniach okaże się że lepiej zamówć płytkę w firmie. Takie jest moje zdanie ale każdy robi tak jak uważa i na ile pozwalają mu fundusze.
Na ile starcza ten preparat za 15zł?
Panel przedni to wydruk z drukarki laserowej na papierze samoprzylepnym. Potem naklejona folia samoprzylepne i całość wycięta nożem do tapet i/lub nożyczkami. Potem nakleja się na obudowę i po kłopocie
Zgadzam się że program powinien być tak napisany aby uwzględnic wszystkie rozkazy wykonywane w przerwaniach i ilośc cykli jakie one zajmują itp szczegóły. Z drugiej jednak strony ta kalibracja i tak będzie lepsza bo uwzględnia fakt że rezonator kwarcowy ma np 15.988MHz a nie 16MHz, a jest szybsza do wykonania i modyfikacja programu nie powoduje że znowu trzeba liczyć cykle zegara
|
|
| Back to top |
|
|
waleryfw
Poziom 10
Joined: 07 Aug 2005
Posts: 53
|
#11
03 Sep 2010 13:01 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Zawsze chciałem zbudować taki miernik i proszę jest
Mam pytanie do autora projektu jaki typ diody led zastosować bo jakoś nie mogłem się doczytać
Czy na element obrotowy musimy nakleić jakiś pasek odblaskowy
Jakie minimalne i maksymalne obroty możemy zmierzyć tym miernikiem
|
|
| Back to top |
|
|
piotrva
Poziom 22
Joined: 22 Apr 2008
Posts: 2163
Location: Kraków
|
#12
03 Sep 2010 16:06 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
takie pytanie, gdzie można kupić taki enkoder obrotowy, bo ciężko mi coś takiego znaleźć.
A projekt bardzo ciekawy i pochwała za kalibrację, sam zamierzałem kiedyś wykonać podobne urządzenie, tyle że nigdy nie starczało mi zapału ;-)
|
|
| Back to top |
|
|
MasMas
Poziom 12
Joined: 22 Dec 2008
Posts: 96
Location: -
|
#13
03 Sep 2010 16:42 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Po pierwsze konstrukcja jak zwykle udana, gratuluje autorowi. Po drugie chciałbym popełnić mały offtop :
| Quote: |
| Bowiem lutowanie pozostawia wiele do życzenia |
Za wsze gdy widzę takie wypowiedzi to się zastanawiam... A te luty to tutaj pełnią funkcję ozdobną czy dekoracyjną ? Co prawda wśród elektroników istnieje taka ambicja by wykonywać płytki, luty, soldermaski itp w sposób ładny i estetyczny, dla siebie samego czy jako "sztuka dla sztuki". Ale czy to ma tak na prawdę sens ?
Przecież lut ma spełniać takie zadanie, że ma połączyć element ze ścieżką - jeśli prąd jest w stanie przepłynąć to znaczy, że lut jest dobry. Po co ma być ładny ? Owszem, estetyka jest ważna, nawet bardzo, ale obudowy i tego co widać, a nie płytki, która jest w środku...
Oczywiście to tylko moje zdanie, ktoś może uważać inaczej i sam być "lutofilem" ale czpiać się kogoś o to jak wyglądają luty to trochę mija się z celem lutowania.... Tak IMHO.
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
|
| Back to top |
|
|
Google
|
| #
03 Sep 2010 17:37 |
|
|
|
|
|
| Back to top |
|
|
biglolo94
Poziom 15
Joined: 05 Nov 2009
Posts: 236
Location: Warszawa
|
#15
03 Sep 2010 17:43 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
mirley Co do tego roztworu to ja zakupiłem ten roztwór i pocynowałem już 11 płytek. Jak będziesz trzymał to w szczelnym pojemniku to myślę, że pół roku posłuży, ale nie wiem dokładnie może to być nawet dłużej lub troszeczkę krócej. Oczywiście jak rozpuścisz ten roztwór i nie będziesz go używać termin przydatności będzie o wiele dłuższy. Ale załóżmy ze starczy on na pół roku a skoro kosztuje on jedyne 15zł, wiec gdy będziemy co miesiąc odkładać 2,50zł to starczy nam na nowy preparat. Dochodzi także koszty przesyłki, ale i tak to mało wyjdzie.
A skoro ktoś, żałuje na owym preparacie to życzę powodzenia bowiem to nie tylko poprawia estetykę wykonania ale również sprawia nam radość gdyż LATWIEJ SIĘ LUTUJE.
|
|
| Back to top |
|
|
adi84_84
Poziom 12
Joined: 12 Oct 2009
Posts: 104
Location: Aleks
|
#16
04 Sep 2010 13:56 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
biglolo94
Też używam tego środka i zgodzę się że płytki super wyglądają.Zabezpieczenie ścieżek też jest dobre.Ale z tym lutowaniem to już się nie zgodzę.Bez topnika kiepsko się lutuję,o wiele lepiej się lutuje na płytkach pokrytych (kalafonia-alkohol) :)
|
|
| Back to top |
|
|
biglolo94
Poziom 15
Joined: 05 Nov 2009
Posts: 236
Location: Warszawa
|
#17
04 Sep 2010 20:17 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
adi84_84 sorki ale zapomniałem w mojej wcześniejszej wypowiedzi wspomniec o topniku :cry:
Gdy pocynowaną płytkę pokryjemy topnikiem nawet takim własnej roboty to lutuje się świetnie :D
|
|
| Back to top |
|
|
KBCH
Poziom 11
Joined: 02 Sep 2005
Posts: 71
Location: Chełm
|
#18
04 Sep 2010 20:47 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Czy miernik pokazuje obroty co 10rpm czy może dokładniej? Do czego Ty konkretnie wykorzystujesz miernik?
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
#19
05 Sep 2010 09:58 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Musze spróbować w takim razie z tym roztworem przy następnym zamówieniu na allegro....
Co do miernika to pozwala on ustawic obroty co 0.1 rpm jednak faktyczna dokładność jak nietrudno się domyślic zależy od tego czy mierzymy 200 obrotów czy 10000 obrotów. Błąd wynikający z kwantowania wartości czestotliwości pokazywany jest na wyświetlaczu razem z wartością obrotów, więc na bieżąco można sobie sprawdzić czy podzielnik który został wyliczony jest bliski wartości całkowitej i jaki jest błąd wynikający z reszty zaokrąglenia do wartości całkowitej
Miernik używany jest do pomiarów prędkości silników... osobiście go nie używam bo wykonałem go dla znajomego
|
|
| Back to top |
|
|
misiaty1985
Poziom 15
Joined: 07 Mar 2007
Posts: 255
Location: Kielce
|
#20
06 Sep 2010 08:34 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Bardzo fajny projekt. Mam pytanie jakie są minimalne skoki generowanej częstotliwości?
| Code: |
| Co do miernika to pozwala on ustawic obroty co 0.1 rpm jednak faktyczna dokładność jak nietrudno się domyślic zależy od tego czy mierzymy 200 obrotów czy 10000 obrotów. |
Mógłbyś podać jakieś przykładowe skoki generowanej częstotliwości, np. dla 1000 (10 000)obr/min i później jaka jest następna.
|
|
| Back to top |
|
|
mirley
Poziom 16
Joined: 16 Jul 2006
Posts: 295
|
#21
06 Sep 2010 12:59 Re: Stroboskopowy Miernik Prędkości Obrotowej |
|
|
|
Witam
ogólnie wzór jaki obowiązuje dla częstotliwości w moim układzie to: 500000/D, gdzie D jest podzielnikiem 16 bitowym (0-65535). Dla przykładu:
| Code: |
Podzielnik f[Hz]
1000 obr 29998 16,66777785
29999 16,66722224
30000 16,66666667
30001 16,66611113
30002 16,66555563
10000 obr 2998 166,7778519
2999 166,7222407
3000 166,6666667
3001 166,6111296
3002 166,5556296
|
|
|
| Back to top |
|
|
![[ + ]](http://static.elektroda.net/obrazy/good.png)
![[ - ]](http://static.elektroda.net/obrazy/bad.png)
