Главная » Микроконтроллеры
Призовой фонд
на декабрь 2016 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. 1000 руб.
Radio-Sale
4. 220 руб.
От пользователей

Датчик оборотов двигателя для контроллера

Понадобилось на работе контролировать обороты двигателя. Решили использовать датчик Холла. На муфту установленную на валу двигателя приклеили пару неодимовых магнитов. Для датчика Холла сделали схему на компараторе, чтобы фиксировать моменты прохождения магнита напротив датчика. Схема приведена на рис.1

Принципиальная схема тахометра
Рис. 1 Принципиальная схема тахометра

Описание работы

Датчик Холла AHSS49 на каждый проход магнита, закрепленного на валу двигателя формирует импульс амплитудой около 1 вольта, со смещением относительно земляной шины на +2,5 В.

Полученный сигнал поступает на вход компаратора IC1 LM311, который формирует управляющие импульсы для выходной опто-развязки OC1 PC817, выход которой присоединяется ко входу контроллера, подтянутому через сопротивление 1-2 кОм к питанию контроллера. В промышленных контроллерах, такие резисторы предустановлены и требуется только конфигурирование входных цепей. Порог срабатывания компаратора IC1 настроен на напряжение 2,6 В. Настраивая компаратор на более высокое напряжение можно получить более узкие импульсы на выходе - это связано с тем, что импульсы на выходе датчика Холла имеют  форму близкую к треугольной.

Конденсаторы С1, С2 предназначены для снижения импульсных помех и исключения ложных срабатываний компаратора.

Схема была смакетирована на самодельной монтажной плате см. рис.2 Для публикации была подготовлена разводка печатной платы см. Приложения к статье.

Макет схемы усиления сигнала датчика Холла
Рис.2 Макет схемы усиления сигнала датчика Холла

Установка датчика около муфты вала двигателя см.рис.3 Датчик Холла был установлен таким образом, чтоб при прохождении магнитов установленных на муфте они оказывались на расстоянии пимерно 5 мм напротив датчика Холла. При установке на валу двух магнитов результирующая частота на выходе платы удваивается. При установке 4 магнитов возрастает в 4 раза. Большее число магнитов устанавливается для подсчета частоты вращения низко-оборотных двигателей. Соответственно, при измерении частоты вращения двигателя результат делится на число магнитов установленных на валу двигателя. 

Установка датчика на кронштейне вблизи муфты на валу двигателя
Рис.3 Установка датчика на кронштейне вблизи муфты на валу двигателя

Выход тахометра может быть организован несколькими способами в зависимости от решаемых задач

Схема приведенная на рис. 1 при работе с промышленными контроллерами может не дать устойчивого срабатывания на каждый импульс поскольку 2 p-n перехода опто-развязки PC817 при полном открытии будут давать падение напряжения около 1 В. И , в этом случае, дискретные входы пром.контроллера выполненные на КМОП микросхемах будут срабатывать неустойчиво, в этом случае имеет смысл реализовать схему выхода на полевом N-канальном транзисторе. Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе приведен на рис.4 . Для управления полевым транзистором пришлось задействовать дополнительный вход контроллера (клемма Х1). В случае если входов контроллера для этого не хватает, можно использовать дополнительный источник питания + 5В, подключив его к  клемме Х1.  Рабочий вход (клемма Х2) замыкается полевым транзистором и сформированные импульсы поступают на вход контроллера Х2.

Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе с дополнительной гальванической развязкой
Рис.4 Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе с дополнительной гальванической развязкой

Если дополнительная гальваническая развязка выхода не нужна, можно использовать схему рис.5 

Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе без дополнительной опторазвязки
Рис.5 Вариант схемы с выходом на полевом N-канальном транзисторе без дополнительной опторазвязки

Осциллограмма выходного сигнала для варианта схемы

Рис. 6 Осциллограмма выходного сигнала для варианта схемы см. рис. 4

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
VB1 Датчик ХоллаAHSS491 Поиск в FivelВ блокнот
IC1 Компаратор
LM311
1 Поиск в FivelВ блокнот
OC1 Оптопара
PC817
1 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R3, R5 Резистор
1 кОм
3 Поиск в FivelВ блокнот
R2, R4 Резистор
11 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
C1 Конденсатор1000 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C2 Конденсатор100 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (7) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Сергей #
Для производственных условий решение не очень практично. Проще взять стандартный индукционный датчик (частота срабатывания даже 100 Гц вполне хватит) и разместить его в области шпонки.
Или в области гаек на муфте, но потребуется датчик на 400 или 1000 (Гц) .
Ответить
0

[Автор]
mac88 #
Да вы правы, возможны другие решения. Для разных условий разные решения. Я в статье представил одно из них, которое в наших условиях было более приемлемым
Ответить
0
Hepo #
А с опто не дешевле? (на вал выступ закрепить и смотреть пропадания с ик датчика. можно на достаточно большом расстоянии.)
У нас на работе тоже на одной машине такая реализация датчик хола и в торце вала закреплены магниты. Так если чуть пуха/пыли попадет туда, то стирает(трением) сам датчик на ура, а если еще и нить намотает на конец вала так это сразу конец.
Ответить
0

[Автор]
mac88 #
Конструктивно удобней было магнитный датчик, поскольку проще было магнит приклеить на вал и на плате датчик Холла впаять - дело пяти минут. Выбирали вариант надежней и проще для наших условий, возможно в ваших условиях удобней опто-датчик применить. Схема особой доработки в этом случае не требует, ставите фото-датчик, сигнал с него на компаратор.
Ответить
0
халил #
Посмотрел схему и функции прибора. В данном варианте лучше иметь индуктивный датчик. Закрепленный на двух болтах крышки редуктора, над шпонкой. Увеличить напряжение питания компаратора до 24 вольт. Что даст мощный помехоустойчивый импульс управления. Индуктивные датчики могут быть совершенно разные. А магнитики это во первых намагничевания металла и сбор всячины и авария датчика.
Ответить
0

[Автор]
mac88 #
Да можно и так сделать, Вы правы. Стоит проверить эту идею.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Программатор Pickit3
Программатор Pickit3
Набор 4WD Kit Bluetooth AVR-программатор USB ASP
вверх