Цифровой спидометр

Предыдущие заметки из серии «Сделай сам» вы прочтёте, щёлкнув мышью здесь.

Время летит быстро - весна придёт уже через пару месяцев. Творческому читателю, который любит что-нибудь смастерить на досуге, предлагаем уже сегодня начать подготовку к велосипедному сезону. На этот раз расскажем, как собрать велоспидометр с цифровой индикацией.

Для этой цели вам потребуется ионолитиевый аккумулятор (например, типа 18650), датчик Холла, интегральный преобразователь «частота - напряжение» LM2907N или LM2917N, головка трёхразрядного цифрового вольтметра, повышающий импульсный преобразователь напряжения и другая электронная мелочёвка.

Идея проста: закрепив на колёсных спицах несколько магнитов, с помощью датчика Холла (его можно извлечь из компьютерного вентилятора, флоппи-привода или накопителя на CD) получить частотный сигнал и преобразовать его в напряжение, подаваемое на головку вольтметра. Микросхемы LM2907N и LM2917N характеризуются хорошей линейностью и питаются от 12 вольт, которые обеспечит преобразователь напряжения XL6009E1.

Микросхемы LM2907N и LM2917N почти идентичны. В первой отсутствует источник образцового напряжения, поэтому нужно подключить внешний стабилитрон КС175А (см. схему на шаге 3). Для нашей цели требуется четырнадцативыводной вариант любой микросхемы (существует также восьмивыводной).

Датчики Холла бывают разные: однополюсные и двухполюсные (реагирующие на оба полюса магнита), ключевые (дополненные транзисторными ключами) и линейные. Нам нужен последний вариант. Подходящий прибор CYSH12AF производства компании ChenYang мы нашли внутри компьютерного вентилятора. Этот датчик имеет два дифференциальных выхода, которые можно напрямик подключить к дифференциальным входам микросхемы частотного преобразователя. Гистерезис входного усилителя исключит ошибочные срабатывания схемы.

Головка цифрового вольтметра может иметь три или два провода. Во втором случае прибор питается от измеряемого напряжения. Двухпроводную версию легко превратить в нужную нам трёхпроводную, припаяв сигнальный провод к контакту V и удалив с платы перемычку (капельку припоя или резистор с нулевым сопротивлением).

Преобразователь «частота - напряжение» действует по принципу накачки заряда. Чем больше величина C1, тем круче передаточная характеристика. Для стабильности параметров мы рекомендуем использовать ниобиевый или танталовый конденсатор. При начальной (грубой) настройке спидометра нужно подобрать значение C1. Для последующей точной калибровки предусмотрен подстроечный резистор R2.

Микросхемы LM2907N и LM2917N работают наиболее точно, когда входной сигнал имеет высокую частоту и по форме близок к меандру, то есть его скважность равна двойке. Поэтому мы рекомендуем применить несколько магнитов (два, три или четыре), закрепив их равномерно по окружности на спицах поближе к ступице колеса. Полюса магнитов нужно ориентировать одинаково.

Датчик Холла, закрепляемый на вилке колеса, и идущий к нему кабель следует предохранить от механических повреждений и попадания грязи. Все остальные элементы спидометра поместятся в небольшой коробочке на руле велосипеда. Поскольку к датчику Холла нужно провести четыре провода, удобно воспользоваться кабелем USB.

Большинство измерительных головок рассчитано на входное напряжение от нуля до 40-100 В, однако наш преобразователь «частота - напряжение» не может выдать более 10 В. Как же измерять скорости выше 10 км/ч? Выйти из положения можно двумя способами. Первый - перенастроить входной делитель напряжения в головке, чтобы сделать её в четыре-пять раз более чувствительной. Второй способ - измерять напряжение, числовое значение которого ровно в десять раз меньше (скорости 12 км/ч будет соответствовать 1,2 В, а скорости 35 км/ч - 3,5 В). (Точность измерения снизится, но это не критично.) Тогда вам нужно будет заклеить на индикаторе десятичные точки, чтобы они не вводили велосипедиста в заблуждение, а шаг 5 - пропустить.

Калибровать самодельный спидометр проще всего с помощью знакомого автолюбителя, который будет ехать рядом с велосипедистом на машине и говорить, какую скорость показывает её бортовой прибор.

При работе будьте аккуратны, соблюдайте технику безопасности.

Далее следуйте инструкциям под фотографиями.