jueves, 21 de febrero de 2013

FABRICAR TACÓMETRO ELECTRÓNICO


Primera entrada del nuevo Blog "峠 Tōge Motorsport" y nos lanzamos con un manual donde explicaremos cómo montarnos un tacómetro o económetro para nuestro coche, es decir, un cuenta revoluciones de leds o un indicador que nos avise cuando el consumo de carburante no se encuentra en valores normales (aunque esto último no se explicará, ya que irá montado en algún juguetito para correr y no queremos asustarnos con los consumos). Este aparato puede montarse en motores de 4T y 2T, desde un pequeño motor de 2 cilindros hasta un motor de 8 cilindros (por ejemplo). La utilidad de este puede ser marcarnos justo dónde está la máxima entrega de par en nuestra curva o la franja donde queremos hacer funcionar el motor para que nos este entregando el máximo rendimiento (Led’s de varios colores).

AVISO: TOCHO INSIDE!!



En todos los esquemas de tacómetros electrónicos para el coche se incluye un convertidor de frecuencia/tensión y un voltímetro.

El convertidor, conectado al distribuidor, se utiliza para convertir la tensión continua en frecuencia de apertura y cierre del sensor hall (o platinos), el voltímetro se utiliza para medir la tensión proporcionada por el convertidor, que será siempre proporcional al número de vueltas del motor.

En este proyecto se monta un convertidor de frecuencia/tensión capaz de aceptar en su entrada tanto los impulsos procedentes de los platinos mecánicos normales como los procedentes de los sensores magnéticos.



El convertidor frecuencia/tensión que hemos elegido para este proyecto es el integrado LM.2917, fabricado por National.

Como se puede ver en el esquema de bloques de la figura 1, en el interior de este LM.2917 hay una primera etapa comparadora, capaz de aceptar en su entrada tanto los impulsos de los platinos como los procedentes de los transductores magnéticos.

A ésta le sigue una etapa integradora bastante compleja, que se encarga de transformar los impulsos recibidos en ondas cuadradas que luego serán integradas por el condensador aplicado en la patilla 2, para su transformación en la tensión continua que se puede recoger en la patilla 3.

Esta tensión, aplicada a la entrada de un segundo operacional (patilla 4), se emplea para excitar la Base del transistor amplificador de corriente.

En la patilla de salida 5 se recoge una tensión continua que se puede aplicar a un voltímetro o bien a una barra inteligente de diodos Led.

Para averiguar el valor de tensión presente en la patilla 5 de IC2 en función de la frecuencia que llegue a la patilla de entrada 1, podremos emplear esta fórmula:

Milivoltios=(7.6*Hz*C4*R4)/1000

Donde: Hz es la frecuencia en Hertzios que se aplica a la patilla 1; el condensador C4, expresado en nanofaradios, es el que está conectador a la patilla 2; la resistencia R4, cuyo valor se expresa en Kilohmios, es un trimmer regulable.

Suponiendo que en la entrada del circuito se aplique una frecuencia de 150Hz, que C4 sea de 22 nanofaradios y el trimmer R4 se regule a 30KΩ, en la salida conseguiremos una tensión de:

(7.6*150*22*30)/1000= 752 mV

Como se puede observar, en el interior de este integrado (figura 1) hay un diodo zener de precisión de 7,6 voltios (patillas 9 y 12) que sirve para alimentar con una tensión estabilizada los dos operacionales internos y el integrador.

De esta forma, aunque la tensión de la batería oscile de un mínimo de 10 voltios a un máximo de 15 voltios, el funcionamiento del integrado no se verá afectado y la lectura siempre será exacta y fiable.

Numero de vueltas y frecuencia



Antes de pasar al esquema eléctrico, nos gustaría explicaros que la frecuencia de los impulsos de cierre enviados por el distribuidor hacia la bobina de alta tensión guarda estrecha relación con el número de revoluciones, el número de cilindros del motor y el numero de los tiempos, ya que pueden ser 2 o 4 tiempos.
  • Para los motores de 4 tiempos, se puede emplear la fórmula siguiente:
Hz=(cilindros*rpm)/120
  • Para los motores de 2 tiempos se empleará esta segunda fórmula:
Hz=(cilindros*rpm)/60

Por lo tanto, si tenemos un motor de 4 cilindros y de 4 tiempos con 3000rpm, el distribuidor abrirá y cerrará a una frecuencia de:

(4x3000)/120= 100Hz

De forma similar, si se conoce la frecuencia y el número de cilindros, se puede determinar el número de vueltas del motor, utilizando las fórmulas inversas.

Rpm=(Hz*120)/cilindros    (para el caso de 4T)

En consecuencia, si tenemos un motor de 4 cilindros y de 4 tiempos y una frecuencia de 150Hz, significa que el motor gira a:

(150*120)/4=4500rpm

En la tabla número 1 se reflejan los valores de frecuencia y el correspondiente número de vueltas para motores de 4 tiempos, dotados de 2, 4, 6 y 8 cilindros, mientras que en la tabla número 2 se reflejan los correspondientes a motores de 2 tiempos de 1 y 2 cilindros.

Esquema Eléctrico

Como se puede ver en la figura 2, el condensador C1, aplicado a la patilla de entrada 1 del integrado LM.2917 (IC1), se conecta al contacto del distribuidor, o bien al terminal D de la bobina de alta tensión.



Las resistencias R1 y R2, el condensador C2 y el diodo zener DZ1, existentes en dixa entrada, sirven para eliminar los picos de sobretensión de la bobina de alta tensión, que oscilan tanto en los platinos normales como en los sensores magnéticos alrededor de los 300v aproximadamente.

El diodo zener DZ1, que es de 8.2v 1w, evita que a la entrada del primer operacional existente en el interior del LM.2917 le puedan llegar picos de tensión superiores a los 10v, lo que podría dañarlo.

La patilla opuesta del primer operacional (patilla 11) se alimenta con una tensión positiva de aproximadamente 0.7v, que se recogen en los extremos del diodo de silicio DS1.

El condensador C4 de 22000 pF, conectado a la patilla 2 de IC1, y el trimmer R4 de 100KΩ, conectado a la patilla 3, nos permiten ajustar nuestro contador de vueltas para un número  determinado de revoluciones del motor.

El condensador electrolítico C5, aplicado en las patillas 3 y 4 del IC1, filtra la tensión proporcionada en la salida por el integrador.

En la patilla de salida 5 se recoge una tensión continua, que puede variar de 0 a 2000mv (2v) y que se aplica directamente a la entrada IN de la barra de diodos Led DL1 y a la entrada no inversora (patilla 3) del operacional IC2.

Este último, incluido dentro del integrado LM.358, se utiliza para encender los 5 diodos led existentes en la barra marcada DL2 cuando, encendido ya el último de los 1 diodos Led de la barra DL1, se necesiten más Leds para visualizar posibles aumentos de tensión.

Como se puede observar, este operacional se alimenta directamente con la tensión estabilizada de 7.6v presente en la patilla 9 de IC1 y esta misma tensión se utiliza para alimentar el divisor resistivo, formado por las dos resistencias R7 y R8.

En la unión de este divisor hay una tensión estabilizada de 1v, que se utiliza para alimentar la patilla inversora 2 del operacional IC2 mediante R9.





Como la patilla no inversora 3 está conectada a la patilla 5 del IC1, ocurre lo siguiente:
Cuando la patilla 5 de IC1 hay una tensión de 1v se enciende el décimo de los diodos Led de la barra DL1 y no se enciende Led ninguno de barra DL2, ya que la tensión en la patilla 3 de IC2 no ha superado aún la tensión de referencia de 1v, presente en la patilla 2 del mismo operacional.

Si la tensión en la patilla 5 de IC2 subiera a 1.2v, éste mismo valor de tensión lo encontraríamos también en la patilla no inversora 3 de IC2 y, como supera el valor de la tensión de referencia de 1v presente en la patilla inversora 2, el operacional IC2/A empezaría a conducir, por lo que en su salida nos encontraríamos con una tensión de 0.2v que  al penetrar en la patilla IN de la barra DL2 se encargaría de encender el primer diodo Led.

En caso que la tensión aumentara más aún, se irían encendiendo el segundo diodo Led, el tercero, etc…, todos ellos de la barra DL2.


Esquema Práctico

En el circuito impreso LX1080 se montan todos los componentes necesarios, situándolos como se observa en el esquema práctico de la figura 4.



Para empezar, aconsejamos montar los dos zócalos para los integrados IC1 e IC2 y luego, tras haber soldado bien todas las patillas, se pueden instalar todas las resistencias, incluyendo el trimmer R4.

Como se observa en la figura 4, en las cercanías de la resistencia R12 hay que instalar un puente de hilo desnudo, introduciendo las extremidades en los dos orificios del circuito impreso, soldándolos luego a las pistas situadas debajo.

Llegados a este punto, se pueden montar todos los diodos, respetando su polaridad.
En el caso del diodo DS2, cuyo cuerpo es de plástico, hay que orientar el lado rodeado por una franja blanca hacia el diodo DS1.

En cuanto al diodo DS1, con cuerpo de vidrio, hay que orientar el lado rodeado por una franja amarilla hacia el diodo DS2.

En el diodo zener DZ1, hay que orientar el lado rodeado por la franja negra hacia la resistencia R1.

Posteriormente, se puede montar todos los condensadores de poliéster y, ya que en su cuerpo la capacidad figura en microfaradios, el valor se indicará tras un punto como se indica a continuación:

.1 para 100000pF
.15 para 150000pF
.47 para 470000pF

Las siglas K o M, que siguen a estos números no indican como muchos creen Kilofaradios o microfaradios, sino que se refieren a la tolerancia de la capacidad, figurando a continuación el valor de la tensión de trabajo.
Terminado el montaje de los condensadores de poliéster, se montan los tres condensadores electrolíticos, respetando la polaridad positiva y negativa de los terminales.

Finalizando el montaje de todos estos componentes, sólo resta fijar en el circuito impreso las dos barras de diodos Leds.



Como se puede observar en las figuras 5 y 6 en la parte posterior de estas barras hay cuatro terminales.

Dos de ellos, directamente conectados a las pistas y metalizados, son los terminales de masa.

El terminal situado debajo del terminal de masa de la izquierda es el de alimentación, mientras que el terminal contrario, situado debajo de el de masa de la derecha y algo más afuera, es el terminal IN.

Con un par de alicates, se doblan en forma de L los terminales =V e In y luego, tomando como referencia la figura 7, se introducen los dos terminales de la barra de 5 Leds en el lado izquierdo.

No hay que olvidar que los terminales de masa de las dos barras tienen que ir soldados con un trozo corto de hilo de cobre (véase arriba en el centro de la figura 7, la indicación soldar).

El terminal de masa que ha quedado libre en el lado izquierdo de la barra de 5 Leds se conecta con un trozo corto de hilo de cobre a la pista de masa del circuito impreso, como se observa claramente en la referida figura 7.

Si se desea, este hilo de masa también se puede conectar a los dos terminales  de las barras, que previamente se han conectado entre sí.

Finalizado el montaje, se encajan en sus zócalos los integrados con sus muescas de referencia en forma de U hacia la izquierda (figura 4).

Ahora hay que conectar al circuito impreso un cable rojo para los 12v positivos de alimentación y un cable negro o de otro color para la masa.

Para llevar los impulsos desde el distribuidor o desde la bobina de alta tensión a la entrada del contador de vueltas se utiliza un cable coaxial RG.174.

Si recogemos la señal de la bobina de alta tensión, por ser de más fácil acceso, hay que buscar entre los dos terminales presentes el marcado D.

Si al conectar el contador a la toma D éste no funciona, hay que tratar de conectarlo a la toma B+, ya que cabe la posibilidad de que estén invertidos.

Una vez identificado el contacto del distribuidor o de la bobina, sólo hay que conectar el conductor del cable apantallado, dejando desconectada la malla.

Ajuste del tacómetro


Para ajustar este contador de rpm, se necesita una tensión alterna de 10 a 15v, que se recoge del secundario de cualquier transformador, un puente rectificador corriente y una resistencia de 10000Ω=10KΩ, que se conectan como se indica en el esquema de la figura 9.



Al recoger la tensión de los extremos de dicho puente, dispondremos de una frecuencia de 100Hz.
Quienes dispongan de un generador de BF, no tendrá que realizar el esquema de la figura 9, ya que podrá utilizar la señal de BF proporcionada por dicho generador.

Llegados a este punto, tenemos que saber cuántos cilindros tiene nuestro coche y si es de cuatro o dos tiempos, en función de este dato, podemos consultar en la tabla número 3 el número de revoluciones por minuto que corresponden a una frecuencia de 100Hz.

Conectando el cable coaxial a la salida del puente rectificador de la figura 9, hay que girar el trimmer R4 hasta que se encienda el diodo Led que se desee hacer corresponder con dicho número de vueltas.

Si tuviéramos un motor de 4 cilindros y cuatro tiempos y quisiéramos asociar a cada Led un valor de 500 vueltas, tendríamos que regular este trimmer para que se encendieran un total de 6 diodos Led 

(3000/500=6).

De esta forma, con el número máximo de rpm del motor se encenderá hasta el 15 diodo Led.



La caja para el circuito

La caja para el circuito se deja al ingenio de cada uno, ya que puede montarse desde una caja como la vista en las figuras hasta en un cilindro tipo Shift-Light, y como hemos dicho anteriormente, se pueden utilizar diodos Led de varios colores para marcarnos la franja de rpm en la que queremos  hacer funcionar el motor.
 


 
Fuente: Nueva Electrónica

峠 Tōge Motorsport no se responsabiliza del uso del tacómetro.

1 comentario:

  1. las barras de led tenes modelos o especificaciones porque las que consigo son de 12 conectores o 10

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