Простой электронный спидометр для велосипеда.
Этот простой электронный спидометр для велосипеда одновременно с индикацией скорости движения подсчитывает и пройденное
расстояние, как это делают спидометры мотоциклов и автомобилей. Схема спидометра показана на рисунке.
Датчиком в спидометре является выключатель геркон SА1. Геркон представляет собой запаянную стеклянную колбу, внутри которой размещены
два контакта — концы их находятся друг над другом на небольшом расстоянии. В исходном состоянии они разомкнуты. Но стоит приблизить к
датчику постоянный магнит так, чтобы контакты оказались в его поле (рис. б), которые намагнитятся, притянутся друг к другу и замкнутся. При
удалении магнита они вновь размыкаются (рис. а).
Установив геркон на передней вилке велосипеда и прикрепив магнит к спицам колеса (рис.в), получим датчик скорости. При вращении колеса
велосипедамагнит будет проходить вблизи геркона и магнитным полем замыкать его контакты один раз за каждый колесный оборот. Чем
больше скорость вращения колеса, а значит, скорость движения велосипеда, тем чаще будет замыкаться геркон. Остается
подсчитать число замыканий в единицу времени и определить скорость. А зная длину окружности колеса, нетрудно определить и пройденный
путь. Но делать эти подсчеты будет электроника.
Итак, вернемся к схеме спидометра.
Датчик SА1 подключен к зажимам ХТ1 и ХТ2.
Периодически замыкаясь, контакты соединяют левый по схеме вывод конденсатора С1 с общим проводом (плюс питания). При этом каждый раз
конденсатор, заряжающийся в перерывах между замыканиями через резисторы R1 и R2, разряжается через резистор R2 и контакты. В итоге в
момент контактного размыкания на R2 появляется импульс напряжения отрицательной полярности. Через диод VD2 он подается на
специальное формирующее устройство, собранное на транзисторах VT1, VТ2. Это ждущий мультивибратор, нужен он вот для чего.
Длительность замыкания геркона и длительность пауз между замыканиями непостоянна и зависит от скорости колесного вращения велосипеда.
Так же непостоянна будет и импульсная длительность, выделяющихся на R2. «Обрабатывать» такие импульсы сложно, поэтому и
поставлен импульсный формирователь — ждущий мультивибратор. Независимо от колебаний длительности и амплитуды входных импульсов
выходные будут строго постоянны. Длительность их зависит от емкости конденсатора С2, амплитуда — от напряжения питания, подаваемого на
ждущий мультивибратор. Импульсная частота определяется частотой замыкания геркона.
Выходные импульсы мультивибратора, снимаемые с резистора R8, поступают далее на каскад, выполненный на транзисторе VТЗ,— это
эмиттерный повторитель. Импульсная амплитуда на эмиттере транзистора практически равна импульсной амплитуде на базе. При каждом
импульсе через резистор R9 и стрелочный индикатор РА1 протекает ток, и стрелка индикатора отклоняется. Чем чаще следуют импульсы, тем
больше средний ток через индикатор, тем больше угол отклонения стрелки, свидетельствующий об увеличении скорости движения
велосипеда.
Но ведь в промежутках между импульсами стрелка может возвращаться на нулевую отметку шкалы, иначе говоря, стрелка может колебаться,
затрудняя отсчет показаний. Чтобы этого не происходило, параллельно индикатору поставлен оксидный (раньше называли электролитический)
конденсатор СЗ. Он заряжается во время каждого импульса и в импульсных паузах сохраняет напряжение. Стрелка индикатора не
успевает возвращаться на нуль, и колебания ее едва заметны (если, конечно, стабильна скорость движения велосипеда). Предельная скорость,
которую может измерить спидометр, зависит от тока полного отклонения стрелки индикатора и сопротивления резистора R9 (поэтому он и
обозначен знаком подбора параметра — «звездочкой»).
Теперь об определении спидометром пройденного расстояния велосипеда. Как вы уже знаете, оно зависит от длины окружности колеса
велосипеда и числа его оборотов, то есть числа импульсов, поступивших с датчика. Вот их и нужно подсчитать. Делается это с помощью каскада
на транзисторе VТ4.
На базу транзистора поступают импульсы с эмиттерного повторителя через резистор R10 (он ограничивает ток базы и подбирается в зависимости
от коэффициента передачи используемого транзистора). При каждом импульсе VТ4 открывается и подключает электромеханический
счетчик В1 к источнику питания GВ1 (естественно, когда питание включено выключателем SА2). Сколько импульсов поступит, на столько единиц
изменятся показания счетчика. Остается умножить это значение на длину окружности колеса — и получится цифра пройденного расстояния.
Хорошо, если счетчик имеет кнопку сброса показаний, тогда достаточно делать это перед каждым этапом и по прохождении этапа заносить
показания в блокнот. Если же кнопки сброса нет, придется записывать показания счетчика перед каждым этапом и по ним определять
протяженность того или иного отрезка пути.
Питается спидометр от источника напряжением 9 В. Поскольку оно со временем падает (источник истощается), для питания самого спидометра применен простейший стабилизатор напряжения, состоящий из стабилитрона VD1 и резистора R11. Напряжение на стабилитроне будет около 5,6 В даже при изменении питающего напряжения на 1,5—2 В.
Детали спидометра.
Какие детали понадобятся для спидометра? Геркон желательно взять с возможно большей чувствительностью и небольших габаритов,
например, КЭМ-1А. Магнит тоже должен быть небольшой, но достаточно сильный, чтобы он мог замыкать контакты геркона на расстоянии не
ближе 10 мм. Устанавливая эти детали, помните, что при вращении колеса велосипеда центр магнита должен проходить точно напротив контактов
(как правило, они расположены посередине колбы).
Все резисторы — МЛТ-0,25, за исключением R11 — он МЛТ-0,5.
Оксидные конденсаторы — К50-6, но подойдут
К50-3 или другие, на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме.
Вместо диода Д9Б можно использовать любой другой диод из
серии Д9 (либо из устаревшей серии Д2).
Диод Д226Д (он защищает транзистор VТ4 от экстратоков, возникающих из-за индуктивной нагрузки —
обмотки счетчика) можно заменить любым другим из серий Д226 или Д7.
Транзисторы VT1, VТ2 — любые из серий МП39—МП42.
Транзистор VТЗ должен быть обязательно кремниевый, структуры p-n-p.
Вместо КТ361А наиболее подходит КТ347А, но в крайнем случае допустимо поставить МП115.
При последней замене через стрелочный индикатор может протекать начальный ток, вызывающий заметное отклонение стрелки. Снизить его
можно только подбором транзистора с меньшим обратным током коллектора. Если же такой возможности нет, придется учитывать это отклонение
на малых скоростях движения и вносить поправку в показания спидометра.
Транзистор VТ4 желательно применить серий МП25, МП26 — они допускают больший ток коллектора. В крайнем случае подойдет
МП42Б.
Стрелочный индикатор — любого типа, с током полного отклонения стрелки от 100 мкА до 1 мА и рассчитанный на работу в условиях вибрации и
в горизонтальном положении.
Электромеханический счетчик — МЭС54, паспорт РС2.720.002 или РС2.720.004 (он более экономичен).
Подойдут и другие счетчики небольших габаритов, работающие при напряжении 2—4 В и потребляющие возможно меньший ток.
Источником питания могут быть две батареи 3336 или шесть элементов 373, соединенные последовательно — все зависит от габаритов корпуса,
который удастся подобрать для конструкции.
Налаживание спидометра начинают с проверки напряжения на стабилитроне. Оно должно быть
около 5,6 В. Если оно намного меньше, нужно измерить токовое показание через стабилитрон и установить его подбором резистора R11 примерно
равным 3—4 мА.
Затем проверяют спидометр.
Периодически замыкая входные зажимы пинцетом, убеждаются в отклонении стрелки индикатора.
Подключив к зажимам кнопочный выключатель, нажимают на его кнопку с частотой примерно три раза в секунду, что соответствует скорости
движения велосипеда около 20 км/ч. Подбором резистора R9 добиваются отклонения стрелки индикатора на конечную отметку шкалы. Более
точно нужное сопротивление R9 можно установить во время контрольных гонок на дистанции известной протяженности.
Можно поступить и так. Установив датчик на заднее колесо и перевернув велосипед, вращают педали с постоянной скоростью,
равной примерно 20 км/ч. Впаяв вместо постоянного резистора R9 переменный сопротивлением 22 кОм, устанавливают им стрелку индикатора на
конечную отметку шкалы. Измеряют получившиеся сопротивление и впаивают в спидометр резистор с таким сопротивлением.
В последнюю очередь подбором R10 устанавливают ток через счетчик, несколько превышающий его ток срабатывания (с учетом
возможного снижения напряжения питания до 7 В).
Также для замера пробега велосипеда можно использовать любой ненужный микрокалькулятор. Для этого нужно аккуратно подпаять провод от
геркона к кнопке (=) и замерить длину колесной окружности. Например, длина окружности 1метр 75см. Вводим в калькуляторе 1.75 и нажимаем
(+) теперь можно ехать, на калькуляторе будет отображаться пробег в метрах.
| << Предыдущая | Cледующая >> |