Опис актуальності завдання та область використання

У цій роботі на основі мікросхеми Arduino UNO було спроектовано і реалізовано пристрій - Тахометр.

Тахометр - прилад для вимірювання частоти обертання валів машин і механізмів. Переважно застосовуються відцентрові механічні, магнітні та електричні тахометри, рідше використовуються пневматичні і гідравлічні. В механічному відцентровому тахометрі на валу встановлена ​​ковзаюча муфта з шарнірними важелями, несучими на собі розбіжні при обертанні вала вантажі, які переміщують муфту по валу, долаючи дію пружини, що врівноважує положення муфти на валу відповідає частоті обертання валу і передається системою важеля на стрілку покажчика - відлікового пристрою, шкала якого відградуйована в об / хв. Вал може отримувати обертання безпосередньо від контрольованого об'єкта або через гнучкий вал. У магнітному тахометрі взаємодіють магнітні поля, створювані постійним магнітом і обертовим ротором, частота обертання якого пропорційна виникаючим вихровим струмам, що прагнуть відхилити на певний кут диск, встановлений на валу ротора і утримуваний пружиною. Відхилення диска, жорстко пов'язаного зі стрілкою, реєструються на шкалі. Електричні Т. можуть бути електромашинними або електронними. У електромашинному тахометрі ЕРС генератора постійного або змінного струму пропорційна кутовий швидкості, вимірявши яку можна визначити частоту обертання валу; показання передаються дистанційно на шкалу вимірювального приладу. Принцип дії електронного Т. заснований на перетворенні імпульсів струму, що виникають в первинному ланцюзі системи запалювання при розмиканні контактів переривника, в ток, що направляється до магнітоелектричного вказівного приладу. Частота імпульсів в первинному ланцюзі пропорційна частоті обертання вала двигуна.

Тахометр - це корисний інструмент для підрахунку RPM (оборотів на хвилину) колеса або всього, що крутиться. Найпростіший спосіб зробити тахометр - це використовувати ІК передавач і приймач. Коли зв'язок між ними переривається, ви знаєте, що щось обертається і можете застосовувати код для обчислення RPM, орієнтуючись на частоту переривання зв'язку

1.2 Дослідження, проектування і розробка схем

MK-duino це просте, програмоване ядро для самостійної розробки пристроїв на базі: мікропроцесора ATmega;

вільно-поширюваної програмної оболонки Arduino http://arduino.cc/, та величезного ресурсу готових прикладів.

В тому числі: управління двигунами, управління світлодіодами, управління РКІ, управління звуком, цифрових осцилографів, генераторів сигналів, роботів, маніпуляторів, ЧПУ, і багатьох інших прикладів.

Чому Arduino, а не більш професійні інструменти для програмування мікропроцесорних пристроїв?

Робота в середовищі програмування Arduino доступна всім, хто має доступ до персонального комп'ютера, і не вимагає знань тонкощів програмування.

Як то: за особливостями роботи компіляторів, лінковщік, завантажувачів; особливостям планування адресного простору пам'яті, портів введення -виведеня, переривань, та багатьох інших, малозрозумілих для початківця речей. Оболонка ховає від новичка всю складність внутрішнього устрою кухні програмування мікропроцесорів.

Конструкція Duino - надзвичайно проста.

Це невелика плата з мікропроцесором, кварцовим резонатором і гніздами для підключення: живлення, інтерфейсу з персональним комп'ютером і зовнішніх пристроїв. Фактично - це голий процесор із зручними гніздами для підключення розширень.

Відповідно, вартість конструкції дуже низька - близько 5 $ плата процесора, і ще приблизно 5 $ інтерфейсний кабель на USB -порт комп'ютера (якщо на комп'ютері немає порту RS- 232).

Є тисячі готових прикладів різноманітних пристроїв з вихідними текстами програм. Це дозволяє з мінімальними витратами часу розробити і виготовити діючий пристрій, модифікувавши і скомпонувавши фрагменти інших програм.

Чому саме MK - duino?

Arduino має безліч клонів які об'єднані в загальне Duino - сімейство.

Як правило, нові плати Arduino виготовляються за найсучаснішими технологіями з SMD - елементів, процесора з планарними виводами з кроком виводів близько 1 міліметра, та плати з двостороннім монтажем.

Виготовити і розпаяти такий пристрій в домашніх умовах досить важко, особливо початківцю.

На платі більшості Arduino встановлена ​​мікросхема USB - моста, перетворювача інтерфейсу USB персонального комп'ютера в послідовний інтерфейс RS- 232. Цей міст має ще більш дрібний крок виводів і розпаяти його без мікроскопа практично неможливо.

Кілька років тому мобільні телефони оснащувалися послідовним інтерфейсом RS- 232.Цей інтерфейс був витіснений інтерфейсом USB, але протягом тривалого періоду часу існували перехідні моделі: телефон з інтерфейсом RS- 232 і USB- кабель перехідник з мікросхемою USB - моста в кабелі.

Всі сучасні моделі мобільних телефонів мають справжній USB -інтерфейс. І їх кабель, це просто кабель з роз'ємами на кінцях.USB - кабель від морально застарілого мобільного телефону з USB - перетворювачем - ідеальний, за простотою і вартістю, рішення для сполучення мікропроцесорного пристрою з комп'ютером.

Ну, а якщо вам не пощастило знайти USB - кабель для старого мобільного телефону з драйвером, прийдеться спаяти перетворювач рівнів сигналу RS- 232 (він передбачений на платі MK - duino).

І скористатися інтерфейсом RS- 232 стаціонарного комп'ютера (на ноутбуках його вже давно немає), або придбати кабель перетворювача USB - RS 232 (ці перетворювачі знову набули широкого поширення у зв'язку із застосуванням інтерфейсу RS- 232 в супутникових тюнерах).

На платі Arduino, як правило встановлюється стабілізатор живлення на 5V з струмом до 1.5A для живлення периферійних пристроїв. При тому, що сам процесор споживає струм близько 20mA, і успішно працює від трьох пальчикових батарей на 1.5V (сумарна напруга 4.5V і менше). Для самого процесора такий потужний стабілізатор не потрібен, а для периферії потужності такого стабілізатора, як правило, не достатньо.

Отже, MK-duino це констукція для самостійної розробки в домашніх умовах, з використанням доступних елементів: мікропроцесора в dip-корпусі, і обрамлення, переважно, з SMD-елементів, без стабілізатора живлення на самій платі процесора, але з додатковим USB-кабелем для мобільного телефону.

1.3. Констукція MK-duino

Схема цокольовки раз'ємів та процесора:

Вид з боку роз'ємів (без перемичок)

Цокольовка процесора

Таблиця комутації виводів роз'ємів та виводів мікропроцесора

Схема розміщення елементів на платі:

верхні елементи	Доріжки
Верхні елементи з доріжками	Нижні елементи.

Принципіальна схема:

Конструкція Duino - подібних пристроїв надзвичайно проста.

Схема MK-duino:

Лінії Rx_PC, Tx_PC підключаються до мікросхеми USB-моста та мають інверсну полярність відносно відповідних сигналів на RS-232.

Деякі моделі процесорів ATmega “шумлять” по лінії прийому при “підвішаному” виводі процесора 2-RXD. Тому може знадобитись установка резистора 100KΩ між цим виводом та заземленням.

Перетворювач інтерфейсу RS-232 для MK-duino.

Перетворювач монтується на плату лише за відсутності кабеля-перехідника USB-моста від мобільного телефону, і реальної необхідності використання інтерфейсу RS-232.

Перетворювач здійснює інверсію і перетворення рівнів сигналів послідовного інтерфейсу: 0/5V - +12 V/-12V.

Схема перетворювача рівнів

Передавач на транзисторі Q1 живиться негативною напругою паузи передачі Tx-RS 232 від зовнішнього пристрою (комп'ютера або іншого пристрою)

1.4 Перелік елементів

Перелік елементів адаптера інтерфейсу RS-232