PROJEKT/BYGGSATS

Universell räknare med 4 stycken stora 20mm röda LED-siffrors Frekvens/Rpm/Pulsbredd/Kamvinkel/Puls räknare

 3D CAD-bild. Siffrorna i display i bilden är inte de riktiga 7-segment!

En universell räknare baserad på en PIC16F1827 och en 4-siffrors 20mm röd LED-display. Den har 5 olika räknarfunktioner som t.ex. kan användas som varvräknare (R.p.m.), pulsräknare, frekvensräknare(Hz), pulsbreddmätare(%) och kamvinkelmätare(grader). LED-display har stora röda siffror och passar i  mörka miljöer och med visir. Mätfrekvensområde 1 - 666Hz.
Hur fungerar räknarna?
Genom att använda PIC16F1827's interna räknare som räknarfunktion och med mjukvaran i PIC-kretsen så får man en enkel men ändå en mycket användbar universell räknar byggsats. Valet av vilken räknarfunktion man vill använda görs enkelt med en knapptryckning i setup-programmet. Efter drivspänningstillslag startas den räknarfunktion som sist valdes i setup-programmet.
Frekvensräknaren:

Frekvensräknaren är en "pulser/sekund räknare" som mäter den totala pulsbredden, kalkylerar frekvensen i Hz och visa sedan resultatet under 1 Sekund i displayen. Minsta upplösning är ca 0,1Hz. Den har en ställbar delningsfaktor som gör att man har möjlighet att dela ingående räknarpulser med 10 stycken olika delningsfaktorer: (x0.5, x1, x1.5, x2, x2.5, x3, x3.5, x4, x4.5, x5).

R.p.m.-räknaren:

R.p.m. räknaren är en "varv/minuträknare" som mäter den totala pulsbredden, kalkylerar varvtalet i R.p.m. och visa sedan resultatet under 1 Sekund i displayen. Minsta upplösning är ca 6 varv/minut.

Den har även en ställbar delningsfaktor som gör att man har möjlighet att dela ingående räknarpulser med 10 stycken olika delningsfaktorer: (x0.5, x1, x1.5, x2, x2.5, x3, x3.5, x4, x4.5, x5).

Pulsbreddmätaren(%) för mätning av positiv(hög) pulsdel:
Pulsbreddmätaren mäter hur många procent som pulsen är positiv(hög) i den totala pulsbredden. Mätresultat visas i ca 1 Sekund i LED-display.
Pulsbreddmätaren(%) för mätning av negativ(låg) pulsdel:
Pulsbreddmätaren mäter hur många procent som pulsen är negativ(låg) i den totala pulsbredden. Mätresultat visas i ca 1 Sekund i LED-display.
Kamvinkelmätaren(grader):
Kamvinkelmätaren mäter hur många grader som brytarspetsen öppnar i förhållandet till cylinderantal på motorn (gradantal är beroende av vilken delningsfaktorn som valts!). Mätresultat visas i ca 1 Sekund i LED-display.
Pulsräknaren:

Pulsräknaren är en "ett steg upp räknare" med reset möjlighet, d.v.s. att den stegar upp en siffra på displayen för varje hög till låg eller låg till hög skiftning (valbar inställning) på räknaringången och genom att trycka på membran- tryckknappen så nollställs räknare.

Den har en ställbar prescaler som gör att man har möjlighet att dela ingående räknarpulser med 9 st olika delningar. Den har även en fast visning med  x10 på display som kan kombineras med de övriga delningningarna. Räknarvärde uppdateras ca 5ggr i sekunden.

Byggsatsens kondensatorn "C4" är en filterkondensator som har en viktig funktion att "rena" pulsen som kommer in på räknaringången. Därför måste kondensatorvärdet anpassas efter pulsfrekvens och störningsgrad (är viktigt för pulsräknarfunktionen vid låg frekvens!).

För litet värde på kondensatorn resulterar till att displayen visar för högt tal.

För stort värde på kondensatorn resulterar till att displayen inte visar något tal eller för lågt tal. 

 

 

Konfiguration(setup) och val av räknarfunktion:
Eftersom universalräknaren inte har några omkopplare med olika läge för val av räknarfunktion så istället används PIC-kretsens interna EEPROM som lagring av senast val av räknarfunktion.
 
Konfigurationinställning(setup):
Genom att trycka ned membran- tryckknappen samtidigt som man slår på drivspänningen så kommer man in i konfigurationläget. Nu kommer endast den första siffran i displayen att vara tänd och den visar värdet på vilken räknarfunktion som är inställd: Frekvens, Rpm, pulsbredd, pulsräkning. Om man vill ändra på inställningen trycker man ned tryckknapen en gång för att stegar mellan värdena.
 
Efter 3 sekunder hoppar konfigurationsprocessen till andra siffran i display och den visar vilket delningsfaktor som är valt. Om man vill ändra på inställningen trycker man ned tryckknappen en gång för att stegar mellan värdena.
 
Efter ytterligare 3 sekunder hoppar konfigurationsprocessen till tredje siffran i  displayen och den används endast för pulsräkningsfunktionen och visar vilken multiplikationsfaktor som är inställt: x1 eller x10 med positiv eller negativ flank. Om man vill ändra på inställningen trycker man ned tryckknappen en gång för att stegar mellan värdena.
 
Efter ytterligare 3 sekunder hoppar konfigurationsprocessen till fjärde siffran i  displayen och den används för kalibrering av oscillatorklockan i processorn och siffran 4 på display'n är standard. Om man vill ändra på inställningen trycker man ned tryckknappen en gång för att stegar mellan värdena.
 
Efter ytterligare 3 sekunder avslutas konfigurationsprocessen och den valda räknarfunktionen aktiveras.
 
Obs! Det går att komma in i setup programmet om funktionsläge 0 - 6 är inställda genom att hålla ner membran- tryckknappen till display'n släcks och hålla knappen nere till sista siffrans decimalpunkt börja lysa och låta decimalpunkten vandra till den första decimalpunkten och sedan släppa knappen. Om pulsräknarfunktionen redan är vald kan man bara komma in i setup programmet genom att ta bort och sedan ansluta drivspänningen och samtidigt hålla knappen nedtryckt.
 

 

 

Siffra 1 i Setup-programmet

Funktionsval
Nr. Funktion Visning Anmärkning
0 Frekvens Hz Pulser/Sekund
1 Rpm Varv/minut x1. Visning
2 Rpm Varv/minut x10. Visning
3 Pulsbredd % Positiv(hög) del av pulsbredden
4 Pulsbredd % Negativ(låg) del av pulsbredden
5 Kamvinkel Axelgrader Positiv(hög) del av pulsbredden
6 Kamvinkel Axelgrader Negativ(låg) del av pulsbredden
7 Pulsräknare Pulssteg Steg uppräknare 

 

 

 

Siffra 2 i Setup-programmet

Delning/Prescaler av ingångspulser
Nr. Delning (Frekvens, Rpm) Prescaler (Pulsräknare) (Pulsbredd, Kamvinkel)
0 x0.5 1/1 Ingen funktion
1 x1.0  1/2 -"-
2 x1.5 1/4 -"-
3 x2.0 1/8 -"-
4 x2.5 1/16 -"-
5 x3.0 1/32 -"-
6 x3.5 1/64 -"-
7 x4.0 1/128 -"-
8 x4.5 1/256 -"-
9 x5.0 1/2 -"-

 

 

 

Siffra 3 i Setup-programmet

Displayvisning för Pulsräknare
Nr. Pulsräknare Anmärkning
0 x1 visning, hög till låg flank  
1 x1 visning, låg till hög flank  
2 x10 visning, hög till låg flank  
3 x10 visning, låg till hög flank  

 

 

 

Siffra 4 i Setup-programmet

Oscillatorkalibrering av mikroprocessor vid olika temperaturer
Nr. Steg Anmärkning
0 -4 Lägsta hastighet
1 -3  
2 -2  
3 -1  
4 0 Normal (fabriksinställning)
5 +1  
6 +2  
7 +3  
8 +4 Högsta hastighet

 

 

Setup exempel:
Frekvensmätning direkt = setupsiffror "0104"
Rpm mätning på 4-cyl motor och visning av varvtal under 9999 = setupsiffror "1304"
Pulsbreddmätning av positiva(hög) delen av totala pulsen = setupsiffror "3104"
Kamvikelmätning på en 4-cyl motor och postiva(höga) delen av totala pulsen = setupsiffror "5104"
Pulsräkning med visning under 9999 och låg till hög flanktriggning = setupsiffror "7114"

 

 

 

Fakta:

 

Drivspänning:

DC 8.5 - 13.8 volt. ca 100 - 180mA

Obs! Drivspänningen bör inte anslutas från tändspole-anslutningen eftersom det 

finns risk för felkoppling och störningar som kan förstöra byggsatsen.

 

 

LED-display:

4 siffrors 7-sement, röd ca 60mCd.

20 mm höjd.

 

Kortkortstorlek:

H 77mm x B 73mm.

 

Räknaringång:

NPN eller PNP (Väljs genom att montera eller utesluta vissa komponenter vid räknaringången på kretskortet).

Minsta mätningsfrekvens: 1Hz.

Minsta pulsbredd: ca 0.4 mS.

Obs! Vid stora pulsbredder skall kondensator C4 anpassas efter pulsbredd för att undvika studs och störpulser.

 

Frekvens mätfunktionen:

Vid max 50 Hz upplösning 0.1Hz. 

Vid max 300 Hz upplösning 0.3Hz.

Vid max 666 Hz upplösning 0.7Hz.

Delningar: (x0.5, x1, x1.5, x2, x2.5, x3, x3.5, x4, x4.5, x5).

Minsta mätning: 1Hz

 

R.p.m mätfunktionen:

Vid max 50 Hz upplösning 0.1Hz (6 Rpm vid delning x1)

Vid max 300 Hz upplösning 0.3Hz (18 Rpm vid delning x1)

Vid max 666 Hz upplösning 0.7Hz (42 Rpm vid delning x1)

Delningsfaktor: (x0.5, x1, x1.5, x2, x2.5, x3, x3.5, x4, x4.5, x5).

Minsta mätning: 1Hz

 

Pulsbredd mätfunktionen

Visning: 1 - 99% vid max 50Hz.

Visning: 7 - 93% vid max 150Hz.

Visning: 15 - 85% vid max 300Hz.

Visning: 20 - 80% vid max 450Hz.

Visning: 30 - 70% vid max 660Hz.

Minsta mätning: 1Hz

Valbar visning av positiva(hög) eller negativa(låg) del av pulsen i display.

 

Puls räknarfunktionen

Visning: 0 - 9999, x1 eller x10.

Prescaler: 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, 1:128, 1:256.

Manuell nollställning.

Valbar inställning av räkningsflank: hög till låg eller låg till hög.