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/ Mesure > Compte tours 003 - Pro
Dernière mise à jour : 22/11/2020Présentation
Le compte-tours présenté ici a été développé pour moderniser l'indication de vitesse moteur sur une ancienne voiture.
Il peut fonctionner selon deux principes de mesure, au choix :
- par comptage du nombre de tours, de façon purement numérique (selon méthode du période-mètre)- par lecture d'une tension analogique issue d'une conversion fréquence/tension (par un LM2917 ou autre source analogique)
La plage de mesure s'étend de 500 RPM à 9000 RPM, avec une progression par pas de 100 RPM en première partie d'échelle, puis par pas de 250 RPM ensuite.
Schéma
Un PIC 18F26K22 (ou 18F25K22) est mis à contribution pour effectuer les mesures analogique et numérique, et afficher le résultat sur un barreau de LED en mode multiplexé.
Le demandeur souhaitait un affichage sur 41 LED, mais le circuit peut en piloter 48. Un mode "nuit" permet de réduire la luminosité de l'affichage quand les phares de la voiture sont allumés. Le degré de réduction de luminosité en mode nuit est ajustable via un potentiomètre ajustable. Le réglage de luminosité est assuré par une commande PWM (signal à fréquence fixe et rapport cyclique variable, fourni par le PIC)
Trois options d'affichage sont proposées :
- Option d'affichage #1 : conseillé si usage de LED ayant une tension nominale supérieure à 3,2 V. Place occupée sur PCB plus grande (car deux circuits intégrés en plus).
- Option d'affichage #2 : place occupée sur PCB moindre, mais chute de tension additionnelle dans le transistor Q1 (non critique dans la majorité des cas, mais limite pour des LED à tension nominale élevée).
- Option d'affichage #3 : simplicité maximale, mais usage obligatoire de LED haute luminosité avec courant LED maximal de 1 mA. Espace occupé sur le PCB minimal.
Le mode nuit n'est valable qu'avec les options #1 et #2.
Etage d'entrée analogique
A peu de choses près (valeur de composants adaptée), l'étage
d'entrée
analogique est le même que celui utilisé sur le compte-tours
002 (fonctionnement et procédure d'ajustage identiques).
Ce type de convertisseur délivre une tension continue à laquelle est superposée une ondulation résiduelle dont l'amplitude est plus élevée dans les basses fréquences. Grâce au filtre de sortie adopté ici, l'amplitude de cette ondulation diminue très rapidement avec la fréquence, et peut être considérée comme négligeable au-delà de 500 RPM (valeur qui correspond au tout début de l'échelle). Il est possible de réduire davantage l'ondulation résiduelle en augmentant la valeur de C3, mais au détriment du temps de réponse (temps de réaction aux changements de vitesse)qui augmente.
Etage d'entrée numérique
Le comptage direct des impulsions sous une forme 100% numérique (sans passer par une conversion fréquence / tension avec CAN associé) permet un temps de réaction plus élevé. Cela peut sembler être une bonne chose, mais en affichant telles quelles les données mesurées, l'affichage peut "bagoter" un peu plus autour de la valeur en cours, quand le régime moteur se trouve à cheval sur un seuil de transition. Une opération de moyennage sommaire est donc assurée, qui ralentit un peu le temps de réponse, mais qui "adoucit" le mouvement des LED.
L'étage d'entrée numérique est protégé contre les surtensions, afin de protéger le PIC. Notez l'étrange ressemblance avec l'étage d'entrée du convertisseur fréquence/tension axé sur le LM2917...Circuit d'affichage
L'affichage est multiplexé selon un matriçage de 6 groupes de 8 LED chacun. Le multiplexage permet d'économiser sur le nombre de fils et sur la consommation globale, mais il réclame plus de ressources processeur. Ici, le rafraichissement d'affichage s'opère à la fréquence de 1000 Hz, chaque groupe de LED "clignote" donc à 133 Hz. A un instant donné, on a au maximum 6 LED allumées en même temps. Si les LED utilisées sont des modèles standard 20 mA (R1 à R8 de valeur 100R) le circuit U2x est requis car il faut pouvoir fournir 120 mA (6 x 20 mA), ce dont est incapable une ligne d'E/S du PIC (option d'affichage #1 ou #2). Si les LED utilisées sont des modèles haute luminosité (1 mA, R1 à R8 de valeur 2,2 kO minimum) alors le circuit U2x peut être omis (il faut dans ce cas relier B1 à C1, B2 à C2, etc, option d'affichage #3).
Prototype
-
Mon prototype
Réalisé sur plaque sans soudure, il s'agit du même prototype que celui qui a servi pour le vumètre 017.
Sous la forêt de fils, on peut distinguer le PIC et l'octuple darlington "high-side" UDN2981A. L'affichage à LED a été testé avec une matrice 64 LED 8 colonnes / 8 rangées (sur la photo qui montre la matrice de LED en gros plan, les deux rangées de LED du haut ne sont pas utilisées). L'affichage testé sur ce prototype est basé sur l'option #2 (avec transistor Q2).
Prototype de Jean-Philippe B.
Réalisé de manière professionnelle...
... ce nouveau circuit n'a rien à envier de celui d'origine qui a été remplacé !
Circuits imprimés
Système réalisé en deux parties : circuit de mesure et circuit d'affichage LED (avec uniquement les LED). Les 41 LED (D1 à D41) sont des modèles 2,3 mm, elles sont espacées de 2,54 mm.
Pro - PCB non disponible
Logiciel du PIC
Trois fichiers compilés :
- variante 1 : signal PWM normal (option affichage #1)- variante 2 : signal PWM inversé (option affichage #2).
- variante 3 : sans signal PWM (option affichage #3).
Compte-tours 003 - PIC 18F26K22 - (27/03/2018)
Pro - Logiciel non disponible.
Historique
22/11/2020
- Ajout photos du circuit assemblé par Jean-Philippe B., que je
remercie pour ses retours.
01/04/2018
- Première mise à disposition.