Самодельный цифровой спидометр для транспортного средства (4521, 4026)

Принципиальная схема самодельного цифрового спидометра, который подойдет в качестве замены для штатного спидометра в автомобиле. Схема умеет измерять частоту импульсов на выходе датчика скорости, позволяет самостоятельно собрать простой трехразрядный цифровой частотомер. При этом слишком уж большой точности не требуется, вполне достаточно такой же, как и у стрелочного прибора.

Принципиальная схема прибора

Прибор собран на микросхемах CD4521, CD4026 и CD4011. Все эти микросхемы, а так же, кварцевый резонатор и индикаторы можно приобрести на китайском сайте AliExpress (набираете в поиске, например, CD4521, и получаете несколько предложений). Во всяком случае, автор приобретал их именно через этот сайт, с почтовой доставкой.

Измерение частоты импульсов на выходе датчика скорости показало, что при скорости движения 10 км/час частота колеблется в пределах 27-30 Гц. То есть, при частоте на входе 27 Гц спидометр должен показать «10». Выходит, что период измерения должен быть 0,37 секунды.

Задающий генератор выполнен на микросхеме D1 типа CD4521. Эта микросхема содержит логические элементы для построения схемы мультивибратора и 24-х разрядный двоичный счетчик. Мультивибратор сделан кварцевый, с кварцевым резонатором на частоту 4,194304 МГц.

В результате на выводе 12 D1 логическая единица появляется первый раз через 0,125 секунды, на выводе 13 - через 0,25 секунды, на выводе 15 - через одну секунду, на выводе 1 - через две секунды.

Если объединить выводы 12 и 13 логическим элементом «2И-НЕ» (D5.3), то на его выходе будет появляться логический ноль через 0,25+0,125=0,375 секунды. То есть, чуть больше 0,37 секунды, что, учитывая допустимую погрешность спидометра, вполне приемлемо.

Измерительно - индикаторный счетчик выполнен на трех микросхемах CD4026, каждая из который представляет собой десятичный счетчик со встроенным дешифратором под семисегментный светодиодный индикатор с общим катодом.

Входные импульсы нужно подавать на вывод 1. Вход можно закрыть, подав логическую единицу на вывод 2 микросхемы. А выключить индикацию можно подав логический ноль на вывод 3.

Таким образом, чтобы начать период измерения, нужно на выводы 2 и 3 подать нули. При этом вход откроется, а индикация отключится. Чтобы начать период индикации нужно на эти же входы подать единицы, - вход закроется, а индикация включится. Поэтому у счетчика младшего разряда (D2) выводы 3 и 2 соединены.

А у остальных счетчиков выводы 2 соединены с общим минусом, чтобы их входы всегда были открыты.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного цифрового спидометра (частотомера).

Еще есть вывод 15 - обычный вход обнуления, для обнуления на него нужно подать единицу. Еще вывод 5 - вывод переноса для каскадирования, к нему подключается вход счетчика более старшего разряда.

Цикл начинается с нулевого состояния счетчика D1, и измерительных счетчиков. В момент обнуления RS-триггер D5.1-D5.2 установлен в состояние с логическим нулем на выводе 3 D5.1. При этом, измерительный счетчик подсчитывает импульсы, поступающие на его вход от датчика скорости. А индикаторы выключены.

Через 0,375 секунды на выходе D5.3 появляется логический ноль, и RS-триггер D5.1-D5.2 переключается в противоположное положение. Теперь на выводе 2 D2 и выводах 3 D2-D4 - логическая единица. Вход измерительного счетчика закрывается, и включаются индикаторы. Начинается период индикации.

Еще через 1,625 секунды появляется логическая единица на выводе 1 D1. Обнуляется измерительный счетчик, гасится индикация, обнуляется счетчик D1, и начинается следующий период измерения. Таким образом, период измерения длится 0,375 секунды, период индикации длится 1,625 секунды. А общий цикл составляет 2 секунды.

Если хотите ускорить работу, можно к входам D5.4 и R6 подключить вывод 15 D1 вместо вывода 1. Но тогда, субъективно, индикация скорости не такая четкая. Хотя, и показания меняются быстрее.

Монтаж

Монтаж выполнен на макетной печатной плате. Индикаторы можно заменить любыми одиночными семисегментными светодиодными с общим катодом.

Индикаторы склеены в один блок, и соединены с основной схемой ленточным кабелем. Индикаторы помещены в неисправную приборную панель, под её стекло. Индикаторы красного свечения, чтобы улучшить их зрительное восприятие, на их лицевую сторону наклеена полоска красной прозрачной ленты.

Яркость свечения индикаторов зависит от сопротивлений резисторов R7-R27. Индикаторы расположены в приборной панели, поэтому они защищены от внешнего света солнцезащитным козырьком, и большой яркости свечения не требуется. В другом случае установки, может потребоваться увеличение яркости свечения, что можно сделать уменьшением сопротивлений R7-R27.

Отечественных полных аналогов микросхем CD4521 и CD4026 нет. Можно заменить на ...4521 и ...4026 других фирм (первые две-три буквы другие).

Тарганов Э. И. РК-06-16.