Incremente a sua motocicleta com um contagiros…
O contagiros, também conhecido como taquímetro, contarotações, contavoltas ou tacômetro, é um instrumento de medição do número de rotações (geralmente por minuto, RPM) de um motor ou outra máquina.
Os contagiros podem ser construidos usando componentes mecânicos, elétricos ou eletrônicos. No nosso caso específico, será eletrônico e irá medir a rotação do motor de uma motocicleta de 1 cilindro e de 2 tempos. Veja o esquema abaixo:
A parte principal do circuito é composta por um microcontrolador ATtiny2313 da ATMEL. O motivo de sua escolha ao invés de um PIC 16F628A foi a sua melhor imunidade aos ruídos elétricos intensos produzidos principalmente pelo sistema de ignição. Os microcontroladores PIC tendem a resetar ou se perder no programa quando estão nestes ambientes e necessitam serem protegidos com blindagens metálicas e filtros de linha. Caso queira fazer testes por sua conta e risco, disponibilizo os arquivos também desta montagem usando PIC no final deste artigo.
Como a Microchip comprou a Atmel, não se surpreenda de ver o nome Microchip em um ATtiny2313 de fabricação recente!!!
A indicação do número de rotações por minuto é feito usando 2 displays de 7 seguimentos. O valor indicado neles deverá ser multiplicado por 100. A máxima rotação permitida será 9900 RPM (99 X 100).
O esquema acima não mostra a parte da captação do sinal de rotação, que ao meu ver é a parte mais crítica da montagem.
Temos várias possibilidades de obter o sinal de rotação do eixo do motor:
1) Obtendo da própria eletrônica da moto, quando tiver uma centralina. Neste caso, terá que consultar o fabricante e obter o esquema elétrico/eletrônico da moto, sendo que cada fabricante, cada modelo e até o ano de fabricação poderá variar muito a forma de ligação. (Note que a moto que pode usar o sistema proposto tem de ser de 1 cilindro e 2 tempos). Em geral, motos modernas já saem de fábrica com algum tipo de contagiros em seu painel.
2) Por meio de um sensor hall preso na estrutura próxima do eixo do motor. Um pequeno imã deverá ser fixado neste eixo do motor. A cada volta será produzido um impulso no sensor hall. Temos esta opção na figura abaixo:
3) Por meio de emissor/receptor de infravermelho. Esta opção tende a ser mais frágil, pois a poeira, chuva, lama, etc. poderão impedir o funcionamento. Por isto é menos recomendada em uma montagem veicular.
4) Obter o sinal da própria vela de ignição (sensor capacitivo). Neste caso, será enrolado cerca de 10 voltas de fio rigido #16 a 22 em volta do cabo. O sinal deverá ser tratado para eliminar os repiques gerados na ignição. Temos 2 sugestões de esquema para isto. A primeira usa apenas 2 transistores que formam um monoestável, gerando um sinal de 2 milissegundos na saída quando for disparado pela alta tensão. Veja a figura abaixo com este tipo de sensor:
O segundo esquema de captador capacitivo pelo cabo de vela é o sugerida por um site de equipamentos que a utiliza em seus captadores de sinal para dinamômetros. Faz uso de um tiristor (BT149) que é disparado pela alta tensão, que por sua vez descarrega um capacitor e nesta ocasião dispara o circuito integrado 555 em modo monoestável. A sua saída gera um pulso fixo de alguns milissegundos, de forma similar ao anterior. Veja a figura abaixo esta sugestão:
A captação usando a alta tensão da vela tende a ser um método universal, servindo para vários modelos de motocicletas. Porém, também tende a ser mais temperamental para funcionar corretamente. Note alguns fatores que poderão produzir uma falsa leitura de rotação:
1) Se não houver supressor no cabo de vela (cabo resistivo ou cachimbo resistivo). A falta de supressor de vela produzirá emanação eletromagnética forte o suficiente para atrapalhar o funcionamento da placa inteira.
2) Falhas na queima por causa do mau estado do cabo de alta tensão (fugas de alta tensão), vela suja, mistura rica ou pobre demais, etc. poderá repercutir na leitura errada do contagiros.
3) Em momentos de desaceleração, quando a borboleta do carburador estiver fechada e ocorrendo alto vácuo, a faísca ocorrerá com menor tensão entre os eletrodos da vela de ignição e nesta situação poderá não ter alta tensão suficiente para disparar o captador.
4) O fio enrolado no cabo da vela poderá servir de porta de entrada de sinais interferentes para a placa principal. Por isto, este sensor capacitivo deve ser montado em placa separada, próxima do cabo de vela, blindado com uma caixa metálica aterrada ao chassi da moto. O uso do fotoacoplador visa formar uma barreira para estes sinais interferentes.
Cada hobista terá que fazer testes e escolher o que funciona melhor em seu caso.
A placa principal poderá ser montada em uma caneca metálica pequena, típica de mostradores de painel de carros (como as de amperímetros ou voltímetros analógicos) com os displays no lugar dos ponteiros. Após montar o circuito e carregar o firmware no microcontrolador, monte o circuito de teste mostrado abaixo para comprovar o funcionamento do sistema. Use um Protoboard para monta-lo rapidamente com seus 7 componentes. Com ele podemos simular rotação de 400 a 12500 RPM. Uma vez funcionando o circuito principal parta para a escolha do captador que usará. Faça testes práticos antes da montagem final.
Na pasta dos arquivos desta montagem estão sendo fornecidos arquivos HEX para montar com display ânodo comum e também com cátodo comum. Caso queira alterar alguma coisa no programa, lembre-se de ajustar os bits de configuração no compilador conforme a figura abaixo e recompilar para obter novos arquivos HEX:
Obs. Esta montagem é experimental, sendo de caráter didático, montada apenas em placa experimental (do tipo “Breadboard”), sujeita a “bugs” ainda não detectados. Está sendo fornecido os arquivos para que cada hobista possa alterar o programa segundo suas necessidades.
Segue pasta zipada com os arquivos da montagem para microcontrolador ATMEL ATTINY2313:
Segue pasta zipada com os arquivos da montagem para microcontrolador PIC16F628A, lembrando que é ainda mais problemática quanto a ruídos de interferência do sistema de ignição e tem que ser blindado obrigatoriamente em caixa metálica aterrada, filtros de linha e longe do sistema de ignição. O sensor capacitivo deverá ficar próximo do cabo da vela:
Manuais:
ATTINY2313 DATASHEET
PIC16F628A DATASHEET
BT149 DATASHEET
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Até o próximo artigo!
