タコメータ回路解説：機能、設計、構築ガイド

高出力電子回路基板やエンジンを使用するマシンを構築するだけでは不十分です。なぜか？エンジンの完全な詳細や仕様を提供できない場合、そのようなプロジェクトは完成しないからです。

そう、エンジンの回転速度について話しています。これはエンジンがどれだけ速く回転できるかを示す特徴の一つです。エンジンやモーターを扱う際にタコメータが必要なのは、エンジンの損傷を防ぐためです。この記事では、タコメータ回路についてすべて学び、シンプルなタコメータ回路の作り方を紹介します。準備はいいですか？始めましょう！

タコメータとは？

エンジンで測定する最も重要なことは分あたり回転数（RPM）です。見た目では、これがエンジンの速さを示す特徴の一つです。

また、エンジンの損傷を防ぎます。だからこそ、エンジンやモーターを扱う際にタコメータが必要なのです。

では、タコメータとは正確には何でしょうか？

タコメータは、エンジンシャフトのような回転可能な物体のRPMを測定するセンサーデバイスです。通常、これらのタイプのセンサーは電気または機械式機器でのみ動作します。

しかし、高度なタコメータが他のものの期間と速度範囲を測定するケースもあります。そのような高度なタコメータの例はヘマタコメータです。このツールは血流の速度を測定します。

タコメータの種類

異なる仕様を持つ4つの主要なタコメータタイプがあります。

それらは以下の通りです：

アナログタコメータ

アナログタコメータ回路はダイヤルタイプのインターフェースと針を使用してエンジン速度の現在の読み取り値を示します。

また、これらのタコメータは偏差や平均などの追加詳細を測定できません。

したがって、アナログタコメータは外部の周波数-電圧コンバータを使用してRPMを測定します。また、変換された電圧をアナログ電圧計で表示します。さらに、これらのタコメータには読み取り値の保存技術がありません。

デジタルタコメータ

アナログタコメータとは異なり、デジタルタコメータには読み取り値を保存するメモリがあります。また、LCDやLEDディスプレイなどのデジタルディスプレイを使用して現在の読み取り値を示します。

これらのタコメータは高精度測定用途と統計操作に使用できます。また、このタコメータで時間ベースの量を監視できます。

さらに、今日のテクノロジーではデジタルタコメータを見つける可能性が高いです。また、ダイヤルと針ではなく数値で測定値を表示します。

時間および周波数タコメータ

時間および周波数タコメータは、それぞれ異なる動作原理を採用しています。まず、時間測定タコメータは最大速度を計算します。したがって、着信パルス列の間の時間間隔を計算して測定します。

一方、周波数測定タコメータは着信パルスの周波数を計算して速度を測定します。

また、時間タコメータは低速測定に最適ですが、周波数タコメータは高速測定を実行できます。

接触式および非接触式タコメータ

接触式と非接触式の両タコメータはデータ取得方法として機能します。一方、接触式は光学エンコーダまたは磁気センサーを使用します。したがって、回転シャフトに接触したときに速度を測定するためにそれらを使用します。

一方、非接触式はレーザーや光学ディスクを使用し、物理的接触を必要とせずに速度を測定します。

用途

• レーザー用途
• 交通量と予想速度の推定
• さまざまな原動機と機械用途
• 自動車および航空用途（例：航空エンジン速度の測定）
• アナログオーディオ録音用途
• 医療用途

タコメータの作り方

Arduinoを使用したシンプルなタコメータ回路の作り方を学びます。

回路図

このシンプルなタコメータ回路は安価ではなく、赤外線波の概念を使用します。これらの波は見えませんが、波長は見える光より長く届きます。

この回路では、主要コンポーネントとしてIRセンサーを使用します。このIRセンサーにはエミッタとレシーバとして機能する2つのLED電球があります。したがって、IR光線を放出するLEDがIR送信機、もう一方（レシーバー）がIRフォトダイオードです。

また、これらの電球は通常のLEDとフォトダイオードのように見えます。しかし、赤外線のみを放出および受信します。

したがって、このIRセンサーをオンにすると、IR送信機が測定したい物体に向かってIR光線を放出し始めます。

ここが面白いところです。

物体が光線を反射すると、IRフォトダイオードがそれらを受信し電圧を生成します。生成される電圧は反射光線の強度に依存します。つまり、強度が高いほど出力電圧が高くなります。

最終的に、LM358 ICを介してArduino出力ピンから電圧が出力として送信されます。

必要なツール

• Arduinoボード (1)
• IRセンサー (1)

• 16×2 LCDモジュール (1)
• いくつかの接続ワイヤ
• ハンダ
• ハンダゴテ

構築とテスト

従うべき手順は以下の通りです：

ステップ1: コンポーネントを集める

すべてのコンポーネントを組み立て、構築前にすべてが正常に動作することを確認します。

ステップ2: コンポーネントを接続する

LCDとIRセンサーのVCCとGNDをArduinoのGNDと5Vピンに接続します。

次に、IRセンサーのOUTをArduinoボードのデジタルピン2と一緒に接続します。

最後に、LCDのSCLとSDAピンをArduinoのA5とA4に接続します。

ステップ3: コーディング

すべてのコンポーネントを接続したら、次のステップはArduino UNOのコーディングです。使用するコードはこちら：

// Arduinoを使用した正確なRPM測定のためのDIYタコメータ
// Arduinoを使用した正確なRPM測定のためのDIYタコメータ
// このコードはhttps://www.circuitschools.comによって公開されています
// 再公開には帰属表示が必要です。
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// lcdオブジェクトを作成 アドレス0x27(i2cscannerから取得) 16列×2行
LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16,2); //
float value=0;
float rev=0;
int rpm; oldtime=0; newtime;
void isr() //割り込みサービスルーチン
{
rev++;
}
void setup()
{
lcd.init (); // LCD初期化
// LCDのバックライトをオン
lcd.backlight ();
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),isr,RISING); // 割り込みを接続
}
void loop()
{
delay(1000);
detachInterrupt(0); // 割り込みを切り離し
newtime=millis()-oldtime; // 時間を計算
int wings= 3; // 回転物体の翼の数、ディスク物体の場合は片面に白テープで1を使用
int RPMnew = rev/wings; // ここでは3枚羽のファンを使用
rpm=(RPMnew/newtime)*60000; // rpmを計算
oldtime=millis(); // 現在時刻を保存
rev=0;
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("___TACHOMETER___");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print( rpm);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),isr,RISING);
}

ステップ4: テスト

上記のすべてのステップを完了したら、完成したタコメータプロジェクトを試してください。したがって、IR光線を放出するときにデバイスが任意の物体を障害物として検出し、反射時に適切に光線を受信するはずです。

したがって、物体が回転すると、デバイスが物体が障害物となった回数をカウントし、反射強度に応じて必要な電圧を生成するはずです。

注: このタコメータは光に敏感なので、明るい環境では正確な結果が得られない可能性があります。

まとめ

タコメータの仕組みに複雑なことはありません。デバイスの磁界とシャフトの相対運動の原理で動作します。また、タコメータにはモーターシャフトの速度に応じて電圧を生成するモーターがあります。つまり、モーターシャフトが動いているときに1分間に何回回転するかをカウントします。

時々、タコメータとスピードメータを混同する人がいます。両方とも速度を測定しますが、これら2つのデバイスは全く異なる機能を果たします。タコメータがエンジンの速度を測定するのに対し、スピードメータは車両の速度を示します。

この記事を締めくくります。タコメータについてさらなるご質問があれば、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いします。