UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN
INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA
Prof: Luciano Fontes Cavalcanti
Tacômetro Digital para Automóveis
ALUNO: -André Luizde Souza Maciel
MATRÍCULA: -200506594
Tacômetro Digital para Automóveis
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Tópicos Abordados
1. Motivação
2. O que é um tacômetro?
3. Estado da arte
4. Sinal a ser medido
5. Circuito do tacômetro
6. Cálculos do circuito
7. Circuito elétrico do tacômetro
8. Simulação Laboratorial
9. Conclusão
10.Bibliografia Consultada
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Tacômetro Digital para Automóveis
Tópicos Abordados
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1.Motivação
Uma das motivações para a realização deste trabalho foi a admiração por
carros de época, especialmente pelos Volks entre 86 e 94, que foram
carros que impulsionaram a economia automibilística brasileira com sua
grande aceitação devido a sua robustez, conforto e qualidade, sendo
alguns deles, até os dias de hoje, considerados por apaixonados por
carros e críticos na área como melhores carros já lançados em suas
respectivas categorias.
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Motivação
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1.Motivação
PASSAT GTS POINTER 1988
GOL GTI 1989
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Motivação
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1.Motivação
A outra motivação para a escolha desse tema foi a admiração pelo
automobilismo, principalmente pela modalidade das arrancadas, em que
o piloto que percorrer uma certa distância em um menor período de
tempo em sua categoria é o vencedor.
Devido a sua essência, essa modalidade de competição automobilística
gera muito desgaste da mecânica do automóvel.
Baseado nesse fato a instrumentação é elemento primordial para um
excelente desempenho da dupla carro-piloto.
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Motivação
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1.Motivação
PASSAT DE ARRANCADA
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SAVEIRO DE ARRANCADA
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Motivação
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1.Motivação
VOYAGE DE ARRANCADA
INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA PARA
ARRANCADA
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Motivação
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2.O que é um tacômetro?
O tacômetro, também conhecido por taquímetro, é um instrumento de
medição do número de rotações durante um determinado intervalo de
tempo (geralmente rotações por minuto – RPM).
Numa competição de arrancada o tacômetro é um instrumento primordial
pois indica a quantidade de giros por minuto do virabrequim do motor, e,
se possuir “Shift Light”, informa ao piloto o momento exato da troca de
marcha, obtendo menor perda de tempo.
O “Shift Light” é um dispositivo composto por LEDs ou lâmpada que
informa o momento exato da troca de marcha.
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O que é um tacômetro?
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3.Estado da arte
O tacômetro está extremamente disseminado no mercado devido ao seu
grande uso em carros de competições automobilísticas como também em
personalização de carros de rua.
Devido à grande aceitação de mercado desse instrumento seu custo de
obtenção é relativamente baixo.
Existem no mercado vários tipos de tacômetro para automóvel, que são
basicamente o digital e o analógico, podendo possuir “Shift Light”.
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Estado da arte
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3.Estado da arte
Analógico com
“Shift Light”
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Digital
Digital com
“Shift Light”
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Estado da arte
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4.Sinal a ser medido
Automóveis à combustão interna que utilizam gasolina ou álcool como
combustíveis necessitam do sistema de ignição.
Nos carros antigos o sistema de ignição era constituído basicamente pelo
distribuidor, bobina, cabos e velas. Para que haja arco elétrico nas velas
do automóvel é necessário que elas sejam alimentadas com tensões
altas, na casa dos kV.
Problemática:
Como gerar tensões na ordem de kV com uma bateria de 12Vdc?
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Sinal a ser medido
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4.Sinal a ser medido
É para isso que serve a bobina do carro. A bobina é um transformador
elevador de tensão com enrolamentos de fio de cobre e núcleo
ferromagnético. Mas para gerar tensão de saída, o transformador precisa
ser excitado por tensão variável.
Nos primórdios do sistema de ignição era utilizado o platinado como
elemento chaveador de tensão. Mas devido ao seu desgaste precoce, o
platinado foi substituído pela ignição eletrônica e nos dias de hoje ela é
chaveada pela injeção eletrônica.
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Sinal a ser medido
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4.Sinal a ser medido
Como a tensão de excitação da bobina se comporta?
O terminal positivo da bobina é ligado diretamente no terminal positivo da
bateria e o terminal negativo da bobina é chaveado para o negativo da
bateria no instante exato em que a vela necessita ser excitada. Como o
carro de quatro cilindros possui quatro velas, cada vela tem que ser
excitada sequencialmente. O componente que faz o papel de distribuição
da tensão da bobina para a vela certa é o rotor que fica dentro do
distribuidor.
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Sinal a ser medido
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4.Sinal a ser medido
Em um motor convencional a quatro tempos, com quatro cilindros, são
produzidas duas faíscas a cada volta do virabrequim, ou seja, são
acionadas duas velas a cada giro do virabrequim.
A partir deste princípio será gerado o circuito do conta giros para
automóveis.
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Sinal a ser medido
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5.Circuito do Tacômetro
• Diagrama de Blocos do Circuito:
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Circuito do Tacômetro
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5.Circuito do Tacômetro
• Considerações de projeto:
•Como só são considerados dois displays 7 segmentos, só são
mostrados a milhar e a centena de RPMs. Com isso, a rotação do
carro será dada por:
Display100RPM
•Em um carro de quatro cilindros a cada dois pulsos de bobina há
uma rotação do virabrequim. Logo, para um carro que está com
3000RPM há 100 pulsos de bobina por segundo.
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Circuito do Tacômetro
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5.Circuito do Tacômetro
•Para o mostrador 7 segmentos mostrar apenas 3000RPM, o contador
deve contar apenas 30 pulsos do sinal de 100Hz. Logo:
100pulsos  1seg

t RESET  0,3seg
30 pulsos  t RESET
•Com isso, o contador será resetado a cada 0,3 segundos.
•Do contador o sinal vai para um Latch 4-bits biestável para que seja
mostrado no display 7 segmentos somente após o fim da contagem.
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Circuito do Tacômetro
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6.Cálculos do circuito
•Monoestável:
O tempo em que o mono estável estará “setado” é de
aproximadamente 1mili-segundo. Esse tempo é dado por:
t H  1,1 R  C  C  100nF e R  10k
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Cálculos do Circuito
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6.Cálculos do circuito
•Monoestável:
C  100nF
R  10k
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Cálculos do Circuito
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6.Cálculos do circuito
•Astável (Clock RESET):
O tempo em que o contador deve permanecer ligado é 0,3 seg.
O tempo arbitrário do reset será 0,03 seg. Esses tempos são
dados por:
t H  0,693 ( RA  RB )  C  t H  0,3seg
t L  0,693 RB  C  t L  0,03seg
C  100nF ; RA  3,9M ; RB  430k
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Cálculos do Circuito
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6.Cálculos do circuito
•Astável (Clock RESET):
C = 100nF
RA=3,3MΩ
RB=430kΩ
TRIMPOT=1MΩ
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Cálculos do Circuito
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7.Circuito elétrico do tacômetro
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Circuito elétrico do tacômetro
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8.Simulação laboratorial
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Simulação laboratorial
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8.Simulação laboratorial
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Simulação laboratorial
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9.Conclusão
Foi
implementado
laboratorialmente
um
tacômetro
digital
para
automóveis partindo do princípio dos pulsos gerados no terminal
negativo do primário da bobina de excitação das velas do automóvel.
No trabalho foi considerado um carro a quatro cilindros convencional,
onde as quatro velas são excitadas apenas por uma bobina.
Em carros com quantidade diferente de cilindros ou quantidade diferente
de bobinas são feitos ajustes no clock do RESET.
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Conclusão
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10.Bibliografia consultada
• http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/229/
• es.wikipedia.org/wiki/Tacómetro
• planetabuggy.com.br/eletronics/contagiros.htm
• Conhecimentos prévios das disciplinas de Circuitos Eletrônicos I,
Circuitos eletrônicos II, Eletrônica Digital I e Eletrônica Digital II.
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Bibliografia consultada
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