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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN. INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA. Prof: Luciano Fontes Cavalcanti. Tacômetro Digital para Automóveis. ALUNO: -André Luizde Souza Maciel Tacômetro Digital para Automóveis MATRÍCULA: -200506594 1.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN

INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Prof: Luciano Fontes Cavalcanti

Tacômetro Digital para Automóveis

ALUNO: -André Luizde Souza Maciel Tacômetro Digital para Automóveis

MATRÍCULA: -200506594 1


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Prof: Luciano Fontes Cavalcanti

Tópicos Abordados

Motivação

O que é um tacômetro?

Estado da arte

Sinal a ser medido

Circuito do tacômetro

Cálculos do circuito

Circuito elétrico do tacômetro

Simulação Laboratorial

Conclusão

Bibliografia Consultada

ALUNO: -André Luizde Souza Maciel Tacômetro Digital para Automóveis

MATRÍCULA: -200506594 Tópicos Abordados 2


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Prof: Luciano Fontes Cavalcanti

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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MATRÍCULA: -200506594 Motivação 3


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Prof: Luciano Fontes Cavalcanti

1.Motivação

PASSAT GTS POINTER 1988

GOL GTI 1989

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MATRÍCULA: -200506594 Motivação 4


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Prof: Luciano Fontes Cavalcanti

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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MATRÍCULA: -200506594 Motivação 5


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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1.Motivação

SAVEIRO DE ARRANCADA

PASSAT DE ARRANCADA

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MATRÍCULA: -200506594 Motivação 6


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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1.Motivação

VOYAGE DE ARRANCADA

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA PARA ARRANCADA

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MATRÍCULA: -200506594 Motivação 7


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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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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MATRÍCULA: -200506594 O que é um tacômetro? 8


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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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MATRÍCULA: -200506594 Estado da arte 9


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3.Estado da arte

Digital com “Shift Light”

Analógico com “Shift Light”

Digital

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MATRÍCULA: -200506594 Estado da arte 10


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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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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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MATRÍCULA: -200506594 Sinal a ser medido 11


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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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MATRÍCULA: -200506594 Sinal a ser medido 12


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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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MATRÍCULA: -200506594 Sinal a ser medido 13


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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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MATRÍCULA: -200506594 Sinal a ser medido 14


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5.Circuito do Tacômetro

  • Diagrama de Blocos do Circuito:

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MATRÍCULA: -200506594 Circuito do Tacômetro 15


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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:

    • 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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MATRÍCULA: -200506594 Circuito do Tacômetro 16


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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:

  • 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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MATRÍCULA: -200506594 Circuito do Tacômetro 17


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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:

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MATRÍCULA: -200506594 Cálculos do Circuito 18


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6.Cálculos do circuito

  • Monoestável:

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MATRÍCULA: -200506594 Cálculos do Circuito 19


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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:

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MATRÍCULA: -200506594 Cálculos do Circuito 20


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6.Cálculos do circuito

  • Astável (Clock RESET):

C = 100nF

RA=3,3MΩ

RB=430kΩ

TRIMPOT=1MΩ

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MATRÍCULA: -200506594 Cálculos do Circuito 21


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7.Circuito elétrico do tacômetro

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MATRÍCULA: -200506594 Circuito elétrico do tacômetro 22


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8.Simulação laboratorial

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MATRÍCULA: -200506594 Simulação laboratorial 23


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8.Simulação laboratorial

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MATRÍCULA: -200506594 Simulação laboratorial 24


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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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MATRÍCULA: -200506594 Conclusão 25


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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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MATRÍCULA: -200506594 Bibliografia consultada 26


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