타코미터 회로 완벽 가이드: 기능·설계·제작법

타코미터란?

아날로그 타코미터 미터

엔진에서 가장 중요한 측정값은 분당 회전수(RPM)입니다. 엔진이 얼마나 빠르게 회전하는지 보여주는 핵심 지표이자, 엔진 손상 방지를 위한 필수 장치입니다. 엔진이나 모터를 다룰 때 타코미터는 필수입니다.

엔진

타코미터는 엔진 샤프트 등 회전하는 물체의 RPM을 측정하는 센서 장치입니다. 주로 전기·기계식 기기에 사용됩니다. 고급 타코미터는 시간 주기와 속도 범위 등 다른 것들도 측정하는데, 예로 혈류 속도를 측정하는 혈류계(haematachometer)가 있습니다.

타코미터 종류

사양이 다른 4가지 주요 타입이 있습니다.

아날로그 타코미터

다이얼 인터페이스와 바늘로 현재 엔진 속도 판독값을 표시합니다. 편차나 평균 등 추가 정보 측정은 불가능합니다. 외부 주파수-전압 변환기로 RPM을 측정하고 아날로그 전압계로 표시합니다. 판독값 저장 기능은 없습니다.

디지털 타코미터

디지털 타코미터 RPM 디스플레이

아날로그와 달리 판독값 저장 메모리가 있으며, LCD/LED 디스플레이로 현재 값을 숫자로 표시합니다. 고정밀 측정과 통계 연산에 적합하며 시간 기반 양 모니터링도 가능합니다. 최신 기술에서 더 흔히 볼 수 있습니다.

시간 및 주파수 타코미터

서로 다른 원리로 동작합니다.

• 시간 측정 타코미터: 최대 속도 계산. 인입 펄스 열차의 시간 간격 계산으로 속도 측정. 저속 측정에 적합.
• 주파수 측정 타코미터: 인입 펄스 주파수 계산으로 속도 측정. 고속 측정에 적합.

접촉식 및 비접촉식 타코미터

둘 다 데이터 수집 방식입니다.

• 접촉식: 광학 인코더나 자기 센서로 회전 샤프트와 접촉해 속도 측정.
• 비접촉식: 레이저나 광학 디스크 사용. 물리적 접촉 없이 속도 측정.

응용 분야

• 레이저 애플리케이션
• 교통량 및 예상 속도 추정
• 각종 원동기 및 기계류
• 자동차·항공 분야 (예: 항공기 엔진 속도 측정)
• 아날로그 오디오 녹음
• 의료 분야

타코미터 제작하기 (아두이노 활용)

아두이노 보드

회로도

LED 타코미터 회로도

이 간단한 타코미터 회로는 저렴하며 적외선(IR) 파동 원리를 이용합니다. IR 파동은 눈에 보이지 않지만 가시광선보다 파장이 깁니다.

주요 부품으로 IR 센서를 사용합니다. IR 센서에는 이미터(방출)와 리시버(수신) 역할을 하는 두 개의 LED 전구가 있습니다. IR 광선을 방출하는 LED가 IR 송신기, 수신하는 쪽이 IR 포토다이오드입니다. 일반 LED/포토다이오드처럼 생겼지만 적외선만 방출/수신합니다.

IR 센서를 켜면 송신기가 측정 대상 물체로 IR 광선을 방출합니다. 물체에서 반사된 광선을 포토다이오드가 수신하면 전압이 생성됩니다. 생성 전압은 반사광 강도에 비례합니다(강할수록 높은 전압). 이 전압이 LM358 IC를 통해 아두이노 출력 핀으로 출력됩니다.

필요 도구

• 아두이노 보드 (1개)
• IR 센서 (1개)

출처: Wikimedia Commons

• 16×2 LCD 모듈 (1개)
• 연결 와이어 약간
• 납땜납, 납땜기

제작 및 테스트

1단계: 부품 준비

모든 부품을 모으고 제작 전 정상 작동하는지 확인하세요.

2단계: 부품 연결

• LCD와 IR 센서의 VCC, GND를 아두이노 5V, GND 핀에 연결
• IR 센서 OUT 핀을 아두이노 디지털 핀 2에 연결
• LCD의 SCL, SDA 핀을 아두이노 A5, A4에 연결

3단계: 코딩

모든 부품 연결 후 아두이노 우노 코딩. 다음 코드 사용:

// DIY Tachometer to Measure Accurate RPM using Arduino
// This code is published by https://www.circuitschools.com
// Attribution required to republish.
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// LCD 객체 생성: 주소 0x27(i2cscanner에서 확인), 16열 x 2행
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

float value = 0;
float rev = 0;
int rpm, oldtime = 0, newtime;

void isr() { // 인터럽트 서비스 루틴
  rev++;
}

void setup() {
  lcd.init(); // LCD 초기화
  lcd.backlight(); // 백라이트 켜기
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), isr, RISING); // 인터럽트 연결
}

void loop() {
  delay(1000);
  detachInterrupt(0); // 인터럽트 해제
  newtime = millis() - oldtime; // 경과 시간
  int wings = 3; // 회전체 날개 수, 디스크형이면 흰 테이프 붙이고 1 사용
  int RPMnew = rev / wings; // 3날개 팬 사용 예시
  rpm = (RPMnew / newtime) * 60000; // RPM 계산
  oldtime = millis(); // 현재 시간 저장
  rev = 0;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("___TACHOMETER___");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(rpm);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), isr, RISING);
}

4단계: 테스트

모든 단계 완료 후 타코미터 프로젝트 테스트. IR 광선 방출 시 물체를 장애물로 감지하고 반사광 수신. 물체 회전 시 장애물 횟수 카운트 및 반사 강도에 따른 전압 생성.

참고: 이 타코미터는 빛에 민감하므로 밝은 환경에서는 정확한 결과를 얻기 어려울 수 있습니다.

모터

정리

타코미터 작동 원리는 복잡하지 않습니다. 장치의 자기장과 샤프트 간 상대 운동 원리를 이용합니다. 모터가 모터 샤프트 속도에 비례해 전압을 생성하며, 분당 모터 샤프트 회전 수를 카운트합니다.

타코미터와 속도계(Speedometer)를 혼동하기 쉽지만, 둘 다 속도를 측정하지만 기능은 완전히 다릅니다. 타코미터는 엔진 속도, 속도계는 차량 속도를 측정합니다.

속도계

이상으로 기사를 마칩니다. 타코미터에 대해 더 궁금한 점이 있으시면 언제든 연락 주세요. 기꺼이 도와드리겠습니다.