Бесплатная техническая библиотека

Контроль частоты вращения воздушного винта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

При отработке винтомоторных установок аэросаней, мотодельтапланов, самолетов, а также авиамоделей конструктору требуется знать точные значения ряда параметров. И самое главное - частоту вращения воздушного винта. Это необходимо и при форсировке двигателей, и при подборе пропеллера. Частота вращения является также одним из основных параметров в процессе эксплуатации мотора: по величине этого параметра можно объективно судить о надежности работы двигателя.

Во многих случаях "привязать" к винтомоторной установке какой-либо из стандартных тахометров просто невозможно: Ну а когда дело касается модельных двигателей, то контактные замеры могут настолько исказить их работу, что о каких-либо тонкостях регулировки уже не может быть и речи.

Предлагаю вниманию читателей бесконтактный электронный тахометр, предназначенный для измерения частоты вращения воздушного винта без использования каких-либо механических связей датчика с валом двигателя.

Тахометр состоит из двух основных частей - датчика и частотомера (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема тахометра: 1 - датчик, 2 - частотомер, 3 - индикатор, 4 - калибратор.

Датчик вырабатывает импульсные сигналы, следующие с частотой, кратной скорости вращения винта. Кратность при этом определяется количеством лопастей. Для данного тахометра можно использовать два типа датчиков: электростатический и оптический.

Разработанный специально для описываемого прибора электростатический датчик преобразует заряд накапливающийся на лопастях вращающегося винта при трении о воздух, в импульсное напряжение. Для этого в датчике имеется чувствительный элемент (рис. 2) - узкая, из металлической пластины или проволоки антенна, устанавливаемая параллельно плоскости вращения винта.

Рис. 2. Принцип работы электростатического датчика (а) и оптического датчика (б): 1 - воздушный винт, 2 - чувствительный элемент (антенна) электростатического датчика, 3 - усилитель, 4 - источник света, 5 - светоприемник с чувствительным элементом оптического датчика, 6 - усилитель.

При прохождении заряженных лопастей мимо антенны в ней будет наводиться переменное напряжение, частота которого будет определяться выражением (K*N)/60, где К - количество лопастей винта, N - частота вращения винта (об/мин).

Антенна электростатического датчика является источником низкого (порядка единиц милливольт) напряжения с очень высоким внутренним сопротивлением, равным сопротивлению изоляции. Для обеспечения нормальной работы частотомера это напряжение подводится к усилителю с высоким входным сопротивлением (рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная схема электростатического датчика

Высокое входное сопротивление достигается применением согласующего каскада, являющегося комбинацией потокового повторителя на полевом транзисторе VT1 и эмиттерного повторителя на биполярном транзисторе VT2. Операционный усилитель DA1 обеспечивает усиление сигналов до уровня, достаточного для работы частотомера.

Оптический датчик состоит из источника света, чувствительного элемента - фотодиода или фоторезистора - и усилителя.

Источник света и чувствительный элемент располагают так, чтобы луч проходил через плоскость винта. При вращении лопасти периодически пересекают луч, падающий на включенный между базой и эмиттером чувствительный элемент (рис. 4), периодически изменяя его сопротивление и тем самым образуя на базе транзистора переменное напряжение.

Рис. 4. Принципиальная схема оптического датчика

Полученные импульсы усиливаются двухкаскадным усилителем до величины, достаточной для работы частотомера.

Частотомер преобразует полученные отдатчиков импульсы в постоянный ток, пропорциональный частоте следования импульсов. Его основным элементом является ждущий мультивибратор на транзисторах VT5 и VT6 (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная схема частотомера

При поступлении на ждущий мультивибратор сигналов с датчиков он вырабатывает импульсы постоянной длительности, определяемой только величинами резисторов и емкостей схемы.

При вращении винта на выходе ждущего мультивибратора образуется последовательность импульсов с постоянной амплитудой и длительностью, частота следования которых пропорциональна скорости вращения винта.

Полученная импульсная последовательность содержит постоянную составляющую, величина которой зависит от так называемой скважности - отношения периода следования импульсов к их длительности, то есть и от скорости вращения винта.

Постоянная составляющая выделяется интегрированием импульсной последовательности. Интегрирующим элементом является стрелочный прибор РА1, служащий одновременно и для индикации скорости вращения винта. В данном случае была использована магнитоэлектрическая головка на 100 мкА с добавочным резистором R22. Может быть применен и более грубый прибор. Переменный резистор R21 используется при калибровке тахометра. Для развязки интегратора и ждущего мультивибратора используется эмиттерный повторитель на транзисторе VT7.

Питание прибора осуществляется от батарей или от выпрямителя с напряжением 9,5 В.

При изготовлении тахометра может быть принято любое конструктивное исполнение, но наиболее целесообразной представляется конструкция в виде двух блоков - датчика и частотомера с индикатором, связанных между собой трехпроводным кабелем.

Электростатический датчик должен тщательно экранироваться. Антенна датчика может быть выполнена из отрезка медной проволоки, узкой полоски латуни или фольгированного стеклотекстолита. При проведении измерений она должна располагаться параллельно плоскости вращения винта на расстоянии, обеспечивающем нормальную работу прибора.

Для повышения точности измерения скорости вращения винта перед началом работы необходимо проводить калибровку тахометра, для чего в его состав введен калибратор (встроенный или выносной). Калибратор представляет собой мультивибратор (рис. 6), генерирующий короткие импульсы, частота следования которых определяется величинами резисторов R24, R25 и емкостей C6, C7 и выбирается, исходя из диапазона измеряемых скоростей. Для достаточной точности измерений калибровку нужно проводить в двух-трех точках диапазона скоростей. При этом необходимые частоты следования импульсов для двухлопастного винта определяются выражением f=N/30.

Рис. 6. Принципиальная схема калибратора и таблица значений R25 для калибровочных точек.

В таблице (см. рис. 6) приведены значения резисторов R24 и R25 для различных скоростей вращения винта. Точная установка частоты осуществляется подстроечным резистором R30, при этом контроль установки частоты проводится с помощью высокоточного цифрового частотомера.

Получить несколько значений частоты можно путем ступенчатого изменения резисторов R24 и R25 или применением нескольких генераторов.

Автор: В.Евстратов

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Пчелиная слепота 20.12.2019 Опытный пасечник каждый год меняет маток в своих ульях: это и борьба с роением, и забота о силе пчелиной семьи: хотя матка может жить по пять лет, пик ее плодовитости приходится на второй сезон. Кто-то маток покупает, кто-то создает рои, а кто-то пользуется способностью пчел вывести свищевую матку из уже отложенных яиц. Пчелы над ними надстраивают специальные коконы-свищи, усиленно кормят личинок молочком, и из кокона выходит не рабочая пчела, а матка. Первым делом она убивает своих сестер-конкуренток, обживается в улье и где-то через неделю взмывает в небо на километровую высоту, преследуемая свитой из трутней всех окрестных пасек. Самый сильный догоняет ее, совершает главное дело своей короткой жизни и погибает. Матка же возвращается в улей, где пчелы извлекают из нее шлейф - половой орган, оторвавшийся от трутня. Этот шлейф выглядит как последняя защита погибшим трутнем своего потомства, предохранение, чтобы никто больше с маткой не спарился. Но матка хочет разнообразия и снова пускается в брачный полет. Как выяснили исследователи из Дании, Австралии и США во главе с Борисом Баером из Центра интегрального исследований пчел Калифорнийского университета в Риверсайде, ее ожидает проблема. Оказывается, у погибшего трутня было еще одно, тайное, оружие: процесс оплодотворения запустил такие изменения в организме матки, что уже на следующий день ее зрение катастрофически ухудшается. Результат печален: матка не может опознать родной улей, путает летки и, попав к соседям, находит там быструю смерть - таких неудачниц было очень много, целая треть. В этих опытах, впрочем, была одна странность. Всем пчеловодам известно, что пчелы видят плохо, а лучше всего воспринимают ультрафиолет. Поэтому в краску для ульев рекомендуют добавлять алюминиевую пудру - она хорошо отражает свет в этой области спектра. Однако именно эту область и не изучали - источником света служил обычный светодиод. Тем не менее и в таком виде данное исследование весьма полезно пчеловодам: им-то теперь понятно, что матка теряется не по глупости, а потому что стала плохо видеть. Поэтому развешивание на улье всевозможных украшений из блестящих металлов - фигурок цветочков, пчелок, снежинок и прочего - вовсе не дань сентиментальности, а самый практичный способ обеспечить благополучное возвращение новой царицы к своим пчелам.

Другие интересные новости:

▪ Быстрые и гибкие электрические цепи для носимой электроники

▪ Энергонезависимую память можно сделать с помощью вируса

▪ Алмазный термометр

▪ Электронный нос для одежды

▪ Архив Википедии спрячут на поверхности Луны

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей

▪ статья Философия. Конспект лекций

▪ статья Что такое водоворот? Подробный ответ

▪ статья Техническое обслуживание автомобиля. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Микросхемы управления балластами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Шумоизоляция автомобиля: выявление и подавление источников шумов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026