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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Светящийся кабель для зарядки электромобилей 07.11.2014 Процесс зарядки батареи электромобиля теперь можно контролировать визуально, используя особый силовой кабель с подсветкой. Необычную разработку представила компания Leoni AG на международной выставке-ярмарке eCarTec в Мюнхене. Светящийся LED-кабель, получивший название iEVC (illuminated Electrical Vehicle charging Cable) умеет не только различными цветами сообщать об уровне зарядки батарей, но также дает понять бесперебойно ли идет процесс подачи электричества. Дополнительная польза заключается в том, что свечение будет хорошо заметно в темных или недостаточно освещенных местах. Проезжающие автомобилисты заметят его издалека, поэтому риск повреждения кабеля заметно уменьшается. Хотя функциональность кабеля возросла, вес его остался таким же, как у традиционных кабелей для зарядки электрокаров. Сообщается также, что при его создании использовалось вторсырье, в частности, медь вторичной переработки.

Другие интересные новости:

▪ Самый легкий изотоп магния

▪ Жуки-киборги вместо беспилотников

▪ Полезные свойства сыра

▪ Двигающиеся солнечные панели на 30% эффективнее стационарных

▪ Новый камуфляжный материал против тепловых камер

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Ведь я не здешнего прихода. Крылатое выражение

▪ статья Что такое бобслей? Подробный ответ

▪ статья Палатка-зонт. Советы туристу

▪ статья ГПД для ПЧ 5,5 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бестрансформаторный преобразователь напряжения, 28/150-450 вольт 1 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025