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 Знания формируют слух 21.10.2025 Наше восприятие мира - не просто отражение того, что попадает в органы чувств. Оно тесно связано с тем, что мы знаем и чего ожидаем. Недавнее исследование британских ученых показало, что знание языка способно влиять на то, как мы слышим слова, включая базовые характеристики звука, такие как громкость. То есть даже элементарные сенсорные ощущения оказываются под влиянием когнитивных процессов. Ученые хотели проверить, существует ли слуховой аналог известной зрительной иллюзии, когда знакомые буквы или слова кажутся крупнее. Другими словами, могут ли знакомые слова восприниматься как "громче", хотя физической разницы нет? Этот вопрос связан с теориями когнитивной науки, предполагающими, что предшествующие знания и ожидания способны изменять восприятие. В контексте языка это означает, что процессы распознавания слов, так называемые нисходящие когнитивные процессы, могут модифицировать ощущение громкости. Для проверки гипотезы исследователи провели два эксперимента. В первом приняли участие 77 носителей французского языка, для которых английский был вторым, во втором - 89 носителей английского, изучавших французский. Участникам проигрывали пары звуков: настоящее слово и искусственно созданное бессмысленное, составленное из тех же фонем. Задача состояла в том, чтобы определить, какой вариант звучит громче, хотя фактически обе записи были одинаковой громкости. Результаты показали, что франкоговорящие участники чаще воспринимали реальные слова как более громкие, особенно на родном языке. Если они ошибались, в 70% случаев им казалось громче настоящее французское слово, тогда как для английского - лишь в 59% случаев. Англоговорящие показали аналогичное поведение, но эффект у них не зависел от языка. Дополнительный анализ выявил, что франкоговорящие лучше владели английским языком, чем англоговорящие - французским. Это могло объяснить, почему эффект "усиленного" восприятия громкости был выражен сильнее у первой группы. То есть уровень владения языком влияет на то, насколько мозг "подсвечивает" знакомые слова. Вывод исследования прост, но важен: знакомство с языком способно влиять на восприятие даже базовых характеристик звука. Наш мозг интерпретирует услышанное с учетом опыта и знаний, делая знакомые слова субъективно громче. Это демонстрирует, как когнитивные процессы и ожидания формируют восприятие окружающего мира, иногда меняя ощущение самой реальности. Проще говоря, физически одинаковые звуки могут ощущаться по-разному в зависимости от того, насколько они нам знакомы. Знакомые слова словно получают "акцент" в мозге, и это показывает, что слуховое восприятие тесно переплетено с когнитивными механизмами, влияющими на то, как мы воспринимаем окружающий мир.

Другие интересные новости:

▪ Новый тип наноловушек для изучения свойств белков

▪ Растения выращены в лунном грунте

▪ Звучат фрески

▪ SATA победил IDE

▪ Стволовые клетки в оболочке

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья Городские сточные воды. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Кто был Конфуций? Подробный ответ

▪ статья Кизил обыкновенный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Тестер операционных усилителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Венгерские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026