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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Мощный процессорный кулер DeepCool Assassin IV 15.07.2023 Компания DeepCool объявила о выпуске новой системы охлаждения процессора - Assassin IV. Этот двухсекционный кулер предназначен для работы с ведущими процессорами Intel и AMD. Тесты Assassin IV показали достойную эффективность, сравнимую с популярными суперкулерами, такими как Noctua NH-D15 и NH-D15S. Радиатор DeepCool Assassin IV состоит из медного никелированного основания, семи тепловых трубок диаметром 6 мм и двух секций из алюминиевых пластин. Он оборудован двумя вентиляторами диаметром 120 и 140 мм с гидродинамическими подшипниками для обеспечения эффективного обдува. Уровень шума заявлен не выше 29,3 дБА. Габариты системы охлаждения DeepCool Assassin IV составляют 144x147x164 мм, а ее вес составляет 1,58 кг. Кулер поддерживает следующие платформы: Intel LGA115x, LGA1200, LGA1700, LGA20xx и AMD AM4, AM5. Рекомендуемая цена на CPU-кулер DeepCool Assassin IV начинается от $100.

Другие интересные новости:

▪ Искусственный интеллект управляет танкером

▪ О пользе пешего хождения

▪ Compact Optical Mouse от Microsoft

▪ Модули памяти Adata DDR4 XPG Z1 Gold Edition

▪ Samsung разрабатывает 600-мегапиксельную матрицу

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Стеклопластик для авиамодели. Советы моделисту

▪ статья Почему пал Рим? Подробный ответ

▪ статья Левзея сафлоровидная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Трансвертер на 430 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Гелиоэнергетика своими руками. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026