Авіамодельний тахометр. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Описуваний у статті тахометр призначений для вимірювання частоти обертання повітряного гвинта авіамоделей, але його можна використовувати для контролю роботи та інших лопатевих механізмів - роторів, крильчаток, тютюнів. Принцип дії цього приладу заснований на вимірюванні частоти переривання лопатями повітряного гвинта модульованого потоку інфрачервоного випромінювання, що створюється тахометром і падає на його фоточутливий елемент.

У порівнянні з тахометрами аналогічного призначення [1-3], схожими з описуваним за принципом дії, пропонований прилад більш стійкий до перешкод. Їм можна вимірювати частоту обертання повітряних гвинтів, що містять дві, три та чотири лопаті. Тахометр оснащений стрілочним індикатором частоти обертання, що забезпечує як кількісну, а й якісну інформацію динаміку зміни контрольованого параметра [4].

Прилад має дві межі вимірювання частоти обертання повітряного гвинта: до 3000 об/хв і до 30000 об/хв. Похибка виміру - трохи більше ±2,5 %. Є кварцовий калібратор, що підвищує точність виміру та дозволяє оперативно контролювати працездатність приладу. Тахометр виконаний на доступній елементній базі та простий у налагодженні.

Функціональна схема приладу зображено на рис. 1. Кварцовий генератор виробляє періодичну послідовність прямокутних імпульсів, що випливають із частотою 100 кГц. З виходу генератора ці імпульси надходять на дільники частоти на 20000 і 2000, що формують імпульси, що йдуть з частотою 50 і 500 Гц відповідно. Ці імпульси призначені для калібрування тахометра перед проведенням виміру. Частота 50 Гц відповідає частоті обертання повітряного гвинта 3000 об/хв (максимальна на першій межі вимірювання), а частота 500 Гц - 30000 об/хв (максимальна на другій межі вимірювання). Перемикачем SA1 вибирають межу вимірювання, а перемикачем SA2 – режим роботи приладу (калібрування або проведення вимірювань).

Рис. 1. Функціональна схема тахометра

У режимі калібрування приладу імпульси частотою 50 або 500 Гц надходять через перемикачі SA1.1 та SA2.1 на один із входів логічного елемента І, на другий вхід якого подано імпульси частотою 100 кГц з виходу кварцового генератора. На виході логічного елемента формується послідовність наступних частотою 50 або 500 Гц пачок імпульсів частотою 100 кГц. Ця послідовність надходить на сигнальний вхід ІЧ-передавача, роботу якого дозволяють натисканням та утриманням кнопки SB1. Тригер у ланцюгу кнопки усуває брязкіт її контактів.

Досягши ІЧ-приймача, віддаленого від передавача на деяку відстань і розташованого з ним на одній оптичній осі, ІЧ-випромінювання знову перетворюється на електричний імпульсний сигнал. Його підсилює та відфільтровує від перешкод смуговий підсилювач. Посилений сигнал детектується по амплітуді і перетворюється на послідовність імпульсів, що йдуть з частотою повторення пачок ІЧ-випромінювання. Після посилення та формування тригером Шмітта ці імпульси стають прямокутними з крутими перепадами.

У режимі калібрування імпульси з виходу тригера Шмітта запускають одновібратор, який нормує їх тривалість, яку, залежно від вибраної межі вимірювання, змінює перемикач SA1.2. Постійну складову вихідної напруги одновібратора, прямо пропорційну частоті, вимірює вольтметр з мікроамперметра PA1 та додаткових резисторів R_доб1 і R_доб2, що вибираються перемикачем SA1.3. Ці резистори - підстроювальні, з їх допомогою в режимі калібрування встановлюють стрілку мікроамперметра PA1 на останній поділ шкали на кожній межі виміру.

При переведенні перемикача SA2 у положення "Вимір." на вхід клапана (логічного елемента І) замість калібрувальних імпульсів надходить постійний рівень логічної одиниці, в результаті чого послідовність випромінюваних ІЧ-імпульсів частотою 100 кГц стає безперервною. ІЧ-випромінювання на шляху від передавача до приймача періодично переривають лопаті повітряного гвинта, що обертається авіамоделі, введеного в зазор між передавачем і приймачем. Тому частота імпульсів на виході тригера Шмітта дорівнює добутку частоти обертання повітряного гвинта число його лопатей. Їх може бути дві, три чи чотири. Для обліку цього фактора тракт сигналу між тригером Шмітта і одновібратором включають за допомогою перемикачів SA3 і SA2.2 дільник частоти проходження імпульсів на два, три або чотири.

Принципова схема тахометра наведено на рис. 2. Генератор імпульсів частотою 100 кГц складається з логічних елементів DD1.1, DD1.2, резистора R4 та кварцового резонатора ZQ1. Логічний елемент DD1.3 – буферний. Дільники частоти побудовані на двійкових лічильниках DD2, DD7 та логічних елементах DD1.4, DD4.1-DD4.3, DD6.1. Імпульси частотою 50 Гц знімають із виведення 15 лічильника DD7, а імпульси частотою 500 Гц - з виведення 13 лічильника DD2.

Рис. 2. Принципова схема тахометра

Елементи DD8.1, DD8.2 виконують логічну функцію І. Тригер, який формує роздільну здатність передавача сигнал, складається з логічних елементів DD8.3, DD8.4. Логічні елементи DD6.2-DD6.4, з'єднані паралельно, і транзистор VT4 утворюють підсилювач імпульсів, що живлять ІЧ випромінюючий діод VD4.

ІЧ-приймач складається з фотодіода VD1 та витокового повторювача на транзисторі VT1. Смужковий підсилювач побудований на ОУ DA1 та транзисторі VT2. Ланцюг R7R8C5 задає постійне зміщення на вході, що не інвертує ОУ, а резистор R10 - його струм управління. Ланцюг негативного зворотного зв'язку підсилювача утворена резистором R12 та розділовим конденсатором C4. Конденсатор C6 служить для частотного коригування ОУ. Транзистор VT2 - емітерний повторювач, що підвищує здатність навантаження ОУ DA1.

У виготовленому автором тахометрі коефіцієнт посилення смугового підсилювача за напругою на частоті 100 кГц дорівнює 400. Граничні частоти смуги пропускання за рівнем -3 дБ - 75 і 135 кГц. Від зразка до зразка приладу значення цих параметрів можуть відрізнятися від наведених на 15...20%, що не суттєво впливає на роботу приладу. Однак частота максимального посилення повинна бути в межах 100±5кГц. При необхідності її коригують добіркою резисторів R10, R12 та конденсаторів C4, C6. Зазвичай досить підібрати резистор R10.

Амплітудний детектор зібраний на діодах VD2 і VD3, а підсилювач продетектованих імпульсів - на ОУ DA3. Ланцюг R16R24C10 забезпечує необхідне постійне зміщення на неінвертуючому вході ОУ. Резистор R31 визначає його струм управління. Конденсатор C12 – розділовий. Ланцюг негативного зворотного зв'язку підсилювача утворена резисторами R27, R33 та конденсаторами C16, C18. Коефіцієнт посилення по напрузі в середині смуги пропускання дорівнює 5. Конденсатори C12, C16 формують частотну характеристику підсилювача низькочастотної області (частота зрізу 1...2 Гц), а конденсатор C18 - у верхньочастотній (частота зрізу 8 кГц). Вхідний опір підсилювача задано резистором R22.

Тригер Шмітта складається з логічних елементів DD3.1, DD3.2 і резисторів R3, R5, що задають пороги його перемикання. Здвоєний двійковий лічильник DD5 та логічні елементи DD3.3, DD3.4 утворюють дільники частоти на два, три та чотири.

Одновібратор виконаний на інтегральному таймері DA2, часозадаючі елементи якого - конденсатор C13 і перемикаються при зміні межі вимірювання резистори R25 і R26. Конденсатор C15 – фільтруючий. Електронний ключ на транзисторі VT3 і диференціюючий ланцюг R21C8 формують короткі імпульси запуску одновібратора в моменти перепадів імпульсів, що наростають, на вході електронного ключа.

Резистори R29, R30, R34, R35 утворюють додаткові опори мікроамперметра PA1. Конденсатор C17 зменшує тремтіння стрілки мікроамперметра на нижній межі вимірювання. Контакти кнопки SB1.2 шунтують мікроамперметр PA1, коли кнопка не натиснута, і зчитувати показання приладу не потрібно. Це усуває небезпечні для мікроамперметра різкі коливання його стрілки в моменти вмикання та вимикання тахометра, перемикання меж вимірювання та режимів роботи.

Прилад живлять від джерела стабілізованої напруги +9 з максимальним вихідним струмом не менше 0,5 А. Конденсатори C2, C3, C9, C14 - фільтруючі в ланцюгу живлення.

Деталі тахометра змонтовані навісним способом на макетній платі. Випромінюючий діод VD4 і фотодіод VD1 розташовані поза платою на відстані 150...200 мм один від одного, утворюючи проміжок, який при вимірюванні частоти обертання перетинають лопаті обертового повітряного гвинта.

У приладі застосовані оксидні конденсатори К50-35 замість них можна використовувати інші аналогічні. Керамічні конденсатори – К10-17, замість них підійдуть КМ-6 або імпортні. Час конденсатора C13 - K73-17, він може бути замінений конденсатором K73-9, K73-24 або іншим плівковим. Постійні резистори – С2-33. Підстроювальні резистори - СП2-2а або інші подібні. У приладі застосовані галетні перемикачі ПГК та здвоєна кнопка КМ2-1, замість яких можна використовувати інші аналогічні. Мікроамперметр - М906 або інший зі струмом повного відхилення стрілки 100 мкА.

Діоди КД522Б можна замінити діодами цієї серії або, наприклад, серій КД503, КД521. Замість ІЧ-випромінюючого діода АЛ129А підійдуть діоди такого призначення серій АЛ107, АЛ118 або імпортні. Фотодіод ФД-256 можна замінити на фотодіоди ФД-21КП, ФД-25К, ФД-26К. Заміна польового транзистора КП307Г – транзистори тієї ж серії з іншим індексом або серії КП303, транзисторів КТ315Б – інші малопотужні кремнієві структури npn. Замість транзистора КТ973А можна застосувати КТ973Б.

При заміні ОУ КР1407УД3 і КР140УД1208 відповідно 1407УД3 і 140УД12 слід враховувати їх відмінності в типі корпусу і призначенні висновків. Мікросхеми серії К561 можуть бути замінені мікросхем серії 564 або імпортними аналогами, а мікросхема КР1006ВІ1 - імпортної серії 555.

Налагодження функціональних вузлів тахометра особливостей немає і здійснюється за відомими методиками. Поєднання оптичних осей випромінюючого діода VD4 і фотодіода VD1 контролюють максимум амплітуди сигналу частотою 100 кГц на виході смугового підсилювача (емітері транзистора VT2) при натиснутій кнопці SB1. Стрілки мікроамперметра PA1 встановлюють на останній поділ шкали при калібруванні приладу в межах вимірювань 3000 і 30000 об/хв відповідно підстроювальними резисторами R35 і R34.

При вимірі частоти обертання повітряного гвинта, лопаті якого виготовлені з матеріалу, слабо поглинає ІЧ-випромінювання, нормальної роботи тахометра домагаються зменшенням його чутливості до ІЧ-випромінювання. Для цього підлаштування резистором R6 зменшують амплітуду сигналу на вході смугового підсилювача.

література

1. Міль Г. Електронне дистанційне керування моделями. - М.: ДТСААФ, 1980.
2. Євстратов В. Гвинт на контролі. – Моделіст-конструктор, 1992, № 11, с. 6, 7.
3. Оптичний тахометр. - URL: radiokot.ru/circuit/digital/measure/03.
4. Межлумян А. Цифрова чи аналогова? – Радіо, 1986, № 7, с. 25, 26.

Автор: О. Ільїн

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Світлодіоди тієї ж потужності світять яскравіше 02.02.2015 Компанія Toray Industries продемонструвала розробку, яка дозволяє збільшити яскравість білих світлодіодів, не підвищуючи їх енергоспоживання. Щоб підвищити яскравість світлодіодів, фахівці Toray використовували частинки люмінофора, нанесені на носій із кремнійорганічної гуми. Колір люмінофора вибирається з урахуванням кольору світлодіода, щоб у результаті виходив білий колір. Очікується, що технологія знайде застосування у потужних світлодіодах, що використовуються для освітлення. Підвищення яскравості також дозволить зменшити масу та енергоспоживання світлодіодів в автомобільних фарах. Крім того, як стверджується, використання окремого аркуша з люмінофором дозволить зменшити його витрату, спростити та здешевити виробництво.

Інші цікаві новини:

▪ Часник робить чоловіків привабливішим

▪ Арахіс проти міді

▪ Microsoft записала в ДНК 200 МБ даних

▪ Комаряний укол

▪ Одноклітинні, що скам'янілі, допоможуть знайти метан в океані.

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Переговорні пристрої. Добірка статей

▪ стаття Загримемо під фанфари! Крилатий вислів

▪ стаття Чому вода залишається на шкірі людини, що вийшла з неї, а не скочується вниз? Детальна відповідь

▪ стаття Верхолазні роботи. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Цифрове реле часу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Відновлення заряду у батарейок. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024