|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Obrotomierz samolotu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Opisany w artykule obrotomierz przeznaczony jest do pomiaru prędkości obrotowej śmigła modelu samolotu, ale może być wykorzystany do monitorowania pracy innych mechanizmów łopatkowych – wirników, wirników, żaluzji. Zasada działania tego urządzenia opiera się na pomiarze częstotliwości przerywania przez łopatki śmigła modulowanego strumienia promieniowania podczerwonego wytwarzanego przez obrotomierz i padającego na jego element światłoczuły. W porównaniu do tachometrów o podobnym przeznaczeniu [1-3], o podobnej zasadzie działania, jak opisano, proponowane urządzenie jest bardziej odporne na hałas. Może mierzyć prędkość obrotową śmigieł zawierających dwie, trzy i cztery łopatki. Obrotomierz wyposażony jest w czujnik zegarowy prędkości obrotowej, który dostarcza nie tylko ilościowej, ale także jakościowej informacji o dynamice zmian kontrolowanego parametru [4]. Urządzenie posiada dwa ograniczenia pomiaru prędkości obrotowej śmigła: do 3000 obr/min i do 30000 2,5 obr/min. Błąd pomiaru - nie więcej niż ±XNUMX%. Dostępny jest kalibrator kwarcowy, który zwiększa dokładność pomiaru i pozwala na szybkie monitorowanie pracy urządzenia. Obrotomierz jest wykonany na bazie dostępnych komponentów i jest łatwy w konfiguracji. Schemat funkcjonalny urządzenia pokazano na rys. 1. Oscylator kwarcowy wytwarza okresową sekwencję prostokątnych impulsów o częstotliwości 100 kHz. Z wyjścia generatora impulsy te podawane są do dzielników częstotliwości 20000 2000 i 50, które tworzą impulsy o częstotliwości odpowiednio 500 i 50 Hz. Impulsy te mają na celu kalibrację tachometru przed wykonaniem pomiarów. Częstotliwość 3000 Hz odpowiada prędkości obrotowej śmigła 500 obr/min (maksymalnie na pierwszej granicy pomiaru), a częstotliwość 30000 Hz odpowiada 1 2 obr/min (maksymalnie na drugiej granicy pomiaru). Przełącznik SAXNUMX wybiera granicę pomiaru, a przełącznik SAXNUMX wybiera tryb pracy urządzenia (kalibracja lub pomiar).
W trybie kalibracji urządzenia impulsy o częstotliwości 50 lub 500 Hz podawane są poprzez przełączniki SA1.1 i SA2.1 na jedno z wejść elementu logicznego AND, którego drugie wejście zasilane jest impulsami o częstotliwości 100 kHz od wyjścia oscylatora kwarcowego. Na wyjściu elementu logicznego tworzona jest sekwencja impulsów o częstotliwości 50 kHz i częstotliwości 500 lub 100 Hz. Sekwencja ta przekazywana jest na wejście sygnałowe nadajnika IR, którego działanie umożliwia naciśnięcie i przytrzymanie przycisku SB1. Spust w obwodzie przycisku eliminuje odbicie jego styków. Po dotarciu do odbiornika podczerwieni, który znajduje się w pewnej odległości od nadajnika i znajduje się na tej samej osi optycznej, promieniowanie podczerwone jest ponownie przetwarzane na sygnał impulsu elektrycznego. Jest wzmacniany i filtrowany przez wzmacniacz pasmowo-przepustowy. Wzmocniony sygnał jest wykrywany na podstawie amplitudy i przekształcany w sekwencję impulsów, które następują z częstotliwością powtarzania impulsów promieniowania podczerwonego. Po wzmocnieniu i ukształtowaniu za pomocą wyzwalacza Schmitta impulsy te stają się prostokątne ze stromymi spadkami. W trybie kalibracji impulsy z wyjścia wyzwalacza Schmitta wyzwalają sygnał monostabilny, normalizujący ich czas trwania, który w zależności od wybranego limitu pomiarowego zmieniany jest za pomocą przełącznika SA1.2. Składową stałą napięcia wyjściowego monowibratora, wprost proporcjonalną do częstotliwości, mierzy się woltomierzem za pomocą mikroamperomierza PA1 i dodatkowych rezystorów Rwew1 i Rwew2, wybrany przełącznikiem SA1.3. Rezystory te są rezystorami dostrajającymi, za ich pomocą w trybie kalibracji igła mikroamperomierza PA1 jest ustawiana na ostatnią działkę skali przy każdej granicy pomiaru. Po przesunięciu przełącznika SA2 do pozycji „Pomiar”. zamiast impulsów kalibracyjnych na wejście zaworu podawany jest stały poziom logiczny (element logiczny AND), w wyniku czego sekwencja emitowanych impulsów IR o częstotliwości 100 kHz staje się ciągła. Promieniowanie podczerwone na drodze od nadajnika do odbiornika jest okresowo przerywane przez łopatki obracającego się śmigła modelu samolotu, wprowadzone w szczelinę pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Dlatego częstotliwość impulsów na wyjściu wyzwalacza Schmitta jest równa iloczynowi prędkości obrotowej śmigła i liczby jego łopatek. Mogą być dwa, trzy lub cztery. Aby uwzględnić ten czynnik, w ścieżce sygnału pomiędzy wyzwalaczem Schmitta a przełącznikiem jednopunktowym za pomocą przełączników SA3 i SA2.2 znajduje się dzielnik częstotliwości powtarzania impulsów na dwa, trzy lub cztery. Schemat ideowy obrotomierza pokazano na ryc. 2. Generator impulsów o częstotliwości 100 kHz składa się z elementów logicznych DD1.1, DD1.2, rezystora R4 i rezonatora kwarcowego ZQ1. Element logiczny DD1.3 jest buforem. Dzielniki częstotliwości zbudowane są w oparciu o liczniki binarne DD2, DD7 oraz elementy logiczne DD1.4, DD4.1-DD4.3, DD6.1. Impulsy o częstotliwości 50 Hz usuwane są z pinu 15 licznika DD7, a impulsy o częstotliwości 500 Hz z pinu 13 licznika DD2.
Elementy DD8.1, DD8.2 pełnią funkcję logiczną ORAZ Wyzwalacz generujący sygnał umożliwiający pracę nadajnika składa się z elementów logicznych DD8.3, DD8.4. Elementy logiczne DD6.2-DD6.4 połączone równolegle i tranzystor VT4 tworzą wzmacniacz impulsowy, który zasila diodę emitującą podczerwień VD4. Odbiornik podczerwieni składa się z fotodiody VD1 i wtórnika źródła na tranzystorze VT1. Wzmacniacz pasmowy jest zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym DA1 i tranzystorze VT2. Obwód R7R8C5 ustawia stałe odchylenie na nieodwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego, a rezystor R10 ustawia jego prąd sterujący. Obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza jest utworzony przez rezystor R12 i kondensator izolujący C4. Kondensator C6 służy do korekcji częstotliwości wzmacniacza operacyjnego. Tranzystor VT2 jest wtórnikiem emitera, który zwiększa obciążalność wzmacniacza operacyjnego DA1. W tachometrze autora wzmocnienie napięciowe wzmacniacza środkowoprzepustowego przy częstotliwości 100 kHz wynosi 400. Częstotliwości odcięcia pasma przepustowego na poziomie -3 dB wynoszą 75 i 135 kHz. W zależności od próbki urządzenia wartości tych parametrów mogą różnić się od podanych o 15...20%, co nie ma istotnego wpływu na pracę urządzenia. Jednakże maksymalna częstotliwość wzmocnienia powinna mieścić się w granicach 100±5 kHz. W razie potrzeby reguluje się go, dobierając rezystory R10, R12 i kondensatory C4, C6. Zwykle wystarczy dobrać rezystor R10. Detektor amplitudy jest montowany na diodach VD2 i VD3, a wzmacniacz wykrytych impulsów jest montowany na wzmacniaczu operacyjnym DA3. Obwód R16R24C10 zapewnia niezbędne stałe napięcie na nieodwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego. Rezystor R31 ustawia prąd sterujący. Kondensator C12 jest kondensatorem separacyjnym. Obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza tworzą rezystory R27, R33 i kondensatory C16, C18. Wzmocnienie napięcia w środku pasma przepustowego wynosi 5. Kondensatory C12, C16 tworzą odpowiedź częstotliwościową wzmacniacza w obszarze niskich częstotliwości (częstotliwość odcięcia 1...2 Hz), a kondensator C18 - w obszarze wysokich częstotliwości (częstotliwość odcięcia 8 kHz). Impedancję wejściową wzmacniacza ustala się za pomocą rezystora R22. Wyzwalacz Schmitta składa się z elementów logicznych DD3.1, DD3.2 i rezystorów R3, R5, które ustalają jego progi przełączania. Podwójny licznik binarny DD5 i elementy logiczne DD3.3, DD3.4 tworzą dzielniki częstotliwości na dwa, trzy i cztery. Urządzenie jednorazowe jest wykonane na zintegrowanym timerze DA2, którego elementami taktującymi są kondensator C13 i rezystory R25 i R26, przełączane, gdy zmienia się granica pomiaru. Kondensator C15 jest kondensatorem filtrującym. Elektroniczny przełącznik na tranzystorze VT3 i obwód różnicujący R21C8 tworzą krótkie impulsy, aby wyzwolić monostabilny w momentach rosnących spadków impulsów na wejściu klucza elektronicznego. Rezystory R29, R30, R34, R35 tworzą dodatkowe rezystancje dla mikroamperomierza PA1. Kondensator C17 zmniejsza drgania igły mikroamperomierza w dolnej granicy pomiaru. Styki przycisku SB1.2 omijają mikroamperomierz PA1, gdy przycisk nie jest wciśnięty i nie ma potrzeby odczytywania urządzenia. Eliminuje to ostre wahania igły, które są niebezpieczne dla mikroamperomierza, gdy obrotomierz jest włączany i wyłączany, podczas przełączania granic pomiaru i trybów pracy. Urządzenie zasilane jest ze stabilizowanego źródła napięcia +9 V o maksymalnym prądzie wyjściowym co najmniej 0,5 A. Kondensatory C2, C3, C9, C14 pełnią funkcję filtrującą w obwodzie zasilania. Części tachometru montowane są zawiasowo na płycie stykowej. Dioda emitująca VD4 i fotodioda VD1 znajdują się na zewnątrz płytki w odległości 150...200 mm od siebie, tworząc szczelinę, przez którą przy pomiarze prędkości obrotowej przecinają się obracające się łopatki śmigła. W urządzeniu zastosowano kondensatory tlenkowe K50-35, w zamian można zastosować inne podobne. Zamiast tego odpowiednie są kondensatory ceramiczne - K10-17, KM-6 lub importowane. Kondensator czasowy C13 - K73-17, można go zastąpić K73-9, K73-24 lub innym kondensatorem foliowym. Rezystory stałe - C2-33. Rezystory trymerowe - SP2-2a lub inne podobne. W urządzeniu zastosowano przełączniki rolkowe PGK oraz podwójny przycisk KM2-1, zamiast którego można zastosować inne podobne. Mikroamperomierz - M906 lub inny o całkowitym prądzie odchylania igły 100 μA. Diody KD522B można zastąpić diodami z tej samej serii lub np. z serii KD503, KD521. Zamiast diody elektroluminescencyjnej AL129A odpowiednie są diody tego samego przeznaczenia z serii AL107, AL118 lub diody importowane. Fotodiodę FD-256 można zastąpić fotodiodami FD-21KP, FD-25K, FD-26K. Wymiana tranzystora polowego KP307G - tranzystory tej samej serii o innym indeksie lub serii KP303, tranzystory KT315B - inne krzemowe konstrukcje npn małej mocy. Zamiast tranzystora KT973A dopuszczalne jest zastosowanie KT973B. Przy wymianie wzmacniaczy operacyjnych KR1407UD3 i KR140UD1208 odpowiednio na 1407UD3 i 140UD12 należy wziąć pod uwagę różnice w rodzaju obudowy i przypisaniu pinów. Mikroukłady serii K561 można zastąpić mikroukładami serii 564 lub importowanymi analogami, a mikroukład KR1006VI1 można zastąpić importowaną serią 555. Regulacja elementów funkcjonalnych obrotomierza nie ma żadnych specjalnych cech i odbywa się według dobrze znanych metod. Wyrównanie osi optycznych diody emitującej VD4 i fotodiody VD1 jest kontrolowane przez maksymalną amplitudę sygnału o częstotliwości 100 kHz na wyjściu wzmacniacza środkowoprzepustowego (emiter tranzystora VT2) po naciśnięciu przycisku SB1. Igła mikroamperomierza PA1 jest ustawiana na ostatnią działkę skali podczas kalibracji urządzenia w granicach pomiaru odpowiednio 3000 i 30000 35 obr./min, za pomocą rezystorów dostrajających R34 i RXNUMX. Przy pomiarze prędkości obrotowej śmigła, którego łopatki wykonane są z materiału słabo absorbującego promieniowanie IR, normalną pracę obrotomierza uzyskuje się poprzez zmniejszenie jego wrażliwości na promieniowanie IR. Aby to zrobić, rezystor przycinający R6 zmniejsza amplitudę sygnału na wejściu wzmacniacza środkowoprzepustowego. literatura
Autor: O. Ilyin
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Robot humanoidalny poleci w kosmos ▪ Standard DisplayPort 1.3 o przepustowości 32,4 Gb/s ▪ System sztucznego widzenia oparty na ciele kraba skrzypka ▪ Film i kompozycja powietrza audytorium ▪ Płyta główna ASUS X99-WS/IPMI z systemem zdalnego sterowania
▪ sekcja witryny Życie niezwykłych fizyków. Wybór artykułów ▪ artykuł Co urosło, urosło. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego ludzie ubierają się na czarno podczas żałoby? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kierowca skutera śnieżnego. Opis pracy ▪ artykuł Przełącz dublera od zwykłego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony