プロペラ速度制御。スキーム、説明

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プロペラ速度制御。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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スノーモービル、電動ハンググライダー、飛行機、航空機モデルなどのプロペラ駆動の設備をテストする場合、設計者は多くのパラメータの正確な値を知る必要があります。そして最も重要なのは、プロペラの速度です。これは、エンジンをブーストする場合とプロペラを選択する場合の両方に必要です。回転速度もエンジン動作中の主要パラメータの XNUMX つです。このパラメータの値によって、エンジンの信頼性を客観的に判断できます。

多くの場合、標準的なタコメーターをプロペラエンジンの設置場所に「取り付ける」ことはまったく不可能です。モデルエンジンに関して言えば、接触測定によって動作が大きく歪む可能性があり、微妙な調整はもはや不可能です。質問。

センサーとエンジンシャフトの間に機械的接続を一切使用せずにプロペラの速度を測定するように設計された非接触型電子タコメーターについて読者に紹介します。

タコメータは、センサーと周波数カウンターの1つの主要部分で構成されています（図XNUMX）。

プロペラ速度制御
米。 1. タコメーターのブロック図: 1 - センサー、2 - 周波数メーター、3 - インジケーター、4 - キャリブレーター。

センサーは、プロペラ回転速度の倍数の周波数で続くパルス信号を生成します。多重度はブレードの数によって決まります。このタコメーターには、静電式と光学式の XNUMX 種類のセンサーが使用できます。

この装置用に特別に開発された静電センサーは、空気との摩擦中に回転プロペラのブレードに蓄積された電荷をパルス電圧に変換します。この目的のために、センサーには感応要素（図2）、つまりネジの回転面と平行に取り付けられた金属板またはワイヤで作られた細いアンテナが装備されています。

プロペラ速度制御
米。 2. 静電センサー (a) と光学センサー (b) の動作原理: 1 - プロペラ、2 - 静電センサーの感応要素 (アンテナ)、3 - アンプ、4 - 光源、5 - 感応センサー付き受光器光学センサーの要素、6 - アンプ。

帯電したブレードがアンテナの横を通過すると、アンテナ内に交流電圧が誘導されます。その周波数は式 (K*N)/60 によって決まります。ここで、K はプロペラブレードの数、N はプロペラの回転数です。速度（rpm）。

静電センサーアンテナは、絶縁抵抗に等しい非常に高い内部抵抗を持つ低電圧源 (ミリボルト程度) です。周波数計の正常な動作を保証するために、この電圧は高入力インピーダンスのアンプに供給されます (図 3)。

プロペラ速度制御
米。 3.静電センサーの概略図

高入力インピーダンスは、電界効果トランジスタ VT1 のフローフォロワとバイポーラトランジスタ VT2 のエミッタフォロワを組み合わせた整合段を使用することによって実現されます。オペアンプ DA1 は、周波数カウンタが動作するのに十分なレベルまで信号を増幅します。

光学センサーは、光源、感応素子 (フォトダイオードまたはフォトレジスター)、およびアンプで構成されます。

光源と感知素子は、ビームがネジの平面を通過するように配置されます。ブレードが回転すると、ベースとエミッタの間に接続された感応素子に入射するビームと周期的に交差し（図4）、その抵抗が周期的に変化し、それによってトランジスタのベースに交流電圧が形成されます。

プロペラ速度制御
米。 4. 光センサーの模式図

受信されたパルスは XNUMX 段増幅器によって周波数計の動作に十分な値まで増幅されます。

周波数計は、送信機から受信したパルスを、パルス繰り返し率に比例して直流に変換します。その主な要素は、トランジスタ VT5 および VT6 上のスタンバイマルチバイブレータです (図 5)。

プロペラ速度制御
米。 5. 周波数計の模式図

待機中のマルチバイブレーターがセンサーから信号を受信すると、回路の抵抗と静電容量の値によってのみ決定される一定期間のパルスを生成します。

ネジが回転すると、待機中のマルチバイブレータの出力に一定の振幅と持続時間を持つ一連のパルスが形成され、その繰り返し周波数はネジの回転速度に比例します。

結果として得られるパルスシーケンスには一定の成分が含まれており、その値はいわゆるデューティサイクル、つまりパルス繰り返し周期とその持続時間の比、つまりスクリューの回転速度に依存します。

パルスシーケンスを積分することで DC 成分を分離します。統合要素はポインターデバイス PA1 であり、プロペラの回転速度を示す役割も果たします。この場合、追加の抵抗器 R100 を備えた 22 μA 磁気電気ヘッドが使用されました。より粗い装置を使用することもできる。可変抵抗器 R21 はタコメータの校正時に使用します。積分器とスタンバイマルチバイブレータを切り離すために、トランジスタ VT7 のエミッタフォロワが使用されます。

このデバイスは、電池または電圧 9,5 V の整流器から電力を供給されます。

タコメータを製造する場合、任意の設計を採用できますが、最も適切な設計は、センサとインジケータ付き周波数計の XNUMX つのブロックの形で、相互に XNUMX 線ケーブルで接続されているようです。

静電センサーは慎重にシールドする必要があります。センサーアンテナは、銅線、真鍮の細いストリップ、またはガラス繊維ホイルで作ることができます。測定を実行するときは、装置の正常な動作が保証される距離で、ネジの回転面と平行に配置する必要があります。

プロペラの回転速度の測定精度を高めるには、作業を開始する前にタコメータを校正する必要があります。その構成には校正器（内蔵またはリモート）が含まれています。キャリブレータはマルチバイブレータ（図6）で、短いパルスを生成します。その繰り返し周波数は抵抗R24、R25とコンデンサC6、C7の値によって決まり、測定速度の範囲に基づいて選択されます。十分な測定精度を得るには、速度範囲内の 30 つまたは XNUMX つのポイントで校正を実行する必要があります。この場合、XNUMX 枚翼プロペラに必要なパルス繰り返し率は、式 f=N/XNUMX によって決定されます。

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米。 6. キャリブレーターの概略図とキャリブレーションポイントの R25 値の表。

表（図6を参照）は、さまざまなスクリュー回転速度に対する抵抗R24およびR25の値を示しています。正確な周波数設定はトリミング抵抗 R30 によって行われ、周波数設定は高精度デジタル周波数計によって監視されます。

抵抗R24とR25を段階的に変更するか、複数の発生器を使用することにより、複数の周波数値を取得できます。

著者: V.エヴストラトフ

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