航空機のタコメーター。スキーム、説明

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航空機のタコメーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事で説明されているタコメーターは、模型飛行機のプロペラの回転速度を測定するように設計されていますが、ローター、インペラ、シャッターなど、他のブレード機構の動作を監視するためにも使用できます。この装置の動作原理は、タコメータによって生成され、感光素子に入射する赤外線の変調流がプロペラブレードによって遮断される頻度を測定することに基づいています。

同様の目的のタコメータ [1-3] と比較して、説明した動作原理と同様に、提案されたデバイスはノイズ耐性が高くなります。 4枚、XNUMX枚、XNUMX枚の羽根を備えたプロペラの回転速度を測定できます。タコメータには回転速度のダイヤルインジケータが装備されており、制御パラメータの変化のダイナミクスに関する定量的情報だけでなく定性的情報も提供します[XNUMX]。

この装置には、プロペラ回転速度の測定に 3000 つの制限があります: 最大 30000 rpm と最大 2,5 rpm。測定誤差 - ±XNUMX%以内。クォーツキャリブレータがあり、測定精度が向上し、デバイスのパフォーマンスを迅速に監視できます。タコメーターはアクセス可能なコンポーネントベースで作られており、セットアップが簡単です。

デバイスの機能図を図に示します。 1. 水晶発振器は、周波数 100 kHz の周期的な一連の矩形パルスを生成します。発生器の出力から、これらのパルスは 20000 と 2000 の分周器に供給され、それぞれ 50 Hz と 500 Hz の周波数で続くパルスを形成します。これらのパルスは、測定前にタコメータを校正することを目的としています。 50 Hz の周波数は 3000 rpm (最初の測定限界での最大) のプロペラ速度に対応し、500 Hz の周波数は 30000 rpm (1 番目の測定限界での最大) に対応します。スイッチ SA2 は測定限界を選択し、スイッチ SAXNUMX はデバイスの動作モード (校正または測定) を選択します。

航空機模型タコメーター
米。 1. タコメータの機能図

デバイス校正モードでは、50 または 500 Hz の周波数のパルスがスイッチ SA1.1 および SA2.1 を介して AND 論理要素の入力の 100 つに供給され、その 50 番目の入力には 500 Hz または 100 Hz の周波数のパルスが供給されます。水晶発振器の出力から1kHz。論理要素の出力では、周波数 XNUMX kHz のパルスのバーストのシーケンスが、周波数 XNUMX または XNUMX Hz で形成されます。このシーケンスは IR トランスミッターの信号入力に送信され、SBXNUMX ボタンを押し続けるとその操作が有効になります。ボタン回路のトリガーにより、接点のバウンスが排除されます。

送信機からある程度離れた同じ光軸上にある IR 受信機に到達すると、IR 放射は再び電気パルス信号に変換されます。それはバンドパスアンプによって増幅され、除去されます。増幅された信号は振幅によって検出され、IR 放射バーストの繰り返し速度に従う一連のパルスに変わります。シュミットトリガによる増幅と整形の後、これらのパルスは急峻な降下を持つ長方形になります。

校正モードでは、シュミットトリガの出力からのパルスが単安定をトリガし、その持続時間を正規化し、選択した測定限界に応じてスイッチSA1.2によって変更されます。周波数に正比例するモノバイブレータ出力電圧の DC 成分は、微小電流計 PA1 と追加の抵抗 R を使用した電圧計で測定されます。_ext1 そしてR_ext2、スイッチ SA1.3 によって選択されます。これらの抵抗は調整抵抗であり、校正モードでは、PA1 微小電流計の針が各測定限界の最後の目盛りに設定されます。

スイッチ SA2 が「測定」位置に移動されたとき。校正パルスの代わりに、一定レベルの論理 100 がバルブの入力 (論理要素 AND) に供給され、その結果、周波数 3 kHz の一連の放射 IR パルスが連続します。送信機から受信機に向かう途中の IR 放射は、送信機と受信機の間の隙間に挿入された模型飛行機の回転プロペラのブレードによって定期的に遮断されます。したがって、シュミットトリガーの出力のパルス周波数は、プロペラの回転速度とブレードの数の積に等しくなります。 2.2 つ、XNUMX つ、または XNUMX つある場合もあります。この要因を考慮に入れるために、スイッチ SAXNUMX と SAXNUMX を使用して、シュミットトリガとワンショットスイッチの間の信号パスにパルス繰り返しレートを XNUMX、XNUMX、または XNUMX に分割する回路が組み込まれています。

タコメーターの概略図を図に示します。 2. 周波数 100 kHz のパルス発生器は、論理素子 DD1.1、DD1.2、抵抗 R4、および水晶共振子 ZQ1 で構成されます。論理素子ＤＤ１．３はバッファである。分周器は、バイナリカウンタ DD1.3、DD2 とロジックエレメント DD7、DD1.4 ～ DD4.1、DD4.3 で構築されています。周波数 6.1 Hz のパルスは DD50 カウンタのピン 15 から除去され、周波数 7 Hz のパルスは DD500 カウンタのピン 13 から除去されます。

航空機模型タコメーター
米。 2.タコメーターの模式図

要素 DD8.1、DD8.2 は論理関数 AND を実行し、送信機の動作を可能にする信号を生成するトリガーは論理要素 DD8.3、DD8.4 で構成されます。並列接続された論理素子ＤＤ６．２～ＤＤ６．４とトランジスタＶＴ４は、ＩＲ放射ダイオードＶＤ４に電力を供給するパルス増幅器を形成する。

IR レシーバは、フォトダイオード VD1 とトランジスタ VT1 のソースフォロワで構成されます。バンドパスアンプは、オペアンプ DA1 とトランジスタ VT2 で構築されています。回路 R7R8C5 はオペアンプの非反転入力に一定のバイアスを設定し、抵抗 R10 はその制御電流を設定します。アンプの負帰還回路は、抵抗 R12 と絶縁コンデンサ C4 によって形成されます。コンデンサ C6 はオペアンプの周波数補正に使用されます。トランジスタ VT2 は、オペアンプ DA1 の負荷容量を増やすエミッタフォロワです。

筆者製タコメータでは、周波数 100 kHz におけるバンドパスアンプの電圧ゲインは 400 です。-3 dB レベルでの通過帯域のカットオフ周波数は 75 kHz と 135 kHz です。デバイスのサンプルごとに、これらのパラメータの値は 15 ～ 20% 異なる場合がありますが、デバイスの動作に大きな影響はありません。ただし、最大ゲイン周波数は100±5kHz以内としてください。必要に応じて、抵抗 R10、R12 およびコンデンサ C4、C6 を選択して調整します。通常は抵抗 R10 を選択するだけで十分です。

振幅検出器はダイオード VD2 および VD3 に組み込まれ、検出されたパルスの増幅器はオペアンプ DA3 に組み込まれます。 R16R24C10 回路は、オペアンプの非反転入力に必要な一定のバイアスを提供します。抵抗 R31 は制御電流を設定します。コンデンサＣ１２は分離コンデンサである。アンプの負帰還回路は抵抗 R12、R27 とコンデンサ C33、C16 で構成されます。通過帯域の中央の電圧ゲインは 18 です。コンデンサ C5、C12 は低周波数領域 (カットオフ周波数 16...1 Hz) でアンプの周波数応答を形成し、コンデンサ C2 - 高周波数領域ではアンプの周波数応答を形成します。 (カットオフ周波数18kHz)。アンプの入力インピーダンスは抵抗 R8 によって設定されます。

シュミットトリガは、スイッチングしきい値を設定する論理素子 DD3.1、DD3.2 と抵抗 R3、R5 で構成されます。デュアルバイナリカウンタ DD5 と論理要素 DD3.3、DD3.4 は、XNUMX つ、XNUMX つ、および XNUMX つの分周器を形成します。

ワンショットデバイスは統合タイマー DA2 で構成されており、そのタイミング要素はコンデンサ C13 と抵抗 R25 および R26 であり、測定限界が変化すると切り替えられます。コンデンサ C15 はフィルタコンデンサです。トランジスタ VT3 の電子スイッチと微分回路 R21C8 は短いパルスを形成し、電子キーの入力でパルス降下が増加する瞬間に単安定をトリガーします。

抵抗 R29、R30、R34、R35 は、微小電流計 PA1 の追加抵抗を形成します。コンデンサ C17 は、測定下限における微小電流計の針のジッターを低減します。ボタンが押されていないとき、SB1.2 ボタンの接点は PA1 微小電流計をバイパスするため、デバイスを読み取る必要はありません。これにより、タコメータのオン/オフ時、測定限界や動作モードの切り替え時など、マイクロアンペアにとって危険な針の急激な変動が排除されます。

このデバイスは、+9 V の安定化電圧源から電力を供給され、最大出力電流は少なくとも 0,5 A です。コンデンサ C2、C3、C9、C14 は電源回路内のフィルタリングコンデンサです。

タコメーターの部品はブレッドボードにヒンジで取り付けられています。発光ダイオード VD4 とフォトダイオード VD1 は、基板の外側に互いに 150 ～ 200 mm の距離で配置され、回転速度を測定するときに回転するプロペラブレードが横切るギャップを形成します。

このデバイスは酸化物コンデンサ K50-35 を使用していますが、代わりに他の同様のものを使用することもできます。セラミックコンデンサ - K10-17、KM-6、または輸入品が代わりに適しています。タイミングコンデンサC13～K73-17、K73-9、K73-24などのフィルムコンデンサに置き換え可能です。固定抵抗 - C2-33。トリマー抵抗器 - SP2-2a または他の類似のもの。このデバイスでは PGK ローラースイッチとダブルボタン KM2-1 が使用されていますが、代わりに他の同様のものを使用することもできます。微小電流計 - M906 または 100 μA の全針偏向電流を備えた別の電流計。

KD522B ダイオードは、同じシリーズのダイオード、または KD503、KD521 シリーズなどと置き換えることができます。 IR 発光ダイオード AL129A の代わりに、AL107、AL118 シリーズまたは輸入品の同じ用途のダイオードが適しています。 FD-256 フォトダイオードは、FD-21KP、FD-25K、FD-26K フォトダイオードに置き換えることができます。電界効果トランジスタ KP307G の置き換え - インデックスが異なる同じシリーズのトランジスタ、またはシリーズ KP303、トランジスタ KT315B - 他の低電力シリコン npn 構造。 KT973Aトランジスタの代わりにKT973Bを使用してもよい。

オペアンプ KR1407UD3 および KR140UD1208 をそれぞれ 1407UD3 および 140UD12 に置き換える場合は、ハウジングのタイプとピン割り当ての違いを考慮する必要があります。 K561 シリーズのマイクロ回路は 564 シリーズまたは輸入された類似品のマイクロ回路に置き換えることができ、KR1006VI1 マイクロ回路は輸入された 555 シリーズに置き換えることができます。

タコメータの機能コンポーネントの調整には特別な機能はなく、よく知られた方法に従って実行されます。発光ダイオード VD4 とフォトダイオード VD1 の光軸の位置合わせは、SB100 ボタンが押されたときのバンドパスアンプ (トランジスタ VT2 のエミッタ) の出力における周波数 1 kHz の信号の最大振幅によって制御されます。 PA1 微小電流計の針は、トリミング抵抗 R3000 と R30000 を使用して、それぞれ 35 rpm と 34 rpm の測定限界でデバイスを校正するときに、最後の目盛りに設定されます。

IR 放射線を弱く吸収する材料でブレードが作られているプロペラの回転速度を測定する場合、IR 放射線に対する感度を下げることでタコメータが正常に動作します。これを行うために、トリミング抵抗 R6 はバンドパスアンプの入力における信号の振幅を低減します。

文学

Mil G. モデルの電子リモコン。 - M.: DOSAAF、1980年。
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光学タコメーター。 - URL: radiokot.ru/circuit/digital/measure/03.
Mezhlumyan A. デジタルかアナログか？ - ラジオ、1986 年、No. 7、p。 25、26。

著者: O.イリン

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