Тахометры и частотомеры, счетчики импульсов в народном хозяйстве

June 7, 2015 by admin Комментировать »

При наладке агрегатов и узлов с вращающимися деталями требуется контролировать частоту вращения этих деталей и узлов. Например, такую работу необходимо проводить при наладке станков (токарных, фрезерных, шлифовальных и др.), турбин, контроле частоты вращения валов двигателей, электрических генераторов н т. д.

Промышленностью выпускаются как чувствительные и точные фотооптические тахометры, так и грубые — механические. Фотооптические тахометры сложны в эксплуатации и дороги. Механические просты, и о предельное число оборотов в минуту, которое с их помощью можно измерить, не превышает 30 000. Естественно, что раднолюби-

Рис. l-35.

тели, сталкивающиеся с наладкой станков и агрегатов с вращающимися деталями, поставили перед собой задачу создания простого электронного тахометра, позволяющего с необходимой точностью определять число оборотов вращающихся объектов.

Электронный тахометр (авторы конструкции Э. В. Громов,

В.          Г. Герасимов). Прибор (рис. 1-35) позволяет контролировать частоту вращения различных объектов в пределах до 100 000 об/мин при погрешности до ±3%. Принцип измерения (рнс. 1-35) заключается в следующем. На вращающемся объекте укрепляют стальной диск с прорезями — обтюратор. Напротив обтюратора устанавливают индукционный датчик.

При вращении лопастей обтюратора около рабочей поверхности индукционного датчика в датчике будет возникать э. д. с., частота которой будет пропорциональна числу оборотов вращающейся детали. Переменная э. д. с. с датчика будет поступать на вход электронного конденсаторного частотомера, выполненного на двух лампах типа 6Н2П. На первой лампе собран двухкаскадный усилитель-ограничитель. На второй лампе собраны катодный повторитель и электронный ключ, который управляет зарядом-разрядом конденсаторов С4—С7. Конденсаторы разряжают через открытую ключевую лампу, измерительный прибор и диод Д%. Средний ток разряда пропорционален регистрируемому числу оборотов. Резисторы #ц—£15 — приборные шунты. В схеме прибора предусмотрена калибровка. Для этого в одном из положений переключателя Яг* напряжение с третьей обмотки силового трансформатора подается на вход катодного повторителя.

Электронный стробоскопический тахометр с цифровым отсчетом

(автор конструкции А. П. Хомчик). Принцип действия его основан на стробоскопическом эффекте. Прибор позволяет измерять частоту вращения вала от 60 до 6000 об/мии.

Сущность стробоскопического эффекта заключается в следующем. При освещении метки, нанесенной на поверхность вращающегося изделия, периодически возникающими вспышками света ее изображение кажется неподвижным в том случае, когда период вращения метки равен или кратен периоду следования вспышек света. При этом, если период вращения метки немного меньше периода следования вспышек, будет казаться, что метка движется вперед по ходу вращения. Если период вращения метки будет больше периода следования вспышек света, то будет казаться, что метка медленно движется назад. Неподвижное изображение метки, полученное в зоне перехода от ее кажущегося перемещения «назад» к перемещению «вперед», будет соответствовать равенству (или кратности) периодов вращения метки и следования вспышек света. Это явление лежит в основе принципа действия стробоскопических тахометров.

Структурная схема прибора изображена на рис. 1-36,6. Прибор состоит из блока питания импульсной лампы Д генератора поджигающих импульсов 2 с регулируемой частотой посылок, лампы вспышки 3, ключевой схемы 4, счетчика импульсов 5, блока индикации б, схемы управления 7, ждущего мультивибратора 8, мультивибратора 9 и блока питания 10.

Прибор работает следующим образом. Импульсной лампойвспышкой освещают измеряемый объект. Изменяя частоту вспышек генератором, добиваются того, чтобы изображение вращающегося объекта казалось неподвижным. Импульсы генератора также поступают и а электронный ключ, который открывается на время, равное

Рис. 1-36.

1 с. Количество импульсов, зарегистрированное за этот интервал, будет численно равно количеству оборотов в секунду. Секундный интервал счета формируется схемой управления и мультивибраторами 3, 9. Для счета импульсов в данном устройстве используются стандартные десятичные декады.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1-36, а. Задающий генератор выполнен по схеме блокииг-геиератора и а транзисторе Гэ. Частота блокинг-генератора может плавно регулироваться от 1 до 100 Гц резистором Язо. Импульсы с блокинг-геиератора через усилитель (транзистор Ti0) поступают на поджиг либо лампы типа ИФК-120, применяемой в условиях повышенной яркости в помещениях, либо на поджиг лампы Л\ типа ТН-02 в помещениях с пониженной яркостью освещения. Одновременно импульсы с генератора поступают на схему электронного ключа, выполненную на транзисторах Ts и Те. Для управления работой электронного ключа служит блок управления, содержащий мультивибратор, работающий в автоколебательном режиме (транзисторы Ти Ту), ждущий мульти-

вибратор, служащий для формирования секундного интервала (транзисторы Т3у /О, и управляющий ключом триггер (транзисторы Т7> Те). С нагрузки коллектора транзистора Те импульсы поступают на вход счетного блока, который на схеме не показан.

Тахометр картингиста (автор конструкции В. А. Тупиции). Тахометр картингиста (водителя автомобиля типа «Карт») предназначен для измерения частоты вращения вала мотора, имеет равномерную линейную шкалу и выполнен по схеме конденсаторного частотомера, измеряющего частоту следования импульсов напряжения, образующихся на магнето во время работы мотора (рис. 1-37).

Рис. 1-37.

Схема прибора проста. Она состоит из формирователя импульсов постоянной амплитуды и собственно частотомера. Формирователь выполнен по RC-схеме со стабилизатором амплитуды и а стабилитроне; частотомер — на конденсаторе С3, диодах Д4 и Ць и приборе «μΑ». Полное отклонение стрелки прибора на всю шкалу соответствует 5000 об/мии. При необходимости верхний предел может быть увеличен до 10—15 000 об/мин. В приборе предусмотрена возможность калибровки. Для этого на одни из входов частотомера через резистор сопротивлением 51—100 кОм подается переменное напряжение сети 220 В. Положение стрелки при этом будет соответствовать 3000 об/мии для двухтактного двигателя и 1500 об/мин для четырехтактного двигателя.

Подгонка шкал при настройке осуществляется подбором емкости конденсатора Сз и сопротивления резистора R3.

Виброчастотомер (авторы конструкции И. Беляускас, Т. Язбутис). Ои предназначен для измерения частоты вибраций различных поверхностей, амплитуда вибраций которых превышает 0,3 мм. Диапазон измеряемых частот от 1 до 250 Гц разбит на 5 поддиапазонов:

1—               5; 1—25; 1—50; 1—100′ и 1—250 Гц. Прибор может быть использован и для измерения частоты переменного тока в пределах данного диапазона. В этом случае сигнал, подаваемый на вход прибора, не должен превышать 100 В.

Принцип действия прибора (рис. 1-38) основан на преобразовании с помощью фотоэлектрического вибро датчика колебаний исследуемых поверхностей в переменное напряжение соответствующей частоты. Фотоэлектрический вибродатчик состоит из осветителя, выполненного для более равномерного освещения и а трех ламп ах накаливания, и фотодиода. Отраженный свет, интенсивность которого изменяется под действием колеблющейся поверхности, попадает на фотодиод и преобразуется в электрический сигнал, который подается на вход эмиттерного повторителя Т\. С выхода эмиттерного повтори-

теля сигнал поступает на вход усилителя по напряжению, выполненного на двух типовых переходных модулях типов УП1-1 и УП2-1, которые могут быть заменены микросхемами типов К1УБ191 и К1УС181. Усиленный по напряжению сигнал поступает на вход усилителя Т2, а с него — на вход ждущего мультивибратора (транзисторы Г3, Τί). Транзистор Г4 управляет зарядом-разрядом одного из конденсаторов Сш—С\А. Конденсатор разряжается через диод Дь и прибор ИП. Средний разрядный ток пропорционален частоте следования импульсов.

Переключателем Пх осуществляется смена диапазонов. Тумблером Вк\ включаются осветительные лампы Л i—Л». Тумблером Вк2 включается напряжение питания (три батареи типа КБСЛ, включенных последовательно). Тумблером Вк5 измерительный прибор ИП включается на режим калибровки и установки питающего напряжения. Тумблером JB/C4 изменяется постоянная времени прибора ИП.

Прибор смонтирован в металлическом корпусе. Передняя панель прибора изготовлена из органического стекла. На ней смонтированы: измерительный прибор типа М98, шкала которого проградуирована в герцах, переключатель на пять поддиапазонов, тумблеры Вк2—BfCi, переменные резисторы /¾ ь #23, входное гнездо для подключения кабеля датчика или кабеля для измерения частоты переменных напряжений (рис. 1-38,6).

Вибродатчнк смонтирован в корпусе телефонной трубки. Эта же трубка, прочно закрепляемая на корпусе прибора, является одновременно и ручкой для переноски прибора. Внешний вид прибора показан на рис. 1-39.

Рис. 1-39.

Прибор выполнен по хорошо продуманной схеме, надежен в работе и прост в эксплуатации. Следует обратить внимание на оригинальное конструктивное решение датчика и корпуса прибора. Так как прибор является по существу бесконтактным, он может найти широкое применение в самых различных отраслях нашей промышленности при измерениях вибраций и наладке станочного оборудования.

Рис. 1-40.

Тахометрический датчик (автор конструкции Ю. Л. Спиридонов). Датчик создан в связи с тем, что промышленные приборы, предназначенные для изучения физиологии дыхания, обладают высоким сопротивлением дыханию (до 60—70 Па при легочной вентиляции в 10—12 л/мин) и практически непригодны для изучения легочной вентиляции при больших физических нагрузках* 100—200 л/мин (интенсивный труд, спорт).

Отличительная особенность рассматриваемого датчика — низкое сопротивление дыханию (10—20 Па при легочной вентиляции до 200 л/мин и более).

В оснору конструкции датчика положен принцип работы газового тахометрического турбинного расходомера. Датчик (см. рис.

Рис. 1 -41.

40) состоит из турбинки, помещенной в воздуховод и свободно вращающейся под действием воздуха в процессе дыхания. Турбинка содержит пенопластовое основание, к которому приклеено 8—12 лопастей, изготовленных из тонкой рентгеновской пленки. Наружные концы лопастей скреплены ободом, изготовленным из той же пленки. На наружную поверхность обода наклеено 8—12 полосок алюминиевой фольги. В пенопластовом основании закреплена стальная ось. Турбинка закреплена в воздуховоде из оргстекла и свободно вращается в агатовых подшипниках. Скорость вращения турбинки, установленной в воздуховоде на пути потока дыхания, пропорциональна расходу воздуха. Масса турбиики вместе со стальной осью не превышает 620 мг. На рис. 1-41 показан внешний вид датчика в сборе. Помимо турбинки в состав датчика входят осветитель Л\ — эндометрическая лампа и фототранзистор ФТ-1—7Υ При вращении турбинки свет от лампочки, отразившись от блестящей поверхности полосок фольги, попадает на фототранзистор. При этом на выходе фототраизистора образуется сигнал переменного тока, частота которого определяется скоростью вращения турбинки. Этот сигнал усиливается усилителем и поступает на частотомер, шкала которого проградуирована в единицах расхода.

Источник: Смирнов А. Д., Радиолюбители — народному хозяйству. — 2-е изд., перераб. и доп. — М: Энергия, 1978. — 320 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 957).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты