프로펠러 속도 제어. 구성표, 설명

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스노모빌, 전동 행글라이더, 비행기 및 항공기 모델의 프로펠러 구동 장치를 테스트할 때 설계자는 다양한 매개변수의 정확한 값을 알아야 합니다. 그리고 가장 중요한 것은 프로펠러의 속도입니다. 이는 엔진을 부스트할 때와 프로펠러를 선택할 때 모두 필요합니다. 회전 속도는 엔진 작동 중 주요 매개변수 중 하나이기도 합니다. 이 매개변수의 값을 통해 엔진의 신뢰성을 객관적으로 판단할 수 있습니다.

대부분의 경우 표준 타코미터를 프로펠러 엔진 설치에 "부착"하는 것은 단순히 불가능합니다. 모델 엔진의 경우 접촉 측정으로 인해 작동이 너무 왜곡되어 조정의 미묘함이 더 이상 벗어날 수 없습니다. 질문.

저는 센서와 엔진 샤프트 사이에 기계적 연결을 사용하지 않고 프로펠러의 속도를 측정하도록 설계된 비접촉 전자 타코미터를 독자들에게 알려드립니다.

타코미터는 센서와 주파수 카운터의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다(그림 1).

프로펠러 속도 제어
쌀. 1. 회전 속도계의 블록 다이어그램: 1 - 센서, 2 - 주파수 측정기, 3 - 표시기, 4 - 교정기.

센서는 프로펠러 회전 속도의 배수인 주파수를 따르는 펄스 신호를 생성합니다. 다중성은 블레이드 수에 따라 결정됩니다. 이 회전 속도계에는 정전기 센서와 광학 센서의 두 가지 유형의 센서를 사용할 수 있습니다.

설명된 장치를 위해 특별히 개발된 정전기 센서는 공기와의 마찰 중에 회전하는 프로펠러의 블레이드에 축적된 전하를 펄스 전압으로 변환합니다. 이를 위해 센서에는 나사의 회전 평면에 평행하게 설치된 금속판 또는 와이어로 만들어진 좁은 안테나인 민감한 요소(그림 2)가 있습니다.

프로펠러 속도 제어
쌀. 2. 정전기 센서(a) 및 광학 센서(b)의 작동 원리: 1 - 프로펠러, 2 - 정전기 센서의 민감한 요소(안테나), 3 - 증폭기, 4 - 광원, 5 - 민감한 수광기 광 센서 요소, 6 - 증폭기.

충전된 블레이드가 안테나를 통과할 때 교류 전압이 유도되며, 그 주파수는 (K*N)/60 식에 의해 결정됩니다. 여기서 K는 프로펠러 블레이드 수, N은 프로펠러 회전입니다. 속도(rpm).

정전기 센서 안테나는 절연 저항과 동일한 내부 저항이 매우 높은 저전압 소스(밀리볼트 정도)입니다. 주파수 측정기의 정상적인 작동을 보장하기 위해 이 전압은 입력 임피던스가 높은 증폭기에 공급됩니다(그림 3).

프로펠러 속도 제어
쌀. 3. 정전기 센서의 개략도

높은 입력 임피던스는 전계 효과 트랜지스터 VT1의 흐름 팔로워와 바이폴라 트랜지스터 VT2의 이미터 팔로워의 조합인 매칭 스테이지를 사용하여 달성됩니다. 연산 증폭기 DA1은 주파수 카운터가 작동하기에 충분한 수준으로 신호 증폭을 제공합니다.

광학 센서는 광원, 민감한 요소(포토다이오드 또는 포토레지스터) 및 증폭기로 구성됩니다.

광원과 감지 요소는 빔이 나사 평면을 통과하도록 배치됩니다. 블레이드가 회전함에 따라 베이스와 이미터(그림 4) 사이에 연결된 민감한 요소에 입사되는 빔을 주기적으로 교차하여 주기적으로 저항을 변경하여 트랜지스터 베이스에 교류 전압을 형성합니다.

프로펠러 속도 제어
쌀. 4. 광센서의 개략도

수신된 펄스는 XNUMX단계 증폭기에 의해 주파수 측정기 작동에 충분한 값으로 증폭됩니다.

주파수 측정기는 송신기로부터 수신된 펄스를 펄스 반복률에 비례하여 직류로 변환합니다. 주요 요소는 트랜지스터 VT5 및 VT6의 대기 멀티바이브레이터입니다(그림 5).

프로펠러 속도 제어
쌀. 5. 주파수 측정기의 개략도

대기 중인 멀티바이브레이터는 센서로부터 신호를 수신하면 회로의 저항 및 커패시턴스 값에 의해서만 결정되는 일정한 지속 시간의 펄스를 생성합니다.

나사가 회전하면 대기 중인 멀티바이브레이터의 출력에 일정한 진폭과 지속 시간을 갖는 일련의 펄스가 형성되며, 그 반복 주파수는 나사의 회전 속도에 비례합니다.

결과 펄스 시퀀스에는 일정한 구성 요소가 포함되어 있으며 그 값은 소위 듀티 사이클, 즉 지속 시간에 대한 펄스 반복 기간의 비율, 즉 나사의 회전 속도에 따라 달라집니다.

펄스 시퀀스를 통합하여 DC 성분을 분리합니다. 통합 요소는 프로펠러의 회전 속도를 나타내는 역할도 하는 포인터 장치 PA1입니다. 이 경우 추가 저항 R100가 있는 22μA 자전기 헤드가 사용되었습니다. 더 거친 장치를 사용할 수도 있습니다. 가변 저항 R21은 타코미터를 교정할 때 사용됩니다. 적분기와 대기 멀티바이브레이터를 분리하기 위해 트랜지스터 VT7의 이미터 팔로워가 사용됩니다.

장치는 배터리 또는 9,5V 전압의 정류기에서 전원을 공급받습니다.

회전 속도계를 제조할 때 어떤 디자인이든 채택할 수 있지만 가장 적절한 디자인은 두 개의 블록(센서와 표시기가 있는 주파수 측정기)이 XNUMX선 케이블로 서로 연결된 형태인 것 같습니다.

정전기 센서는 조심스럽게 보호되어야 합니다. 센서 안테나는 구리선, 좁은 황동 스트립 또는 포일 유리 섬유로 만들 수 있습니다. 측정을 수행할 때 장치의 정상적인 작동을 보장하는 거리에 나사의 회전 평면과 평행하게 위치해야 합니다.

프로펠러 회전 속도 측정의 정확도를 높이려면 작업을 시작하기 전에 캘리브레이터(내장 또는 원격)가 구조에 포함된 타코미터를 캘리브레이션해야 합니다. 교정기는 짧은 펄스를 생성하는 멀티바이브레이터(그림 6)이며, 반복 주파수는 저항 R24, R25 및 커패시터 C6, C7의 값에 의해 결정되며 측정된 속도 범위에 따라 선택됩니다. 충분한 측정 정확도를 위해 속도 범위의 30~XNUMX개 지점에서 교정을 수행해야 합니다. 이 경우, XNUMX개의 블레이드 프로펠러에 필요한 펄스 반복률은 f=N/XNUMX이라는 식으로 결정됩니다.

프로펠러 속도 제어
쌀. 6. 교정기의 개략도 및 교정 지점에 대한 R25 값 표.

표(그림 6 참조)는 다양한 나사 회전 속도에 대한 저항 R24 및 R25의 값을 보여줍니다. 정확한 주파수 설정은 트리밍 저항 R30을 통해 수행되며, 주파수 설정은 고정밀 디지털 주파수 측정기를 사용하여 모니터링됩니다.

저항 R24 및 R25를 단계적으로 변경하거나 여러 생성기를 사용하여 여러 주파수 값을 얻을 수 있습니다.

저자: V.Evstratov

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