항공기 타코미터. 계획, 설명

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기사에 설명된 타코미터는 항공기 모델 프로펠러의 회전 속도를 측정하도록 설계되었지만 로터, 임펠러, 폐쇄 장치와 같은 다른 블레이드 메커니즘의 작동을 제어하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 장치의 작동 원리는 타코미터에 의해 생성되고 감광 요소에 입사되는 변조된 적외선 복사 플럭스의 프로펠러 블레이드에 의한 중단 빈도 측정을 기반으로 합니다.

유사한 목적의 타코미터[1-3]와 비교하여 작동 원리에 의해 설명된 것과 유사하게 제안된 장치는 노이즈에 더 강합니다. 4개, XNUMX개, XNUMX개의 블레이드가 포함된 프로펠러의 회전 속도를 측정할 수 있습니다. 타코미터에는 회전 속도의 포인터 표시기가 장착되어 있어 제어 매개변수의 변화 역학에 대한 정량적 정보뿐만 아니라 정성적 정보도 제공합니다[XNUMX].

기기에는 프로펠러 속도에 대해 최대 3000rpm 및 최대 30000rpm의 두 가지 측정 한계가 있습니다. 측정 오류 - ±2,5% 이하. 측정 정확도를 높이고 장치 성능을 빠르게 모니터링할 수 있는 석영 교정기가 있습니다. 타코미터는 저렴한 요소 기반으로 만들어졌으며 설정이 쉽습니다.

장치의 기능 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 1. 수정 발진기는 100kHz의 주파수를 따르는 직사각형 펄스의 주기적인 시퀀스를 생성합니다. 생성기의 출력에서 이 펄스는 20000과 2000만큼 주파수 분배기에 공급되어 각각 50Hz와 500Hz의 주파수에서 펄스를 형성합니다. 이 펄스는 측정을 수행하기 전에 타코미터를 보정하기 위한 것입니다. 50Hz의 주파수는 3000rpm의 프로펠러 속도(첫 번째 측정 한계에서 최대) 및 500Hz - 30000rpm의 주파수(두 번째 측정 한계에서 최대)에 해당합니다. 스위치 SA1은 측정 한계를 선택하고 스위치 SA2는 장치의 작동 모드(교정 또는 측정)를 선택합니다.

항공기 모델 타코미터
쌀. 1. 타코미터의 기능도

기기 교정 모드에서 주파수 50 또는 500Hz의 펄스는 스위치 SA1.1 및 SA2.1을 통해 AND 논리 요소의 입력 중 하나에 공급되며 두 번째 입력은 주파수 100kHz의 펄스를 수신합니다. 석영 발진기의 출력에서. 논리 소자의 출력에서 50 또는 500Hz의 주파수에 이어 100kHz의 주파수를 갖는 일련의 펄스 버스트가 형성됩니다. 이 시퀀스는 SB1 버튼을 길게 누르면 활성화되는 IR 송신기의 신호 입력에 공급됩니다. 버튼 회로의 트리거는 접점의 바운스를 제거합니다.

송신기에서 어느 정도 떨어져 있고 동일한 광축에 위치한 IR 수신기에 도달하면 IR 방사가 다시 전기 펄스 신호로 변환됩니다. 대역 통과 증폭기에 의해 증폭되고 필터링됩니다. 증폭된 신호는 진폭에 의해 감지되고 IR 방사선 버스트의 반복 주파수에 따라 일련의 펄스로 변환됩니다. 슈미트 트리거에 의한 증폭 및 형성 후, 이러한 펄스는 가파른 강하가 있는 직사각형이 됩니다.

보정 모드에서 슈미트 트리거 출력의 펄스는 선택한 측정 한계에 따라 SA1.2 스위치에 의해 변경되는 기간을 정규화하는 단일 진동기를 시작합니다. 주파수에 정비례하는 단일 진동기의 출력 전압의 일정한 구성 요소는 PA1 마이크로 전류계의 전압계와 추가 저항 R로 측정됩니다._내선1 그리고 R_내선2스위치 SA1.3에 의해 선택됩니다. 이 저항은 트리머이며 교정 모드에서 PA1 마이크로 전류계의 포인터는 각 측정 한계에서 눈금의 마지막 부분으로 설정됩니다.

스위치 SA2를 "측정"으로 전환할 때. 보정 펄스 대신 밸브의 입력(논리 요소 AND)은 논리 단위의 일정한 레벨을 수신하며 그 결과 주파수 100kHz의 IR 펄스 방출 시퀀스가 연속됩니다. 송신기에서 수신기로 가는 도중의 IR 방사는 송신기와 수신기 사이의 틈에 삽입된 회전 모형 항공기 프로펠러의 블레이드에 의해 주기적으로 중단됩니다. 따라서 슈미트 트리거 출력의 펄스 주파수는 프로펠러 속도와 블레이드 수의 곱과 같습니다. 3개, 2.2개 또는 XNUMX개가 있을 수 있습니다. 이 요소를 고려하기 위해 슈미트 트리거와 단일 진동기 사이의 신호 경로는 스위치 SAXNUMX 및 SAXNUMX를 사용하여 펄스 반복 주파수 분배기를 XNUMX, XNUMX 또는 XNUMX로 전환합니다.

회전 속도계의 개략도가 그림 2에 나와 있습니다. 100. 주파수 1.1kHz의 펄스 발생기는 논리 소자 DD1.2, DD4, 저항 R1 및 석영 공진기 ZQ1.3로 구성됩니다. 논리적 요소 DD2 - 버퍼. 주파수 분배기는 이진 카운터 DD7, DD1.4 및 논리 요소 DD4.1, DD4.3-DD6.1, DD50에 구축됩니다. 주파수 15Hz의 펄스는 카운터 DD7의 출력 500에서 제거되고 주파수 13Hz의 펄스는 카운터 DD2의 출력 XNUMX에서 제거됩니다.

항공기 모델 타코미터
쌀. 2. 타코미터의 개략도

요소 DD8.1, DD8.2는 논리적 기능을 수행합니다 AND 송신기가 작동하도록 신호를 생성하는 트리거는 논리적 요소 DD8.3, DD8.4로 구성됩니다. 병렬로 연결된 논리적 요소 DD6.2-DD6.4와 트랜지스터 VT4는 IR 발광 다이오드 VD4에 공급하는 펄스 증폭기를 형성합니다.

IR 수신기는 포토다이오드 VD1과 트랜지스터 VT1의 소스 팔로워로 구성됩니다. 대역 통과 증폭기는 연산 증폭기 DA1과 트랜지스터 VT2에 내장되어 있습니다. R7R8C5 회로는 연산 증폭기의 비반전 입력에서 일정한 바이어스를 설정하고 R10 저항은 제어 전류를 설정합니다. 증폭기의 네거티브 피드백 회로는 저항 R12와 디커플링 커패시터 C4로 구성됩니다. 커패시터 C6은 연산 증폭기의 주파수 보정에 사용됩니다. 트랜지스터 VT2는 연산 증폭기 DA1의 부하 용량을 증가시키는 이미터 팔로워입니다.

저자가 만든 회전 속도계에서 100kHz 주파수에서 대역 통과 증폭기의 전압 이득은 400입니다. -3dB 수준에서 통과 대역의 차단 주파수는 75 및 135kHz입니다. 장치의 샘플마다 이러한 매개 변수의 값은 15 ... 20%로 주어진 값과 다를 수 있으며 이는 장치 작동에 큰 영향을 미치지 않습니다. 단, 최대 이득 주파수는 100±5kHz 이내여야 합니다. 필요한 경우 저항 R10, R12 및 커패시터 C4, C6을 선택하여 수정합니다. 일반적으로 저항 R10을 선택하면 충분합니다.

진폭 검출기는 다이오드 VD2 및 VD3에 조립되고 감지된 펄스의 증폭기는 연산 증폭기 DA3에 조립됩니다. R16R24C10 회로는 연산 증폭기의 비반전 입력에서 필요한 일정한 바이어스를 제공합니다. 저항 R31은 제어 전류를 설정합니다. 커패시터 C12가 분리 중입니다. 증폭기의 네거티브 피드백 회로는 저항 R27, R33 및 커패시터 C16, C18로 구성됩니다. 통과 대역 중간의 전압 이득은 5입니다. 커패시터 C12, C16은 저주파 영역(차단 주파수 1 ... 2Hz)에서 증폭기의 주파수 응답을 형성하고 커패시터 C18은 고주파 영역에서 형성합니다. (차단 주파수 8kHz). 증폭기의 입력 임피던스는 저항 R22에 의해 설정됩니다.

슈미트 트리거는 스위칭 임계값을 설정하는 논리 요소 DD3.1, DD3.2 및 저항 R3, R5로 구성됩니다. 이중 이진 카운터 DD5 및 논리 요소 DD3.3, DD3.4는 XNUMX, XNUMX 및 XNUMX로 주파수 분배기를 형성합니다.

단일 진동기는 통합 타이머 DA2에서 만들어지며 타이밍 요소는 커패시터 C13이고 저항 R25 및 R26은 측정 한계가 변경될 때 전환됩니다. 커패시터 C15 - 필터링. 트랜지스터 VT3의 전자 키와 R21C8 차동 회로는 전자 키의 입력에서 펄스 드롭이 증가하는 순간 짧은 단일 진동기 시작 펄스를 형성합니다.

저항 R29, R30, R34, R35는 PA1 마이크로암미터에 대한 추가 저항을 형성합니다. 커패시터 C17은 측정 하한에서 마이크로 전류계 바늘의 지터를 줄입니다. SB1.2 버튼의 접점은 버튼을 누르지 않을 때 PA1 마이크로 전류계를 션트하며 기기 판독 값을 읽을 필요가 없습니다. 이것은 타코미터를 켜고 끄고 측정 한계 및 작동 모드를 전환하는 순간 마이크로 전류계에 위험한 바늘의 급격한 변동을 제거합니다.

이 장치는 최소 9A의 최대 출력 전류로 +0,5V의 안정화된 전압 소스에서 전원을 공급받습니다. 커패시터 C2, C3, C9, C14 - 전원 회로에서 필터링.

타코미터 부품은 브레드보드에 힌지 장착되어 있습니다. 방출 다이오드 VD4와 광다이오드 VD1은 서로 150~200mm 떨어진 보드 외부에 위치하여 속도를 측정할 때 회전하는 프로펠러의 블레이드가 교차하는 간격을 형성합니다.

이 장치는 산화물 커패시터 K50-35를 사용하며 다른 유사한 커패시터를 대신 사용할 수 있습니다. 세라믹 커패시터 - K10-17, KM-6 또는 수입품이 대신 적합합니다. 타이밍 커패시터 C13은 K73-17이며 K73-9, K73-24 또는 기타 필름 커패시터로 교체할 수 있습니다. 고정 저항 - C2-33. 트리머 저항 - SP2-2a 또는 기타 유사한 것. 이 장치는 PGK 비스킷 스위치와 KM2-1 이중 버튼을 사용하며 대신 다른 유사한 스위치를 사용할 수 있습니다. Microammeter - M906 또는 화살표 100μA의 전체 편향 전류가 있는 다른 것.

다이오드 KD522B는 동일한 시리즈 또는 예를 들어 시리즈 KD503, KD521의 다이오드로 교체할 수 있습니다. IR 방출 다이오드 AL129A 대신 AL107, AL118 시리즈 또는 수입품과 동일한 용도의 다이오드가 적합합니다. 포토다이오드 FD-256은 포토다이오드 FD-21KP, FD-25K, FD-26K로 대체할 수 있습니다. KP307G 전계 효과 트랜지스터 교체 - 인덱스가 다른 동일한 시리즈의 트랜지스터 또는 KP303 시리즈, KT315B 트랜지스터 - 기타 저전력 npn 실리콘 구조. KT973A 트랜지스터 대신 KT973B를 사용할 수 있습니다.

연산 증폭기 KR1407UD3 및 KR140UD1208을 각각 1407UD3 및 140UD12로 교체할 때 케이스 유형 및 핀 할당의 차이점을 고려해야 합니다. K561 시리즈의 미세 회로는 564 시리즈의 미세 회로 또는 수입 아날로그로 교체할 수 있으며 KR1006VI1 미세 회로는 수입 555 시리즈로 교체할 수 있습니다.

회전 속도계의 기능 단위 조정에는 특별한 기능이 없으며 알려진 방법에 따라 수행됩니다. 방출 다이오드 VD4와 광 다이오드 VD1의 광축 정렬은 버튼 SB100을 누른 상태에서 대역 통과 증폭기의 출력(트랜지스터 VT2의 이미 터)에서 주파수가 1kHz 인 신호의 최대 진폭에 의해 제어됩니다. 트리밍 저항 R1 및 R3000를 사용하여 각각 30000 및 35rpm의 측정 한계 내에서 장치를 교정할 때 PA34 마이크로 전류계의 포인터는 눈금의 마지막 분할로 설정됩니다.

블레이드가 적외선을 약하게 흡수하는 재료로 만들어진 프로펠러의 회전 속도를 측정할 때 타코미터의 정상적인 작동은 적외선에 대한 감도를 줄임으로써 이루어집니다. 이를 위해 트리머 저항 R6은 대역 통과 증폭기 입력에서 신호 진폭을 줄입니다.

문학

Mil G. 모델의 전자 원격 제어. - M.: DOSAAF, 1980.
Evstratov V. 스크류 온 컨트롤. - 모델디자이너, 1992, No. 11, p. 6, 7.
광학 타코미터. - URL: radiokot.ru/circuit/digital/measure/03.
Mezhlumyan A. 디지털 또는 아날로그? - 라디오, 1986, No. 7, p. 25, 26.

저자: O. Ilyin

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