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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Control de velocidad de la hélice. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos Al elaborar instalaciones de hélices de motos de nieve, alas delta motorizadas, aviones y modelos de aviones, el diseñador debe conocer los valores exactos de una serie de parámetros. Y lo más importante: la velocidad de la hélice. Esto es necesario tanto al impulsar motores como al elegir una hélice. La velocidad de rotación es también uno de los principales parámetros durante el funcionamiento del motor: por el valor de este parámetro, se puede juzgar objetivamente la fiabilidad del motor. En muchos casos, es simplemente imposible "conectar" cualquiera de los tacómetros estándar a una instalación impulsada por hélice: Bueno, cuando se trata de modelos de motores, las medidas de contacto pueden distorsionar tanto su funcionamiento que cualquier sutileza de ajuste está fuera del alcance. pregunta. Traigo a la atención de los lectores un tacómetro electrónico sin contacto diseñado para medir la velocidad de la hélice sin usar ninguna conexión mecánica entre el sensor y el eje del motor. El tacómetro consta de dos partes principales: un sensor y un contador de frecuencia (Fig. 1).
El sensor genera señales de pulso que siguen con una frecuencia que es un múltiplo de la velocidad de rotación de la hélice. La multiplicidad está determinada por el número de cuchillas. Se pueden utilizar dos tipos de sensores para este tacómetro: electrostático y óptico. Un sensor electrostático diseñado específicamente para el dispositivo descrito convierte la carga acumulada en las palas de una hélice giratoria durante la fricción contra el aire en un voltaje pulsado. Para hacer esto, el sensor tiene un elemento sensible (Fig. 2): una antena estrecha hecha de una placa o cable de metal, instalada paralela al plano de rotación del tornillo.
Cuando las palas cargadas pasan por la antena, se inducirá en ella una tensión alterna, cuya frecuencia estará determinada por la expresión (K * N) / 60, donde K es el número de palas de la hélice, N es la velocidad de la hélice (rpm). La antena del sensor electrostático es una fuente de voltaje bajo (del orden de milivoltios) con una resistencia interna muy alta igual a la resistencia de aislamiento. Para garantizar el funcionamiento normal del frecuencímetro, este voltaje se suministra a un amplificador con una alta impedancia de entrada (Fig. 3).
La alta impedancia de entrada se logra mediante el uso de una etapa de adaptación, que es una combinación de un seguidor de flujo en un transistor de efecto de campo VT1 y un seguidor de emisor en un transistor bipolar VT2. El amplificador operacional DA1 proporciona amplificación de señal a un nivel suficiente para operar el contador de frecuencia. Un sensor óptico consta de una fuente de luz, un elemento sensible (un fotodiodo o una fotorresistencia) y un amplificador. La fuente de luz y el elemento sensor se colocan de modo que el haz atraviese el plano del tornillo. Durante la rotación, las palas cruzan periódicamente el haz que incide sobre el elemento sensible conectado entre la base y el emisor (Fig. 4), cambiando periódicamente su resistencia y formando así una tensión alterna en la base del transistor.
Los pulsos recibidos son amplificados por un amplificador de dos etapas a un valor suficiente para la operación del medidor de frecuencia. El frecuencímetro convierte los pulsos recibidos por los transmisores en una corriente continua proporcional a la tasa de repetición de pulsos. Su elemento principal es un multivibrador en espera en los transistores VT5 y VT6 (Fig. 5).
Cuando las señales de los sensores llegan al multivibrador que espera, genera pulsos de duración constante, determinados solo por los valores de las resistencias y capacitancias del circuito. Cuando el tornillo gira, a la salida del multivibrador en espera se forma una secuencia de pulsos de amplitud y duración constantes, cuya tasa de repetición es proporcional a la velocidad de rotación del tornillo. La secuencia de pulsos resultante contiene un componente constante, cuyo valor depende del llamado ciclo de trabajo: la relación entre el período de repetición del pulso y su duración, es decir, la velocidad de rotación del tornillo. El componente DC se extrae integrando la secuencia de pulsos. El elemento integrador es el dispositivo indicador RA1, que sirve simultáneamente para indicar la velocidad de giro de la hélice. En este caso se utilizó un cabezal magnetoeléctrico de 100 μA con una resistencia adicional R22. También se puede utilizar un instrumento más grueso. La resistencia variable R21 se utiliza al calibrar el tacómetro. Se utiliza un seguidor de emisor en un transistor VT7 para desacoplar el integrador y el multivibrador en espera. El dispositivo se alimenta con baterías o con un rectificador de 9,5 V. En la fabricación de un tacómetro, se puede adoptar cualquier diseño, pero el más apropiado es el diseño en forma de dos bloques: un sensor y un medidor de frecuencia con un indicador, interconectados por un cable de tres hilos. Un sensor electrostático debe protegerse cuidadosamente. La antena del sensor puede estar hecha de una pieza de alambre de cobre, una tira estrecha de latón o lámina de fibra de vidrio. Durante las mediciones, debe estar paralelo al plano de rotación del tornillo a una distancia que garantice el funcionamiento normal del dispositivo. Para mejorar la precisión de medir la velocidad de rotación de la hélice, antes de comenzar a trabajar, es necesario calibrar el tacómetro, para lo cual se incluye un calibrador (integrado o remoto) en su composición. El calibrador es un multivibrador (Fig. 6) que genera pulsos cortos, cuya tasa de repetición está determinada por los valores de las resistencias R24, R25 y las capacitancias C6, C7 y se selecciona en función del rango de velocidades medidas. Para una precisión de medición suficiente, la calibración debe realizarse en dos o tres puntos en el rango de velocidad. En este caso, las tasas de repetición de pulso requeridas para una hélice de dos palas están determinadas por la expresión f=N/30.
La tabla (ver Fig. 6) muestra los valores de las resistencias R24 y R25 para varias velocidades de tornillo. El ajuste de frecuencia preciso se realiza mediante una resistencia de sintonización R30, mientras que el ajuste de frecuencia se controla mediante un frecuencímetro digital de alta precisión. Puede obtener varias frecuencias mediante las resistencias paso a paso R24 y R25 o mediante el uso de varios generadores. Autor: V.Evstratov
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