Tachymètre d'avion. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le tachymètre décrit dans l'article est conçu pour mesurer la vitesse de rotation de l'hélice du modèle d'avion, mais il peut également être utilisé pour contrôler le fonctionnement d'autres mécanismes à pales - rotors, roues, obturateurs. Le principe de fonctionnement de ce dispositif repose sur la mesure de la fréquence d'interruption par les pales de l'hélice du flux de rayonnement infrarouge modulé créé par le tachymètre et incident sur son élément photosensible.

Comparé à des tachymètres à usage similaire [1-3], similaires à celui décrit par le principe de fonctionnement, le dispositif proposé est plus résistant au bruit. Ils peuvent mesurer la vitesse de rotation des hélices contenant deux, trois et quatre pales. Le tachymètre est équipé d'un indicateur de pointeur de la vitesse de rotation, qui fournit non seulement des informations quantitatives, mais également qualitatives sur la dynamique des modifications du paramètre contrôlé [4].

L'instrument dispose de deux limites de mesure pour la vitesse de l'hélice : jusqu'à 3000 30000 tr/min et jusqu'à 2,5 XNUMX tr/min. Erreur de mesure - pas plus de ±XNUMX %. Il existe un calibrateur à quartz, qui augmente la précision de la mesure et vous permet de surveiller rapidement les performances de l'appareil. Le tachymètre est fabriqué sur une base d'éléments abordable et est facile à configurer.

Le schéma fonctionnel de l'appareil est illustré à la fig. 1. L'oscillateur à cristal génère une séquence périodique d'impulsions rectangulaires à une fréquence de 100 kHz. A partir de la sortie du générateur, ces impulsions sont transmises à des diviseurs de fréquence par 20000 et 2000, formant des impulsions suivantes à une fréquence de 50 et 500 Hz, respectivement. Ces impulsions sont destinées à calibrer le tachymètre avant d'effectuer une mesure. Une fréquence de 50 Hz correspond à une vitesse d'hélice de 3000 500 tr/min (maximum à la première limite de mesure), et une fréquence de 30000 Hz - 1 2 tr/min (maximum à la deuxième limite de mesure). Le commutateur SAXNUMX sélectionne la limite de mesure et le commutateur SAXNUMX - le mode de fonctionnement de l'appareil (étalonnage ou mesures).

Riz. 1. Schéma fonctionnel du tachymètre

En mode d'étalonnage de l'appareil, des impulsions d'une fréquence de 50 ou 500 Hz sont envoyées via les commutateurs SA1.1 et SA2.1 à l'une des entrées de l'élément logique ET, dont la deuxième entrée reçoit des impulsions d'une fréquence de 100 kHz de la sortie d'un oscillateur à quartz. A la sortie de l'élément logique, une séquence de rafales d'impulsions à une fréquence de 50 kHz suit avec une fréquence de 500 ou 100 Hz. Cette séquence est transmise à l'entrée de signal de l'émetteur IR, dont le fonctionnement est autorisé en appuyant sur le bouton SB1 et en le maintenant enfoncé. La gâchette dans le circuit du bouton élimine le rebond de ses contacts.

Après avoir atteint le récepteur IR, qui est à une certaine distance de l'émetteur et situé sur le même axe optique avec lui, le rayonnement IR est à nouveau converti en un signal d'impulsion électrique. Il est amplifié et filtré par un amplificateur passe-bande. Le signal amplifié est détecté en amplitude et converti en une séquence d'impulsions suivant la fréquence de répétition des rafales de rayonnement IR. Après amplification et mise en forme par un trigger de Schmitt, ces impulsions deviennent rectangulaires avec de fortes chutes.

En mode d'étalonnage, les impulsions de la sortie du déclencheur de Schmitt démarrent un seul vibrateur qui normalise leur durée, qui, en fonction de la limite de mesure sélectionnée, est modifiée par le commutateur SA1.2. La composante constante de la tension de sortie d'un seul vibrateur, directement proportionnelle à la fréquence, est mesurée par un voltmètre à partir d'un microampèremètre PA1 et de résistances supplémentaires R_poste1 et R_poste2sélectionné par le commutateur SA1.3. Ces résistances sont des trimmers, avec leur aide, en mode étalonnage, l'aiguille du microampèremètre PA1 est réglée sur la dernière division de l'échelle à chaque limite de mesure.

Lors de la commutation du commutateur SA2 sur "Mesure". à la place des impulsions d'étalonnage, l'entrée de la vanne (élément logique ET) reçoit un niveau constant d'une unité logique, à la suite de quoi la séquence d'impulsions IR émises avec une fréquence de 100 kHz devient continue. Le rayonnement IR sur le chemin de l'émetteur au récepteur est périodiquement interrompu par les pales d'une hélice d'avion modèle en rotation insérée dans l'espace entre l'émetteur et le récepteur. Par conséquent, la fréquence des impulsions à la sortie de la gâchette de Schmitt est égale au produit de la vitesse de l'hélice et du nombre de ses pales. Il peut y en avoir deux, trois ou quatre. Pour tenir compte de ce facteur, le chemin du signal entre la gâchette de Schmitt et le vibrateur unique est activé à l'aide des commutateurs SA3 et SA2.2 avec un diviseur de fréquence de répétition des impulsions par deux, trois ou quatre.

Le schéma de principe du tachymètre est illustré à la fig. 2. Le générateur d'impulsions avec une fréquence de 100 kHz se compose d'éléments logiques DD1.1, DD1.2, d'une résistance R4 et d'un résonateur à quartz ZQ1. Élément logique DD1.3 - tampon. Les diviseurs de fréquence sont construits sur des compteurs binaires DD2, DD7 et des éléments logiques DD1.4, DD4.1-DD4.3, DD6.1. Les impulsions avec une fréquence de 50 Hz sont retirées de la sortie 15 du compteur DD7, et les impulsions avec une fréquence de 500 Hz - de la sortie 13 du compteur DD2.

Riz. 2. Schéma de principe du tachymètre

Les éléments DD8.1, DD8.2 réalisent une fonction logique ET Le déclencheur qui génère le signal permettant le fonctionnement de l'émetteur est constitué des éléments logiques DD8.3, DD8.4. Les éléments logiques DD6.2-DD6.4, connectés en parallèle, et le transistor VT4 forment un amplificateur d'impulsions qui alimente la diode émettrice IR VD4.

Le récepteur IR est constitué d'une photodiode VD1 et d'une source suiveuse sur un transistor VT1. L'amplificateur passe-bande est construit sur l'ampli-op DA1 et le transistor VT2. Le circuit R7R8C5 définit une polarisation constante à l'entrée non inverseuse de l'ampli op, et la résistance R10 définit son courant de commande. Le circuit de contre-réaction de l'amplificateur est formé par la résistance R12 et le condensateur de découplage C4. Le condensateur C6 sert à la correction de fréquence de l'ampli-op. Le transistor VT2 est un suiveur d'émetteur qui augmente la capacité de charge de l'ampli-op DA1.

Dans le tachymètre fabriqué par l'auteur, le gain de tension de l'amplificateur passe-bande à une fréquence de 100 kHz est de 400. Les fréquences de coupure de la bande passante au niveau de -3 dB sont de 75 et 135 kHz. D'un échantillon à l'autre de l'appareil, les valeurs de ces paramètres peuvent différer de celles données de 15 ... 20%, ce qui n'affecte pas de manière significative le fonctionnement de l'appareil. Cependant, la fréquence de gain maximale doit être comprise entre 100 ± 5 kHz. Si nécessaire, il est corrigé par une sélection de résistances R10, R12 et de condensateurs C4, C6. Habituellement, il suffit de choisir une résistance R10.

Le détecteur d'amplitude est monté sur les diodes VD2 et VD3, et l'amplificateur des impulsions détectées est monté sur l'ampli-op DA3. Le circuit R16R24C10 fournit la polarisation constante nécessaire à l'entrée non inverseuse de l'ampli-op. La résistance R31 définit son courant de commande. Le condensateur C12 se sépare. Le circuit de contre-réaction de l'amplificateur est formé par les résistances R27, R33 et les condensateurs C16, C18. Le gain de tension au milieu de la bande passante est de 5. Les condensateurs C12, C16 forment la réponse en fréquence de l'amplificateur dans la région des basses fréquences (fréquence de coupure 1 ... 2 Hz) et le condensateur C18 - dans la région des hautes fréquences (fréquence de coupure 8 kHz). L'impédance d'entrée de l'amplificateur est fixée par la résistance R22.

Le trigger de Schmitt est constitué d'éléments logiques DD3.1, DD3.2 et de résistances R3, R5 qui fixent ses seuils de commutation. Le double compteur binaire DD5 et les éléments logiques DD3.3, DD3.4 forment des diviseurs de fréquence par deux, trois et quatre.

Le vibreur unique est réalisé sur le temporisateur intégré DA2, dont les éléments de temporisation sont le condensateur C13 et les résistances R25 et R26 commutées lorsque la limite de mesure change. Condensateur C15 - filtrage. La clé électronique sur le transistor VT3 et le circuit de différenciation R21C8 forment de courtes impulsions de démarrage à un seul vibreur aux moments de chutes d'impulsions croissantes à l'entrée de la clé électronique.

Les résistances R29, R30, R34, R35 forment une résistance supplémentaire pour le microampèremètre PA1. Le condensateur C17 réduit la gigue de l'aiguille du microampèremètre à la limite inférieure de mesure. Les contacts du bouton SB1.2 shuntent le microampèremètre PA1 lorsque le bouton n'est pas enfoncé, et il n'est pas nécessaire de lire les lectures de l'instrument. Cela élimine les fortes fluctuations de son aiguille dangereuses pour le microampèremètre au moment d'allumer et d'éteindre le tachymètre, de changer les limites de mesure et les modes de fonctionnement.

L'appareil est alimenté à partir d'une source de tension stabilisée +9 V avec un courant de sortie maximal d'au moins 0,5 A. Condensateurs C2, C3, C9, C14 - filtrage dans le circuit de puissance.

Les pièces du tachymètre sont montées sur charnières sur une planche à pain. La diode émettrice VD4 et la photodiode VD1 sont situées à l'extérieur de la carte à une distance de 150...200 mm l'une de l'autre, formant un espace qui, lors de la mesure de la vitesse, est traversé par les pales d'une hélice en rotation.

L'appareil utilise des condensateurs à oxyde K50-35, d'autres similaires peuvent être utilisés à la place. Les condensateurs céramiques - K10-17, KM-6 ou ceux importés conviennent à la place. Le condensateur de synchronisation C13 est K73-17, il peut être remplacé par un K73-9, K73-24 ou un autre condensateur à film. Résistances fixes - C2-33. Résistances ajustables - SP2-2a ou autres similaires. L'appareil utilise des commutateurs à biscuit PGK et un double bouton KM2-1, au lieu desquels d'autres similaires peuvent être utilisés. Microampèremètre - M906 ou autre avec un courant de déviation complet de la flèche 100 μA.

Les diodes KD522B peuvent être remplacées par des diodes de la même série ou, par exemple, des séries KD503, KD521. Au lieu de la diode émettrice IR AL129A, des diodes ayant le même objectif des séries AL107, AL118 ou importées conviennent. La photodiode FD-256 peut être remplacée par les photodiodes FD-21KP, FD-25K, FD-26K. Remplacement du transistor à effet de champ KP307G - transistors de la même série avec un indice différent ou série KP303, transistors KT315B - autres structures de silicium npn à faible puissance. Au lieu du transistor KT973A, il est permis d'utiliser KT973B.

Lors du remplacement des amplificateurs opérationnels KR1407UD3 et KR140UD1208 par 1407UD3 et 140UD12, respectivement, il convient de prendre en compte leurs différences de type de boîtier et d'affectation des broches. Les microcircuits de la série K561 peuvent être remplacés par des microcircuits de la série 564 ou des analogues importés, et le microcircuit KR1006VI1 peut être remplacé par la série 555 importée.

Le réglage des unités fonctionnelles du tachymètre ne présente aucune particularité et s'effectue selon des méthodes connues. L'alignement des axes optiques de la diode émettrice VD4 et de la photodiode VD1 est contrôlé par l'amplitude maximale du signal avec une fréquence de 100 kHz à la sortie de l'amplificateur passe-bande (l'émetteur du transistor VT2) avec le bouton SB1 enfoncé . L'aiguille du microampèremètre PA1 est réglée sur la dernière division de l'échelle lors de l'étalonnage de l'appareil dans les limites de mesure de 3000 et 30000 tr/min, respectivement, avec les résistances d'ajustage R35 et R34.

Lors de la mesure de la vitesse de rotation d'une hélice dont les pales sont constituées d'un matériau absorbant faiblement le rayonnement infrarouge, le fonctionnement normal du tachymètre est obtenu en réduisant sa sensibilité au rayonnement infrarouge. Pour ce faire, la résistance d'ajustement R6 réduit l'amplitude du signal à l'entrée de l'amplificateur passe-bande.

littérature

1. Mil G. Télécommande électronique des modèles. - M. : DOSAAF, 1980.
2. Evstratov V. Vis sur le contrôle. - Modéliste, 1992, n° 11, p. 6, 7.
3. Tachymètre optique. - URL : radiokot.ru/circuit/digital/measure/03.
4. Mezhlumyan A. Numérique ou analogique ? - Radio, 1986, n° 7, p. 25, 26.

Auteur : O. Ilyin

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