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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
Controllo della velocità dell'elica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici Quando si elaborano le installazioni di eliche di motoslitte, deltaplani a motore, aeroplani e modelli di aeromobili, il progettista deve conoscere i valori esatti di una serie di parametri. E, soprattutto, la velocità dell'elica. Ciò è necessario sia quando si potenziano i motori sia quando si sceglie un'elica. La velocità di rotazione è anche uno dei parametri principali durante il funzionamento del motore: dal valore di questo parametro si può giudicare oggettivamente l'affidabilità del motore. In molti casi, è semplicemente impossibile "collegare" uno qualsiasi dei tachimetri standard a un'installazione azionata da un'elica: beh, quando si tratta di modellini di motori, le misurazioni dei contatti possono distorcere il loro funzionamento a tal punto che eventuali sottigliezze di regolazione sono fuori dal domanda. Porto all'attenzione dei lettori un tachimetro elettronico senza contatto progettato per misurare la velocità dell'elica senza utilizzare alcun collegamento meccanico tra il sensore e l'albero motore. Il contagiri è costituito da due parti principali: un sensore e un contatore di frequenza (Fig. 1).
Il sensore genera segnali impulsivi che seguono con una frequenza che è un multiplo della velocità di rotazione dell'elica. La molteplicità è determinata dal numero di pale. Per questo tachimetro possono essere utilizzati due tipi di sensori: elettrostatico e ottico. Un sensore elettrostatico progettato appositamente per il dispositivo descritto converte la carica accumulata sulle pale di un'elica rotante durante l'attrito contro l'aria in una tensione pulsata. Per fare ciò, il sensore ha un elemento sensibile (Fig. 2): un'antenna stretta costituita da una piastra o filo metallico, installata parallelamente al piano di rotazione della vite.
Quando le pale cariche passano accanto all'antenna, verrà indotta una tensione alternata, la cui frequenza sarà determinata dall'espressione (K * N) / 60, dove K è il numero di pale dell'elica, N è la velocità dell'elica (giri/min). L'antenna del sensore elettrostatico è una sorgente di bassa tensione (dell'ordine dei millivolt) con una resistenza interna molto elevata pari alla resistenza di isolamento. Per garantire il normale funzionamento del frequenzimetro, questa tensione viene fornita a un amplificatore con un'elevata impedenza di ingresso (Fig. 3).
L'elevata impedenza di ingresso si ottiene utilizzando uno stadio di adattamento, che è una combinazione di un inseguitore di flusso su un transistor ad effetto di campo VT1 e un inseguitore di emettitore su un transistor bipolare VT2. L'amplificatore operazionale DA1 fornisce l'amplificazione del segnale ad un livello sufficiente per far funzionare il frequenzimetro. Un sensore ottico è costituito da una sorgente luminosa, un elemento sensibile - un fotodiodo o una fotoresistenza - e un amplificatore. La sorgente luminosa e l'elemento sensibile sono posizionati in modo che il raggio passi attraverso il piano della vite. Durante la rotazione, le lamelle attraversano periodicamente il fascio incidente sull'elemento sensibile connesso tra la base e l'emettitore (fig. 4), variandone periodicamente la resistenza e formando così una tensione alternata sulla base del transistor.
Gli impulsi ricevuti vengono amplificati da un amplificatore a due stadi ad un valore sufficiente per il funzionamento del frequenzimetro. Il frequenzimetro converte gli impulsi ricevuti dai trasmettitori in una corrente continua proporzionale alla frequenza di ripetizione degli impulsi. Il suo elemento principale è un multivibratore in attesa sui transistor VT5 e VT6 (Fig. 5).
Quando i segnali dei sensori arrivano al multivibratore in attesa, genera impulsi di durata costante, determinati solo dai valori dei resistori e delle capacità del circuito. Quando la vite ruota, all'uscita del multivibratore in attesa si forma una sequenza di impulsi di ampiezza e durata costanti, la cui frequenza di ripetizione è proporzionale alla velocità di rotazione della vite. La sequenza di impulsi risultante contiene una componente costante, il cui valore dipende dal cosiddetto duty cycle, il rapporto tra il periodo di ripetizione dell'impulso e la loro durata, ovvero dalla velocità di rotazione della vite. La componente DC viene estratta integrando la sequenza di impulsi. L'elemento integrante è il dispositivo indicatore RA1, che serve contemporaneamente ad indicare la velocità di rotazione dell'elica. In questo caso è stata utilizzata una testina magnetoelettrica da 100 μA con un resistore aggiuntivo R22. Può essere utilizzato anche uno strumento più grossolano. Il resistore variabile R21 viene utilizzato durante la calibrazione del tachimetro. Un inseguitore di emettitore su un transistor VT7 viene utilizzato per disaccoppiare l'integratore e il multivibratore in attesa. Il dispositivo è alimentato da batterie o da un raddrizzatore da 9,5 V. Nella produzione di un tachimetro è possibile adottare qualsiasi design, ma il più appropriato è il design sotto forma di due blocchi: un sensore e un frequenzimetro con un indicatore, collegati tra loro da un cavo a tre fili. Un sensore elettrostatico deve essere accuratamente schermato. L'antenna del sensore può essere costituita da un pezzo di filo di rame, da una sottile striscia di ottone o da un foglio di fibra di vetro. Durante le misurazioni, dovrebbe essere parallelo al piano di rotazione della vite a una distanza che garantisca il normale funzionamento del dispositivo. Per migliorare la precisione della misurazione della velocità di rotazione dell'elica, prima di iniziare i lavori, è necessario calibrare il tachimetro, per il quale è incluso nella sua composizione un calibratore (integrato o remoto). Il calibratore è un multivibratore (Fig. 6) che genera brevi impulsi, la cui frequenza di ripetizione è determinata dai valori dei resistori R24, R25 e dalle capacità C6, C7 ed è selezionata in base all'intervallo di velocità misurate. Per una precisione di misurazione sufficiente, la calibrazione deve essere eseguita in due o tre punti nell'intervallo di velocità. In questo caso, i tassi di ripetizione dell'impulso richiesti per un'elica a due pale sono determinati dall'espressione f=N/30.
La tabella (vedi Fig. 6) mostra i valori delle resistenze R24 e R25 per varie velocità della vite. L'impostazione precisa della frequenza viene eseguita da un resistore di sintonia R30, mentre l'impostazione della frequenza è controllata utilizzando un frequenzimetro digitale ad alta precisione. È possibile ottenere diverse frequenze aumentando i resistori R24 e R25 o utilizzando diversi generatori. Autore: V.Evstratov
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