Универсальные тахометры

Вариант 1
При элементарных навыках пайки деталей можно собрать описываемый ниже тахометр (разработка М. Егорова) буквально за один вечер. Для этого потребуются три широко распространенных транзистора и 15 резисторов и конденсаторов (рис. 16).

Основой тахометра является управляемый мультивибратор на транзисторах Т,, Т2, генерирующий узкие прямоугольные импульсы длительностью 1 мс. Постоянство амплитуды импульсов достигается стабилизацией напряжения, питающего мультивибратор, при помощи стабилитрона Д, и конденсатора С5. Транзистор С3, включенный по схеме эмиттерного повторителя, служит Для согласования выходного сопротивления мультивибратора с внутренним сопротивлением измерительной головки.

Отдатчика, намотанного на высоковольтный провод, идущий от бобины системы зажигания, управляющие импульсы подаются на базу транзистора Т2 через конденсатор С,.

С частотой управляющих импульсов мультивибратор генерирует постоянные по амплитуде прямоугольные импульсы, которые подаются на базу транзистора Т3, связанного с показывающим прибором. Поскольку сила тока, амплитуда и длительность импульсов постоянны, показания прибора зависят только от частоты импульсов в системе зажигания, т. е. от числа оборотов коленчатого вала. Чем импульсы чаще, тем больше отклонение стрелки прибора.



Отдатчика может поступать различное число импульсов в зависимости от числа цилиндров и типа двигателя (двухтактный или четырехтактный). Например, на одноцилиндровом четырехтактном двигателе на каждые два оборота коленвала получается один импульс; на четырехцилиндровом (при размещении датчика на проводе до распределителя) на каждый оборот будут приходиться два импульса; на двухтактном каждому обороту коленвала будет соответствовать один импульс.

Описываемый тахометр был изготовлен специально для мотора "Вихрь" и для получения наибольшей точности замера датчик размещается не на одном из проводов, а сразу на обоих. Поэтому за один оборот коленвала на прибор поступает два импульса (рис. 17).

Прибор может питаться от любого источника постоянного тока напряжением 12 В, в том числе от трех последовательно соединенных батарей от карманного фонаря.

Конструктивно прибор можно выполнить на плате из любого диэлектрика (текстолит, винипласт и т.д.) толщиной 1,5-2 мм.



Размеры платы определяются габаритными размерами измерительного прибора и элементов, применяемых при сборке схемы.

Монтаж можно выполнить любым из общеизвестных способов: навесным, печатным или на монтажных стойках.

В качестве измерительного прибора применим магнитоэлектрический миллиамперметр с током полного отклонения стрелки 1м А.

Транзисторы Т1 - Т3 типа МП42Б могут быть заменены любыми низкочастотными p-n-р транзисторами с UK3 не ниже 15 В.

Плату с установленными на нее деталями удобнее всего прикрепить под выходными клеммами измерительного прибора, установленного на приборном щитке катера. Если лодка не имеет ни дистанционного управления, ни приборного щитка, тахометр лучше смонтировать в отдельной коробке подходящих размеров вместе с батареями питания.

Датчик импульсов (5-10 витков один к другому) наматывается проводом ПЭВ или ПЭЛШО 0 0,31 мм на высоковольтный провод системы зажигания и закрепляется на нем изоляционной лентой.

Калибровку прибора тахометра можно произвести несколькими способами. В лабораторных условиях это делается при помощи импульсного генератора. С выхода генератора (например, Г5-6А) импульсы с частотой от 0 до 100 Гц и амплитудой до двух В подаются на вход тахометра (конденсатор С3). При частоте следования импульсов 100Гц стрелка измерительного прибора (ИП) должна отклониться на всю шкалу измерения, что соответствует 6000 об/ мин, для двухтактного одноцилиндрового двигателя или на половину шкалы (3000 об/мин) - для четырехтактного четырехцилинд-рового и двухтактного двухцилиндрового (при снятии импульсов с двух высоковольтных проводов). Если стрелка прибора не доходит до конца шкалы или, наоборот, шкалы не хватает, необходимо подрегулировать чувствительность прибора при помощи переменного резистора Rj. Если это не удается сделать, то следует слегка изменить сопротивление (в большую или меньшую сторону) резистора Rj. Прибор градуируют в об/мин (через 1000 об/мин).

Есть более доступный способ градуировки. Любое электромеханическое реле, например РЭС-9 (паспорт PC 4524200), включают в сеть переменного тока согласно напряжению, указанному в паспорте (в данном случае 24 В). К нормально замкнутым контактам реле подсоединяется, как показано на схеме, батарейка напряжением 1,5-2 В.



Частота переменного тока в сети равна 50 Гц, поэтому контакты реле будут размыкаться с частотой 50 раз в секунду. Градуировку прибора производят по одной точке в средней части шкалы, выставив стрелку прибора, согласно данным таблицы, для 50 Гц, резистором R8.



Учитывая, что шкала прибора линейна, стрелку нужно выставить на таком делении шкалы, чтобы можно было замерить в конце ее 5000-6000 об/мин.

Показания прибора могут быть неверны, если с датчика на моторе снимаются импульсы амплитудой более 2 В или менее 0,8 В. Проверить напряжение можно авометром при максимальных оборотах двигателя; при необходимости придется уменьшить или увеличить число витков датчика.


Вариант2
Тахометр конструкции Г. Заенчковского универсален и может использоваться с двигателями различного типа (включая четырехтактные стационарные) и различными системами зажигания. Прибор имеет собственную погрешность менее 1% при изменении напряжения питания от 8 до 20 В и окружающей температуры в пределах от минус 15 до плюс 60°; не шунтирует систему зажигания; имеет высокую помехозащищенность.

Тахометр состоит из двух основных частей - селектора импульсов и частотомера. После серии испытаний за основу была выбрана схема, использованная в серийном приборе ДЛМ-1, но несколько переработанная (Рис. 19).



Тахометр работает следующим образом. Пачка затухающих колебаний с первичной обмотки генераторной катушки зажигания поступает на дифференцирующую цепь C1 (C2), R1 тахометра. Через ограничительный диод Д1 отрицательный импульс поступает на делитель напряжения R2, R3 и интегрирующую цепь R4, С4. С делителя напряжения импульс поступает на вторую дифференцирующую цепь СЗ, R5 и далее на ограничительный диод Д2. С интегрирующей цепочки R4, С4 через делитель напряжения R6, R7 на анод диода Д2 поступает отрицательный запирающий импульс. Оба импульса (с СЗ, R5 и с R6, R7) поступают на диод Д2 одновременно, но амплитуда импульса, поступающего с С3, R5, несколько больше амплитуды запирающего импульса.

Запирающее действие импульса прекращается только с разрядом конденсатора С4 к приходу колебаний на вход тахометра. Таким образом, из пачки затухающих колебаний на дифференцирующую цепь С5, R8 поступает только один отрицательный импульс. Этот импульс подводится к базе нормально закрытого транзистора Т1 и открывает его.

Коллекторный ток транзистора Т1 создает на резисторе R9 падение напряжения, которое прикладывается к управляющему электроду тринистора ДЗ и открывает его. Конденсатор С6, заряженный через резистор R10 и измерительный прибор ИП1, в момент открытия тринистора ДЗ разряжается через открытый переход тринистора и прямой переход диода Д5. Сопротивление резистора R10 достаточно велико для того, чтобы тринистор в конце разряда конденсатора С6 закрылся и начался новый цикл разряда конденсатора С6 от источника питания через стабилизатор: Д4, R12 и С7.

Протекающий при заряде через рамку измерительного прибора ИП1 ток отклоняет стрелку пропорционально частоте входных импульсов.

Питание тахометра осуществляется от набора сухих батарей, от аккумулятора или от генератора магдино через мостиковый выпрямитель на четырех диодах типа Д226 или Д220 и гасящий резистор МЛТ-1 сопротивлением 100 Ом. В настоящее время мостиковый выпрямитель является штатной деталью мотора.
При изготовлении тахометра могут быть использованы следующие детали: резисторы R1-R10 - типа МЛТ 0,125; R12 - МЛТ 0,5; R11 - проволочный типа СП5-16ТА-О,5 или другой проволочный с подходящими габаритами; конденсаторы С1, С2 - типа МБМ, К40У-9, КМ4 на рабочее напряжение не менее 400 В; С3 - любого типа на напряжение не менее 160 В; С4, С5 - любого типа на рабочее напряжение 50 В; С7 - любой электролитический на напряжение 25 В. Особые требования должны быть предъявлены к конденсатору С6, поскольку от его стабильности зависят погрешность и воспроизводимость показаний тахометра.

Рекомендуется использовать бумажные конденсаторы МБМ, К40У-9, К42У-2 на напряжение не более 160 - 200 В. Диоды Д1 типа Д226 можно заменить на Д7, Д2 типа Д220 с любым индексом, Д5 типа ДЗ 11А или любой германиевый маломощный импульсный диод с малым прямым сопротивлением. Тринистор КУ 101Аможно заменить на КУ101 с любым индексом, транзистор КТ203Г - на П104, П106, МШ14 - МП116.
В качестве стрелочного измерительного прибора можно применить любой микроамперметр с чувствительностью не хуже 200 мкА. Прибор надо выбирать по классу точности 1,0; 1,5, если необходима высокая точность измерений, и 2,5; 4,0 - если необходима только индикация изменения числа оборотов.

Конструктивно все элементы тахометра размещены на печатной плате толщиной 2 мм и размером 60 х 140 мм (рис. 20). Плата и измерительный прибор размещаются в коробке, укрепленной на передней панели или приборном щитке лодки. После настройки и калибровки прибора плату с элементами необходимо покрыть влагостойким лаком.



Настройку тахометра лучше всего производить с помощью генератора импульсов Г5-54 (Г5-15) и частотомера 43-24 или любого другого ему аналогичного. Производить настройку тахометра только по одному генератору не следует, поскольку он имеет грубую шкалу. Отрицательные импульсы длительностью 3-5 мкс с частотой 100 Гц, амплитудой 25-30 В с генератора подаются на один из входов тахометра. Стрелка прибора резистором R11 устанавливается в середине шкалы. Если стрелку не удается установить в середине шкалы, необходимо проверить чувствительность измерительного прибора или увеличить сопротивление потенциометра R11. После этого на генераторе устанавливается частота, соответствующая максимальным оборотам двигателя, и резистором R11 стрелка прибора устанавливается на последнее деление шкалы.

Необходимая частота генератора по частоте вращения коленчатого вала может быть определена с помощью формулы

F = n X k / 60Гц,

где F - частота, Гц; n - частота вращения коленчатого вала, об/мин; k - количество искрообразований за один оборот коленчатого вала.

Учитывая абсолютную линейность шкалы, получив максимальное отклонение стрелки, можно проградуировать всю шкалу. При отсутствии необходимых приборов настройку и калибровку тахометра можно выполнить более простым способом, но при этом возрастает и погрешность его показаний. Для этого используется любое неполяризованное реле постоянного тока, контакты которого могут пропустить ток 1-1,5 А. Обмотка реле "Р" подключается к сети через любой понижающий трансформатор, имеющий напряжение 30-35 В (рис. 21).



Контакты реле "Р" имитируют работу прерывателя магнето в схеме зажигания. При градуировке рабочий зазор запальной свечи уменьшается до 0,2-0,3 мм. В качестве батареи "Б" можно использовать аккумулятор или 2-3 батареи 336Л, включенных параллельно.

Можно проградуировать тахометр, используя реле с контактами, рассчитанными на ток 30 - 100 мА (Рис. 90,6) и набором сухих батарей на напряжение 15-25 В. Частота переменного тока в сети равна 50 Гц, поэтому контакты реле будут размыкаться 50 раз в секунду, что будет соответствовать 1500 об/мин для двухцилиндрового двухтактного двигателя. Учитывая линейность шкалы, по одной полученной точке можно програ-дуировать всю шкалу.

При подключении тахометра к мотору выводы 1 и 2 соединяются с первичными обмотками высоковольтных трансформаторов или с проводами, выведенными на кнопку "стоп", а вывод 3 - с корпусом двигателя. При подключении тахометра к аккумулятору, соединенному с массой двигателя, необходимо следить, чтобы не "переплюсовать" аккумулятор; в противном случае тахометр из-за короткого замыкания выйдет из строя.