Прибор для измерения оборотов электродвигателя

Тахометр: обороты двигателя – под контролем

Каждое транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания оснащается прибором для измерения частоты вращения коленчатого вала — тахометром. О том, что такое тахометр и зачем он нужен, какие тахометры сегодня используются на автотранспорте, как они устроены и работают — читайте в данной статье.

Что такое тахометр и зачем он нужен в автомобиле?

Автомобильный тахометр — прибор для измерения и индикации частоты вращения коленчатого вала двигателя. Прибор постоянно отображает текущие обороты силового агрегата, что позволяет решать несколько задач:

  • Выбирать оптимальную передачу КПП и скорость движения автомобиля в различных условиях. Именно по показаниям тахометра проще всего выбирать правильный момент для переключения с низшей на высшую передачу и наоборот;
  • Выбирать оптимальный режим работы двигателя. Двигатели внутреннего сгорания развивают наибольший крутящий момент в узком интервале частот вращения коленвала, и именно по тахометру проще всего отслеживать достижение данного режима;
  • Своевременно выявлять неисправности, приводящие к неравномерной работе двигателя на холостом ходу и на всех режимах. Некоторые неисправности системы питания, зажигания и других систем приводят к тому, что обороты двигателя ?плавают?, что легко отследить по тахометру.

Несмотря на широкое внедрение электронных систем управления, выбирающих оптимальные режимы работы мотора при изменяющихся нагрузках, тахометры не теряют своей актуальности. Этот прибор имеет важное значение для правильной эксплуатации транспортных средств, поэтому сегодня он обязательно присутствует на легковых и грузовых автомобилях, тракторах и спецтехнике.

Типы и виды тахометров

Используемые на транспорте тахометры делятся на несколько типов по принципу работы, способу обработки сигнала и индикации, способу подключения и применимости.

По принципу работы и способу подключения тахометры бывают:

  • Механические/электромеханические (центробежные, магнитные) с прямым приводом;
  • Электрические с подключением к системе зажигания двигателя — электронные (импульсные);
  • Электрические с подключение к электрическому генератору — электромашинные.

По способу обработки сигнала тахометры бывают аналоговыми и цифровыми.

По применимости тахометры делятся на несколько групп:

  • Для бензиновых двигателей с контактной и бесконтактной системой зажигания — подключение непосредственно к первичной (низковольтной) цепи;
  • Для всех типов двигателей с электронным блоком управления — подключение к ЭБУ, сам блок использует для управления тахометром сигналы от системы зажигания или датчика положения коленчатого вала;
  • Для дизельных двигателей — подключение к генератору.

Как правило, тахометры производятся для эксплуатации на определенных марках и моделях автомобилей, тракторов и другой техники, некоторые приборы могут использоваться на различном транспорте, оснащенном одинаковыми двигателями, системами зажигания и т.д.

Устройство тахометра

Тахометр состоит из нескольких основных узлов: измерительный блок или преобразователь сигнала, блок индикации и вспомогательные компоненты.

Измерительный блок механических и электромеханических тахометров чаще всего магнитный, аналогичный обычному спидометру (в сущности, спидометр и является тахометром, измеряющим частоту вращения вторичного вала КПП или колеса). Такой спидометр подключается к двигателю гибким валом.

Измерительный блок в электрических приборах может строиться по аналоговой схемотехнике на транзисторах или по цифровой схемотехнике на основе специализированных микросхем. Данный блок получает сигнал от датчика, ЭБУ, генератора или системы зажигания, обрабатывает его в соответствии с предварительными настройками, и преобразованный сигнал подает на блок индикации.

Читайте также:  Прибор для замера температуры на расстоянии

Блок индикации может быть нескольких типов:

  • Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
  • Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
  • Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.

На автомобилях обычно используются стрелочные индикаторы, которые лучше читаются и позволяют сразу определить, в каком режиме работает двигатель. Цифровые и светодиодные индикаторы чаще всего устанавливаются при тюнинге, также они находят применение в простых тахометрах для мототехники, дизель-генераторов и т.д.

Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:

  • Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
  • Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
  • Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
  • Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.

Градуировка шкалы оборотов может выполняться в единицах или в десятках с указанием множителя — х100 или х1000, единица измерения оборотов — r/min или min -1 .

Вся конструкция помещена в корпус, который может монтироваться в приборную панель или устанавливаться отдельно. При этом тахометры могут быть различными по комплектации:

  • Прибор без дополнительных функций;
  • Тахометр с различными индикаторами;
  • Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.

Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.

Принцип работы магнитных тахометров

Работа магнитного тахометра основана на явлении индукции вихревых токов (токов Фуко) в немагнитном диске вращающимся постоянным полем. В обычном состоянии алюминиевый или медный диск не обладает магнитными свойствами, но если поместить его во вращающееся магнитное поле, то в нем возникают вихревые токи. Данные токи взаимодействуют с магнитным полем, поэтому немагнитный диск тоже начинает вращаться вслед за магнитом.

Для работы тахометра к диску присоединена стрелка, на валу которой закреплена возвратная пружина. Магнит связан с коленвалом или одним из валов трансмиссии посредством гибкого вала. Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращается магнит, и тем выше сила, отклоняющая закрепленный пружиной немагнитный диск — все это отражается и на положении стрелки.

Принцип работы электрических тахометров

Электрические тахометры используют для измерения электрические сигналы или отдельные импульсы. Электрические сигналы, пропорциональные частоте вращения коленвала, в бензиновом двигателе генерируются системой зажигания и электрическим генератором, а в бензиновом двигателе — только генератором. Также необходимый сигнал можно получать от электронного блока управления двигателем.

Наиболее просто работает тахометр, подключаемый к электрогенератору. Генератор имеет привод от коленчатого вала посредством клиноременной передачи, поэтому частота вращения ротора генератора всегда пропорциональна оборотам двигателя. А от частоты вращения ротора генератора зависит величина генерируемой на обмотке ЭДС, что и используется для подключения электромашинного тахометра. В сущности, прибор является вольтметром, который измерят напряжение на генераторе и преобразует его в показания числа оборотов коленвала. Тахометр подключается к генератору через специальный разъем, при этом требуется подстройка прибора под конкретный генератор.

Читайте также:  Прибор для измерения заряда батареек

Работа электронного тахометра, подключаемого к системе зажигания, чуть более сложна. В системе зажигания генерируются импульсы тока, необходимые для образования искры в свечах зажигания. При этом частота искрообразования прямо связана с частой вращения коленвала — в противном случае топливно-воздушная смесь в цилиндрах не поджигалась бы вовремя. Частота искрообразования зависит от числа цилиндров двигателя и порядка их работы. В четырехцилиндровых двигателях система зажигания генерирует две искры за один оборот коленвала — по одной искре на каждые 180°. Именно это обстоятельство и используется для работы электронных тахометров — измерительный блок измеряет частоту искрообразования, и преобразует ее в показания числа оборотов двигателя. Электронный тахометр подключается к первичной (низковольтной) цепи системы зажигания, и измеряет число импульсов за единицу времени, поэтому данный тип приборов часто называют импульсным.

На этом же принципе работают простые тахометры для мототехники и других устройств с одно- или двухцилиндровыми двухтактными ДВС, однако подключаются такие приборы к высоковольтной части системы зажигания. Подключение — с помощью провода, обвитого вокруг высоковольтного (свечного) провода. В этом случае прямо измеряется число импульсов на свече и данный параметр преобразуется в показания числа оборотов мотора.

Тахометр — устройство простое и надежное, этот прибор может безотказно работать в течение всего срока эксплуатации транспортного средства. Но в случае поломки прибор следует как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечиваться работа двигателя и эксплуатация транспортного средства в оптимальном режиме.

Приборы для измерения скорости вращения

Магнитоиндукционный тахометр

Магнитоиндукционный тахометр –унифицированный прибор, применяемый для любого типа двигателя.

Рисунок 2.21 – Магнитоиндукционный тахометр.

Рисунок 2.22 – Устройство магнитоиндукционного тахометра.

Основан на измерении сил, возникающих в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля и вихревых токов, наведенных этим полем.

Чувствительным элементом является гильза или тонкостенный диск.

Градуировка прибора в:

.

-ая градуировка лучше абсолютной в , т.к. она дает сведения о количественной и качественной нагрузке (мощности) и имеет высокий класс точности.

указателя соответствует максимальным оборотам двигателя .

Приборы для измерения скорости вращения вала АД

По принципу действия приборы для измерения скорости вращения вала АД делятся на:

1. механические (центробежные);

А) Оптический метод измерения скорости вращения вала АД

Рисунок 2.23 – Схема для измерение скорости вращения вала АД оптическим методом.

.

Приборы для измерения количества топлива

Вне зависимости от принципа действия все топливомеры измеряют высоту топлива в баке.

По принципу действия топливомеры бывают:

Также для определения количества топлива в баке используют системы программного измерения (управления) топливом (СПИТ и СПУТ).

Механический топливомер

Рисунок 2.24 – Механический топливомер.

Электромеханический топливомер

Рисунок 2.25 – Электромеханический топливомер.

А) Суммирующий электромеханический топливомер

Рисунок 2.26 – Суммирующий электромеханический топливомер.

; .

Б) Электроемкостный топливомер

Рисунок 2.27 – Электроемкостный топливомер.

, где

– внутренний диаметр наружной трубки;

– наружный диаметр внутренней трубки.

.

, .

Емкость датчика при заправленном баке в 2 раза больше, чем при пустом. Профилирование датчиков осуществляется путем вырезов во внутренних трубках.

Рисунок 2.28 – Схема самоуравновешивающегося моста переменного тока.

.

При изменении количества топлива меняется емкость , в результате чего в диагонали моста возникает напряжение, которое усиливается и поступает на малый двигатель. Двигатель через редуктор приводит в действие стрелку указателя и одновременно перемещает щетку потенциометра , приводя мостовую схему в состояние равновесия.

Рисунок 2.29 – Схема блока автоматики.

Читайте также:  Приборы для измерения напряжения переменного тока

Приборы для измерения расхода топлива

Рисунок 2.30 – Струя топлива.

; .

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 569 ;

СВЕТОДИОДНЫЙ СТРОБОСКОП ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБОРОТОВ

Представленная схема является измерителем скорости вращения электродвигателей, его особенность: освещение вращающегося объекта светодиодом большой мощности. Измерение заключается в установке частоты вспышек, совместимых с частотой вращения (установки неподвижного изображения при освещении светом стробоскопа из светодиодов). Измерение можно проводить без остановки исследуемого устройства – прямо на ходу. Стробоскоп был построен на основе микроконтроллера ATMEGA8, а обороты отображаются на ЖК-дисплее. Управление осуществляется с помощью энкодера и кнопочек сенсорных. Все устройство может питаться от батареи, потому что из-за импульсного характера работы светодиода он не потребляет много энергии. Система с успехом питается от обычного аккумулятора 9 В типа Крона.

Принципиальная схема LED стробоскопа

Как нетрудно догадаться глядя на схему – основой системы является микроконтроллер U1 (ATMEGA8-16AU), который работает от кварцевого резонатора X1 (16 МГц). Дополнительные конденсаторы C1 (22pF) и C2 (22pF) необходимы для правильной работы резонатора.

Для прошивки программы используется разъем Prog. Разъем необходим, так как микроконтроллер в корпусе SMD, что делает сложным программирование подпайкой проводов.

Конденсатор C5 (100nF) фильтрует питание микроконтроллера. Конденсаторы C6 (100nF) и C7 (100nF) снимают управляющий сигнал, сгенерированный энкодером IMP, обеспечивая безотказную работу в программе. Кнопки S1 – S6 представляют собой дополнительную клавиатуру устройства. Элемент генерации вспышек света – светодиод мощностью 0.5 Вт, его ток ограничен через резистор R4 (30R/2W), а управляется он с помощью транзистора T2 (BC337) и резистора R3 (330R).

Светодиод подключен непосредственно к батарее, в обход стабилизатора, чтобы свести к минимуму воздействие импульсов тока на работу микроконтроллера и разгрузить стабилизатор напряжения U2 (78L05). Конденсаторы C3 (220uF) и C4 (47uF) необходимы для правильной работы стабилизатора.

Показываются результаты измерения на экране W1 (LCD 16×2). Контрастность настраивается с помощью P1 (10k) и подсветку можно включить или выключить программно транзистором T1 (BC556), R1 (47R) и R2 (3,3 к).

Принцип работы

Данные из таблицы делятся на две части, от 60 до 480 об/мин и второй интервал от 480-42000 об/мин. Это разделение вытекает из работы программы, в которой работают два диапазона измерения.

На графиках видно, точки измерения (зависимость оборотов от теоретических вращения, измеренных, переведены с измерения частоты) вместе с соответствующими кривыми калибрования.

В таблице результаты измерений частоты, генерируемой системой в зависимости от показанной на дисплее.

Сборка светодиодного стробоскопа

Схема проста в монтаже, но содержит элементы SMD которые паять надо аккуратно специальным паяльником с насадкой. Сборку следует начинать с двух перемычек. Далее конденсаторы и резисторы SMD (в корпусах 0805 2х1.2 мм). Следующим припаиваем микроконтроллер U1. Кнопки должны иметь длину оси 15 мм и их следует впаивать, чтобы они минимально выступали за ЖК-дисплеем – это будет важно при установке платы в корпус.

Плата спроектирована так, что с легкостью вписывается в любой подходящий пластиковый корпус. При выпиливании отверстий в корпусе можно воспользоваться рисунком с расположением отверстий, специально подготовленном для этой цели. Его следует вставить в корпуса при помощи скотча и просверлить рисунок. Это значительно облегчит выполнение корпуса.

Стробоскоп предназначен для питания от 9 В аккумулятора, но можно использовать другой источник питания с напряжением 7-12 В. Все файлы проекта (прошивка, рисунки плат) – скачайте напрямую с сервера Элво.ру

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector