2.2. Индукционные тахометры
Принцип действия индукционных тахометров основан на явлении электромагнитной индукции, заключающейся в том, что индуцированная э.д.с. пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф, сцепленного с катушкой индуктивности из W витков:
. (1)
Индукционные преобразователи для тахометров выполняются в виде небольшого генератора постоянного или переменного тока, вал которого механически связывается с валом испытуемого двигателя.
Используемый в лабораторном стенде тахометр представляет собой трехфазный генератор с постоянным магнитом - ротором.
При синусоидальном распределении магнитной индукции в воздушном зазоре генератора действующее значение переменной э.д.с, индуцируемой в обмотке статора, равно:
, (2)
где: Ф - магнитный поток в Вб;
N - число витков обмотки статора;
n - частота вращения якоря в 1/мин.
Частота генерируемой э.д.с. определяется через число пар полюсов ротора генератора выражением
. (3)
Таким образом, информационным параметром при измерении час вращения вала может служить э.д.с. Е или частота f. Измерение частоты дает большую точность, так как в тахометрах, основанных на изменении напряжения, имеет место значительная температурная погрешность и заметно влияние линии передачи.
2.3. Фотоэлектрические тахометры
Принцип действия фотоэлектрических тахометров основан зависимости модуляции освещенности рабочей поверхности фотоэлектрического преобразователя (фоторезистора, фотодиода и т.п) от числа оборотов вала двигателя. Например, световой поток может прерываться диском с калиброванными отверстиями, насаженным на вал двигателя (рис 1). При этом фотодиод VD1 и резистор Rh составляют делитель напряжения, который подключается к источнику стабилизированного напряжения. При освещении фотодиода его сопротивление уменьшается, ток через делитель увеличивается и падение напряжения на сопротивлении Rh возрастает; при затемнении рабочей поверхности фотодиода падение напряжения на сопротивлении RH уменьшается. Таким образом, при вращении вала двигателя на сопротивлении RH формируются импульсы напряжения, амплитуда и длительность которых определяется временем освещения фотодиода (время освещения рабочей поверхности фотодиода зависит от диаметра отверстия и скорости его перемещения). При этом частота выходных импульсов fИ пропорциональна частоте вращения n вала двигателя и определяется из соотношения:
, (4)
где k - число отверстий в диске;
n - частота вращения вала двигателя в 1/мин.
Принцип действия преобразователя фотоэлектрического тахометра приведен на рисунке 1.
Основным достоинством фотоэлектрических тахометров является простота конструкции, широкие возможности расширения пределов измерения путем изменения числа отверстий в диске, малая нагрузка на вал испытуемого объекта. Очевидным достоинством фототахометров при измерении малых частот вращения является возможность увеличения числа выходных импульсов за один оборот вала путем увеличения числа отверстий в диске.
Рисунок 1 - Преобразователь фотоэлектрического тахометра