8.5. Согласование тахометров с каналами связи.

На самолетах и вертолетах объекты контроля – авиадвигатели, а также различное оборудование располагаются на значительном удалении от кабины, поэтому возникает необходимость в дистанционном измерении важнейших параметров, по которым можно определить состояние и режимы работы систем самолета и двигателя. Чтобы постоянно контролировать частоту вращения вала авиадвигателя, необходимо датчик частоты вращения установить в местах измерения указанных параметров. При передачи информации ее носителем обычно является не непосредственно измеряемый параметр, а электрический сигнал (напряжение или ток), который после соответствующего преобразования используется для управляющего воздействия на подвижную систему или другое исполнительное устройства индикатора.

По форме изменения, по времени и по способу шифровки информации об измеряемой величине различают три вида электрических сигналов: аналоговые, дискретно - аналоговые и дискретные.

Аналоговые сигналы имеют форму либо изменяющегося напряжения постоянного тока, либо синусоидального напряжения (амплитуда, частота, или фаза).

Дискретный сигнал образуется путем кодирования непрерывно измеряемой величины. Кодирование - это процесс отображения значений измеряемой величины символами, кодами. Форма дискретного сигнала при этом импульсная. Его преимуществами являются возможность передачи по одному каналу информации множества сигналов, повышение точности, быстродействия и помехозащищенности.

Как уже отмечалось, каждый электрический прибор состоит из преобразователя физической величины в электрический сигнал (датчика), линий передачи и указателя.

По мере прохождения по каналам связи может изменяться в преобразователях как природа, так и вид сигнала. Соответственно различают физические преобразователи и преобразователи вида сигналов.

К преобразователям вида сигнала относят преобразователи «напряжение - код», «импульсы - код», «код - напряжение» и др.

Линии связи выполняются из проводов Для уменьшения помех производят экранирование проводов и заземление экрана, разнос проводов питания и линий связи, устанавливают искрогасящие устройства.

В качестве указателей в большинстве электрических приборов использовались магнитоэлектрические гальванометры и логометры.

Современные средства отражения информации реализуются на электронных индикаторах различного типа, в частности на ЖКИ.

8.6. Современная реализация датчиков тахометров.

Магнитоиндукционные датчики частоты вращения VM 120-01 и ДЧВ-8

Беспроводные магнитоиндукционные датчики частоты вращения VM 120-01 и ДЧВ-8 (Рис.8.11)предназначены для выдачи электрического сигнала с частотой, пропорциональной частоте вращения вала силовой установки

Рис.8.11. Магнитоиндукционные датчики VM 120-01 и ДЧВ-8

Эти датчики, являясь автономными магнитоэлектрическими микрогенераторами, вырабатывают сигналы при модулировании их магнитных полей посредством индукторов – ферромагнитных зубчаток, установленных на вращающихся валах силовой установки. При этом датчик размещается над зубьями индуктора с заданным рабочим зазором между торцом датчика и выступом зуба индуктора.

Высокую чувствительность датчиков VM 120-01 и ДЧВ-8 обеспечивают использование принципа коммутации модулируемых магнитных потоков в сердечниках их обмоток, максимизация энергоемкости при заданных габаритах и минимизация потерь от вихревых токов в их магнитных системах.

Датчики могут быть применены для преобразования других параметров силовой установки. Например, высокоточная фазоопределенность сигналов датчиков может быть использована для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся валом силовой установки, с точностью до 0,5%. Они же могут быть применены и для измерения линейных осевых перемещений роторов турбин в авиадвигателях или тяги винта летательного аппарата по перемещению валов винтов.

Технические параметры датчиков могут быть доведены до более высоких значений (теплостойкость может быть повышена до 250 °С, вибростойкость датчика может быть обеспечена при амплитудах ускорения 30...50 g в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц).

В авиации применяются частотно – импульсные тахометры, в которых используется зависимость частоты следования электрических импульсов напряжения от частоты вращения вала авиадвигателя.

Принцип действия частотно-импульсных тахометров основан на измерении частоты переменной ЭДС, пропорциональной частоте вращения вала п:

f=кn. (8.10)

В качестве датчиков в таких системах могут использоваться датчики частоты вращения ДЧВ-2500 или ДТА-10Е (Рис.8.12).

Датчик частоты вращения ДЧВ-2500 предназначен для выдачи электрических импульсов напряжения, частота следования которых пропорциональна угловой скорости вращения вала авиадвигателя. Датчик работает совместно с индуктором, который является неотъемлемой частью двигателя и в состав датчика не входит.

Рис.8.12. Датчик частоты вращения ДЧВ – 2500:

1– штепсельный разъем;2– корпус;3– катушка;4– индуктор;5– постоянный магнит.

Принцип действия датчика ДЧВ-2500 заключается в индуцировании электрических импульсов напряжения в обмотке датчика за счет изменения сопротивления магнитной цепи при вращении, индуктора под торцом датчика.

Датчик частоты вращения (рис.8.12) состоит из катушки 3 постоянного магнита 5, корпуса 2 и штепсельного разъема 1 со штепсельной колодкой и штырями.

Датчик является генератором электрических импульсов напряжения и работает следующим образом: при вращении индуктора 4 каждый из его зубьев проходит в непосредственной близости от торца датчика, результатом чего является возникновение ЭДС, индуцируемой в катушке датчика. Частота импульсов напряжения, снимаемая с датчика, соответствует частоте прохождения зубьев мимо его торца, зависит от частоты вращения индуктора и, следовательно, вала двигателя.

Зависимость частоты следования электрических импульсов напряжения от частоты вращения определяется соотношением

, (8.11)

где f - частота, Гц; z - число зубьев индуктора; п - частота вращения индуктора об/мин.

К частотноимпульсным тахометрам относится и тахометрическая аппаратура ТА-6А, работа которой основана на преобразовании частоты f сигнала датчика индукционного тахометра типа ДТЭ в пропорциональное ей напряжение постоянного тока и измерении этого напряжения автокомпенсационным способом.

Большой интерес при создании датчиковой аппаратуры представляет такое направление твердотельной электроники, как магнитоэлектроника, использующая обусловленные воздействием магнитного поля гальваномагнитные эффекты в полупроводниковых структурах.

Для решения задач, связанных с измерением частоты вращения от околонулевых значений и выше, разработаны гальваномагнитные одноканальные ДЧВ типа ОМ 001, ОМ 003, Вт 1855, ОЭ 019, обладающие высокой надежностью и разрешающей способностью, высокой чувствительностью преобразования измеряемого параметра в электрический сигнал, длительным ресурсом работы.

Бесконтактный оптический датчик частоты вращения.

Бесконтактные датчики предназначены для контроля частоты вращения при отработке и эксплуатации изделий авиации.

Волоконно-оптические ДЧВ обладают высокой чувствительностью при малых габаритах, нечувствительны к электромагнитным помехам, искровзрывобезопасны, имеют высокую скорость передачи информации, широкие возможности согласования с различными электронными устройствами, наличие гальванической развязки между приемными и передающими каналами.

Одноканальный ДЧВ типа ОО 021 предназначен для бесконтактного измерения частоты вращения валов с высокой разрешающей способностью (256 импульсов/об.).

21