Электрический тахометр вольтметрового типа

Опубликовано: 17.05.2024

Тахометр — прибор, помогающий определять скорость вращения каких-либо элементов различных механизмов. Существует множество модификаций данных устройств: как простейшие – счетчики оборотов, так и более усовершенствованные тахометры, показывающие текущую скорость (число оборотов за единицу времени).

Обычно данные приборы состоят из датчика скорости и индикатора. Датчик регистрирует число импульсов и паузы между ними. Разные модели могут работать от разных источников питания — как от переменного, так и от постоянного тока, и нередко оснащены режимом экономии энергии.

Функциональные ]]> тахометры ]]> повсеместно используются в автомобилях. Также они находят широкое применение в промышленности — например, при использовании машин, работа которых должна постоянно контролироваться. Нередко изменения скорости вращения вала свидетельствуют о возникновении какой-либо технической проблемы. Поэтому тахометры часто используются в промышленности в двигателях внутреннего сгорания, насосах с паровым двигателем и т.д.

Типы тахометров

В зависимости от возможности установки тахометры могут быть стационарными, дистанционными и ручными. Также данные устройства могут отличаться по принципу действия. Наиболее распространенные следующие типы устройств.

Механические. Это наиболее часто используемый тип тахометров. В данных устройствах есть вал со скользящей муфтой. Ее перемещение позволяет фиксировать количество оборотов и определять скорость. Главное преимущество механических тахометров – высокая точность.
Электрические. Данные приборы вырабатывают напряжение, пропорциональное скорости вращения вала. Индикатор данного устройства измеряет его и преобразует полученные данные в показания количества оборотов в минуту.
Магнитные. Работа этого прибора основывается на взаимодействии магнитных полей. Первое поле постоянное, второе — переменное, которое образует вращающийся ротор.
Стробоскопические. Работа этих устройств заключается в измерении частоты вспыхивающего источника света, который отражает скорость вращения вала.

Эти и другие тахометры, а также иные ]]> контрольно-измерительные приборы ]]> реализуются в компании «Овен-Техно». Кроме того, в каталоге компании представлен широкий ассортимент средств автоматизации для разных отраслей промышленности: измерители-регуляторы, реле, счетчики и таймеры, контроллеры, датчики, сигнализаторы и многое другое.

Тахометр – устройство для измерения скорости вращения вала. В состав тахометра входят датчик и приемник скорости, а также линия электропередачи, соединяющая датчик и приемник.

В зависимости от принципа действия, различают два вида тахометров:

Электрические тахометры предназначены для измерения частоты вращения греб-

ных валов, главных двигателей, турбонагнетателей, дизель-генераторов, вспомогательных механизмов и др.

В состав установки тахометров независимо от принципа работы входят датчик, ука

затели частоты вращения и проводная линия связи.

В качестве датчиков скорости используют генераторы постоянного или переменно

го тока, напряжение которых пропорционально скорости вала.

В качестве приемников скорости используют вольтметры постоянного или перемен

ного тока, шкала которых градуируется непосредственно в единицах измерения скорости вала ( чаще всего, в об / мин ).

В качестве линий связи используют 2- или 3-проводные кабели ( на постоянном токе – 2-проводные, на переменном – 3-проводные, в зависимости от типа тахометра ).

На судах применяют следующие типы тахометров:

1. тахометры вольтметрового типа;

2. индукционные тахометры;

3. компенсационные тахометры.

На судах чаще других применяются тахометры вольтметрового типа и индукцион-

Тахометр вольтметрового типа – это генератор постоянного тока специального

исполнения небольшой мощности.

. Как известно из курса электротехники, э.д.с. генератора постоянного тока ( В )

где с – конструктивный коэффициент ( постоянная величина );

n – частота вращения якоря генератора, об / мин;

Ф - магнитный поток полюсов генератора, Вб.

В тахометрах данного типа магнитный поток создается полюсами, выполненными

в виде постоянных магнитов ( т.е. на полюсах нет обмотки возбуждения ). Поэтому этот

поток есть величина постоянная.

Значит, с учетом того, что конструктивный коэффициент «с» и магнитный поток Ф – величины постоянные, э.д.с прямо пропорциональна частоте вращения якоря

Поэтому шкалу измерителя скорости - вольтметра можно отградуировать непосред

ственно в единицах измерения скорости – в об / мин ( или радианах в секунду ).

Прямо пропорциональная зависимость между скоростью и э.д.с. позволяет полу-

чить равномерную шкалу на вольтметре, что облегчает снятие отсчета скорости.

Рис. 16.15. Схема включения тахометра ( а ); схема магнитного шунта ( б )

Схема включения тахометра вольтметрового показана на рис. 16.15, а.

Гребной вал через механическую передачу 2 (зубчатые колеса и цепную передачу) передает вращение якорю генератора 3. Последний связан проводами 4 с указателями 5, представляющим собой вольтметры магнитоэлектрической системы.

К одному датчику скорости – генератору подключают несколько тахометров, распо

ложенных в разных местах – в машинном отделении, на мостике и др. Длина проводов ли

нии электропередачи между генератором и тахометрами получается разной, поэтому пока-

зания вольтметров могут отличаться.

Для регулировки показаний в корпус каждого тахометра встраивается корректор - регулировочный резистор, ось которого выведена наружу прибора и имеет гнездо – шлиц. Для регулировки вставляют отвертку в шлиц и поворачивают ось резистора в нуж-

ном направлении, до получения правильного отсчета. Для получения истинного значения скорости вала используют механические тахометры.

Кроме такой индивидуальной регулировки, отдельной для каждого тахометра, воз-

можна общая регулировка показаний всех тахометров одновременно.

Для этой цели служит магнитный шунт, встроенный в корпус генератора ( рис. 16.15, б ).

Этот шунт из ферромагнитного материала располагается рядом с полюсами посто-

янных магнитов. Магнитный поток, пронизывающий якорь генератора

Ф- магнитный поток постоянных магнитов;

Ф- магнитный поток, проходящий через шунт.

Расстояние между полюсами и шунтом можно изменять при помощи регулировоч-

ного винта. При удалении шунта от полюсов воздушный зазор между шунтом и полюса-

ми увеличивается, поэтому часть магнитного потока полюсов, отбираемая шунтом, умень-

шается. Поэтому увеличивается магнитный поток, проходящий через якорь генератора, а

значит, и э.д.с. генератора.

Обычно такую регулировку применяют для компенсации старения постоянных маг

нитов, которое приводит к постепенному уменьшению магнитного потока полюсов.

Отечественной промышленностью изготовляются датчики ( генераторы ) вольтмет

ровых тахометров типа МЭТ 8/30 ( М – морской, Э - электрический, Т – тахометр, 8 – мак

симальное число тахометров, которые можно подключить к генератору, 30 – номинальное напряжение генератора при 1500 об/мин, В ).

Указатели тахометров типов М-150, М-160, М-170, М-180, М-185 и М-186 имеют

поворот стрелки на 240°. Указатели некоторых типов имеют светящуюся стрелку и шкалу,

Указатели других типов имеют внутреннее электрическое освещение и светящуюся шкалу.

Основная погрешность при измерении в пределах от 10 до 100% номинального зна

чения частоты вращения вала не превышает ±1% от номинального значения шкалы.

К положительным качествам вольтметровых тахометров относятся: быстрота изме

рения, равномерность градуировки шкалы указателя, простота и надежность действия, возможность подключения к датчику большого числа указателей (до восьми приборов) и небольшая погрешность измерений.

Недостаток этой системы: изменение постоянства магнитного потока полюсов гене

раторов вследствие ударных сотрясений, вибрации и температурных колебаний, а также наличие коллектора, за которым требуется значительный уход.

Универсальный тахометр, использующий в качестве источника сигнала провод свечи зажигания.
Использоваться только бензиновыми двигателями!

Индикация:
- Температура двигателя (диапазон от - 20 до 300°С).
- Вольтметр 8-30В.
- Предупреждение о перегреве (настраивается). Сигнализирует знак «!»
- Обороты текущие.
- Предупреждение о превышение оборотов (настраивается от 0 до 25 000 об/мин). Сигнализирует знак «!»
- Максимальные обороты в последнем цикле использования.
- Моточасы.
- Часы.
- Два независимых индивидуально настраиваемых таймера для ТО, замена масла и т.д.
Интервалы настройки таймера: 5-50 часов, 10-250 часов.
- Срок работы батареи - 3 года.
- Максимальные обороты до 25 000 об/мин.

Примечание

Свяжитесь с нашими экспертами

Бесплатно по России

Вы недавно смотрели

Тахометр универсальный со счетчиком моточасов, датчиком температуры, вольтметром, с подсветкой и сменной батарейкой

Тахометр – это измерительное устройство используемое для определения частоты вращения подвижных деталей в механизмах и агрегатах. Обычно результаты его замеров вычисляются количеством оборотов в минуту. Устройство используется в автомобилях, мотоциклах, тракторах, комбайнах, морских и речных судах, самолетах, вертолетах и прочей технике с двигателем внутреннего сгорания. Его наличие позволяет контролировать пределы нагрузки в работе мотора, для увеличения его срока службы.

Зачем нужен тахометр в автомобиле

Устройство можно встретить на приборной панели практически каждого автомобиля за редким исключением. Оно используется водителем для контроля за работой двигателя. Дело в том, что эксплуатация мотора на повышенных оборотах несет опасность его повреждения. Следя за тахометром можно регулировать нажатие педали газа таким образом, чтобы коленвал оборачивался в безопасном режиме.

Наличие тахометра в автомобиле обеспечивает:

Продления срока эксплуатации мотора.
Оптимизацию расхода горючего.
Выбор правильного режима езды в зависимости от нагрузки.
Исключение ударного воздействия на трансмиссию при переключении передач.

Тахометры автомобилей имеют цифровую шкалу, последние числа и деления на которой отмечены красным цветом. Так на приборе выделяются критические обороты для данного двигателя. При достижении такого рабочего уровня коленчатый вал вращается на придельной для мотора скорости. Это сопровождается ускорением нагрева и увеличением вибрации, что способно вывести из строя поршневую группу, клапана, ГРМ и т.д. Глядя на тахометр, водитель может предотвратить такую нагрузку и вовремя перейти на более высокую передачу, сбросив при этом педаль газа.

После определенного предела оборотов, разного для каждого двигателя, тот начинает более интенсивно сжигать горючее. Контролируя вращение коленвала по тахометру, можно не допускать режим работы, при котором автомобиль начнет потреблять больше топлива.

С помощью тахометра подбираются оптимальные обороты двигателя для начала движения или подъема под гору. От этих данных зависит и удачный момент для переключения между передачами.

Показания тахометра особенно важны при вождении автомобиля с прицепом. В технической документации к машине можно увидеть информацию такого рода «120 лошадиных сил при 3500 об/мин». При достижении именно такого вращения коленвала можно добиться от двигателя самого высокого тягового усилия. То есть, двигаясь под гору в режиме 3500 об/мин, а не больше, можно безопасно для двигателя вытянуть нагрузку.

В автомобилях без тахометра контролировать нагрузку на двигатель приходится на слух, что при достаточной звукоизоляции салона сложно. Водителю нужно определять усиление по реву двигателя и только в этот момент переходить на более высокую передачу.

Устройство и виды тахометров

Главной частью прибора является датчик, установленный непосредственно возле коленчатого вала. Он считывает частоту вращения коленвала и с помощью электрических импульсов или механических связующих передает информацию на панель.

Существует 3 типа тахометров:

Механические.
Аналоговые.
Цифровые.

От датчика зависит точность измерения оборотов. Он фиксирует угловое положение коленвала в определенный момент времени. Обычно его устанавливают возле маховика.

Механический тахометр

Это самое простое устройство, которое уже не используется. Его еще можно встретить на старых авто и мотоциклах. В основе конструкции предусматривается использование тросика, который подключается к распредвалу или коленвалу. Его задача заключается в передаче крутящего момента на приемный механизм устройства, связанный со стрелкой. Отклонение последней на определенный угол и позволяет определять фактические обороты в текущий момент.

Аналоговый

Такое устройство является более современным, но тоже уже практически не устанавливается на современные автомобили. Его можно встретить на почти всех старых машинах возрастом от 20 лет. Аналоговый тахометр внешне очень похож на механический. Он также имеет циферблат со стрелкой, которая указывает на количество оборотов. При этом отличается сам механизм связи между стрелкой и датчиком на коленвале.

Прибор состоит из четырех главных деталей:

Магнитная катушка.
Датчик.
Размеченная шкала оборотов.
Стрелка.

Установленный на коленчатом вале датчик считывает количество его оборотов. В результате формируется электрический сигнал, передаваемый по проводам на катушку. Та под воздействием магнитного поля отклоняет стрелку, указывающую на шкалу. Фактически повторяется устройство практически каждого аналогового измерительного прибора, используемого в автомобилях и авиации.

Аналоговые устройства намного надежнее механических, хотя они также имеют погрешность до 500 оборотов в минуту. Однако в их конструкции отсутствует слабый тросик. Кроме этого установка аналогового тахометра происходит намного проще, поскольку в отличие от троса, провода возможно прокладывать под любыми углами. Это позволяет выводить тахометры в любое место на панели приборов, даже если двигатель располагается в задней части авто.

Цифровой

Это современный тахометр, работающий с погрешностью до 100 оборотов в минуту. Датчик устройства подсчитывает количество оборотов и передает их на основную часть устройства в виде многочисленных сигналов. На приборной панели автомобиля количество сигналов отображается как обороты.

Основными составными частями цифрового тахометра являются:

Процессор.
Восьмиразрядный АЦП.
Датчик.
Экран.
Оптрон.
Электронная плата.

Результаты измерения оборотов двигателя в цифровом тахометре отображаются на дисплее. Это могут быть просто цифры или стилизованный циферблат со стрелкой. При выключенном зажигании тахометр выглядит как темный экран.

Определение неисправности тахометра

Единственным признаком того, что устройство перестало работать, являются скачки показаний оборотов двигателя на холостом ходу. Также симптомом неисправности является положение стрелки на нулевой отметке даже во время нажатии педали газа. Второй симптом это явная неисправность тахометра. Скачки же оборотов могут быть вызваны и неправильной работой системы зажигания или плохим качеством горючего.

Основной причиной неисправности обычно выступает плохой контакт электроцепей прибора. Для устранения поломки разбирается и прочищается вся контактная группа. С помощью тестера проверяются провода тахометра. На работоспособность прибора могут влиять незначительные дефекты, поэтому даже малейшие следы коррозии на контактной группе удаляются. При необходимости нужно поджать места подключения контактов проводов. Также следует проверить массу электропроводки. Если она плохая, то наблюдаются сбои с работой не только тахометра, но и прочих электроприборов. Если тахометр после проверки все равно продолжает работать плохо, то проверяется контактная группа на трамблере.

Существуют и другие способы устранения неполадок, но для их диагностики необходимо наличие специализированного оборудования, которого у обычного автовладельца просто нет. Зачастую проблемы вызваны не самим тахометром, а электропроводкой авто в целом. В таком случае покупка другого устройства никак не повлияет на ситуацию. Поэтому все равно придется обращаться к автоэлектрику в сервисный центр. Тот проверит высоковольтную проводку, сам датчик коленвала и т.д.

Виды тахометров по способу установки

В зависимости от предусматриваемого способа монтажа существуют 2 типа тахометров:

Штатные.
Выносные.

Штатные являются стандартными устройствами, которые устанавливаются на приборную панель автомобиля и прочей техники еще на конвейере. Они имеют свои персональные размеры, поэтому тахометр с одного авто редко когда подойдет к другому. На шкале устройства наносятся отметки с техническими возможностями оборотов конкретного двигателя с визуальным выделением опасной зоны. Штатные тахометры самые сложные в установке, поэтому в случае их поломки замена и диагностика сопровождается необходимостью разбора всей приборной панели автомобиля. Как следствие потребуется не один час.

Выносные тахометры это внешние дополнительные приборы. Они используются для установки на транспорт, в конструкции которого изначально не предусматривается датчика оборотов. Их в основном покупают для малолитражных бюджетных авто. Те в целях экономии очень часто не имеют тахометра, что осложняет вождение машины. Выносные устройства являются бесконтактными. Обычно они работают по лазерной технологии, поэтому устанавливаются очень легко. Их конструкция предусматривает возможность закрепления на центральной консоли поблизости приборной панели.

В зависимости от места установки тахометра и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают механические (центробежные), магнитные, магнитно-индукционные, электрические и электронные тахометры.

Механические тахометры

Принцип действия механических тахометров основан на использовании центробежных сил, пропорциональных квадрату угловой скорости, действующих на центробежные расходящиеся грузы (наклонное кольцо), находящиеся на валу и вращающиеся вместе с ним вокруг оси, (рис. 1, а). Чувствительным элементом является кольцо 1 на оси 2, проходящей через приводной валик 3. Кольцо нагружено спиральной пружиной 4 и связано тягой 5 с подвижной муфтой 6. При вращении валика кольцо стремится занять положение, перпендикулярное к оси вращения. Муфта через промежуточное кольцо 9 и зубчатую рейку 7 входит в зацепление с шестерней 10, на оси которой закреплена стрелка 8, движущаяся вдоль шкалы прибора (градуирована в об/мин.). Тахометр закреплен неподвижно, а вал 3 приводится во вращение через передачу от вала двигателя.

При установившемся режиме центробежная сила, действующая на вращающееся кольцо 1, уравновешивается силой действия спиральной пружины, и стрелка тахометра неподвижна. При изменении частоты вращения вала равновесие сил нарушается, вызывая разворот кольца относительно оси 2 на угол α и соответствующий разворот стрелки 8 прибора. Механические центробежные измерительные приборы обладают нелинейной статической характеристикой, поэтому их шкала неравномерная.

Периодический контроль частоты вращения и проверку стационарных тахометров производят механическим центробежным ручным тахометром (рис. 1, б), прижимая наконечник 1 к торцу вращающегося вала. В корпус 2 встроен редуктор с переключающим устройством, позволяющий менять передаточное отношение от наконечника 1 к чувствительному элементу для измерения в пяти диапазонах частоты вращения от 25 до 10000 об/мин. Переключают редуктор и устанавливают указатель 3 путем перемещения вдоль оси наконечника приводного вала при нажатой кнопке 4. В зависимости от установленного диапазона частоты вращения показания прибора определяют по одной из двух шкал.

К преимуществам механических тахометров относится высокая точность показаний, а к недостаткам - невозможность дистанционного отсчета.

Магнитоиндукционные тахометры

Магнитоиндукционный тахометр имеет равномерную шкалу. В тахометре (рис. 2.) вращение от приводного вала 1 через конические шестерни и вал 2 передается ротору с постоянными магнитами 3, между которыми на оси 10 находится алюминиевый диск 4.

Под действием вращающегося поля магнитов в диске индуцируется электрический ток, создающий свое магнитное поле. Сила взаимодействия магнитных полей уравновешивается силой действия волосковой пружины 5, один конец которой закреплен на оси 10, а другой - в корпусе прибора.

Пропорционально частоте вращения приводного вала 1 изменяются действующие силы, разворот диска 4, оси 10 и жестко связанной с ней стрелки 7 вдоль шкалы 8.

В прибор вмонтирован магнитоиндукционный успокоитель, состоящий из алюминиевого диска 9, закрепленного на валу 10, и неподвижной системы с постоянными магнитами 6. При движении в диске 9 индуцируется ток и создается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов. А так как сила взаимодействия этих полей направлена в сторону, противоположную движению диска, то происходит торможение колебаний стрелки прибора.

Дистанционные магнитоиндукционные тахометры

Дистанционное измерение частоты вращения основано на принципе электрической дистанционной передачи вращения вала двигателя валу магнитно-индукционного измерительного узла измерителя и преобразования частоты вращения вала в угловые перемещения стрелки измерителя.

Тахометр работает следующим образом (рис. 3): в обмотке статора 11 датчика при вращении ротора 15 возбуждается трехфазовый ток с частотой, пропорциональной частоте вращения вала двигателя. Ток по трем проводам приводится к обмотке статора 12 синхронного серводвигателя.

Частота вращения магнитного поля статора измерителя пропорциональна частоте токов в обмотках фазы. Ротор двигателя измерителя вращается с частотой, синхронной вращению магнитного поля статора. На конце вала ротора двигателя укреплен магнитный узел 2 с шестью парами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 8. При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуцируются вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий момент чувствительного элемента. Вращающему моменту чувствительного элемента противодействует спиральная пружина 7, - один конец которой укреплен на оси чувствительного элемента, другой - неподвижен. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частоте вращения магнитного узла, и соответствует частоте вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 измерителя частоту вращения вала двигателя.

Для повышения устойчивости стрелки и улучшения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы измерителя. При движении подвижной системы магнитный поток магнита 6 наводит в алюминиевом диске 3 вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем магнитов, и в подвижной системе возникает тормозящий момент. Ротор состоит из двух постоянных магнитов 13 и трех гистерезисных дисков 14, соединенных вместе. Взаимодействие ротора с магнитным полем статора - определяется взаимодействием магнитных полей постоянных магнитов статора и гистерезисных дисков.

Электрические тахометры

Электрические тахометры служат для дистанционного контроля направления и частоты вращения валов в диапазоне до 1500 об/мин. Датчиками в них служат тахогенераторы - миниатюрные генераторы переменного или постоянного тока, вырабатывающие напряжение, пропорциональное частоте вращения вала. Указателями являются магнитоэлектрические вольтметры со шкалой, градуированной в единицах частоты вращения.

Счетчики оборотов

Для суммирования числа оборотов вала двигателя или механизма применяют специальные счетчики оборотов. Упрощенная принципиальная схема дистанционного электромеханического счетчика представлена на рис. 5.

На валу 9 жестко закреплены храповое колесо 5 и цифровой барабан 7, а цифровые барабаны 6 свободно насажены на вал. Барабаны кинематически соединены между собой так, что при полном обороте каждого из них соседний слева разворачивается на 1/10 оборота. На каждый барабан нанесены цифры от 0 до 9. Таким образом обеспечивается десятичная система отсчета. Число читается в рамке прибора 8. Колесо 5 входит в зацепление с храповиком 3, который в одну сторону перемещается под действием пружины 4, а в другую - якорем 2 электромагнитной катушки 1. Катушка получает питание Uп от сети через герметичные контакты выключателя 13. В выключателе на пластинчатой пружине с контактом закреплен постоянный магнит 12. Выключатель крепится к корпусу двигателя таким образом, чтобы между якорем 12 и стальным штифтом 10 вала 11 был установлен зазор, обеспечивающий притягивание якоря и замыкание цепи питания катушки 1.

Широко распространены магнитоуправляемые контакты (герконы). Прибор представляет собой две тонкие пермалоевые пластины с небольшим зазором между концами, впаянные в стеклянную колбу, из которой выкачан воздух (в некоторых приборах колбу заполняют инертным газом). При появлении вблизи геркона магнитного поля постоянного или электрического магнита происходит взаимное притягивание (прогиб) пластин и замыкание контактов. Постоянный магнит крепится на вращающемся валу 11 вместо штифта 10.

При каждом обороте вала независимо от направления его вращения катушка 1, получив питание, втягивает якорь 2 и смещает храповик 3 на один зуб колеса 5. При обесточивании катушки храповик под действием пружины 4 смещается в первоначальное положение, разворачивает колесо 5, вал 9 и барабан 7 на 1/10 оборота, что приводит к изменению показаний счетчика на одну единицу. Через один оборот барабана 7 соседний барабан 6 разворачивается на 1/10 оборота, отсчитав 10 оборотов вала 11, и т. д.

Читайте также: