Из выражения (6) видно, что погрешности тахометра возникают из-за непостоянства магнитной индукции в зазоре В, сопротивления рамки R _р и внутреннего сопротивления якоря R_B Уменьшение погрешности, вызванной изменением В, достигается применением термомагнитного шунта. Для уменьшение погрешности от непостоянства R _р применяется добавочное сопротивление R _Д и другие схемы компенсации.

Рисунок 5 – Принципиальные схемы электрических тахометров постоянного тока

Диапазон измерений серийно выпускаемых тахогенераторов постоянного тока составляет от 0,1 до 6000 об·мин^-1 .

К достоинствам электрических генераторов постоянного тока относятся: линейная зависимость между входным и выходным сигналом; малые габаритные размеры; небольшая масса; отсутствие фазовой погрешности; возможность возбуждения постоянными магнитами, что позволяет обойтись без источника питания.

Недостатки генераторов постоянного тока: сложность конструкции; наличие скользящего контакта между щетками и коллектором, что приводит к снижению надежности тахогенератора и к нестабильности выходной характеристики; наличие зоны нечувствительности; помехи радиоприему.

1.5 Индукционный тахометр

Тахогенератор такого прибора (рисунок 6) представляет собой электрическую машину асинхронного типа, состоящую из внешнего 1 и внутреннего 2 магнитопроводов, в зазоре между которыми располагаются статорная обмотка 3 (состоящая из обмотки возбуждения и сигнальной обмотки) и алюминиевый тонкостенный ротор 4, выполненный в виде цилиндра. Оси обмоток (катушек) возбуждения и сигнальной взаимно перпендикулярны.

К обмотке возбуждения подводится переменное U _П напряжение частотой 1 кГц, а с сигнальной обмотки снимается напряжение U_c той же частоты, амплитуда которого пропорциональна угловой скорости вращения полого ротора . При неподвижном роторе и полной электрической и магнитной симметрии статора напряжение в сигнальной обмотке не индуктируется.

При вращений ротора с угловой скоростью в сигнальной обмотке индуктируется напряжение

(7)

где f – частота питающего напряжения (f=400 Гц);

В – магнитная индукция, создаваемая в зазоре питающим напряжением.

Таким образом, в рассматриваемом тахометре напряжение несущей частоты f модулируется измеряемой угловой скоростью . Для измерения угловой скорости необходимо осуществить демодуляцию сигнала U_c и подать демодулированное напряжение на измеритель.

Поскольку принцип действия индукционного тахометра основан на наведении питающим напряжением в роторе вихревых токов, которые в свою очередь наводят ЭДС в сигнальной обмотке, то погрешности прибора вызываются непостоянством амплитуды и частоты питающего напряжения, непостоянством сопротивления ротора для вихревых токов, непостоянством нагрузки.

Для уменьшения погрешностей от непостоянства U _П и f можно применить схемы стабилизации этих величин. Стабилизация сопротивления ротора достигается путем выбора материала с малым температурным коэффициентом. Для устранения погрешности от непостоянства нагрузки должно быть удовлетворено условие работы тахогенератора в режиме холостого хода.

Рисунок 6 – Принципиальная схема индукционного тахометра

Недостатки индукционного тахометра: необходимость в источнике питания, сложность изготовления, значительные погрешности.

Достоинства индукционного тахометра: дистанционность передачи выходного сигнала; у тахометра такого типа почти отсутствует «мертвая зона», в которой невозможно проводить измерения, поэтому его можно применять для измерения малых скоростей.

1.6 Вывод

За основу дальнейшей разработки индукционного тахометра выбран датчик с переменным магнитным сопротивлением. По сравнению с другими рассмотренными преобразователями он является одним из простых с точки зрения конструкции. Преобразователь не содержит дорогостоящих деталей. Он удобен с точки зрения взаимозаменяемости и ремонта. Преобразователь данного типа можно выполнить в закрытом исполнении, что позволяет использовать его в неблагоприятных условиях. Еще одним преимуществом данного преобразователя является жесткое скрепление его вала с валом объекта, частоту вращения которого необходимо. Его конструкция позволяет использование как в лабораторных условиях, так и на производстве.

2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

2.1 Введение

Настоящее техническое задание распространяется на разработку индукционного тахометра, предназначенного для измерения частоты вращения вращающихся объектов.

2.2 Источники разработки

Преобразователь разрабатывается на основании датчика с переменным магнитным сопротивлением.

2.3. Технические требования

2.3.1 Состав изделия

Индукционный тахометр содержит: корпус, крышку корпуса, П-образный сердечник с двумя намотанными на него катушками, вставленный в пазы корпуса и закрепленный с помощью фиксирующей скобы, вал, на котором надета зубчатая шестерня. Вал крепится в двух радиально-упорных подшипниках, вставленных в крышку корпуса. Между подшипниками располагается распорная втулка. Для предотвращения передвижения вала внутри подшипников на нем установлено стопорное кольцо. Для предотвращения перемещения подшипников внутри крышки корпуса в ней также установлено стопорное кольцо. Окончательное закрепление подшипников внутри крышки корпуса производится с помощью навинчивания запорной крышки. Также на крышке корпуса располагаются выводы катушек. Скрепление двух корпуса и его крышки осуществляется с помощью винтов.

Измерение осуществляется следующим образом: вал преобразователя с помощью шпоночного соединения присоединяется к измеряемому объекту. На катушку подмагничивания подается постоянное напряжение. Между выводами вторичной катушки измеряется переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения вала и с откалиброванной в об·мин^-1 шкалы вольтметра снимаются показания.

2.3.2 Технические параметры

Диапазон измерений преобразователя 100ч1000 об·мин^-1 .

Чувствительность преобразователя 10 об·мин^-1

Погрешность преобразователя не превышает 5%.

Стабильное постоянное напряжение на катушке подмагничивания составляет 1±0,05В.

Общая потребляемая мощность преобразователя не превышает 0,02 Вт.

2.3.3 Принцип работы