RU203U1 - Тахометр - Google Patents

Abstract

Тахометр, содержащий формирователь, вход которого служит входом тахометра, стабилизатор напряжения, первый вывод которого подключен к первому зажиму для подключения источника питания, второй и третий выводы стабилизатора служат соответственно первой и второй шинами питания, зарядную цепь и диод, подключенный между выводом зарядной цепи и второй шиной питания, миллиамперметр, одним выводом подключенный к первой шине питания, отличающийся тем, что он снабжен переключателем, резистором и транзистором, причем выход формирователя подключен к управляющему входу переключателя, сигнальные входы которого подключены соответственно к первой и второй шинам питания, выход переключателя соединен с вторым выводом зарядной цепи, вторая шина питания через резистор подключена к второму зажиму для подключения источника питания, база транзистора подключена к второй шине питания, эмиттер транзистора подключен к точке соединения диода с выводом зарядной цепи, второй вывод миллиамперметра подключен к коллектору транзистора.

Description

Полезная модель ОТН-С-ИТСР к области из.ерительной техник:в часткостк к тахометра,;,предназначенным для измерения -и-юла оборотов двигателей внутреннего сгорания,

Известны та:-:ометрь, э которых осздцестзляется преобразование частоты импульсов в напр5тжение или ток путем .ормирования импульсов по длительности с помощью моностабильного мультивибратора ( одновибратора) с последующим измерением среднего значения тока (напря кения) на выходе 1 лультивиб равора ( ,заявку Японии 42.-45с35 от 14,07.67,публикация : 47-17390 от k;,05,72, кл, GOI Р 3/ОС, ШСИ IIIA ),

Недостатки таких тахометров состоят нкзксй точности измерения, что обусловлено низкой точностью работы ,г1 -льти вибратора, влиянием нестабильности напрк-кения питатш на результат измерения,

Известны также , содержащие формирователь входных импульсов, зарядную цепь, усилитель - || ормирователь и измеритель среднего значения тока (напряжения) - еле.

lAXOMEIP

&.елс

патент Франции f- 1592465, GOI P ,публ. 1970 г.

Недостатки таких устройств также состоят в низкой измерения, что обусловлено влиянием напряжения питания на

результат измерения, а также влиянием параметров ключа, формирующего входной сигнал, на результат измерения.

Наиболее близким к заявленному по технической ности является тахометр согласно акц,заявки Японии Г 48 - 32155, GOI Р 3/48, публД973г.

Прототип содержит формирователь, выполненный в виде диода 8 ( см.упомянутз/то выше заявку 48-32155), стабилизатор напряжения ( резистор б и стабилитрон 7 ), причем один вывод диода 8 слу;кит входом тахометра, второй вывод диода 8 присоединен к точке соединения резистора б и стабилитрона 7, а также зарядную цепь ( конденсатор 9 ),дЕа диода 10 и II, разделящих цепи заряда и разряда конденсатора 9, миллиамперметр 12.

Недостатки прототипа проявляются при использовании его в качестве тахометра для транспортных средств. Указатель тахометра (стрелка) для транспортного средства должен быть достаточно больших размеров, поэтом миллиа л перметр должен обладать значительным вращающим моментом, т.е. должен потреблять достаточно больш то мощность. В то же время, с точки зрения повышения точности измерения желательно уменьшать емкость конденсатора зарядной цепи (так как конденсаторы малой емкости изготавливаются более стабильными во времени и с малыми температурными коэффициентами). Таким образом, возникают противоречивые требования к Влемёнтам схемы прототипа - с одной стороны необходимо выбирать миллиамперметр с большим током потребления, а другой стороны - необходимо уменьшать емкость зарядного конденсатора,т.е. уменьшать ток разряда конденсатора через миллиамперметр. Поэтому в реальных схемах приходится идти на компромисс, обеспечивая достоточно большой ток разряда через миллиамперметр за счет увеличения емкости коцценсатора,т.е, за счет ухудшения точности измерения,увеличения температурной нестабильности,

В схеме прототипа используется стабилитрон,являющийся опорным элементом для зарядной цепи и питаемый от бортовой сети транспортного средства. Поэтому достаточно ввести в схему прототипа усилитель мощности для миллиа1 тперметра,ак как практически невозмо5шо стабилизировать этот усилитель без значительного усложнения схемы прототипа.

Кроме того, источником входного сигнала в прототипе служит контактный ключ прерывателя системы зажигания транспортного средства,через который протекает значительный ток первичной кат; т11ки систеглы за кигания ( обычно на уровне б А). Поэтому на замкн том контакте, а также на соединительных проводах всегда имеется остаточное напряжение,вызванное переходным сопротивлением ключа в замкнутом состоянии, а также сопротивлением соединительных проводов. Эта нестабильная величина влияет на результат измерения прототипа.

Целью настоящей § полезной модели является повышение точности измерения тахометра.

Поставленная цель достигается тем,что тахометр,содержащий формирователь,вход которого служит входом тахометра,стабилизатор напряжения,первый вывод которого подключен к первому зажиму для подключения источника питания,второй и третий выводы стацепи и второй шиной питания,миллиамперметр,одним выводом подключенный к первой шине питания,дополнительно снабжен переключателем, сигнальные входы которого подключены к шинам питания, управляющий вход переключателя соединен с выходом формирователя, выход переключателя подключен к второму Еквощ зарядной цепи,

Кроме того,тахометр снабжен транзистором и резистором, база транзистора подключена к второй шине питания,эмиттер транзистора подключен к точке соединения диода с выводом зарядной цепи,второй вывод миллиамперметра подключен к коллектору транзистора, вторая шина питания через резистор подключена к вторсглЗ зажиму для подключения источника питания.

На фиг.1 показан один из возможных вариантов реализации схег,1Ы тахометра, на фиг,2 показан второй возможный вариант реализации схемы тахометра, на фиг.З показан еще один возможный вариант реализации схемы тахометра.

Тахометр содержит клеммы (зажимы) I и 2 Ссм,фиГв1) для подключения внешнего источника питания, клемм (зажим) 3 для подключения источника входного сигнала, формирователь 4, стабилизатор 5 напряжения, резистор б, переключатель 7, зарядную цепь 8, диод 9, транзистор 10, конденсатор II,миллиамперметр 12,первою питания 13,второю шищ питанИоТ 14,

Стабилизатор напряжения 5 имеет первый вывод 15,второй вывод 16,третий вывод 17, Переключатель 7 имеет сигналь ные входы 18 и 19,управлящий вход 20, выход 21,

Клемма I тахометра соединена с выводом 15 стабилизатора 5, вывод 16 которого соединен с первой шиной питания 13, Вывод 17 стабилизатора напряжения 5 соединен с второй шиной питания 14 и через резистор б - с клеммой 2 тахометра.

Клемма 3 тахометра соединена с входом формирователя 4, выход которого присоединен к управляющему входу 20 переклвзчателя 7, Сигнальные входы 18 и 19 переключателя 7 присоединены соответственно к шинам питания 13 и 14, Выход 21 переклюЧ1теля 7 соединен с первым выводом зарядной цепи 8, второй ЕЫЕод которой соединен с эмиттером транзистора 10 и через диод 9 - с шиной питания 14. Конденсатор II включен между коллектором транзистора 10 и шиной питания 14. Миллиамперметр 12 включен между коллектром транзистора 10 и шиной питания 13,

В варианте реализации схемы тахометра согласно фиг.2 формирователь 4 выполнен в виде резистора 22,включенного между входом и выходом формирователя 4,

Стабилизатор напряжения 5 выполнен в виде параметрического стабилизатрра напрянсения,состоящего из последовательно включенных резистора 23 и стабилитрона 24, резистора 23 служит выводом 15 стабилизатора 5, точка соединения резистора 23 со стабилитроном 24 служит выводом 16 стабилизатора 5, вывод стабилитрона 24 служит выводом 17 стабилизатора 5,

Переключатель 7 БЫГ10лнен в виде двух транзисторов 25 и 26 разного типа проводимости. Базовые выводы транзисторов 25 и 26 объединены и служат управлящим входом 20 переключателя 7, Вывод коллектора транзистора 25 сигнальным входом 18 переключателя 7. Вывод коллектора транзистора 26 служит сигнальным входом 19 переключателя 7, Выводы эмиттеров транзисторов 25 и 26 объединены и служат выходом 21 переключателя 7,

1

о.

зистора 27 служит одним из выводов зарядной цепи 6, а свободный вывод конденсатора 2d служит вторым выводом зарядной цепи 8,

Остальные элементы схемы фиг,2 и соединения между нид;и не отличаются от схемь: фиг,1,

Вариан исполнения схеглы тахометра согласно фиг.5 отличается от рассмотренных выше схем только тем,что в качестве транзистора 10 использован р-п-р транзистоо.

Конденсатор II в схеме фиг.З включен параллельно миллиамперметру 12. Это отличие не является принпипиальнь м,так как конденсатор II во всех схемах выполняет функции сглаживающего фильтра. Кроме того,наличие этого конденсатора во всех вариантах исполнения не является обязательным,так как при достаточно большой инерционности шллиaмпepмeтpa 12 конденсатор II кожет быть исключен из всех вариантов схем тахометра, В остальном схема фиг.З не отличается от схем фиг, и фиг.2.

Формирователь 4 может быть выполнен в виде резистора 22,включенного между хх входом и выходом формирователя 4 см.фиг,2, В этом варианте исполнения он выполняет функцию ограничителя тока,протекающего в управляющ ю цепь переключателя 7. Кроме того,формирователь 4 может быть снабжен диодным ограничителем,защищающим вход 20 переключателя 7 от паразитных выбросов напряжения (помех и наводок),которые могут поступать из входной цепи тахометра (на схемах ФИГ,1,2,3 диодный ограничитель не показан так как представляет собой стандартную схему).

Кроме того,формирователь 4 при необходимости может быть снабжен сглаживающим фильтром,предназначенным для поfC

.

давления высокочастотных помех,поступающих на вход формирователя вместе с полезным сигналом, Фкльтр может быть выполнен в виде стандартного КС-фильтра (на схеме не показан).

Стабилизатор 5 напряжения может быть выполнен также по другим известным схемам стабилизаторов напряжения параметрического или компенсационного типов.

Зарядная цвпь 8 может быть выполнена также в виде конденч:атора,выводы которого служат выводами цепи сЗ, В этом варианте исполнения функции резистора 27 цепи 6 (см,(иг,2) выполняет либо резистор 23 стабилизатора 5, либо этот резистор может входить в состав переключателя 7,

Элементы б, 9, 10, II - стандартные элементы, В качестве миллиамперметра 12 может быть использован стандартный миллиа лперметр, реагирущий на среднее значение тока, например миллиаг/шерметр магнитоэлектрической систе ш.

Тахометр работает следующим образом, К клеммам I и 2 (см«фиг,I и фиг,2) подключается внешний источник питания постоянного тока К клеммам 3 и 2 подключается внешний источник входного сигнала,например тахогенератор,вырабатывающий сигнал в виде напряжения переменного тока,частота которого пропорциональна частоте вращения вала двигателя и подлежащая измерению.

При подключении источника питания стабилизатор 5 формирует напряхсение питания,которое поступает на шины 13 и 14 тахометра. Положительная полуволна входного сигнала с клеммы 3 проходит через формирователь 4 , Этот сигнал формирователем 4 ограничивается по амплитуде тока (резистором 22) и с выхода формирователя 4 поступает„на вход 20 переключателя 7, На время дейсжг ВИЯ положительной полуволны входного сигнала транзистор 25

переключателя 7 открывается, a транзистор 6 - закрывается. При этом зарядная цепь 8 подключается одним выводом к шине

питания 13, а другим выводом через диод 9 - к шине питания 14, Через заряднз ю цепь 8 начинает протекать ток заряда конденсатора 23, После окончания положительной полувол:-ш входного сигнала под воздействием отрицательной полуволны транзистор 25 переключателя 7 закрывается, а транзистор 26 - открывается. При этом напряжение на конденсаторе 26 цепи 8 оказывается приложенным к эмиттеру транзистора 10 и, через открытый транзистор 26 - к базе транзистора 10, В течение длительности отрицательной полуволны входного сигнала конденсатор 2d разря каег. ся по указанной выше цепи через переход эмиттер-база транзистора 10,

Описанный выше процесс периодически повторяется с частотой входного сигнала тахометра. Так как заряд,накопленнь:й конденсатором 26 в течение длительности положительной полуволны входного сигнала, пропорионален частоте входного сигнала ( при неизменных значениях напряжения на выходе стабилизатора 5, емкости конденсатора 28, сопротивления резистора 27), то и ток разряда конденсатора 28 через переход эмиттер-база транзистора 10 (среднее значение тока) пропорионален частоте входного сигнала.

Транзистор 10 вместе с миллиамперметром 12 (представлякь щим собой нагрузочное сопротивление в цепи коллектора транзистора) в показанном варианте включения представляет собой усилительный каскад с общей базой,т,е, усилитель мощности, поэтому среднее значение тока в цепи миллиамперметра 12 пропорционально частоте входного сигнала. Поскольку миллиажтерметр 12 магнитоэлектрической системы представляет бббой электромеханичес / Л УЛ. /

yf

кое устройство,реагирующее на среднее значение тока, то показания миллиамперметра (положение его указателя) не изменяются несмотря на то,что ток,протекающий в цепи эмиттер-база представляет собой пульсирущий сигнал. Кроме того, дополнительное сглаживание сигнала осуществляется конденсатором II,включенным в цепь коллектора транзистора 10,

Работа схемы согласно фиг.З не отличается от работь схем согласно фиг,1 и фиг,2,

Преимущества предложенного тахометра в сравнении с прототипом состоят в следзпшцем.

Предложенное включение стабилизатора напряжения 5 BiviecTe с резистором б обеспечивает выполнение стабилизатором нескольких функций:

-стабилизацию напряжения для питания зарядной цепи,

-стабилизацию напряжения для питания усилителя мощности,

-компенсацию остаточных параметров источника входного сигнала за счет автоматического формирования напряжения ci.:eщения на резисторе б,

-защиту элементов от перенапряжений в бортовой сети транспортного средства ( как известно, в бортовой сети транспортного средства при номинальном напряжении 12 В Е аварийных режимах могут возникать кратковременные импульсные напряжения амплитудой до 150 В),

Применение переключателя 7 в предложенном включении позволяет использовать стабилизатор 5 как для питания зарядной цепи 3, так и для питания усилителя мощности на транзисторе 10,

Переключатель 7 в данном исполнении обеспечивает заряд

(разряд) цепи сЗ от нуля до напряжения питания, так как после окончания процесса заряда (разряда) ток терез соответств; тощмй ключ переключателя 7 не протекает, поэтому и падение напряжени; на этом ключе равно нулю.

Так как усилитель,включенный по схеме транзистррного усилителя с общей базой, характеризуется по цепи коллектора высоким выходным сопротивлением, то миллиамперметр 12 может иметь достаточно высокое внутреннее сопротивление, что облегчает задачу- выбора миллиамперметра с большим вращающим моментом.

Наливке усилителя мощности позволяет уменьшить зеличин; еглкости зарядной цепи 6, что позволяет легко обеспечить стабильность тахометра в широком диапазоне температлф за счет применения термостабильного конденсатора малой емкости,

Все перечисленные преим; тцества приводят к повышению точности работы тахометра в реальных условиях эксплуатации .

(3

.

f

Claims (1)

1. Тахометр, содержащий формирователь, вход которого служит входом тахометра, стабилизатор напряжения, первый вывод которого подключен к первому зажиму для подключения источника питания, второй и третий выводы стабилизатора служат соответственно первой и второй шинами питания, зарядную цепь и диод, подключенный между выводом зарядной цепи и второй шиной питания, миллиамперметр, одним выводом подключенный к первой шине питания, отличающийся тем, что он снабжен переключателем, резистором и транзистором, причем выход формирователя подключен к управляющему входу переключателя, сигнальные входы которого подключены соответственно к первой и второй шинам питания, выход переключателя соединен с вторым выводом зарядной цепи, вторая шина питания через резистор подключена к второму зажиму для подключения источника питания, база транзистора подключена к второй шине питания, эмиттер транзистора подключен к точке соединения диода с выводом зарядной цепи, второй вывод миллиамперметра подключен к коллектору транзистора.