Несколько лет назад мне срочно понадобилось замерить обороты двигателя, а тахометра нет! Как тут быть? Поскольку замерить обороты мне нужно было позарез, вариант заказывать тахометр и ждать его месяц, меня не устраивал. Пришлось думать! И мне пришла в голову идея использовать для этой цели компьютер, а точнее - звуковой редактор установленый на компе.

Звуковой редактор "Adobe Audition" у меня установлен давно для работы со звуком. Поэтому осталось придумать способ соединения двигателя с компом. Это вопрос был решён буквально в течение 1 минуты - ИК светодиодный приёмник! Полез в коробочку и достал светодиод, а также штеккер "мини джек". Нашёл кусок микрофонного кабеля и через 10 минут светодиодный датчик был готов! Сам диод я вклеил в клопачек от авторучки.

Кабель в сборе.

Для освещения ИК светодиодного датчика использовал фонарик. Тоже светодиодный.

Датчик приклеил кусочком скотча на носу модели, а фонарик просто держал рукой. Расстояние между датчиком и фонариком 5.....7 см. Световой поток от фонарика освещает приёмный светодиод, а воздушный винт прерывает (модулирует) световой поток. В результате светодиод генерирует импульсы. Датчик подключается к микрофонному входу звуковой карты. Необходимое для работы светодиода напряжение обеспечивается конструкцией микрофонного гнезда звуковой карты. Любая звуковая карта рассчитана на работу в том числе и с электретным микрофоном, поскольку ему нужно напряжение питания + 5 Вольт. Поэтому это напряжение присутствует на центральном контакте
микрофонно гнезда и поступает на светодиод, что и обеспечивает его работу. В результате импульсы, возникающие при вращении воздушного винта, через микрофонный вход поступают на звуковую карту, а редактор "Adobe Audition" записывает всё это, как обычный звуковой файл.

Для измерения частоты вращения двигателя запись достаточно осуществить в течение нескольких секунд. Этого достаточно. Вот что мы увидим на экране в окне звукового редактора.

Прежде всего хочу отметить, что в самом низу Редактора имеется временная шкала, именно по ней и определяются обороты двигателя. В данном случае время записи составило 9 секунд. Стрелка показывает внизу окна Редактора временную шкалу. Теперь нужно укрупнить масштаб звукового файла. Чтобы не считаль имулься за одну секунду, (их долго считать), посчитаем их за отрезок времени 0,1 секунды, а потом умножим на 10. Вначале по временной шкале выбираем участок записи чуть более 0,5 секунды и растягиваем его на весь экран.

Выделеный участок ~ 0,5 сек растянут на весь экран. Временная шкала тоже растянулась.

Теперь на временной шкале выделяем отрезок времени ровно 0,1 сек - от 3,1 до 3,2 сек.

и тоже растягиваем его на весь экран. Теперь видно четкие импульсы, подсчитать которые не сложно.

Считаем импульсы в интервале времени 0,1 сек. - их 42 .

А теперь простая арифметика. Раз за 0,1 сек. имеем 42 импульса, значит за 1 сек. их от датчика поступило 420. А за 1 минуту 420 х 60 сек. = 25200 импульсов. Но так ка винт имеет 2 лопасти и дважды прерывает световой поток, результат нужно поделить на 2 и получим 12600 оборотов в минуту. Что и требовалось определить. В случае 3х лопастного винта результат делим на 3. В случае 4х лопастного винта делим на 4. Такой необычный тахометр - синтез ИК диода, компа и звукового редактора меня вполне удовлетворил! А вопрос приобретения "железного" тахометра в магазине,
у меня отпал сам собой. И от приобретения отказался.
На полетах в поле тахометр мне не нужен, а дома комп и кабель со светодиодом всегда под рукой.
Думаю, что не у всех коллег дома уже имеется тахометр, а вот замерить обороты двигателя хочется! В таком случае мой опыт, надеюсь, товарищам пригодится. "Adobe Audition" можно бесплатно скачать отсюда http://www.fayloobmennik.net/2293677 . Можно использовать и другой звуковой редактор, кому что нравится. Мой звуковой файл этого теста двигателя, записаный Редактором лежит тут . В данной статье я хотел показать, что при необходимости, если сильно захотеть, в большинстве случаев, которые возникают у нас, моделистов, можно придумать достойную замену необходимому, но отсутствующему, прибору. Надеюсь, китайские товарищи на меня не в обиде.

Каждое транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания оснащается прибором для измерения частоты вращения коленчатого вала — тахометром. О том, что такое тахометр и зачем он нужен, какие тахометры сегодня используются на автотранспорте, как они устроены и работают — читайте в данной статье.

Что такое тахометр и зачем он нужен в автомобиле?

Автомобильный — прибор для измерения и индикации частоты вращения коленчатого вала двигателя. Прибор постоянно отображает текущие обороты силового агрегата, что позволяет решать несколько задач:

• Выбирать оптимальную передачу КПП и скорость движения автомобиля в различных условиях. Именно по показаниям тахометра проще всего выбирать правильный момент для переключения с низшей на высшую передачу и наоборот;
• Выбирать оптимальный режим работы двигателя. Двигатели внутреннего сгорания развивают наибольший крутящий момент в узком интервале частот вращения коленвала, и именно по тахометру проще всего отслеживать достижение данного режима;
• Своевременно выявлять неисправности, приводящие к неравномерной работе двигателя на холостом ходу и на всех режимах. Некоторые неисправности системы питания, зажигания и других систем приводят к тому, что обороты двигателя?плавают?, что легко отследить по тахометру.

Несмотря на широкое внедрение электронных систем управления, выбирающих оптимальные режимы работы мотора при изменяющихся нагрузках, тахометры не теряют своей актуальности. Этот прибор имеет важное значение для правильной эксплуатации транспортных средств, поэтому сегодня он обязательно присутствует на легковых и грузовых автомобилях, тракторах и спецтехнике.

Типы и виды тахометров

Используемые на транспорте тахометры делятся на несколько типов по принципу работы, способу обработки сигнала и индикации, способу подключения и применимости.

По принципу работы и способу подключения тахометры бывают:

• Механические/электромеханические (центробежные, магнитные) с прямым приводом;
• Электрические с подключением к системе зажигания двигателя — электронные (импульсные);
• Электрические с подключение к электрическому генератору — электромашинные.

Подключение электронного тахометра к бесконтактной системе зажигания

Подключение электронного тахометра к контактной системе зажигания

По способу обработки сигнала тахометры бывают аналоговыми и цифровыми.

По применимости тахометры делятся на несколько групп:

• Для бензиновых двигателей с контактной и бесконтактной системой зажигания — подключение непосредственно к первичной (низковольтной) цепи;
• Для всех типов двигателей с электронным блоком управления — подключение к ЭБУ, сам блок использует для управления тахометром сигналы от системы зажигания или датчика положения коленчатого вала;
• Для дизельных двигателей — подключение к генератору.

Как правило, тахометры производятся для эксплуатации на определенных марках и моделях автомобилей, тракторов и другой техники, некоторые приборы могут использоваться на различном транспорте, оснащенном одинаковыми двигателями, системами зажигания и т.д.

Устройство тахометра

Состоит из нескольких основных узлов: измерительный блок или преобразователь сигнала, блок индикации и вспомогательные компоненты.

Измерительный блок механических и электромеханических тахометров чаще всего магнитный, аналогичный обычному спидометру (в сущности, спидометр и является тахометром, измеряющим частоту вращения вторичного вала КПП или колеса). Такой спидометр подключается к двигателю гибким валом.

Измерительный блок в электрических приборах может строиться по аналоговой схемотехнике на транзисторах или по цифровой схемотехнике на основе специализированных микросхем. Данный блок получает сигнал от датчика, ЭБУ, генератора или системы зажигания, обрабатывает его в соответствии с предварительными настройками, и преобразованный сигнал подает на блок индикации.

Блок индикации может быть нескольких типов:

• Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
• Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
• Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.

На автомобилях обычно используются стрелочные индикаторы, которые лучше читаются и позволяют сразу определить, в каком режиме работает двигатель. Цифровые и светодиодные индикаторы чаще всего устанавливаются при тюнинге, также они находят применение в простых тахометрах для мототехники, дизель-генераторов и т.д.

Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:

• Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
• Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
• Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
• Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.

Градуировка шкалы оборотов может выполняться в единицах или в десятках с указанием множителя — х100 или х1000, единица измерения оборотов — r/min или min -1 .

Вся конструкция помещена в корпус, который может монтироваться в приборную панель или устанавливаться отдельно. При этом тахометры могут быть различными по комплектации:

• Прибор без дополнительных функций;
• Тахометр с различными индикаторами;
• Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.

Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.

Принцип работы магнитных тахометров

Работа магнитного тахометра основана на явлении индукции вихревых токов (токов Фуко) в немагнитном диске вращающимся постоянным полем. В обычном состоянии алюминиевый или медный диск не обладает магнитными свойствами, но если поместить его во вращающееся магнитное поле, то в нем возникают вихревые токи. Данные токи взаимодействуют с магнитным полем, поэтому немагнитный диск тоже начинает вращаться вслед за магнитом.

Для работы тахометра к диску присоединена стрелка, на валу которой закреплена возвратная пружина. Магнит связан с коленвалом или одним из валов трансмиссии посредством гибкого вала. Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращается магнит, и тем выше сила, отклоняющая закрепленный пружиной немагнитный диск — все это отражается и на положении стрелки.

Принцип работы электрических тахометров

Электрические тахометры используют для измерения электрические сигналы или отдельные импульсы. Электрические сигналы, пропорциональные частоте вращения коленвала, в бензиновом двигателе генерируются системой зажигания и электрическим генератором, а в бензиновом двигателе — только генератором. Также необходимый сигнал можно получать от электронного блока управления двигателем.

Наиболее просто работает тахометр, подключаемый к электрогенератору. Генератор имеет привод от коленчатого вала посредством клиноременной передачи, поэтому частота вращения ротора генератора всегда пропорциональна оборотам двигателя. А от частоты вращения ротора генератора зависит величина генерируемой на обмотке ЭДС, что и используется для подключения электромашинного тахометра. В сущности, прибор является вольтметром, который измерят напряжение на генераторе и преобразует его в показания числа оборотов коленвала. Тахометр подключается к генератору через специальный разъем, при этом требуется подстройка прибора под конкретный генератор.

Работа электронного тахометра, подключаемого к системе зажигания, чуть более сложна. В системе зажигания генерируются импульсы тока, необходимые для образования искры в свечах зажигания. При этом частота искрообразования прямо связана с частой вращения коленвала — в противном случае топливно-воздушная смесь в цилиндрах не поджигалась бы вовремя. Частота искрообразования зависит от числа цилиндров двигателя и порядка их работы. В четырехцилиндровых двигателях система зажигания генерирует две искры за один оборот коленвала — по одной искре на каждые 180°. Именно это обстоятельство и используется для работы электронных тахометров — измерительный блок измеряет частоту искрообразования, и преобразует ее в показания числа оборотов двигателя. Электронный тахометр подключается к первичной (низковольтной) цепи системы зажигания, и измеряет число импульсов за единицу времени, поэтому данный тип приборов часто называют импульсным.

На этом же принципе работают простые тахометры для мототехники и других устройств с одно- или двухцилиндровыми двухтактными ДВС, однако подключаются такие приборы к высоковольтной части системы зажигания. Подключение — с помощью провода, обвитого вокруг высоковольтного (свечного) провода. В этом случае прямо измеряется число импульсов на свече и данный параметр преобразуется в показания числа оборотов мотора.

— устройство простое и надежное, этот прибор может безотказно работать в течение всего срока эксплуатации транспортного средства. Но в случае поломки прибор следует как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечиваться работа двигателя и эксплуатация транспортного средства в оптимальном режиме.

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, - можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели (смотрите - ) принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья - черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз - магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту

Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

При эксплуатации любой машины не обойтись без электродвигателя. Многие покупают электродвигатель с рук без какой-либо документации. В такой ситуации возникает проблема с определением оборотов электродвигателя. Чтобы решить данную проблему, можно использовать несколько способов.

Самый простой способ определения оборотов электродвигателя – использование тахометра. Но наличие данного прибора у человека, не специализирующегося на электродвигателях, большая редкость. Поэтому существуют способы определения оборотов на глаз. Для определения оборотов электродвигателя откройте одну из крышек электродвигателя и найдите катушку обмотки. Катушек в электродвигателе может быть несколько. Выберете ту катушку, которая находится в зоне видимости и к которой проще доступ. Старайтесь не нарушить целостность электродвигателя, не доставайте детали. Не пробуйте отсоединить детали между собой.

Рассмотрите внимательно катушку и попробуйте приблизительно определить ее размер относительно кольца статора. Статор – стационарная часть электродвигателя, ротор – подвижная и вращается внутри статора. Вам не потребуется ни линейка, ни точные подсчеты. Вся процедура определяется на глаз.

Скорость вращения ротора – 3000 оборотов в минуту, если размер катушки закрывает половину кольца статора. Скорость вращения ротора – менее 1500 оборотов в минуту, если размер катушки покрывает треть кольца. Скорость вращения ротора – 1000 оборотов в минуту, если размер катушки составляет одну четвертую по отношению к кольцу.

Существует еще один способ определения оборотов по обмотке. Обмотки находятся внутри статора. Для этого необходимо подсчитать количество пазов, занимаемых секциями одной катушки. Общее количество пазов сердечника составляет количество полюсов: 2 – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин.

Все основные характеристики электродвигателя должны быть указаны на металлической бирке, располагающейся на его корпусе. Но на практике бирка или отсутствует, или информация стерлась в течение эксплуатации.

Старые и бывшие в использовании асинхронные машины советского производства считаются наиболее качественными и долговечными. Однако, как известно многим электромеханикам, шильдики на них могут быть абсолютно нечитабельными, да и в самом двигателе мог быть перемотан. Определить номинальную частоту вращения можно по количеству полюсов в обмотке, но если речь идет о машинах с фазным ротором или разбирать корпус нет желания, можно прибегнуть к одному из проверенных методов.

Определение скорости при помощи графического рисунка

Для определения скорости вращения двигателя существует графических рисунков круглой формы. Суть в том, что приклеенный на торец вала бумажный кружок с заданным узором при вращении образует определенный графический эффект при освещении источником света с частотой в 50Гц. Таким образом, перебрав несколько рисунков и сравнив результат с табличными данными можно определить номинальную скорость вращения двигателя.

Типовые характеристики по монтажным размерам

Промышленные производства СССР, как и большинство современных, производились по государственным стандартам и имеют установленную таблицу соответствия. Исходя из этого, можно замерить высоту центра вала относительно плоскости посадки, его и задний диаметры, а также размеры крепежных отверстий. В большинстве случаев этих данных будет достаточно, чтобы найти в таблице нужный двигатель и не только определить частоту вращения, но и установить его электрическую и полезную мощность.

При помощи механического тахометра

Очень часто нужно определить не только номинальную характеристику электрической машины, но и знать точное количество оборотов в данный момент. Это делается при диагностике электрических двигателей и для определения точного показателя коэффициента скольжения.

В электромеханических лабораториях и на производстве используются специальные приборы - тахометры. Если получить доступ к такому оборудованию, измерить частоту вращения асинхронного двигателя можно за несколько секунд. Тахометр имеет стрелочный или цифровой циферблат и измерительную штангу, на конце которой имеется отверстие с шариком. Если смазать центровочное отверстие на валу вязким воском и плотно приставить измерительную штангу к нему, на циферблате отобразится точное количество оборотов в минуту.

При помощи детектора стробоскопического эффекта

Если двигатель находится в процессе эксплуатации, можно избежать необходимости отстыковывать его от исполнительного механизма и снимать задний кожух только для того, чтобы добраться до центровочного отверстия. Точное количество оборотов в этих случаях можно также измерить при помощи стробоскопического детектора. Для этого на вал двигателя наносят продольную риску белого цвета и устанавливают светоулавливатель прибора напротив нее.

При включении двигателя в работу прибор определит точное количество оборотов в минуту по частоте появления белого пятна. Этот метод применяется, как правило, при диагностическом обследовании мощных электрических машин и зависимости частоты вращения от приложенной нагрузки.

Использование кулера от персонального компьютера

Для проведения измерений частоты вращения двигателя можно использовать весьма оригинальный метод. В нем применяется лопастной вентилятор охлаждения от персонального компьютера. Пропеллер крепится к торцу вала при помощи двустороннего скотча, а рама вентилятора удерживается вручную. Провод вентилятора подключается к любому из разъемов материнской платы, на котором можно провести измерения, при этом само питание на кулер подавать не нужно. Точный показатель частоты вращения можно получить через утилиту BIOS или диагностическую утилиту, работающую под управлением операционной системы.