W kolejnej części artykułu opisującego budowę zautomatyzowanej hamowni sklepu ABC-RC, znając teorię budowy i zasadę działania tensometru oraz schemat układu odpowiedzialnego za pomiar prądu i napięcia, można przejść do ostatniego układu pomiarowego znajdującego zastosowanie w monitorowaniu pracy zespołu napędowego – tachometru, elementu odpowiedzialnego za pomiar prędkości obrotowej silnika.
W ogólnym przypadku, projektując tachometr można wybrać jedną z dwóch standardowych konstrukcji :
- konstrukcja bazująca na wiązce odbitej
- konstrukcja bazująca na wiązce przeciętej
Oba typy konstrukcyjne przedstawia poniższy schemat
W wypadku hamowni ABC-RC, zastosowana została konstrukcja bazująca na wiązce odbitej (na powyższym schemacie po lewej stronie) – ułatwia to automatyzację pomiarów oraz nie wprowadza możliwości popełnienia błędu przy wpisywaniu ilości łopat śmigła. Jedynym minusem tej konstrukcji jest konieczność naklejania na rotor silnika błyszczącej folii oraz mogące się pojawiać błędy przy silnikach o niklowanym rotorze – w ich wypadku należy okleić silnik matową taśmą (np. izolacyjną) praktycznie na całym obwodzie, zostawiając kilkumilimetrową przerwę.
Silniki przygotowane do współpracy z hamownią typu pierwszego – widoczna naklejona srebrzysta folia (na fotografii po lewej stronie) oraz rotor oklejony praktycznie na całym obwodzie (strona prawa)
Jak wspomniano, w przypadku opisywanej hamowni zastosowana została konstrukcja pierwsza, zatem prędkość obrotowa określona jako liczba obrotów silnika na jedną minutę (ang. RPM – revolutions per minute) będzie liczona jako stosunek czasu jednej minuty do czasu, który upłynie pomiędzy dwoma kolejnymi odbiciami wiązki światła.
Zamocowany czujnik tachometryczny bazujący na wiązce odbitej
Jak duże mogą to być wartości? Projektując hamownię należy sprawdzić, jak dany czujnik poradzi sobie z wysokimi obrotami, oraz jaka jest graniczna wartość racjonalnego pomiaru. O tyle, o ile liczbę obrotów silnika nieobciążonego śmigłem łatwo policzyć, o tyle silnik obciążony śmigłem rozkręci się maksymalnie do wartości 80-90% prędkości z jaką jest w stanie pracować bez obciążenia – wynika to z oporów, jakie pochodzą między innymi od śmigła. Na czas testów warto sprawdzać aktualną prędkość innym miernikiem, np. tachometrem laserowym i weryfikować, czy wartości zmierzone dwoma używanymi urządzeniami są do siebie zbliżone. Ważne jest stałe monitorowanie prędkości mierzonej projektowanym tachometrem i wyszukiwanie w pomiarze nagłych spadków równo o połowę wartości poprzedniej – oznaczać to będzie „gubienie” odbicia związane z niestarannie zbudowanym stelażem tachometru, samym czujnikiem lub kwestią oprogramowania. Wykres prawidłowo działającego tachometru powinien wyglądać następująco:
W powyższym przypadku, jako tachometr zastosowany został moduł czujnika odbiciowego TCRT5000, zamontowanego tuż obok rotora silnika z naklejonym paskiem odbijającej folii. Moduł ten posiada wyjście cyfrowe i analogowe. Wyjście cyfrowe (na którym może być tylko stan wysoki lub niski) sprawdzi się w prostych konstrukcjach, niekoniecznie hamowni silników BLDC a w urządzeniach, w których prędkości badanych elementów obrotowych są nie większe niż 3000 obr/min – testy przeprowadzone z użyciem sprzętu pomiarowego, takiego jak oscyloskop, wykazały, że po przekroczeniu tej prędkości opóźnienie wewnętrznego komparatora jest na tyle duże, że układ zaczyna się „gubić” a sygnał cyfrowy zanika.
Do monitorowania prędkości większych należy wykorzystać złącze analogowe – jest to bezpośrednio jedna z nóżek czujnika światła IR, a zatem ominięta zostaje przetwornica ADC. W wypadku takiego tachometru nieco komplikuje się oprogramowanie urządzenia, jednak prędkość, z jaką można monitorować wynosi ponad 25000 obr/min – zatem pomiar obrotów silników z wysokim KV, do modeli fpv klasy 250 czy nawet śmigłowców nie stanowią problemu.
Zobacz także:
AUTOMATYCZNA HAMOWNIA – CZ I: Zarys mechaniki
AUTOMATYCZNA HAMOWNIA – CZ II: Pomiar napięcia i natężenia prądu
Opracował: Antoni Odrobina
Artykuł Automatyczna hamownia – CZ III: tachometr pochodzi z serwisu abc-modele.pl.