Otáčkoměr: princip fungování, typy, zařízení a pravidla pro připojení vlastníma rukama

Porsche 911 Dakar se do konce roku vrátí na trh: Výkonnější, úspornější

Vydány fotografie nového sportovního vozu Toyota GR s výkonem přes 900 koní: vydání je plánováno na léto

Naftová auta už nejsou potřeba, 5 frází, kvůli kterým dopravní policista ztratí zájem o řidiče, Hyundai upravil ceny u 3 modelů. To hlavní na ráno

Populární za týden

Automobiloví experti vysvětlují, proč již nejsou potřeba dieselová auta

Dopravní policista ukončil otázku: který blinkr by měl být použit na kruhovém objezdu

Dopravní policista varuje před hrozivými následky použití automatického startu

Vlajková loď Chery zlevnila o 800 tisíc rublů: Tiggo 9 se prodává s velkými slevami

Proč se ukázalo, že minivan VAZ-2120 “Nadezhda” není pro nikoho užitečný, navzdory pohonu všech kol a prostornému interiéru

Mnoho moderních motoristů si ve svých autech jednoduše nevšimne řady přístrojů, které jsou umístěny na hlavním panelu vozu. Výrobci však přesně vědí, jaká výbava musí být ve vozidle přítomna, jinak by se přídavné prvky při vytváření vozu jednoduše nepoužívaly. Pozoruhodným příkladem je zařízení, jako je tachometr. Někteří motoristé znají jeho přímý účel i princip fungování, zatímco jiní řidiči jsou naopak daleko od pravdy a naivně věří, že toto zařízení pouze čte otáčky motoru. Částečně mají ale pravdu, proč je tento prvek v autě potřeba, se pro ně stává záhadou. Proto je nutné analyzovat všechny nejdůležitější body a také si ujasnit, jaké typy tachometrů se nacházejí, o jaké zařízení se jedná, jak se provádí připojení a proč je v autě snímač tachometru.

Princip

Než se ponoříme do konstrukčních prvků zařízení, je nutné objasnit princip fungování tohoto zařízení. Otáčkoměr je speciální zařízení v autě, které zobrazuje aktuální otáčky pohonné jednotky na základě rychlosti otáčení klikového hřídele. Automobiloví nadšenci, kteří nemají ponětí o technické části vozu, by měli mít alespoň informace o chodu spalovacího motoru, vždyť tyto základy se učí v autoškole. Ty budou stačit k pochopení principu činnosti a účelu tachometru.

Jak známo, základem každé elektrárny pracující na spalitelné palivo je odpovídající transformace translačních pohybů na rotační. To je možné zejména díky procesům probíhajícím ve spalovací komoře, po kterých se začnou pohybovat písty, které zase spouštějí klikový hřídel pohybem ojnic. Následně po nastartování motoru budou otáčky klikového hřídele zohledněny při odhadu otáček motoru, jak to demonstruje zařízení jako je otáčkoměr.

Protože po sešlápnutí plynového pedálu se množství paliva vstupujícího do systému výrazně zvýší, v zásadě se také zvýší tlak vyvíjený na skupinu pístů a úměrně se zvýší rychlost otáčení klikového hřídele. Všechny tyto momenty se zobrazují na otáčkoměru, kde šipka ukazuje, jaké otáčky motor aktuálně má. Obvykle jsou otáčky uváděny v jednotkách a pro zjištění přesného čísla je musíte vynásobit tisíci.

Proč jsou vozy vybaveny tachometrem?

Zkušení motoristé mají představu, že při správné práci s tachometrem na autě můžete využít téměř celý výkon pohonné jednotky a přitom zachovat životnost motoru. Zejména při správné interakci s tímto zařízením můžete výrazně ušetřit na spotřebě paliva, což je v současné době při současných nákladech na palivo mimořádně důležitý a relevantní bod.

Pokud vezmeme v úvahu parametry moderních spalovacích motorů, pak jasně vidíme takové ukazatele, jako je maximální výkon motoru a navíc jeho nejvyšší točivý moment. Základem těchto okamžiků vždy byl a zůstává počet otáček klikového hřídele, který se přenáší do interiéru vozu na otáčkoměru, takže nadšenec do auta může se zařízením komunikovat a včas vyhodnotit situaci.

Aby to bylo pro začínající řidiče jasné, měl by být uveden malý příklad. Podle technických specifikací dokáže motor vyprodukovat 150 koní, pokud otáčky dosáhnou 3 za minutu. Totéž platí pro točivý moment 500 N*m, který je přenášen na kola vozu přes převodovku v okamžiku, kdy otáčky klikového hřídele dosáhnou 270 ot./min. U jiných indikátorů se budou výkonové údaje elektrárny, stejně jako točivý moment, lišit a nebudou moci odpovídat maximálním hodnotám.

To jsou mimořádně důležité body, které musí moderní motorista vzít v úvahu, když mění rychlostní stupně pomocí nainstalované převodovky. Vzhledem ke všemu výše uvedenému můžeme vyvodit malý přechodný závěr, že pokud neustále zrychlujete pohonnou jednotku na takové ukazatele a poté přepnete na vyšší rychlostní stupeň, můžete dosáhnout maximálního výkonu.

Pokud však motorista neplánuje narazit na problém, kdy motor spotřebuje nadměrné množství paliva, pak se takové zrychlení nevyplatí pravidelně provádět. Celý problém se scvrkává na skutečnost, že s rychlým zvýšením rychlosti otáčení klikového hřídele se úroveň spotřeby paliva znatelně zvyšuje, a proto auto začne doslova spalovat veškerý benzín nebo jiné palivo. Aby nedošlo k takovým okolnostem, nedoporučuje se vytáčet motor na maximální hodnoty uvedené výrobcem, protože provoz při nízkých rychlostech a dřívější přepínání umožňuje ušetřit spotřebu paliva, i když tím trpí dynamika.

Stávající typy tachometrů

V současné době existuje pouze několik typů tachometrů, které jsou instalovány na moderních vozidlech. Konkrétně mluvíme o následujících zařízeních:

• digitální tachometr;
• mechanické zařízení udávající otáčky motoru;
• analogový tachometr.

Každá verze zařízení funguje na určitém principu, a proto bude pro motoristy užitečné mít představu o zařízení a pořadí, ve kterém jsou data čtena každým prvkem.

Digitální tachometr

Toto jsou v současnosti nejběžnější možnosti zařízení, kterými jsou vybaveny všechny nové modely vozidel. Princip fungování takového zařízení je poněkud podobný provozu mechanického tachometru. Zejména je zde upraveno připojení k zapalovací cívce. Ke čtení indikátorů však dochází přijímáním počtu a intervalu signálů z cívky, a nikoli impulsů, jako je tomu u mechanického zařízení. Navíc, aby se na přístrojové desce zobrazovaly co nejpřesnější hodnoty, čtou se zde také signály, které pocházejí ze snímačů volnoběžných otáček a klikového hřídele. Nakonec se všechny naměřené hodnoty sečtou a nejpřesnější výsledek se promítne na digitální přístrojovou desku.

Mechanický tachometr

Toto je nejběžnější zařízení, které vyniká svou bohatou historií, protože zpočátku byla taková zařízení instalována na úplně prvních vozidlech. Konstrukčním rysem takového tachometru je, že je připojen přímo ke klikové hřídeli pomocí vhodného kabelu. Během provozu spalovacího motoru je generovaný točivý moment přenášen na ozubené kolo a nakonec přes kabel na pohyblivou cívku zařízení. Pokud jde o samotné zařízení, jedná se o elektromagnet, ve kterém vzniká největší indukce při zvyšování otáček motoru. Významným problémem u těchto spolehlivých přístrojů je, že neposkytují přesné údaje a konečné otáčky motoru se mohou lišit o 500 ot./min.

Analogové tachometry

V tomto případě se bavíme o pokročilejší mechanické verzi otáčkoměru, nicméně místo lanka a připojení odpovídajícího pohonu ke klikové hřídeli je použita zapalovací cívka. Během provozu toto zařízení generuje impulsy, které jsou odesílány do obvodu tachometru. V důsledku toho, čím vyšší jsou v tuto chvíli otáčky motoru, tím silnější a častěji budou přicházet impulsy, a proto se ručička bude odchylovat od nulové značky. Toto zařízení má také podstatnou nevýhodu – jde o chybu, která je sice nižší než u mechanického otáčkoměru, ale nedá se srovnávat s údaji odečítanými digitálním zařízením.

Co potřebujete k připojení digitálního tachometru

Mnoho motoristů, kteří se skutečně starají o svá vozidla, upřednostňuje přechod z analogových nebo mechanických zařízení na modernější zařízení, aby mohli plně ovládat provoz spalovacího motoru. Zejména je to možné bez ohledu na značku a model vozu, protože existují speciální sady, které lze zakoupit v mnoha obchodech s autodíly. Standardní sada digitálního tachometru obsahuje displej a sadu vodičů pro připojení k napájení a ECU.

V prodeji také můžete najít speciální sady, které již obsahují snímače klikového hřídele a volnoběhu, pokud z nějakého důvodu není vůz těmito prvky vybaven z výroby. Najdete zde i vzdálený optočlen, i když se toto zařízení instaluje především na sportovní vozy. Je pozoruhodné, že připojení nebude vždy provedeno prostřednictvím počítače, protože některé verze digitálních zařízení umožňují samostatnou instalaci tachometru bez ovladače. V této situaci bude zařízení schopno číst přesnější hodnoty než při připojení k počítači. Samozřejmě stojí za to provést instalaci takového tachometru pouze v případech, kdy má automobilový nadšenec příslušné dovednosti a znalosti. Za jiných okolností je lepší svěřit práci odborníkům.

Co je snímač otáčkoměru

Je nutné okamžitě provést rezervaci, že se nejedná o samostatný senzor, který je instalován ve voze, ale o zařízení, které slouží ke čtení aktuálních indikátorů a registraci nejdůležitějších signálů. Snímač otáčkoměru může být snímač volnoběžných otáček nebo snímač klikového hřídele. Pokud jde o první možnost, montuje se do sacího systému vozidla a při otevření vzduchové klapky přijímá signály srovnatelné s množstvím dodaného paliva.

Pokud mluvíme o snímači klikového hřídele, funguje to tak, že fixuje úhel polohy klikového hřídele v určitém časovém období. Toto zařízení se nejčastěji montuje v blízkosti setrvačníku v zadní nebo přední části pohonné jednotky. Pomocí tohoto příslušenství můžete provést co nejpřesnější měření otáček motoru, takže příslušný signál je následně přenášen na palubní desku uvnitř vozidla.

Můžete také přímo použít snímač otáčkoměru. Která bude napojena přímo na elektronickou řídicí jednotku motoru. V této situaci bude zařízení přijímat informace přímo z EBL, načež budou přesné hodnoty přeneseny na digitální přístrojovou desku.

Výkon

Poměrně důležitým prvkem ve voze je otáčkoměr umístěný na palubní desce v interiéru vozu. Každý řidič by měl sledovat provoz zařízení, znát princip a konstrukční vlastnosti zařízení, protože to umožňuje nejen vzít v úvahu rychlost otáčení klikového hřídele v motoru, ale také množství paliva spotřebovaného výkonem. jednotka, maximální výkon a některé další extrémní body.

Mnoho lidí si myslí, že tachometr je zařízení pouze pro měření rychlosti otáčení různých rotujících částí – rotorů, hřídelí, kol, disků a tak dále. Například v automobilech jsou otáčkoměry široce používány k měření rychlosti otáčení klikového hřídele motoru. Pokud však máte co do činění s digitálními tachometry s možností škálování, může být seznam aplikací poněkud širší. V tomto článku popíšeme několik alternativních aplikací tachometrů na příkladu multifunkčního digitálního tachometru řady EZM-4450 vyráběného firmou EMKO Electronik a uvedeme příklad výpočtu jeho parametrů pro měření lineárních rychlost pohybu materiálů, jako je fólie, tkanina, dopravní pás, stejně jako rychlost proudění kapaliny v potrubí. V obou příkladech bude rychlost měřena v metrech za sekundu (m/s). Podívejme se nejprve na funkčnost a možnosti rychloměru EZM-4450. Jedná se o digitální univerzál zařízení, které podporuje několik provozních režimů: počítadlo pulzů, časovač, chronometr a otáčkoměr. Funkční schéma je na obrázku 1. V jednom okamžiku může zařízení pracovat pouze v jednom režimu, který je přednastaven pomocí DIP přepínačů. Charakteristickým rysem digitálního časovače EZM-4450 je jeho jednoduchost a flexibilita nastavení, vysokorychlostní počítací vstup se schopností počítat až 10 kHz, schopnost pracovat s libovolnými snímači s výstupem s otevřeným kolektorem typu PNP/NPN nebo „suchým kontaktem“, vestavěný zdroj 12 V DC a přítomnost dvou diskrétních výstupů. Navíc má rozhraní RS-485 s protokolem přenosu dat Modbus RTU. V režimu otáčkoměru zařízení měří čas mezi čely příchozích impulsů a určuje frekvenci pomocí vzorce (1):

v = 1 T v = 1 nad T

kde:
Т — perioda opakování pulzu (viz obrázek 2). Údaje na displeji tachometru jsou určeny vzorcem (2):

Odečet = v ⋅ Pro − 29 ⋅ Pro − 30 Odečet = v cdot Pro-29 cdot Pro-30

kde:
v — je určeno vzorcem (1);
Pro-29 и Pro-30 – nastavitelné násobiče tachometru pro převod pulzní frekvence na uživatelské hodnoty. Rozdíl multiplikátoru Pro-29 z Pro-30 sestává pouze z rozsahu úkolů. Tedy s násobilkou Pro-29 hodnoty jsou nastaveny v rozsahu od 0 do 9999 a multiplikátor Pro-30 – v rozsahu od 0 do 99,9999.

2. Měření rychlosti webu pomocí digitálního tachometru

K dispozici je měřicí a kontrolní stroj pro převíjení látky z role do role. Je nutné měřit lineární rychlost pohybu tkáně v metrech za sekundu. K vyřešení problému budete potřebovat: 1. indukční snímač; 2. digitální tachometr EZM-4450; 3. kovová značka nainstalovaná na jednom z hřídelů známého průměru. Zjednodušený pohled na popsanou strojní jednotku je na obrázku 3. Pro nastavení otáčkoměr v režimu lineárního měření rychlosti potřebujete znát hmotnost pulzu indukčního snímače v metrech (m/imp). Pojďme ho najít. Předpokládejme, že průměr hřídele je 0,1 m, pak bude délka obvodu průřezu hřídele rovna:

L = π ⋅ D = 3,14 ⋅ 0,1 = 0,314 L = %pi cdot D = 3,14 cdot 0,1 = 0,314

Protože je na hřídeli instalována jedna kovová značka, bude hmotnost jednoho impulsu indukčního snímače rovna 0,314 m/imp a jedna otáčka hřídele posune pás o 0,314 m, pokud by byly dvě značky, pak by se hmotnost impulzu snímače rovnala L / 2 atd. Tím je analýza mechanické části ukončena. Dalším krokem je připojení snímače přiblížení k tachometru a jeho konfigurace. Indukční snímač se zapojuje podle schématu zapojení na obrázku 4. Provozní režim zařízení a typ vstupního signálu jsou určeny polohou 4 DIP přepínačů umístěných na horní části těla elektronického otáčkoměru (viz obrázek 5). Chcete-li aktivovat režim otáčkoměru a vybrat typ vstupního signálu, nastavte přepínače DIP podle tabulky 1.

Tabulka 1 – Polohy DIP přepínačů

• Pro-03 = 0 — výběr metody výpočtu frekvence;
• Pro-07 = 5 — čas vyjádřený v sekundách, po jehož uplynutí se hodnota rychlosti vynuluje, pokud nejsou vstupní impulsy;
• Pro-20 = 1 — pozice desetinné čárky;
• Pro-29 = 1 — multiplikátor 1 s rozsahem nastavení od 0 do 9999;
• Pro-30 = 3,14 — násobitel 2 s rozsahem nastavení od 00,0001 do 99,9999.

V tomto okamžiku je proces dokončen! V důsledku nastavení zařízení zobrazí rychlost webu ve formátu XXXX,X v m/s.

Zdůrazněme několik důležitých bodů:

1. parametr Pro-07 užitečné, když je rychlost hřídele menší než jedna otáčka za sekundu. Pokud je tedy na hřídeli pouze jedna značka, s pomalým otáčením s vytvořením impulsu, například jednou za 5 sekund a s parametrem Pro-07 méně než 5 sekund, na displeji zařízení se zobrazí 0;

2. Čím větší je počet značek na hřídeli, tím přesnější jsou měření a tím rychlejší je reakce systému na změny rychlosti. To je zvláště důležité pro pomalu se otáčející hřídele. Je však třeba pamatovat na maximální možnou rychlost počítání vstupu tachometru. Takže EZM-4450 má maximální rychlost počítání v režimu otáčkoměru 10 kHz;

3. Pro zobrazení rychlosti s jedním desetinným místem je vyžadován parametr Pro-20.

3. Měření rychlosti proudění kapaliny v potrubí. Průtokové relé

Je zde potrubí o průměru 25 mm, kterým protéká voda. Na potrubí je instalován vodoměr s pulzním výstupem typu VLF-I 15, pro který Qnom = 1,5 m³/h a hmotnost pulzu je 10 dm³/imp. Je nutné sledovat rychlost proudění kapaliny a pokud je rychlost nižší než 2,5 m/s, zapnout alarm. Zjednodušený pohled na objekt je na obrázku 6.

K vyřešení problému budeme muset doplnit systém o průmyslový tachometr EZM-4450 a také zvukový alarm (například bzučák). Známe pulzní hmotnost vodoměru v dm³/imp. Pro nastavení tachometru pro měření lineární rychlosti proudění potřebujeme znát hmotnost pulsu vm/imp. Najdeme ho.

Aby se předešlo chybám v rozměrech, převedeme nejprve všechna nám známá data do soustavy SI, tedy 10 dm³ = 0,01 m³ a 25 mm = 0,025 m Délka potrubí L, jehož objem bude 0,01 m3, s průměrem potrubí 0,025 m, se určí podle vzorce (4):

L = VSL = V nad S

kde:
V — objem v m³$
S — plocha průřezu potrubí v m².

Plocha průřezu potrubí S lze snadno najít při znalosti průměru potrubí pomocí vzorce (5):

S = π ⋅ D 2 4 S = %pi cdot D^2 přes 4

Požadovaná délka potrubí L zjistíme podle vzorce (6):

L = VS = 4 ⋅ V π ⋅ D 2 = 4 ⋅ 0,01 3,14 ⋅ 0,025 2 = 20,3821 L=V nad S = 4 cdot V nad = 4 cdot 0,01 nad =20,3821

Protože všechna množství, jmenovitě V и D již byly přeloženy do метры кубические a metrů, pak je výsledek získaný ve vzorci (6) také vyjádřen v metrech. Impulzní hmotnost vodoměru je tedy 20,3821 m/imp. Tzn., že jakmile průtok vody proteče 20,3821 m potrubím o průměru 25 mm, vodoměr vydá jeden impuls. Vodoměr může mít buď tranzistorový výstup s otevřeným kolektorem nebo jazýčkový spínač. Připojení obou variant k EZM-4450 se provádí podle schémat zapojení na obrázku 8.

Vodoměr zobrazený v příkladu má na výstupu jazýčkový spínač, který lze připojit podle schématu připojení NPN nebo PNP, pro připojení k EZM-4450 je třeba použít obrázek 9c nebo 9d.

Jak je popsáno výše, provozní režim digitální tachometr EMKO EZM-4450 a typ vstupního signálu jsou určeny polohou 4 DIP přepínačů umístěných na horní straně těla zařízení (viz obrázek 5). Chcete-li aktivovat režim otáčkoměru a pracovat s vodoměrem s výstupem typu jazýčkový spínač, nastavte je podle tabulky 2.

Tabulka 2 – Polohy DIP přepínačů

Pro zobrazení průtoku s jedním desetinným místem, podobně jako v předchozím příkladu, musí být hodnota hmotnosti pulzu vynásobena 10 a parametr Pro-20 (pozice desetinné čárky) nastavit rovno 1 (jednotka).

Zařízení tedy musí být nastaveno na pulzní hmotnost 203,821 m/imp.

Ale Pro-29 (násobitel 1) má rozsah úloh od 0 do 9999 a Pro-30 (násobitel 2) má rozsah nastavení od 00,0001 do 99,9999. Číslo 203,821 XNUMX není možné ani na jednom místě uvést.

Možnost řešení – protože hodnoty na zařízení jsou určeny vzorcem (2), připomínáme:

Odečet = v ⋅ Pro − 29 ⋅ Pro − 30 Odečet = v cdot Pro-29 cdot Pro-30

Celočíselná část čísla 203,821, tedy 203, se nastavuje v parametru Pro-29a v parametru Pro-30 stanovíme výsledek dělení 203,821 číslem 203, tedy 1,004.

Dále nastavíme parametry, které již známe v tachometru:

• Pro-03 = 0 — výběr metody výpočtu frekvence;
• Pro-07 = 10 — čas vyjádřený v sekundách, po jehož uplynutí se hodnota rychlosti vynuluje, pokud nejsou vstupní impulsy;
• Pro-20 = 1 — pozice desetinné čárky;
• Pro-29 = 203 — multiplikátor 1 s rozsahem nastavení od 0 do 9999;
• Pro-30 = 1,004 — násobitel 2 s rozsahem nastavení od 00,0001 do 99,9999.

Všimněme si jednoho důležitého bodu. Parametr Pro-07 velmi důležité při nízkých rychlostech kapaliny nebo vysokých hodnotách impulsní hmotnosti. V našem příkladu by tedy hodnota tohoto parametru měla být alespoň 10 s. Při zadaném nastavení zařízení se na horním displeji zobrazí aktuální průtok vody ve formátu XXXX,X m/s.

Nyní nastavíme první výstup zařízení tak, aby se při průtoku pod 2,5 m/s zapnul alarm. K tomu stačí nastavit následující parametry:

• Pro-09 = 2 — nastavení prvního výstupu jako alarmu;
• Pro-11 = 1 — alarm typu „Heater“, tj. výstup se aktivuje, když aktuální průtok klesne pod nastavenou prahovou hodnotu, kde prahová hodnota je: Nastavení-1 (SV1);
• Pro-14 = 0 — typ výstupního signálu prvního výstupu: NE;
• Pro-18 = 0 — začněte sledovat průtok ihned po zapnutí zařízení;
• SV1 — Nastavení-1: práh odezvy prvního výstupu zařízení.

Věnujte pozornost parametru Pro-18. Definuje začátek řízení průtoku, konkrétně:

• na Pro-18 = 0 — začněte sledovat průtok ihned po zapnutí zařízení;
• na Pro-18 = 1 — začátek regulace průtoku po dosažení žádané hodnoty-1 (SV1);
• na Pro-18 = 2 — začátek regulace průtoku po dosažení žádané hodnoty-2 (SV2).

Tento parametr tedy může zabránit spuštění alarmu při prvním zapnutí systému. Zvukový alarm je připojen k zařízení podle schématu na obrázku 9.

4. Závěr

V tomto článku jsme uvedli dva příklady, ve kterých jsme použili EZM-4450 v režimu otáčkoměru k měření lineární rychlosti pásu a průtoku vody v potrubí. Oblastí použití tachometrů obecně a EZM-4450 konkrétně je však mnohem více. Tachometry lze použít ve všech případech, kdy lze úkol zredukovat na počítání počtu pulzů za jednotku času, a to jsou otáčky za minutu, m&3sup;h, l/min, m/s, km/h, Hz atd. Díky přítomnosti dvou diskrétních výstupů a rozhraní RS-485 s protokolem Modbus RTU lze kromě měření fyzikálních veličin digitální zařízení EMKO EZM-4450 využít pro sledování, řízení, notifikaci a přenos naměřených veličin na vyšší úroveň systému automatizovaného řízení procesů.

Engineer ve společnosti KIP-Service LLC
Matirny A.A.