7051
12 мин
Тахометр – прибор для измерения угловой или линейной скорости вращающихся или движущихся частей машин и механизмов. Тахометры широко применяются в системах, где необходимо контролировать скорость вращения. Наиболее часто встречающиеся в повседневной жизни тахометры – это автомобильные. Каждый автомобилист знаком с этим прибором. В настоящее время тахометром оборудован практически каждый автомобиль. И это неспроста. Тахометр помогает водителю контролировать режим работы двигателя и своевременно переключать передачи, что позволяет продлить срок службы автомобиля, сэкономить топливо и, что самое важное, повышает безопасность.
Существует много разновидностей тахометров, и каждый из них находит свое применение. Тахометры бывают как портативными, так и стационарными. По принципу действия они подразделяются на центробежные, магнитно-индукционные, электрические и электронные. Рассмотрим подробнее основные принципы действия тахометров.
Одними из первых были изобретены центробежные тахометры, работающие только благодаря энергии вращающегося механизма, сопряженного с его осью.
Принцип действия центробежных тахометров основан на использовании действия центробежных сил на грузы, установленные на валу, которые в свою очередь приводят в движение стрелку.
В магнитно-индукционных тахометрах стрелка отклоняется под действием силы взаимодействия магнитных полей алюминиевого диска и вращающегося ротора с постоянными магнитами. Эти силы пропорциональны частоте вращения ротора.
Основой электрического тахометра служит тахогенератор - небольшой генератор постоянного тока. Напряжение с тахогенератора измеряется стрелочным вольтметром, проградуированным в единицах угловой скорости (об/мин).
Электронный тахометр, как правило, строится на микропроцессорном модуле который тактируется высокоточным и высокостабильным кварцевым генератором. Благодаря цифровой обработке сигнала и отсутствию аналоговых цепей в измерительном тракте, электронный тахометр является самым точным и стабильным среди всех прочих. Более того индикация у электронного тахометра не стрелочная а цифровая.
Электронные тахометры самые современные и технически совершенные приборы среди всех выше перечисленных. Рассмотрим их более детально. Каждый электронный тахометр измеряет скорость, обрабатывая данные с дискретных датчиков. Эти датчики могут быть интегрированными в корпус прибора или подключаться к прибору посредством соединительных проводов.
Сами датчики могут быть контактными или бесконтактными, иметь различный выходной каскад типа “сухой контакт”, “открытый коллектор” или “напряжение”. В настоящее время чаще всего используются бесконтактные датчики с транзисторным выходом. Они надёжны, не имеют движущихся частей и “дребезга” по выходу. По принципу они могут быть индуктивными, емкостными или оптическими. Выходной каскад такого датчика представляет собой транзистор NPN или PNP структуры с открытым коллектором. Тем не менее многие электронные тахометры прекрасно работают и с механическими датчиками. Для этого в них предусмотрены цифровые фильтры дребезга контактов.
Электронные тахометры могут измерять скорость (частоту) следования сигналов с датчиков несколькими способами. Первый - считать количество импульсов за фиксированный интервал времени (метод временных ворот). Второй - измерять время между смежными импульсами и вычислять обратную функцию. Первый способ даёт достаточно большую погрешность на малых частотах, когда период следования импульсов сравним с периодом, за который совершается измерение. Второй способ технически более сложен но и более универсален и позволяет динамично реагировать на изменение входной частоты, так как вычисление происходит по поступлению очередного импульса, а не по окончанию фиксированного интервала. Сложность реализации второго способа заключается в необходимости ведения в реальном времени высокоскоростного счёта (десятки мегагерц) на достаточно длительном интервале (интервал следования импульсов с датчика), что требует высокой разрядности счётчиков и их синхронизации. Но игра стоит свеч, т.к. достигается отличная точность и малая инерционность прибора в целом.
В некоторых случаях требуется не только измерять абсолютную скорость но знать её направление, например нужно понять включен сейчас реверс или нет. Для решения такого рода задач некоторые электронные тахометры оборудуются дополнительным входом для подключения второго датчика. И тогда тахометр автоматически получает всю необходимую информацию для получения знака скорости. Этот механизм основан на принципе двухфазного счёта. Для его осуществления необходимо соответствующим образом установить датчики. Сигналы с датчиков должны представлять из себя пару меандров, сдвинутых друг относительно друга на половину периода. Следующие рисунки поясняют этот принцип. В первом случае сигнал на входе 2 опережает сигнал на входе 1 на половину периода, а во втором случае обратная ситуация.
| Вращение в одну сторону
| Вращение в другую сторону
|
 | 
|
Более интеллектуальные приборы имеют встроенные функции простейшей математической обработки данных. Это позволяет упростить установку датчиков. Если необходимо, например, измерять частоту вращения вала открытого редуктора, то удобно установить индуктивный датчик на зубчатое колесо. В таком случае параметр “Предделитель” устанавливается в значение, равное количеству зубцов и прибор адекватно отображает скорость вращения вала. Если в приборе предусмотрен только параметр “Множитель”, то он устанавливается в значение обратное количеству зубцов. Возможен вариант, когда удобно установить датчик не на тот вал редуктора, скорость которого необходимо изменять, а на другой более доступный. Это так же решается правильно установленным множителем. Функция множителя также позволяет задавать коэффициент пересчета скорости в любую физическую величину. Например, прибор может показывать мгновенный расход жидкости или линейную скорость конвейерной ленты.
RS485
Некоторые из электронных тахометров оснащаются цифровым интерфейсом передачи данных RS485, наличие которого позволяет интегрировать их в системы автоматического управления технологическими процессами и сбора данных (SCADA). Интерфейс RS485 - один из наиболее распространенных промышленных стандартов физического уровня связи. Логически, в сети RS485 обмен данными как правило ведётся по протоколу MODBUS, являющемуся стандартом де-факто в отрасли промышленной автоматизации. В ряде случаев, благодаря встроенному в тахометр интерфейсу RS485, имеется возможность передачи информации непосредственно с тахометра на тахометр или на другой прибор. Благодаря этому свойству была внедрена и успешно эксплуатируется корабельная бортовая система, в которой тахометр Веха-Т установлен в машинном отделении, а на мостике и в ходовой рубке расположены дублирующие показания тахометры в форме достаточно крупных индикаторных табло, исполненных в корпусах с пыле-влагозащитой по классу IP65. Все устройства соединены через интерфейс RS485 и текущее значение оборотов двигателя постоянно и синхронно отображается на всех сочленённых приборах (коих может быть до нескольких сотен).
ЦАП
Тахометр может быть оснащен аналоговым выходом, который генерирует унифицированный аналоговый сигнал тока или напряжения, пропорциональный измеренному значению. Параметры преобразования обычно задаются из меню тахометра. Сигнал с аналогового выхода можно использовать для передачи информации на другие приборы. Такие как регистраторы, стрелочные индикаторы. Можно использовать аналоговый выход и для автоматического регулирования частоты вращения. К примеру пропорционально управляя приводом тормозного механизма. Тахометр Веха-Т опционально может оборудоваться аналоговым выходом, более того содержит встроенный изолированный источник питания этого выхода.
Счетчик времени наработки (моточасов)
Счетчик времени наработки предназначен для учета суммарной наработки оборудования. Данные счетчика могут быть использованы для своевременной замены изнашивающихся деталей оборудования или постановки последнего на плановый ремонт. Все рассматриваемые сегодня приборы имеют функцию счётчика времени наработки, но реализована она в них по-разному. Тахометр ТХ-01 измеряет время в течении которого на специальный вход прибора подается управляющий сигнал. Веха-Т учитывает лишь реальное время наработки, когда показания скорости отличны от нуля. Значение времени наработки хранится в энергонезависимой памяти прибора и продолжают суммироваться, пока не будут сброшены оператором. Можно запрограммировать пороговое значение времени наработки, при превышении которого будет срабатывать внешний дискретный выход. Приборы производства ARCOM не могут совмещать функцию счётчика наработки с функцией тахометра.
Отличительные функции и характеристики тахометра Веха-Т
● Реверсивный счёт. Определение направления вращения происходит полностью автоматически согласно двухфазному принципу или согласно состоянию входа 2 (замкнуто - реверс).
● Регулировка яркости индикаторов. Так как полная яркость индикаторов прибора весьма высока, в слабоосвещённом помещении может возникнуть необходимость уменьшить яркость.
● Счётчик оборотов. Веха-Т кроме времени наработки также считает импульсы поступившие с датчика. Эта цифра может быть просмотрена оператором с панели прибора, а также считана через интерфейс RS485
● Внешний логический вход управления с программируемой функцией: смена предделителя, аварийная блокировка, удержание показаний
● Индикация аварийных диапазонов. Есть возможность задать два “аварийных” диапазона, длительная работа в которых нежелательна. При нахождении текущего значения в одном из этих диапазонов, основной индикатор прибора будет мигать.
● Анимированная индикация направления вращения.
● Два варианта исполнения корпуса: щитовой и настенный IP65.
● Два варианта цвета индикации: красный и зелёный.
● Два варианта напряжения питания 220В и 24В.
● Универсальный измерительный вход для подключения любых типов датчиков.
● Одобрен Морским регистром с выдачей сертификата, а также Речным регистром в составе комплекса.
● Универсальный аналоговый выход (ЦАП)
● Возможность дублирования показаний на нескольких тахометрах одновременно.
Сравнительная таблица
|
| ТХ01 | ВЕХА-Т | ARCOM-TC-PRO482 | ARCOM-TC-240 |
| Типы входных сигналов
| "сухой контакт", NPN, напряжение
| "сухой контакт", NPN, PNP, TTL (опция), напряжение (опция) | "сухой контакт", NPN, PNP, напряжение | "сухой контакт", NPN |
| Разрядность индикатора
| 6
| 4 | 6 | 8 |
| Дискретные выходы | 1 | 2 | 2 | - |
| Аналоговый выход (опция) | 4...20мА; 0...1В | (4...20, 0...5, 0...20, ±5, ±20)мА, (0...1, 0...10, ±1, ±10)В | - | - |
| Счетчик времени наработки | + | + | + | + |
| Счетчик оборотов | - | + | - | + |
| Интерфейс RS-485 (опция) | - | + | + | - |
| Определение направления вращения | - | + | - | - |
| Дополнительный многофункциональный вход управления | - | + | - | - |
