связи, так как частота сигнала определяется лишь частотой вращения и конструкцией датчика. Для повышения точности и быстродействия частотных преобразователей, в особенности при испытаниях тихоходных двигателей, частота, практически без усложнения датчика и без внесения дополнительной погрешности, увеличивается в десятки и сотни раз.

В соответствии с принципом действия преобразователи частоты вращения в частоту сигнала могут быть индукционными, трансформаторными, емкостными и фотоэлектрическими [2]. Последние являются наиболее простыми и получают все -° большее

>

Рис. 1. Схема подключения фотоэлектрического датчика частоты вращения.

распространение. (вых Принцип их действия заклю--о чается в модуляции светового потока, падающего на фотоприемник, при помощи какого-либо оптического прерывателя, механически связанного с валом, частота вращения которого измеряется. Примером является преобразователь, показанный на рис. 1, состоя-отверстиями, скрепленного с вра-источника излучения 2 и фото-

щий из диска 1 с щаюихимся валом, приемника, в качестве которого использован фотодиод BL. При вращении диска фотодиод периодически засвечивается и на выходе делителя, образованного им и постоянным резистором R, подключенным к источнику питания Еа, образуется модулированное по амплитуде напряжение, частота переменной составляющей которого пропорциональна числу оборотов вала. С целью уменьшения нижнего предела измеряемых частот вращения связь между фотоприемником и усилителем должна быть, по возможности, гальванической, как на рис. 1; в этом случае преобразователь нормально работает начиная с нулевой частоты вращения. Действительно, в случае, например, емкостной связи амплитуда сигнала, поступающего на вход усилителя, с уменьшением частоты уменьшается и на низких частотах нормальная работа схемы нарушается.

Для получения унифицированного аналогового сигнала в виде напряжения или тока выходной сигнал ча-

" стотных датчиков должен быть подвергнут дополнительному преобразованию с помощью измерительных преобразователей частоты сигнала в напряжение постоянного тока или постоянный ток. Различают преобразователи среднего и мгновенного значения частоты. Первые явля-

г ются более простыми, но имеют сравнительно нтакое быстродействие, вторые осуществляют преобразование за 1-2 периода входного сигнала, но более сложны.

В данной главе рассматриваются преобразователи среднего значения частоты сигнала на основе конденсаторных частотомерных устройств и спусковых схем, аналоговые и цифро-аналоговые преобразователи мгновенного значения частоты, а также построенные на основе преобразователей частоты измерительные преобразователи механической мощности.

2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ НА ОСНОВЕ

КОНДЕНСАТОРНЫХ ЧАСТОТОМЕРНЫХ УСТРОЙСТВ

Преобразователи, осуществляющие преобразование частоты в пропорциональное постоянное напряжение или ток, получили название частотомерных устройств (ЧУ). Наиболее распространенный j

принцип построения аналоговых "

ЧУ заключается в том, что через нагрузку ЧУ в течение каждого периода входно,го напряжения ° f/вх пропускается импульс тока

/н с постоянной ампер-секундной Рис. 2. Структурная площадью S либо к нагрузке ГройствТ™"™" прикладывается импульс напряжения с постоянной вольт-секундной площадью, формируемый специальной форми-.рующей схемой ФС (рис. 2). Средний ток, протекающий через нагрузку (напряжение f/н.ср на нагрузке),

/„,cp = j4*=Sf, (1)

где Т - период напряжения f/вх-

Следовательно, ток /н,ср прямо пропорционален частоте, f, если при изменении f площадь S остается неиз-

менной. Последнее условие является наиболее трудно выполнимым; непостоянство S представляет главный источник погрешностей таких устройств.

По способу формирования импульсов стабильной площади ЧУ можно разделить на две большие группы: ЧУ, в которых импульс тока (напряжения) представляет собой зарядный или разрядный ток эталонного конденсатора (либо напряжение на эталонной индуктивности), и ЧУ, в которых этот импульс вырабатывается специ-

ФУ и

и„ сф R,

\ Ur кЛ

±

Рис. 3. Принципиальные схемы конденсаторных ЧУ: однополупери-одная (а); двухполупериодная (б); двухполупериодная с удвоением выходного тока (в).

альной схемой. Вследствие более высокой стабильности конденсаторов наибольшее распространение среди ЧУ первой группы получили конденсаторные устройства, обычно называемые конденсаторными частотомерами.

Схема простейшего конденсаторного частото.мера приведена на рис. 3,а [3]. Частотомер состоит из ключа К, управляемого формирователем управляющих напряжений ФУН, на который подается входное иапряжеиие f/вх. В один из полупериодов f/вх ключ К находится в положении / и конденсатор С заряжается до напряжения Ua, Rl и - внутренние сопротивления замкнутого ключа в положениях У и 2. В состав Ri может входить сопротивление дополнительного резистора, включаемого для ограничения тока через ключ К и внутреннее сопротивление источника Un- В течение другого полупериода ключ находится в положении 2 и конденсатор разряжается через нагрузку Ru-

При условии, что постоянные времени цепей заряда