我厂卷绕锦纶长丝的卷绕机,为了随时控制纺丝支数,卷绕机的速度必须经常测量。以往我们是使用转速表人工测量的,操作次数频繁。我厂广大工人发扬了自力更生的精神,自制了晶体管光电脉冲转速表。该表安装在卷绕机转轴上,能够自动测出转轴的转速。从所测的车速就可以推算出所纺锦纶长丝的支数。该表制作简单,测速范围可从每分钟几十转至几万转,使用效果较好。
图1为转速表的电原理图。全部电路由光电转换,频率表和电源三部分组成。

一、光电转换部分:
它的作用是将非电量(即转速)转换成电量。采用光电二极管作光敏元件,光源为6~8伏小电珠。光电二极管与光源之间装一个遮光盘,遮光盘固定在被测轴上,遮光盘上开有十个圆孔,圆孔中心都与光电二极管对准。因此,被测轴每转一周,光电二极管将受到十次光照。
二、频率表部分:
这是电路中的主要部分。它由射极耦合触发器、限幅器和电容充放电三部分电路组成。
电原理图中BG\(_{3}\)、BG4组成射极耦合触发电路,光电二极管没有受到光照时,内阻大,BG\(_{3}\)处于截止状态,适当地选择电阻R10和R\(_{11}\)的数值使BG4饱和导通,这是触发电路的一种稳定状态。当光电二极管受光照时,内阻变小,其电流增大,使R\(_{7}\)上压降增大,从而使BG3导通,BG\(_{3}\)的集电极电位升高,通过R10、R\(_{11}\)分压,BG4的基极电位升高,发射极电流减少,使在电阻R\(_{12}\)上的压降减少,从而使BG3的集电极电流增加,这样一个正反馈过程迅速地使BG\(_{3}\)导通到饱和,BG4截止,出现了另一个稳定状态。被测轴每转一周,BG\(_{4}\)截止十次,集电极输出十个负脉冲,因此负脉冲频率f=10n周/分=n6周/秒,n为被测轴转速,例如n=1500转/分,则f=1500;6=250周/秒。
用电容器充放电电路来测量BG\(_{4}\)输出负脉冲的频率。当BG4截止时,电容器C\(_{5}\)通过二极管D1、R\(_{16}\)、R20由电源充电(电位计R\(_{16}\)用作刻度校准)。 BG4导通时,C\(_{5}\)通过D2和50μA表头放电。在脉冲的一个周期内,C\(_{5}\)充放电电量相等,因此,充放电电流的平均值也相等。
因为电容器充放电电量q和电容器容量c,电容器两端电压u成正比,即:
q=cu
所以一个周期内平均放电电流
I\(_{平均}\)=\(\frac{q}{t}\)=cu;t=cuf
当c、u数值固定后,I\(_{平均}\)即与频率f成正比,也即与转速n成正比。因而表头指针所指的数字可直接反映出被测轴的转速。将原μA的电流刻度改成转速刻度的示意图见图2。

原理图中所标的C\(_{5}\)数值为满度量程1500转/分时的数值。如加装一只波段开关,并配以不同数值的C5数值即可获得不同的量程。量程与C\(_{5}\)的关系是:量程每扩大(或缩小)K倍,C5数值相应减小(或增大)K倍。如图2中是刻有满度值为1500转/分及3000转/分两档转速数值的表面。C\(_{5}\)要选用容量比较稳定、受外界影响比较小的电容器。如果数值上没有正好合适的,可用串并联办法来解决。
为尽量减少由于电压变化引起的误差,电路中还加了由R\(_{14}\)、R15、DZ\(_{1}\)、D3组成的一级限幅器。其中R\(_{14}\)、R15、DZ\(_{1}\)是一个二极管稳压电路,D3为限幅二极管。限幅器可以使BG\(_{4}\)输出脉冲的幅度保持稳定。
三、电源部分:
由于通过表头的电流I\(_{平均}\)=cuf,因此电压的稳定具有重要的意义。图中采用了由BG1、BG\(_{2}\)、DZ2组成的晶体管稳压电路以供给频率表各电路稳定的电源。该晶体管稳压电路可保证输入电源在190~240伏范围内波动时输出基本不变。稳压电路中DZ\(_{2}\)为稳压管,作基准电压。BG1起调整作用、BG\(_{2}\)起比较和放大的作用,电位器R4可用来调节输出电压。
电源变压器次级输出电压为20伏,经桥式整流、C\(_{1}\)滤波后,作为晶体管稳压电路的输入。
四、校验:
全机安装完毕后应进行校验。方法是用电压表测量BG\(_{4}\)集电极电压,用手慢慢转动被测轴,每当遮光盘上圆孔对准光电二极管时,电压表上即应指出一定数值约15伏左右,可用R4加以调节,圆孔偏离时电压表应跳回至接近零伏(约0.22伏)。这光盘上每只圆孔都应这样校验一次,如果电路良好而校验时有某几只圆孔电压表指针始终跳不上来,说明该几只圆孔与其它圆孔不同心,应重新制作遮光盘。
电表刻度校准的校准点,应选在接近满度值处,例如满度值为1500转/分,则可选1380转/分,此时BG\(_{4}\)集电极输出负脉冲频率为13806=230赫。用数字式频率表测BG4集电极与地间负脉冲频率,当频率表显示230赫时,即可调整R\(_{16}\),使电表指针指在1380转/分。然后使被测轴停转,微调R4使表针指零。校准以后,R\(_{4}\)、R16都应漆封,以免日久松动,阻值改变。
由于转速表工作时要求光电二极管、光源、遮光盘圆孔三者轴线必须对准,因此三者安装位置应尽量选择振动较少的部位。同时又要便于检查和更换零件。
该装置因其受感器只能装在一个被测轴上,故只能用于固定测速。(上海织袜十三厂)