Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Контроллер для униполярных двигателей своими руками

Контроллер для униполярных двигателей своими руками

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.
В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

  • В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
  • Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
  • Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
  • Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
  • Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
  • Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
  • Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же сервоприводов;
  • Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

  • Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
  • Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
  • Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
  • Сложности управления из-за особенности схемы

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Автоматика >

Теги статьи:Добавить тег

Пропорциональное управление шаговым двигателем

Автор: МКС, Опубликовано 14.08.2013 Создано при помощи КотоРед.

Описываемое ниже устройство позволяет управлять униполярным шаговым двигателем типа СДХ 1,8/40 и аналогичным. Схема электрическая принципиальная блока управления изображена на рис.1. Он выполнен на базе микроконтроллера ATmega 8 работающего от встроенного тактового генератора на частоте 2 МГц. В качестве ключей, коммутирующих обмотки шагового двигателя М1, использованы логические элементы микросхем DD2, DD3 типа SN75452 (русский аналог — К155ЛА18). Это микросхемы – повышенной мощности с открытым коллекторным выходом.

Блок поддерживает пропорциональное и дискретное управление мотором. В режиме пропорционального управления — угол поворота ротора двигателя, задается переменный резистором R1. В режиме дискретного управления — вращение двигателя «влево», «вправо», «стоп» осуществляется кнопками S1 и S2. Кроме этого, в схеме можно выбирать шаговый или полушаговый режим работы, а также скорость вращения двигателя. Установкой перемычки X4 выбирается пропорциональное управление, а при ее отсутствии – дискретное управление. Перемычкой X5 определяется шаговый и полушаговый режим работы двигателя. Все эти режимы работы инициализируются только в момент включения схемы или сброса микроконтроллера. Поэтому нужные перемычки необходимо установить перед включением питания. В микроконтроллере задействованы два канала АЦП. На вход одного из них – ADC5 (28 ножка) подключен подстроечный резистор R3. С его помощью регулируется скорость вращения двигателя при любом режиме работы схемы. В режиме пропорционального управления задействуется еще один канал АЦП – ADC4 (27 ножка). На его вход через интегрирующую цепь R2, C1 подключен переменный резистор R1, который задает угол поворота ротора мотора. Скорость работы АЦП в данной управляющей программе осуществляет преобразования с 8 — битной точностью. Поэтому положение ручки переменного резистора R1 программа контроллера условно разбивает на 255 шагов. После включения питания, программа выполняет калибровку положения ротора шагового двигателя. Для этого, перед началом работы, автоматически выполняется команда «вращение двигателя влево» до тех пор, пока флажок, закрепленный на роторе мотора, не «доедет» до концевого датчика (оптопары) VT1, HL1. При поступлении сигнала с датчика VT1, программа обнуляет регистр-счетчик количества шагов двигателя, измеряет напряжение на выходе переменного резистора R1, преобразует его в цифровой код в диапазоне от 0 до 255, записывает его в старший байт регистра результата преобразования АЦП (это количество шагов переменного резистора R1), а затем сравнивает его содержимым регистра-счетчика количества шагов двигателя. Если число шагов резистора R1 больше чем шагов двигателя М1, то выдается команда: «вращение двигателя вправо». При этом с каждым шагом ротора происходит инкремент счетчика шагов двигателя и его сравнение с числом в регистре АЦП (шаги резистора R1). Когда число шагов двигателя станет равно числу в регистре АЦП, выполняется команда: «стоп». Поворачивая ручку резистора R1 «влево», уменьшается уровень постоянного напряжения на входе АЦП. При этом число в регистре результата преобразования АЦП станет меньше чем текущее значение регистра — счетчика шагов. В этом случае выдается команда: «вращение двигателя влево». С каждым шагом двигателя происходит декремент регистра-счетчика шагов двигателя до тех пор, пока числа в обоих регистрах не станут равны. Таким образом, вращая ручку переменного резистора R1, ротор двигателя поворачивается в том же направлении и на такое же количество шагов. Отмечу, что предлагаемый двигатель совершает один оборот на 360° за 200 шагов (т.е. один шаг – 1,8 град.). Следовательно, в данной схеме, за 255 условных шагов от переменного резистора R1, ротор мотора сделает более одного оборота и повернется на угол 459°. Поэтому для ограничения угла поворота двигателя используется концевой датчик (оптопара) для крайнего правого положения ротора. Он выполнен на элементах VT2, HL2. Для более точного копирования угла поворота ручки переменного резистора ротором двигателя необходимо установить в разрыв вывода сопротивления R1, подключенного к «+5 В», ограничительный резистор Rогр.. Его номинал следует тщательно подобрать (в пределах от 1 до 3 кОм). В управляющей программе предусмотрена функция повторной калибровки положения ротора двигателя в процессе работы устройства. Например, в случае проскальзывания шагов ротора, по какой либо причине (двигатель перегружен, зацепился за что-то и т.д.), можно повернуть ручку переменного резистора R1 в крайнее левое положение и подождать 2 — 3 секунды. При этом происходит проверка положения флажка ротора с помощью оптического датчика крайнего левого положения VT1. Если флажок не зашел в зону срабатывания датчика, значит в процессе работы произошло смещение шагов ротора мотора М1 относительно шагов резистора R1. В этом случае запускается программа повторной калибровки системы, и работа устройства восстанавливается. Для работы схемы в режиме пропорционального управления оптический датчик крайнего левого положения и калибровки VT1 — обязателен. Датчик крайнего правого положения VT2 можно не ставить, если нет необходимости в ограничении положения ротора при вращении вправо. Но, тогда, необходимо 14 вывод микроконтроллера подключить к +5 В. При пропорциональном управлении двигателем в полушаговом режиме ротор совершает поворот в пределах от 0° до 230°. Мощность мотора уменьшается, зато увеличивается плавность хода. Это необходимо учитывать при выборе этого режима работы. В режиме дискретного управления вращение «вправо» осуществляется кнопкой S1, вращение «влево» — кнопкой S2. Если кнопки не нажаты, выполняется команда «стоп». Программа калибровки двигателя и переменный резистор R1 в этом режиме не используются. Оптические датчики VT1, HL1 и VT2, HL2 работают как ограничители крайних положений ротора двигателя М1. Если ограничение вращения не требуется, то эти оптопары можно не ставить. Но при этом необходимо выводы 14, 15 микроконтроллера припаять к +5В. В случае необходимости контроля над работой шагового двигателя другими (внешними) устройствами, в схеме предусмотрены специальные выходы на старших пинах порта D микроконтроллера. На выводе PD7 «step» формируется кратковременный импульс прямоугольной формы при каждом шаге двигателя (может пригодиться для внешнего счетчика шагов). Вывод PD6 «rewers» – сигнал реверса двигателя (лог. 0 — вращение вправо, лог. 1 – вращение влево). При обнулении (сбросе) программного счетчика — регистра количества шагов, на выводе PD5 формируется кратковременный импульс «reset». Эти выходы работают и в режиме пропорционального управления. Управляющая программа для микроконтроллера написана на языке Ассемблер. Файл прошивки прилагается. Кроме этого, необходимо запрограммировать фьюзы: CKSEL0=0, CKSEL1=1, CKSEL2=0, CKSEL3=0, SUT0=0, SUT1=1, SKOPT=1.

Читать еще:  Что убьет дизельный двигатель

Печатная плата блока управления изображена на рис. 2. Она изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 42 × 58 мм. В прикрепленном файле с расширением .lay прилагается рисунок для «лазерно-утюжной» технологии изготовления платы. Расположение элементов схемы на печатной плате приведено на рисунке 3.

После установки микросхемы – стабилизатора DA1, к ней, необходимо прикрутить радиатор площадью не менее 4 см². Собранная конструкция представлена на фото. 1 и фото. 2.

Как уже отмечалось, логические микросхемы SN75452 можно заменить русским аналогом — К155ЛА18. Раньше они использовались в старых пятидюймовых флоппи дисководах вместе с предлагаемым шаговым двигателем.

Предлагаемый блок может быть использован в различных устройствах с электромеханическим приводом. Например, у меня два таких модуля с шаговыми двигателями пропорционально управляют видеокамерой наблюдения с удаленным доступом по двум осям координат. Один мотор поворачивает камеру по оси Х, другой – по оси Y (фото. 3).

Что такое шаг шагового двигателя

Что такое микрошаг (микрошаговый режим)? Какое ему можно найти применение? В данной статье мы ответим на эти вопросы и расскажем как выбрать оптимальный режим деления шага.

  1. Плюсы:
  2. Микрошаг шагового двигателя
  3. Общие сведения:
  4. Сайт и форум
  5. International Forum
  6. Образование в области электроники
  7. Обучающие видео-материалы и обмен опытом
  8. Сферы применения устройств
  9. Как работает шаговый электродвигатель?
  10. Программируемая логика ПЛИС (FPGA,CPLD, PLD)
  11. Среды разработки – обсуждаем САПРы
  12. Работаем с ПЛИС, области применения, выбор
  13. Языки проектирования на ПЛИС (FPGA)
  14. Системы на ПЛИС – System on a Programmable Chip (SoPC)
  15. Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:
  16. Алгоритм программы управления
  17. Организация управления шаговым двигателем
  18. Сборка РЭУ
  19. Пайка и монтаж
  20. Корпуса
  21. Драйверы делятся на две категории:
  22. Поставщики компонентов для электроники
  23. Поставщики всего остального

Плюсы:

  • повышение разрешающей способности;
  • значительное снижение вибраций;
  • значительное снижение шума;
  • выравнивание момента;
  • избегание резонанса.

Микрошаг шагового двигателя

Микрошаг – режим деления шага шагового двигателя, когда обмотки мотора запитаны не полным током, а его уровнями, изменяющимися по закону sin в одной фазе и cos во второй.

В общем случае под микрошагом понимают микрошаговый режим управления шаговым двигателем, иначе говоря – режим деления шага. Микрошаговый режим отличается от штатного режима управления двигателем тем, что в каждый момент времени обмотки шагового мотора запитаны не полным током, а некими его уровнями, изменяющимися по закону sin в одной фазе и cos во второй. Такой метод дает возможность фиксировать вал в промежуточных положениях между шагами. Количество таких положений задается настройками драйвера. Скажем, режим микрошага 1:8 означает, что с каждым поданным импульсом STEP драйвер будет перемещать вал примерно на 1/8 полного шага, и для полного оборота вала потребуется подать в 8 раз больше импульсов, чем для режима полного шага.

Общие сведения:

Шаговый двигатель — это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Полный оборот ротора состоит из нескольких шагов. Меняя форму сигнала, количество импульсов, их длительность и фазовый сдвиг, можно задавать скорость вращения, направление вращения и количество оборотов ротора двигателя.

Шаговые двигатели состоят из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). На статоре устанавливают электромагниты, а части ротора взаимодействующие с электромагнитами выполняются из магнитотвердого (двигатель с постоянными магнитами) или магнитомягкого (реактивный двигатель) материала.

Сайт и форум

International Forum

This is a special forum for English spoken people, read it first.

Образование в области электроники

все что касается образования, процесса обучения, студентам, преподавателям.

  • Решение задач
Обучающие видео-материалы и обмен опытом

Обсуждение вопросов создания видео-материалов

Сферы применения устройств

Моторы такого типа повсеместно применяются во многих технических отраслях. Плоские двигатели используются в приводных механизмах непрерывного движения либо в агрегатах, характеризующихся стартово-стопным режимом. Поскольку устройства обладают точным позиционированием, они могут применяться для чтения дисков, а также функционирования слотов памяти компьютеров или ноутбуков. Благодаря высокой надежности и оптимальным техническим параметрам такие моторчики применяются в военной промышленности, автомобилестроении, бытовой технике, а также в производственных станках и оборудовании.

Как работает шаговый электродвигатель?

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Программируемая логика ПЛИС (FPGA,CPLD, PLD)

Среды разработки – обсуждаем САПРы

Quartus, MAX, Foundation, ISE, DXP, ActiveHDL и прочие.
возможности, удобства.

Работаем с ПЛИС, области применения, выбор

на чем сделать? почему не работает? кто подскажет?

Языки проектирования на ПЛИС (FPGA)

Verilog, VHDL, AHDL, SystemC, SystemVerilog и др.

Системы на ПЛИС – System on a Programmable Chip (SoPC)

разработка встраиваемых процессоров и периферии для ПЛИС

Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:

По типу соединения электромагнитов, шаговые двигатели делятся на: униполярные и биполярные.

На рисунке представлено упрощённое, схематическое, представление обмоток.
На самом деле, каждая обмотка состоит из нескольких обмоток электромагнитов, соединённых последовательно или параллельно

  • Биполярный двигатель имеет 4 вывода. Выводы A и A питают обмотку AA, выводы B и B питают обмотку BB. Для включения электромагнита, на выводы обмотки необходимо подать разность потенциалов (два разных уровня), поэтому двигатель называется биполярным. Направление магнитного поля зависит от полярности потенциалов на выводах.
  • Униполярный двигатель имеет 5 выводов. Центральные точки его обмоток соединены между собой и являются общим (пятым) выводом, который, обычно, подключают к GND. Для включения электромагнита, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов обмотки, поэтому двигатель называется униполярным. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.
  • 6-выводной двигатель имеет ответвление от центральных точек обмоток, но обмотка AA не соединена с обмоткой BB. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения электромагнитов. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток, последовательно или параллельно.

Алгоритм программы управления

На основании функциональной схемы и в соответствии с приведенной таблицей управляющих кодов разработан алгоритм программы управления, приведенный на рис. 7.

Рис. 7. Алгоритм управления ШД в микрошаговом режиме

Организация управления шаговым двигателем

Наиболее простым вариантом является следующий.

В составе двигателя 4 электромагнитные катушки A, B, C и D. Если подавать на них напряжение, то они превращаются в магниты. При этом катушки А и В активны при протекании тока в прямом направлении, а C и D — в обратном. Предположим, что полезной нагрузкой для данного двигателя является зубчатое колесо, зубчики которого притягиваются к катушкам при подаче на них напряжения.

Читать еще:  Вольво хс90 какой двигатель выбрать

Таким образом, при последовательном включении тока в катушках колесо начнёт вращаться. Для обеспечения плавности движения в общем случае можно увеличить либо число зубчиков, либо количество катушек. Принцип управления мотором при этом останется неизменным. Изменяться будут лишь усилие и угол поворота за один цикл включения-отключения питания. В обычных условиях применяется такая конфигурация, когда располагают по четыре катушки вдоль траектории вращения, и на каждую группу катушек приходится по зубчику. Система выглядит как шестерня, окружённая катушками.

Для простоты понимания принципа управления рассмотрим упрощённую модель – 4 катушки и 1 зубчик (стрелка на колесе). Предположим, что перед включением двигателя зубчик находился возле катушки D.

1. Самое очевидное решение для запуска вращения – подать питание на катушку А. Колесо провернётся, и стрелка замрёт возле этой катушки. Отключаем А и подаём питание на В. Стрелка движется к В и встаёт рядом с этой катушкой. Отключаем В, и подключаем C. Стрелка останавливается около неё. Отключаем C, включаем D – стрелка останавливается на D. Отключаем D, включаем A, и процесс повторяется.

За каждый цикл включения-отключения питания колесо поворачивается на угол в 90°. Следовательно, на полный круг потребуется четыре цикла, что обуславливает довольно высокую угловую скорость. Если масса колеса будет высокой, то скоростной поворот вызовет возникновение значительной инерции. Инерционное ускорение может снизить точность поворота колеса, так как разогнавшееся колесо не сможет остановиться мгновенно. Всё это может привести к потере контроля вращения, а при самом неблагоприятном сценарии к отрыву колеса и разрушению системы.

Достоинством данного принципа управления является сравнительная простота реализации.

2. Не таким очевидным, но достаточно эффективным является следующее решение. Подаём питание на катушки А и D. Колесо проворачивается, и стрелка фиксируется между А и D. Отключаем D, подключаем В. Стрелка замирает между катушками А и В. Отключаем А, подключаем C. Стрелка встаёт между В и C. Отключаем В, подключаем D. Стрелка между C и D. Отключаем C, подключаем А. Стрелка фиксируется между D и А. Далее процесс повторяется. За один цикл включения-отключения те же 90°, полный круг за те же четыре цикла. Кажется, что всё то же самое? Однако отличием является увеличенный крутящий момент, поскольку «в силе» оказывается одновременно две катушки. Следовательно, пороговое значение скорости, при которой инерция становится неуправляемой, повышается, что выгодно отличает этот принцип от первого.

3. Дробление шага. Допустим, что реализована схема не только включения и отключения катушек, а и подачи на них промежуточных значений напряжения питания – 0, 25, 50, 75, 100%. При этом схема подаёт питание в такой последовательности (для пары A и C):

C100%, А 0% – C 75%, А 25% – C 50%, А 50% – C 25%, А 75% – C 0% и А 100%.

По тому же правилу напряжение питания подаётся на пары катушек А-В, В-D, D-Cи C-В.

Дробление шага позволяет снизить уровень шума и избавиться от дребезжания. Кроме того, обеспечивается плавность движения. Инерция пренебрежимо мала, и управление не теряется. Недостатком является сложность реализации.

4. Подача напряжения аналоговым способом. Концептуально принцип напоминает дробление шага на бесконечное количество положений. Напряжение, подаваемое на катушку C, плавно снижаем со 100% до 0. Для катушки А напряжение, напротив, плавно увеличиваем с 0% до 100. Точно так же поступаем с парами А-В, В-C, C-Dи D-В. Обеспечивается плавное вращение, надёжный контроль, отличный крутящий момент. Главный недостаток – отсутствие точности, присущее аналоговым схемам.

5. Этот принцип обеспечивает более высокий крутящий момент. Реализуется он следующим образом. Подключается D и А: стрелка между D и А. Выключаем D: стрелка у А. Включаем В: стрелка между А и В. Выключаем А: стрелка у В. Включаем: стрелка между C и В. Выключаем В: стрелка у C. Включаем D: стрелка между D и C. Отключаем C – стрелка находится у D. Подключаем А – стрелка перемещается в точку между D и А. Процесс повторяется. Отличается от вышеописанного способа дробления шага (п.3) более высоким крутящим моментом.

Принципы 1, 2, 3 и 5 являются типовыми и применяются очень часто. Для них разработаны даже свои обозначения. Если принять положение «рядом с катушкой» за 1, а положение «между катушками» за 2, то обозначения будут следующими.

1 – «1 phase» (полношаговый). Стрелка фиксируется лишь на фазе «1». Данный метод используется редко, поскольку при нём обеспечивается недостаточный крутящий момент.

2 – «2 phase» (полношаговый). Стрелка фиксируется лишь на фазе «2».

3 – так как число фаз зависит от частоты дробления шага, то обозначений существует несколько. Например, «4: 2W1-2 phase» (2×2=4) обозначает, что переход из положения «перед катушкой» в «перед следующей катушкой» выполняется за 4 шага. А обозначение «8: 4W1-2 phase» (4×2=8) расшифровывается так же, только количество шагов равняется 8. Иначе такой механизм называется микрошаговым.

5 – «1-2 phase» (полушаговый). Стрелка фиксируется на обеих фазах – на «1» и «2».

Сборка РЭУ

Пайка и монтаж

вопросы сборки ПП, готовых изделий, а также устранения производственных дефектов

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию.

§ 3.1. Общие сведения о шаговых двигателях

В современных системах управления широко используются устройства, оперирующие с цифровой формой сигнала. Цифровая форма представления сигнала привела к созданию нового типа двигателей – шаговых двигателей (ШД).

Шаговые двигатели – это электромеханические устройства, преобразующие сигнал управления в угловое (или линейное) перемещение ротора с фиксацией его в заданном положении без устройств обратной связи.

Современные ШД являются по сути синхронными двигателями без пусковой обмотки на роторе, что объясняется не асинхронным а частотным пуском ШД. Роторы могут быть возбужденными (активными) и невозбужденными (пассивными).

Рассмотрим принцип действия простейшего однофазного шагового двигателя.

Двухполюсный ротор из магнитомягкой стали с клювообразными выступами помещен в четырехполюсный статор (рис.3.1). Одна пара полюсов выполнена из постоянных магнитов, на другой – находится обмотка управления.

Пока тока в обмотках управления нет, ротор ориентируется вдоль постоянных магнитов и удерживается около них с определенным усилием, которое определяется магнитным потоком полюсов Фпм.

При подаче постоянного напряжения на обмотку управления возникает магнитный поток Фупримерно вдвое больший, чем поток постоянных магнитов. Под действием электромагнитного усилия, создаваемого этим потоком, ротор поворачивается, преодолевая нагрузочный момент и момент, развиваемый постоянными магнитами, стремясь занять положение соосное с полюсами управляющей обмотки. Поворот происходит в сторону клювообразных выступов, т.к. магнитное сопротивление между статором и ротором в этом направлении меньше, чем в обратном.

Рис. 3.1. Схема простейшего однофазного ШД

Следующий управляющий импульс отключает напряжение с обмотки управления и ротор поворачивается под действием потока постоянных магнитов в сторону клювообразных выступов.

Достоинством однофазных ШД с постоянными магнитами является простота конструкции и схемы управления. Для фиксации ротора при обесточенной обмотке управления не требуется потребление энергии, угол поворота сохраняет свое значение и при перерывах в питании. Двигатели этого типа отрабатывают импульсы с частотой до 200-300 Гц. Их недостатки – низкий КПД и невозможность реверса.

§ 3.2. Реверсивные шаговые двигатели

Для осуществления реверса зубцы статора и ротора ШД должны быть симметричными (без клювообразных выступов). Рассмотрим работу двухфазного двухполюсного ШД с активным ротором в виде постоянного магнита. Будем считать, что намагничивающие силы фаз (НС) распределены по синусоидальному закону.

Читать еще:  Автоматическое регулирование оборотов двигателя

При включении фазы под постоянное напряжение (условно положительной полярности) вектор НС статора совпадет с осью фазы А. В результате взаимодействия НС статора с полем постоянного магнита ротора возникнет синхронизирующий момент Мс = Mmaxsinq, где q — угол между осью ротора и вектором НС.

При отсутствии тормозного момента ротор займет положение, при котором его ось совпадет с осью фазы А (рис. 3.2, первый такт). Если теперь отключить фазу А и включить фазу В, вектор НС и ротор повернуться на 90 о (второй такт на рис. 3.2). При включении фазы А на напряжение обратной полярности (третий такт на рис. 3.2) НС и ротор повернутся еще на 90 о и т.д.

Если к ротору ШД приложен момент нагрузки, то при переключении фаз ротор будет отставать от вектора НС на некоторый угол qн= arcsin(Mн/Mmax).

Рис. 3.2. Устойчивые положения ротора при включении фаз

Рассмотренный способ переключения обмоток можно представить в виде табл.1

Шаговый двигатель. диагностика, ремонт, описание. статья переработана

статья приведена в приличный вид, ввиду вчерашней переборки ШД — добавлено.

копипаст моей статьи. изначально делал ее для вингроад.ру, после того как осознал всю систему управления холостым ходом и шаговый двигатель в частности.


Шаговый двигатель:
принцип работы, разборка, ремонт.

для поиска: iacv КПХХ ХХ холостой ход шаговый двигатель ремонт разборка

сокращения:
ШД — шаговый двигатель
КХХ — клапан холостого хода
ХХ — холостой ход
ДЗ — дроссельная заслонка

принцип работы ШД, ютуб

возможные неисправности ШД

— замыкание обмоток. обычно проявляется после протекания прокладки КХХ.
— выгорание микросхем в ECU — опять же после протекания прокладки КХХ. Антифриз попадает на двигатель, коротит его, а он, с свою очередь, выжигает мозги.
-отсутствие контакта.
-подклинивание штока.
-физическое разрушение пластмассовых внутренностей ШД.
-закисание подшипника.

зачастую проблема проявляется после замены прокладки КХХ, чистки ШД, либо на пробегах за 200 000 км.
итак- заводится машина нормально. при нажатии на газ может заглохнуть, при включении электропотребителей обороты проседают, начинается вибрация.

ПРОВЕРКА, СНЯТИЕ РАЗБОРКА.

демонтаж шагового двигателя.

0. — схема расположения элементов КХХ

1. снимаем гофру воздушного фильтра.
2. откручиваем 2 болтика ШД.
3. отсоединяем разъем. (закисает, снимать аккуратно, подцепив отверткой. ломается на ура)

проверка шагового двигателя

1. включить зажигание, ШД должен зажужжать, позиционируя свое положение.
2. выключить зажигание, вытащить щаговый двигатель, включить зажигание — «игла» ШД должна двигаться.

3. проверить сопротивление обмоток
5 шд
берем цешку и проверяем

при комнатной температуре между контактами 1-2, 2-3, 4-5, 5-6 должно быть сопротивление около 20-24 ом.
при комнатной температуре между контактами 2-1, 2-3 и 5-4, 5-6 должно быть сопротивление около 20-30 ом

так же можно подать 4-6 вольт на обмотки. игла должна двигаться. 12в не надо! есть риск его сжечь.

диагностика

если ШД не жужжит и игла не двигается — проверить провода на разрыв.
если ШД не работает после протечки прокладки — скорее всего у вас выгорела микросхема ST509A в блоке ECU.
подробнее в самом низу статьи

если ШД жужжит, но игла не двигается, скорее всего внутренности шагового двигателя загрязнены или сломаны пластамассовые детальки. возможно закисание подшипника.

ШД типа не разборный, но только не в России.

разборка шагового двигателя

понадобится:
маленькие плоскогубцы, кусачки, отвертка.
1. кладем ШД перед собой иглой вверх.

2. берем маленькие плоскогубцы и начинаем аккуратно отгибать завальцовку. отгибать нужно не сильно, за пару проходов — что бы не порвать фальц.
когда будет готово — окончательно разворачиваем завальцовку отверткой

после чего, двигая иглу из стороны в сторону и вверх, вытаскиваем ее вместе с ротором из корпуса

вытаскиваем ротор из корпуса

вид разобранного узла. грязища прилагается.

разобрав корпус, видим что ШД — электромагнит с 4 обмотками. игла — это ротор, который выдвигается на необходимое количество шагов.

разбираем ротор, открутив иглу ШД.

чистим внутренности. я чистил очистителем карбюратора, потом опустил в изопропиловый спирт. твердые отложение можно отковырять отверткой или зубочисткой.

проверяем целостность пластиковых деталек. если сломано — суперклей в помощь. нагрузки в нем минимальны.

также надо проверить легкость вращения подшипника. если крутится плохо — отверткой отковыриваем пыльник, вычищаем всю гадость изнутри подшипника (у меня там были антифризные сопли и твердые отложения). сам подшипник — в бензин или растворитель. потом смазываем и ставим пыльник обратно.

после чего смазываем все, кроме статора и ротора.

сборка шагового двигателя
порядок сборки такой:
на иглу надеваем пружинку, затем крышку, под крышку — упор, под упор — подшипник. иглу закручиваем в магнит. собранный ротор с крышкой — в корпус ШД. прижимаем пальцами, и начинаем завальцовывать.
так же, как и открывали — аккуратно, в несколько проходов. можно для верности легонько постучать по завальцовке и по краю пройтись герметиком. лишь бы он во внутрь не попал.

вид заново завальцованного шд

ставится в отверствие в КХХ, прикручиваются 2 болтика, надевается гофра со всеми трубочками[/spoiler]

ПОСЛЕ УСТАНОВКИ ОБУЧИТЬ ХХ!
Удостовертесь, что все следующие условия удовлетворены.
«Обучение КХХ» будет отменено, если любое из следующих условий будет пропущено:
+Напряжение АКБ больше чем 12.9V (при неработающем двигателе).
+Температура антифриза: 70 — 99°C (158 — 210°F).
+Выключатель PNP: on (т.е. парк или нейтраль)
+Потребители электричества: off
(кондиционер, фары, стеклоподъемники)
+Двигатель вентилятора: не работает.
+Руль: нейтральный (прямое положение).
+ Скорость автомобиля: полная остановка.
+Трансмиссия: прогрето.

Обучения для моделей с трансмиссией A/T без сканера CONSULT-II:
1. Включить зажигание и ждать по-крайней мере 1 секунду.
2. Выключить зажигание и ждать по-крайней мере 10 секунд.
3. Прогреть двигатель до нормальной рабочей температуры.
4. Проверить, что все пункты перечисленные выше удовлетворены.
5. Выключить зажигание и ждать по крайней мере 9 секунд.
6. Завести двигатель и дать ему поработать в течение по-крайней мере 28 секунд.
7. Разъединить верхний контакт датчика (коричневый цвет), соединить в течение 5 секунд.
8. Ждать 20 секунд.
9. Удостоверьтесь, что ХХ — в пределах нормы. В противном случае найдите причину
проблемы (см. ниже).
10. Увеличить обороты двигателя в два или три раза. Удостоверьтесь, что обороты приведенные ниже в пределах нормы.

ХХ M/T: 700 плюс-минус 50 оборотов в минуту
ХХ АТ: 800 плюс-минус 50 оборотов в минуту (в положении селектора в положении «P» или «N»)

Неофициальный алгоритм (как писал один с вингроад.ру, говорит, что получилось):
Двигатель должен быть прогрет, все потребители выключены. Глушим двигатель и отсчитываем 10 секунд. Включаем зажигание (но не заводим), отсчитываем 10 секунд. Выключаем, вытаскиваем ключ, отсчитываем 10 секунд. Включаем зажигание (но не заводим), идем к двигателю, по пути отсчитываем 30 секунд. Под капотом слышно жужжание. Сдергиваем верхнюю фишку, ждем пока жужжание не прекратится. Одеваем фишку, отсчитываем 20 секунд. Не выключая зажигание заводим двигатель. Едем![/spoiler]

кто осилил до конца — ставьте лайки) надеюсь всем винговодам пригодится инфа.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector