Sw-motors.ru

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

Шаговый двигатель

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.

Читать еще:  Шкода йети не заводится двигатель

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.

Подключение шагового двигателя Комментировать

Шаговый двигатель, биполярный или униполярный, представляет собой электрическое устройство постоянного тока, разделяющее оборот на определённое количество шагов. Количество и величина шагов задаётся специальным устройством, именуемым контроллер шагового двигателя. Схема шаговый двигатель + контроллер шагового двигателя широко применяется в самых различных механизмах, от бытовой техники до ЧПУ. ШД обеспечивает стабильную и бесперебойную работу оборудования, частью которого он является, однако прежде чем начать работу, его необходимо правильно подключить.

Подключение шагового двигателя

В общем и целом процесс подключения шагового двигателя не является затруднительным. В первую очередь нужно определить, какой тип ШД используется. Для этого следует обратить внимание на то, сколькими проводами снабжён электропривод. В зависимости от типа, шаговый двигатель может иметь 4, 5, 6 или 8 проводов.

Шаговый двигатель с 4 проводами может использоваться совместно только с биполярными устройствами. Каждая из двух фазных обмоток такого электродвигателя имеет пару проводов с непрерывной связью. Драйвер ШД в данном случае подключается пошагово.

Шаговый двигатель, оснащённый 6-ю или 8-ю проводами, помимо пары проводов для каждой из обмоток имеет также центр-кран для каждой из них. Такой электродвигатель считается униполярным и может быть подключён как к биполярным, так и к униполярным устройствам. Для разделения провода при подключении униполярного ШД рекомендуется использовать измерительный прибор. Если униполярный шаговый двигатель подключается к однополярному элементу, допускается использование всех проводов. Если же подключение необходимо произвести к биполярному оборудованию, используются один конец провода и один центральный кран для каждой из обмоток.

Шаговый двигатель с 5-ю проводами схож с шестипроводным, однако центральные клеммы такого электродвигателя соединяются внутри сплошным кабелем, после чего выводятся к одному проводу. Разделение проводов в таком механизме – довольно трудоёмкий процесс, который очень сложно произвести без разрывов. Наиболее безопасным и эффективным выходом из ситуации при подключении такого прибора является определение центра провода с последующим соединением его с другими проводниками.

Стандартной схемой, использующейся для подключения 4-выводного биполярного ШД к драйверу или контроллеру является подключение первой обмотки к разъёмам А и А*, а второй – непосредственно к контроллеру через разъёмы B и B*. Разъёмы контроллера Dir и Step при таком методе подключения не используются; программное управление осуществляется при помощи генератора импульсов.


ВНИМАНИЕ – всегда проверяйте цветовую схему выводов, шаговый двигатель от конкретного производителя отличается от абсолютно аналогичного ШД другого производителя, а значит, может иметь другую цветовую схему выводов!

По вопросу подключения шагового двигателя, вы всегда можете обратиться к нашим специалистам по телефону по России (звонок бесплатный) 8 800 5555 068 либо по электронной почте.

Как контроллер микрошагов обеспечивает более плавное движение шагового электродвигателя?

Микрошаговый режим — это значительный прогресс в технологии шаговых двигателей, представленный много лет назад, который позволяет электродвигателям совершать более точные «шаги в движении». Управляя текущим вектором, микрошаговый режим (микрошаг) создает очень хорошие разрешения шага. Меньший размер шага приводит к более точному позиционированию. Это также уменьшает пульсацию крутящего момента, обеспечивая более плавное движение, меньшую вибрацию и слышимый шум. Многие приложения извлекают выгоду из микрошага, такие как 3D-принтеры, которые дают возможность создавать более утонченные детали и более гладкие поверхности, а также более тихие медицинские приборы.

Читать еще:  Что такое двигатели атмосферники

В свое время полный шаг был единственным доступным способом управления шаговым двигателем. Самые ранние приводы шаговых двигателей были операциями полного шага, использующими простую логику, которая привела к менее дорогой приводной электронике. Полный шаг также позволил использовать самый простой драйвер: драйвер L-R. Он использовал переключатели и сопротивление обмотки (или внешний силовой резистор) для контроля фазных токов. Драйвер L-R обеспечивает только два значения тока (плюс и минус) в каждой обмотке и обеспечивает очень низкую мощность на валу.

Драйвер L-R работает хорошо для таких применений, как печатающая головка в принтере и других приложений с низкой скоростью. Тем не менее, крутящий момент в системе L-R драйвера резко падает с увеличением скорости, что делает его нежелательным для большинства современных приложений автоматизации. Без мощного высокоскоростного крутящего момента режим управления L-R неэффективен и ограничен для использования в условиях низкой скорости и малой мощности.

На рисунке ниже показаны кривые зависимости крутящего момента от рабочего тока шагового двигателя, приводимого в движение полным шагом. Полный шаг двигателя позволяет применять только полный ток к обмоткам двигателя, поэтому результирующие кривые крутящего момента фиксируются на 90 градусов. Кроме того, это вызывает резкое изменение крутящего момента при вращении вала двигателя, также известное как пульсация крутящего момента. Пульсация крутящего момента создает резкое движение и слышимый шум. Уравнения, управляющие крутящим моментом для каждой фазы:

Преимущества микрошагов

В современных электроприводах с шаговыми электродвигателями используются ШИМ-усилители с переключаемым режимом для управления токами обмоток, а также гораздо более сложная логика (встроенные процессоры), обеспечивающие микрошаг. Прогресс в обработке и измерении шагов позволяет разделить типичный гибридный шаговый двигатель на 1,8 градуса. Полные шаги двигателя преобразовывают в гораздо меньшие (рисунок ниже). При делении каждого полного шага на 10 микрошагов эта формула будет определять первый микрошаг после фазы А:

Магия микрошагов заключается в более точном контроле тока в каждой обмотке и, тем самым, в более точном контроле момента и положения. Приложения выигрывают от меньшего количества вибрации и шума. Практически любой современный гибридный шаговый двигатель может извлечь выгоду из микрошагов, поскольку их конструкции позволяют оптимизировать магнитные элементы для синусоидальной кривой крутящего момента в зависимости от угла.

Эмуляция Microstep имитирует микрошаг для низкочастотных систем индексации

Многие схемы индексации (такие как низкочастотный выход в ПЛК) не могут обеспечить достаточный уровень высокочастотных сигналов для микрошаговых электродвигателей. В этих случаях применение микрошагов может резко снизить максимальную скорость двигателя. Кроме того, многие машины спроектированы на основе грубых указателей разрешения (ограниченных разрешением на шаг или на полшага), что делает нецелесообразным переход на режим микрошагов.

Microstep Emulation поддерживает искусственный микрошаг в достижении плавности на малой скорости и быстродействия. Процесс принимает сигналы полного шага от индексатора и синтезирует заданное движение, используя собственные внутренние микрошаги высокого разрешения привода. Этот высокоскоростной процесс «фиксирует» входящую последовательность шагов и следует за ней плавными микрошагами. Плавность движения может быть почти такой же хорошей, как и при реальном микрошаге. Тем не менее, окончательная позиция будет не такой точной, как при использовании микрошагов, так как она состоит из нескольких полных шагов (рисунок ниже).

Производители машин должны рассмотреть эмуляцию микрошагов, если скорость контроллера ограничена полными шагами. Если контроллер может обеспечить большую частоту импульсов, необходимую для микрошагования, то привод должен быть настроен на микрошаг.

Преимущества микроперехода по сравнению с полным пошаговым режимом многочисленны, включая более точное управление положением и крутящим моментом, меньшую вибрацию и менее слышимый шум. Хотя эти преимущества полезны для всех применений шаговых двигателей, они особенно полезны в точных приложениях, таких как 3D-печать, сканирование изображений, позиционирование камеры или датчика, прецизионная сборка и многое другое.

Читать еще:  Датчик температуры воды двигателя механический

Приложения с контроллерами, которые не поддерживают высокочастотные импульсные сигналы, могут по-прежнему использовать преимущества микрошагов, используя специальные драйвера, которые предлагают эмуляцию микрошагов. Высокоскоростные приложения могут работать с двигателями, поддерживающими только полный шаг. Тем не менее, риск ниже, а производительность лучше при использовании микрошагового режима или эмуляции Microstep. Ваш источник двигателя / драйвера должен предлагать возможности для упрощения процесса движения.

Для инженеров доступны онлайн-калькуляторы, которые помогают определить, какой должна быть эмуляция микрошагов. Есть два способа, которыми приводы могут включить функцию эмуляции Microstep в своих двигателях:

  1. Шаговые драйверы и встроенные степперы оснащены встроенными микропереключателями. Операторы выбирают настройки DIP-переключателей 200 SMOOTH (полный шаг с эмуляцией Microstep) или 400 SMOOTH (полный шаг с эмуляцией Microstep).
  2. С помощью программного обеспечения ST Configurator операторы могут настроить значение фильтра сглаживания шага в диалоговом окне «Управление движением> Импульс и направление» (скриншот). Чем ниже значение ступенчатого фильтра сглаживания, тем больше влияние эмуляции микрошагов. Чем ниже значение, тем больше синтетических микрошагов вводится в командное движение. Например, значение фильтра сглаживания шага в 10 Гц будет генерировать чрезвычайно плавное движение, в то время как значение 1000 Гц или выше эквивалентно работе двигателя с исходным, низкочастотным разрешением шага.

Вечный энкодер (валкодер) с устойчивыми положениями из шагового двигателя

Механический энкодер — вещь удобная в использовании, но он имеет некоторые досадные недостатки. В частности, контакты со временем изнашиваются и приходят в негодность, появляется дребезг. Оптические энкодеры гораздо надежнее, но они дороже, многие из них боятся пыли, и они редко встречаются в таком виде, в котором их удобно было бы использовать в радиотехнике.

Короче, когда я узнал о том, что шаговый двигатель можно использовать как энкодер, эта идея мне очень понравилась.
Практически вечный энкодер! Замучить его невозможно: соберешь раз и можешь энкодить всю жизнь.

Содержание / Contents

  • 1 Шаговый двигатель и схема
  • 2 Недостатки схемы и их преодоление
  • 3 Видео в работе
  • 4 Итого

↑ Шаговый двигатель и схема

Я разобрал несколько дисководов, везде двигатели были разные. Встречались на шлейфе, встречались с косой цветных проводов. На шлейфе общий провод — крайний. Всё остальное находится прозвонкой. По сопротивлению понятно: с выхода на выход сопротивление вдвое больше, чем с выхода на общую точку. А можно даже не прозванивать. Если открутить четыре винта, внутри коммутационная плата, на ней видно, где общий провод.

Исходная схема многократно встречается в Сети в вариациях. Я оттолкнулся от статьи Thomas (OZ2CPU) .

У неё есть достоинства, но есть и недостатки, об этом далее. Собрал пробный вариант в виде макета, и понял, что ничего не понял
Для начала хотелось бы сразу видеть, в какую сторону происходит шаг. Схема выдавала квадратурный код, как и обычный энкодер. Этот код надо было каким-то образом превратить в мигание светодиода — «правый» или «левый».

Разработал и протестировал вот такую схему:

Кстати, эту схему на логике можно использовать и для обычного энкодера, я её и отрабатывал на нём.

Для сборки понадобятся 8 элементов «2И-НЕ», я использовал два чипа 74HC00.
Элемент U2A, диод, конденсатор и U2B создают короткий импульс в момент положительного фронта. Элемент U6D, U4D и U2D — мультиплексор, который пересылает этот испульс либо на один, либо на другой светодиод.

Разумеется, этот же функционал можно сделать на единственном микроконтроллере, но это далеко не для всех доступно и удобно. Всё-таки элементы 2И-НЕ можно найти где угодно, в т. ч. советские (74хх00, К155ЛА3, К555ЛА3).
Последние два инвертора (U5D и U3D) можно выкинуть, ведь ничто нам не мешает подключить светодиоды не к земле, а к плюсу питания. Если крепко пошевелить мозгом, схему можно было бы ещё упростить, но эту задачу оставляем на будущее.
Печатки нет, поскольку всё собиралось только на макетке.

↑ Недостатки схемы и их преодоление

↑ Видео в работе

Жалко, что видео не передает тактильные ощущения на валу!

↑ Итого

В целом работа энкодера меня устраивает. Крутить такую «ручку громкости» необычно приятно.
Работа над устройством будет продолжена.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector