Удобная и простая проверка шагового двигателя

Конструкция и принцип работы

На 14-ом ВАЗе применяется датчик холостого хода с электродвигателем шагового типа. Также в его конструкции имеется конусная игла, работающая в паре с пружиной. Данная игла обеспечивает дозировку поступающего воздуха в узел дроссельной заслонки.

При включении зажигания автомобиля клапан (1) полностью выдвинут и перекрывает отверстие, находящееся в дроссельном канале. Далее регулятор проводит расчёт шагов, возвращая клапан в первоначальное положение.

С изменением количества шагов датчика, количество воздуха, проходящего через дроссельный канал, уменьшается или увеличивается. Вытянутый клапан характеризуется большим количеством шагов и меньшим объемом проходящего воздуха. Втянутый клапан соответственно наоборот.

Следим, чтобы данное расстояние было не больше 23 мм.

То количество воздуха, которое прошло через дроссельный узел, проверяется датчиком массового расхода воздуха. Эту информацию обрабатывает ЭБУ и соответственно подает определенное количество топлива. Таким образом формируется топливная смесь, необходимая для работы двигателя. Также ЭБУ принимает сигналы с датчика положения коленвала про обороты мотора и соответственно передает управляющие сигналы на регулятор холостого хода. В такой способ силовой агрегат обеспечивается нужным количеством поступающего воздуха.

Регулировка ХХ на инжекторе

На автомобилях, оснащённых инжекторными двигателями, система подачи топлива считается более надёжной, однако и здесь бывают проблемы. Но возникают они, как правило, не внезапно, прогрессируя по мере эксплуатации машины. Наиболее частые проявления неисправностей подобного рода – задержки с реакцией СА на утопленную педаль акселератора, скачущие обороты при работе в режиме ХХ, потеря приёмистости, увеличения расхода горючего, невозможность работы мотора в нормальном режиме на определённых режимах.

Плохо то, что подобная симптоматика характерна для большого числа неисправностей, относящихся к самым разным узлам авто, поэтому самый простой способ локализировать причину нестабильной работы силового агрегата – провести компьютерную диагностику, которая может исключить большую часть неисправностей – от неработоспособности датчиков ЭСУД до загрязнения форсунок, от неправильного формирования топливной смеси до подсоса воздуха.

Если диагностика не выявит неисправных узлов и агрегатов, имеет смысл выполнить настройку ХХ.

Итак, приводим примерный алгоритм действий, объясняющий, как отрегулировать холостые обороты на инжекторном двигателе.

Начинаем с проверки работоспособности датчик (который правильнее назвать регулятором) холостого хода. Это устройство представляет собой комбинацию миниатюрного шагового моторчика с исполнительным механизмом в виде штока с конусообразным наконечником. Регулировка РХХ осуществляется следующим образом:

• отключаем плюсовую клемму АКБ,
• демонтируем РХХ (как правило, он крепится к корпусу мотора двумя винтами),
• производим тщательную очистку установочного отверстия датчика, используя компрессор,
• производим разборку РХХ, что позволит оценить состояние направляющего штока. Он может быть деформирован или изношен. В этом случае проще поменять сам датчик, чем возиться с его ремонтом,
• необходимо проверить также конусную иглу – она не должна иметь видимых признаков повреждений. Если дефекты имеются – регулятор также подлежит замене,
• используя мультиметр, проверяем, нет повреждений в обмотке катушки датчика ХХ. Возможно, потребуется произвести очистку контактной группы,
• собираем прибор и устанавливаем его на штатное место, запускаем мотор и проверяем его работу на всех режимах, включая, естественно, холостой ход.

Другими словами, вручную что-то регулировать не требуется – бортовой компьютер самостоятельно производит все необходимые регулировки после каждого отключения положительной клеммы аккумулятора (или отключении питающего напряжения от РХХ).

Впрочем, достаточно часто плохая работа мотора на ХХ является причиной поломки не самого регулятора, а именно сбоев в функционировании программного обеспечения. Кстати, многие параметры, оказывающие влияние на работу системы жизнеобеспечения двигателя, можно регулировать программно. Осуществляется это посредством использования специального прибора – автосканера. Зная, как работает регулятор холостого хода, устанавливаемый на инжекторном силовом агрегате, можно самостоятельно менять некоторые из его характеристик, предварительно выполнив диагностику автомобиля сканером, подключаемым к ЭБУ с использованием стандартного OBD разъема.

Если диагностика показывает, что с регулятором всё в порядке, возможно, причина заключается в несовместимости ПО с конкретной моделью РХХ. Если замена последнего на правильный вариант не решает проблему, придётся выполнить перепрошивку БК. Такая процедура в среде специалистов называется чип-тюнингом. По идее, если такая процедура выполняется профессионалами, она должна не только решить проблему нестабильной работы мотора на ХХ, но и адаптировать работу ЭБУ под конкретного автовладельца. Самостоятельно перепрошивать бортовой компьютер не рекомендуется – это может привести к появлению множества новых проблем, и далеко необязательно, что будут исправлены старые.

Принцип работы дроссельной заслонки

В большинстве моделей недорогих автомобилей и машин средней ценовой категории принцип работы механизма не изменился со времен карбюраторных двигателей.

Подача воздуха в цилиндры контролируется водителем с помощью нажатия на педаль газа. С помощью привода ось, на которой находится заслонка, поворачивает ее. В результате просвет внутри корпуса механизма (другими словами – угол открытия) становится шире или уже, происходит увеличение или уменьшение подачи воздуха соответственно.

Уровень подачи воздуха в цилиндры фиксируется датчиком. Собранную информацию он отправляет на электронный блок управления автомашины. Тот обрабатывает данные и определяет, сколько топлива необходимо подать в цилиндры.

Механическая заслонка, принцип работы

Это самый простой и примитивный вид, который до сих пор используется в некоторых автомобилях.

Устройство механической дроссельной заслонки

Принцип работы заключается в следующем:

1. Педаль газа соединяется с дроссельной заслонкой тросом и поворотными рычагами. Нажимая на педаль, водитель напрямую воздействует на поворотный диск заслонки и он открывается на нужный угол;
2. Угол раскрытия фиксирует датчик положения, который передает информацию на блок управления двигателем. Соответственно, он косвенно отвечает за объем подачи топлива на форсунки.

Датчики положения на дроссельной заслонке могут быть двух типов:

1. Потенциометрический (датчик угловых перемещений). Его конструктивные особенности – реостат со спиралью и скользящим контактом, который соединен с осью поворота дроссельной заслонки; Устройство потенциометрического датчика угловых перемещений на дроссельной заслонке
2. Магниторезистивный. Он состоит из ползунка, соединенного с осью заслонки, и резистивных дорожек, над которыми ползунок перемещается. За счет отсутствия прямого контакта между элементами этот датчик более долговечный, чем потенциометрический.

Схема магниторезистивного датчика угловых перемещений на дроссельной заслонке

На холостом ходу заслонка полностью закрыта, так что для работы двигателя воздух идет в обход через регулятор холостого хода – отдельный байпасный канал, где находится электроклапан. И для дополнительной подачи воздуха (например, если на холостом ходу водитель включает кондиционер или другое электрооборудование) предусмотрен еще один канал, также идущий в обход впускного коллектора.

В современных механических датчиках предусмотрена система подогрева каналов холостого хода, чтобы в холодный сезон предотвратить обледенение. К специальным патрубкам подведена охлаждающая жидкость от двигателя, которая выполняет функцию подогрева.

Электромеханическая дроссельная заслонка

Устройство электромеханической дроссельной заслонки

Ее устройство почти такое же, как у механической, но с небольшим дополнением: на ней установлен электропривод для работы на холостом ходу, который управляется ЭБУ. По сути, этот привод выполняет работу регулятора холостого хода: дает воздуху поступать в двигатель, даже если водитель не «газует».Остальные элементы остались те же: тросовая система соединений, датчик положения заслонки.

Электрическая (электронная) заслонка, принцип работы

Электронная дроссельная заслонка

Тут всё «по-взрослому»: никаких тросов и рычагов, только умная и быстрая электроника. Такая система ставится на современные автомобили, в которых есть возможность выбирать режим движения.

К электронной системе управления дросселем относятся:

1. Датчики положения педали газа. В зависимости от того, как сильно водитель «газует», меняются показания датчика, передаваемые на ЭБУ;
2. Датчик положения дроссельной заслонки;
3. Электропривод заслонки с редуктором и возвратным механизмом.

Типовая схема работы электронной дроссельной заслонки

Электронная заслонка управляется ЭБУ на всех режимах. Кроме того, она дает возможность переключать режимы: в спокойной городской езде не позволит слишком резко рвануть с места, а в режиме «драйв», наоборот, подстегнет двигатель на старте.

Признаки неисправности регулятора холостого хода (РХХ)

Признаки неисправности регулятора холостого хода (РХХ)

Электронная система управления двигателем автомобиля (ЭСУД) имеет в качестве одного из исполнительных устройств регулятор холостого хода (РХХ). В простонародье — датчик холостого хода.

Что такое регулятор холостого хода?

Он представляет собой шаговый электродвигатель, который своей запорной иглой по сигналу с блока управления ЭСУД перекрывает или наоборот открывает канал подачи воздуха в двигатель. Тем самым обеспечивается пуск двигателя и поддерживаются необходимые обороты холостого хода. Поэтому при выходе регулятора ХХ из строя в первую очередь начинаются проблемы с запуском и работой двигателя на холостых.

Признаки неисправности регулятора холостого хода (РХХ)

Двигатель автомобиля не запускается

Пуск возможен только с нажатой педалью газа, либо с активным дросселированием. Объясняется это тем, что игла неисправного РХХ перекрывает сечение воздушного канала и воздух необходимый для пуска двигателя не поступает под закрытую дроссельную заслонку.

Двигатель автомобиля запускается и глохнет

Двигатель автомобиля запускается после нескольких попыток, но практически сразу же глохнет. Причина — игла неисправного регулятора не устанавливается в положение необходимое для обеспечения поступления через канал достаточного количества воздуха для холостого хода двигателя.

Трясется и дергается на холостых, периодически пытаясь заглохнуть. В этом случае игла клапана слегка приоткрыла сечение канала подачи воздуха, но его объем недостаточен для обеспечения устойчивых оборотов холостого хода.

Обороты холостого хода «скачут»

Падают до минимальных и резко увеличиваются до 3000-4000 тыс об/мин. Периоды нестабильной работы чередуются с периодами нормальной. Причина игла неисправного РХХ не может занять нужное положение.

Провалы, рывки и подергивания при движении автомобиля

При нажатии на педаль газа при движении автомобиля возможны провалы, рывки, подергивания различной продолжительности. Причина все та же игла регулятора не занимает положение, требующееся для данного режима работы двигателя. Например, открывает кана подачи воздуха при открытой дроссельной заслонке. В двигатель поступает «лишний» воздух, топливная смесь обедняется, наступает провал в работе двигателя автомобиля.

Если перечисленные выше признаки присутствуют в работе двигателя автомобиля, то имеет смысл проверить РХХ. Сделать это можно при помощи диагностического оборудования или заменив его заведомо исправным. При замене необходимо знать как «обучить» новый датчик.

Примечания и дополнения

В зависимости от показаний датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), датчика скорости (ДК), датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) или датчика давления во впускном коллекторе (ДД) блок управления определяет нагрузку на двигатель и рассчитывает на сколько приоткрыть или наоборот закрыть канал подачи воздуха под дроссельную заслонку при помощи регулятора холостого хода. В зависимости от конструкции игла регулятора может выдвигаться или задвигаться на определенное число шагов. Поэтому РХХ называют шаговым двигателем.

Источник

Что выбрать. Серводвигатель или шаговый двигатель

Для того , что бы понять, нужен нам серводвигатель или шаговый, рассмотрим характеристики , а так же достоинства и недостатки обоих.

Рассмотрим преимущества шаговых двигателей пред серводвигателями:

• Низкая стоимость
• Фланцевые крепления стандарта NEMO
• Варианты исполнения с невысоким крутящим моментом
• Возможность использовать простые, недорогостоящие кабели

Используют незамкнутый контур системы управления (open loop), что позволяет легко интегрировать их в мехатроннные системы

В большинстве случаев применение шагового или серво двигателя продиктовано закономерностями. Например , шаговые двигатели в основном рассчитаны для использования когда необходимо выполнить два требования: высокий крутящий момент на ускорении и/или торможении или пиковый крутящий момент при старте.

В отличии от этого, серводвигатель , как правило, применяются в случае необходимости поддержания конкретной скорости и вращающего момента , удержания момента , и при необходимости полного контроля движением.

В общем, если система требует высокой пропускной способности, высокой скорости и точности коррекции нарушения, с или без жесткой координации между осями, серводвигатели являются лучшим вариантом. Если же задание перемещения (точка-точка) не требует высокой точности поддержания скорости и момента шаговые двигатели являются лучшим вариантом.

Ниже представлена характеристика скорости-момента для серводвигателей и шаговых двигателей одинаковой производительности. Как мы можем видеть, шаговые двигатели выдает больший крутящий момент на низких скоростях, однако серводвигатель поддерживает заданый момент на всем диапазоне скоростей .

Еще одним преимуществом шаговых двигателей можно назвать их простоту в проектировании и эксплуатации, так как они не имею сложных схем и алгоритмов управления обратной связью.

Приводы шаговых двигателей.

Новые методы проектирования улучшили производительность усилителей для шаговых двигателей за счет: встроенной обратной связи, в конце -шаг демпфирования (снижение время установления сигнала при максимальной точности), плавный пуск (для уменьшения рывка при включении питания), анти -резонансных режимов (для оптимизации крутящего момента, стабильности и уменьшения шума — звуковое или иное), ток холостого хода снижен (МКС — снижает нагрев двигателя при остановке) и легко контролировать Режимы работы «полный шаг», «полшага», и «микрошаговый».

Сервосистема на базе серводвигателя

Серводвигатели имеют ряд преимуществ перед шаговыми двигателями. Они могут генерировать высокий крутящий момент во всем диапазоне заявленных скоростей, так же они работают с более высоким диапазоном напряжения. Реакция на изменение момента у них так же гораздо выше. Имеют небольшие габаритные размеры.

Привода (усилители) для серводвигателей.

Настоящей проблемой для разработчиков и наладчиков сервосистем являлась настройка коэффициентов регулирования положения /скорости, соотношение инерции масс, определение параметров двигателя и др. К счастью, большинство современных сервоприводов обладают функциями автонастройки и обеспечивают легкий и быстрый ввод в эксплуатацию. В добавок к этому, имеется комплексное программное обеспечение для настройки и ввода параметров в сервопривод, которое в большинстве случаев распространенно бесплатно и его можно запросто скачать в сети.

Сравнение момента и скорости.

Хотя серводвигатели и предназначены для работы на высоких скоростях , при правильной настройке, они могут отрабатывать режимы до 1 об/мин имея при этом очень хорошие показатели. Что же касается шаговых двигателей, то при применении их в системах со скоростями не превышающих 1000 об/мин было бы наиболее экономически оправданным. Однако, при скоростях свыше 1000об/мин у шаговых двигателей крутящий момент начинает падать.

На низких скоростях >15 об/мин или в режиме удержания момента при нулевой скорости , шаговые двигатели, особенно с большим ротором, могут создать больший крутящий момент , чем серводвигатели того же типоразмера. В отличие от них прямые серводвигатели DDR с высокими разрешающими способностями энкодера имеют ряд преимуществ по точности при работе на скоростях около 1000 об/мин при этом не требуя дополнительных механических устройств таких как редуктор.

Заниженное положение дроссельной заслонки

Давайте вернёмся к чистке дроссельной заслонки и внесём ещё одну ясность.

Часто приходится наблюдать такой себе своеобразный рейтинг чистых заслонок 

Прямо радость у людей, когда после чистки (или не чистки) дроссельной заслонки показания положения ДЗ меньше, чем у того неудачника, который плохо почистил. У него 2,5%, а у меня получилось аж 0,8%! Круть просто!

Стоит ли радоваться такому низкому значению положения дроссельной заслонки?

Опять же, чтобы не быть голословным, давайте проведём эксперимент.

За основу возьмём наш известный факт, что для определённых параметров работы двигателя необходима определённая масса воздуха.

Подключаем адаптер для диагностики автомобиля и запускаем двигатель на холостом ходу. Смотрим параметр «положение ДЗ»

Положение (открытие) дроссельной заслонки составляет 2,4%. Положение регулятора холостого хода (ШАГ) составляет 24

Отключаем какой-нибудь шланг от впускного коллектора. Например, короткий шланг от клапана системы вентиляции картера

Этим мы обеспечим подсос лишнего воздуха во впускной коллектор.

А вот теперь смотрим на показания положения дроссельной заслонки

Значение положения ДЗ стало 0,8%! Во как круто почистили дроссельную заслонку, даже не вымазывая рук

А положение РХХ стало всего 5 шагов.

Понятно, что произошло?

Массы воздуха, поступившей через отключенный шланг почти хватает для работы двигателя на холостом ходу, поэтому, чтобы обороты не возросли выше необходимых, ЭБУ прикрыл дроссельную заслонку.

Поэтому радоваться маленьким значениям положения дроссельной заслонки на автомобилях с регулировкой холостого хода при помощи ДЗ не стОит!

Существуют две основные причины заниженного положения дроссельной заслонки на Лачетти 1.4/1.6 и похожих автомобилях:

1. Подсос воздуха во впускной коллектор. При этом также снижаются шаги регулятора холостого хода.
2. Не правильно отрегулирован трос от педали газа к дроссельной заслонке. При этом шаги регулятора холостого хода не снижаются, а остаются в норме.

Более подробно об этом я рассказываю в видео в конце данной статьи. Обязательно посмотрите его, если на Вашем авто заниженное положение ДЗ.

Положение дроссельной заслонки на холостых оборотах

Какие должны быть показания положения ДЗ на оборотах холостого хода?

Разные! Почему?

Этот параметр в большей степени относится к ярым фанатикам чистки дроссельной заслонки каждую неделю, а то и через день.

Существует два основных способа управлять оборотами холостого хода при помощи РХХ (регулятор холостого хода)

Именно управлять оборотами хх! А не поддерживать обороты хх! Это очень важно!. Так вот:

Так вот:

1. При помощи регулятора холостого хода, установленного в байпасном канале
2. При помощи регулятора холостого хода, управляющего непосредственно дроссельной заслонкой

И та, и другая система встречается на разных автомобилях. Даже Шевроле Лачетти использует разный способ регулировки холостого хода. На двигателях 1,4л и 1,6л используется второй метод, а на двигателях 1,8 используется первый метод.

Этот параметр в диагностике обзывается, как «Шаги РХХ» или «Положение ДЗ Шаг». Это более подробно мы рассмотрим в одной из будущих статей, а сейчас кратко объясню в чём заключается принципиальная разница этих двух способов. Это необходимо для понимания диагностики положения дроссельной заслонки.

Как мы уже знаем, все процессы в двигателе начинаются с подачи воздуха. Подачей воздуха мы можем регулировать обороты двигателя в разных режимах. То же самое происходит и при регулировке оборотов холостого хода. Подавая определённую массу воздуха, мы регулируем обороты хх в нужных пределах.

Примечание! Регулятор холостого хода осуществляет грубую регулировку оборотов хх (порядка +/- 50 об/м. После этого более точно обороты хх регулируются посредством изменения УОЗ

Но это тема другой статьи и сейчас это не столь важно

Так вот, в первом случае заслонка полностью закрывается, а необходимый для холостого хода воздух, подаётся в обход дроссельной заслонки по специальному каналу. В этом канале находится специальный клапан-регулятор, который регулирует массу воздуха, проходящую через этот канал.

А во втором случае подача воздуха осуществляется через саму дроссельную заслонку. Заслонка приоткрывается/прикрывается при помощи электродвигателя и через неё проходит необходимая масса воздуха для работы двигателя на холостом ходу.

То есть, очевидно, что в первом случае при работе двигателя в режиме холостого хода правильные значения положения ДЗ будут равны нулю! Так как воздух идёт не через дроссельную заслонку, а через специальный канал РХХ.

А во втором случае при работе двигателя в режиме холостого хода правильные значения положения ДЗ будут равняться нескольким процентам (градусам). Равняться нулю показания не могут, так как если заслонка закроется полностью, тогда двигатель заглохнет.

Вот у нас уже получился первый вывод. Вот его суть.

Чтобы правильно диагностировать положение дроссельной заслонки, первым делом необходимо определить, как осуществляется регулировка оборотов холостого хода на этом конкретном автомобиле. Если по первому способу — тогда положение ДЗ на холостом ходу должно быть равно 0%! А если по второму способу — тогда несколько процентов!

Примечание: Во всех сферах нашей жизни встречаются исключения. Тут тоже. Например, Лачетти 1.8 ЛДА с блоком управления MR-140 хоть и имеет отдельный регулятор холостого хода, но положение дроссельной заслонки на холостом ходу составляет 10-12%

В первом случае всё просто и понятно. Если значения отличны от нуля, значит либо дроссельная заслонка не может плотно закрыться из-за грязи или ещё чего-то, либо датчик положения дроссельной заслонки показывает не правду, что означает его износ и поломку.

А вот во втором случае не всё так однозначно.

Бытует мнение, что если открытие ДЗ составляет более 5%, тогда необходима обязательная чистка этой самой заслонки. Это так, но со множеством нюансов.

И самые главные из них — это те, о которых мы уже говорили выше:

• регулятор холостого хода не поддерживает холостой ход, а регулирует его
• нагрузка на двигатель высчитывается по расходу воздуха (давлению в коллекторе). Чем больше масса потребляемого воздуха — тем больше нагрузка. И наоборот, чем больше нагрузка на двигатель, тем больше ему необходимо воздуха.

ВАЗ 2114 2005г — Высокий расход и Шаг двигателя

Добро пожаловать на ChipTuner Forum.

Опции темы

Здравствуйте уважаемые пользователи ChipTuner.

Машина: ВАЗ 2114, 2005 года, объем 1.5, 8 клапанная Блок управления: BOSCH M7.9.7 E2 Номер блока управления: 2111-1411020-80 Прошивка: B103EQ09 Дата подготовки прошивки ПЗУ: S_EURO-0

Подключался к машине с помощью elm327 и программа OpenDiag

Суть проблемы в том, что машина кушает много бензина. На холостом 1.22 — 1.45 лч Так-же при резком нажатии на педаль газа чувствуется провал. Насколько я помню Датчик кислорода был вырезан с прошивки, сказали установить новый ДК и перепрошить на Евро-2

Массовый расход воздуха: 12-13 ( Без потребителей ) 15-16 ( С потребителями ) кгчас Параметр нагрузки: 25-30% Длительность впрыска: 5-6 мсек Позиция шагового двигателя: 60-80

Что было установлено новоеисправное:

• Датчик массового расхода воздуха ( АЦП — 1.001 — 1.016, Номер 116 )
• Новый воздушный фильтр
• Датчик положения дроссельной заслонки
• Регулятор холостого хода
• Датчик температуры охладительной жидкости
• Топливный фильтр и сеточку в баке
• Масленый фильтр и масло
• Свечи
• Высоковольтный провода
• Вакуумный усилитель тормозов
• Датчик фаз
• Датчик детонации
• Компрессия во всех цилиндрах: 10
• Дроссельная заслонка чистая
• До замены ДМРВ в гофру кидало масло, после замены Большого и малого сапуна масло кидать перестало, после чего был куплен новый ДМРВ
• Чистил форсунки: В ультразвуковой ванночке несколько часов в бензине и очистителем карбюратора. Распылят хорошо, но не факт что равномерно. Стенда для проверки нету. Так-же заливал 95 бензин и прогнал машину по трассе, чтобы еще немного очистить форсунки
• Модуль зажигания ставили заведомо исправный ( Провал остался )
• Ставил ДМРВ 37, провалы так-же остались

Прикрепил бы логи, но не знаю как их записать

Сервопривод

Сервопривод, как мы уже сказали ранее — это обычный мотор с дополнительно установленным датчиком контроля, выполняющим функцию обратной связи.

При работе мотор будет удерживаться в заданном положении с помощью контроллера. Такой принцип взаимосвязи позволяет добиться высокой скорости и точности оборудования вплоть до одного микрона.

Если на обычный электродвигатель подать напряжение, он будет вращаться.

Чтобы зафиксировать движение в одном положении и при этом не заставить его двигаться в обратном, контроллер должен постоянно переключать ток двигателя на противоположенный, пока не поступит следующая команда.

При таком подходе пропуск шагов исключен, так как энкодер постоянно отслеживает отклонения вала и корректирует ошибку, меняя каждый раз направление движения двигателя.

Недостатки сервоприводов:

• дорогостоящий ремонт;
• высокая стоимость.

Шаговый режим vs подчиненное регулирование: практика

Шаговый режим vs подчиненное регулирование: сравнение в динамике

Способы отладки ПО микроконтроллеров в электроприводеРис. 7. Осциллограмма реакции на импульсный наброс нагрузки в «шаговом» режиме работы – к двигателю приложен вектор тока фиксированной амплитуды и фазы. Фиолетовым показано отклонение ротора от заданного положения в электрических градусах (для перехода в механические делить на 4), голубым показана амплитуда тока статора, красным – частота вращения вала. В одной клетке по оси времени 21 миллисекунда.Рис. 8. Осциллограмма реакции на импульсный наброс нагрузки с трехконтурной системой подчиненного регулирования. Фиолетовым показано отклонение ротора от заданного положения в электрических градусах (для перехода в механические делить на 4), голубым показан текущий ток статора по оси q (моментообразующий ток), синим – его задание, а красным – текущая частота вращения. В одной клетке по оси времени 21 миллисекунда.Рис. 9. Осциллограмма реакции на импульсный наброс нагрузки с трехконтурной системой подчиненного регулирования. Фиолетовым показано отклонение ротора от заданного положения в электрических градусах (для перехода в механические делить на 4), голубым – выход пропорциональной части ПИД регулятора положения, красным – интегральной, синим – дифференциальной частей. В одной клетке по оси времени 21 миллисекунда.Рис. 10. Осциллограмма реакции на импульсный наброс нагрузки с трехконтурной системой подчиненного регулирования. Коэффициенты регулятора положения повышены в полтора раза.Рис. 11. Осциллограмма реакции на импульсный наброс нагрузки с трехконтурной системой подчиненного регулирования. Токоограничение поднято с 5А до 7А.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс или серию импульсов в определенной последовательности. В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

• Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
• Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
• При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
• При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
• Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
• Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Прозвонка обмоток

Одна из наиболее распространенных проблем, возникающих во всех двигателях, независимо от их типа – отсутствие вращения. Для того, чтобы узнать точную причину поломки, необходимо использовать все тот же мультиметр, правда, в этой ситуации его нужно применять в режиме вольтметра. Измерительный прибор осуществит проверку наличия подачи питающего напряжения. Если с подачей питания все в порядке, тогда проблема – это неисправность самого силового агрегата. Исходя из этого, стоит провести поверку целостности подключения шагового двигателя и тщательно прозвонить его обмотки. Для этого также применяется мультиметр, работающий в своем обыкновенном режиме. 

Прозвонка мультиметром двигателя

Давайте же более детально рассмотрим все нюансы и шаги прозвонки обмоток такого силового агрегата. 

1. первое, что стоит сделать – просмотреть все спецификации. В сопроводительной документации для каждой отдельной модели точно указывается разновидность вывода, с помощью которого обеспечивается высокий уровень общего напряжения для всех типов намоток. Также здесь вы можете посмотреть, какие именно выходы подсоединяются к определенным катушкам агрегата;
2. далее стоит убедиться, что кабельные жгуты в силовом агрегате являются доступными. В ситуациях, когда они уже подсоединены к драйверной цепи, необходимо отключить их. Также стоит проверить открытость всех контактов в разъеме, независимо от положения двигателя: изъят из цепи, или находится за пределами коробки. Это делается с целью дальнейшей проверки намотки мотора;
3. точная настройка мультиметра (желательно использовать цифровую модификацию). Делать это стоит точно соблюдая инструкцию, а после этого присоединить к системе зондовые измерительные компоненты (в большинстве случаев это – провода). Включите мультиметр и выберите максимально возможный диапазон сопротивления.
4. следует проверить каждый комплект обмоток двигателя. Для этого подсоедините один из щупов щупа в общий контактный разъем напряжения, а другой — в один из контактных разъемов обмотки. На исправности медных обмоток двигателя будет указывать неограниченное значение уровня сопротивления, которое отобразится на дисплее измерительного устройства. С помощью этой процедуры проверьте все остальные обмотки. Удалите провода зонда и выключите мультиметр, когда вы закончите тестировать каждую обмотку;
5. управление шаговым мотором следует осуществлять при помощи схемы драйвера. Для этого, подключите жгут проводов шагового двигателя к принимающему разъему на схеме драйвера шагового двигателя. В соответствии с инструкциями, прилагаемыми к драйверу двигателя, варьируйте ширину импульса в широком диапазоне, чтобы убедиться, что шаговый двигатель работает. Если вам нужно, чтобы двигатель был включен, чтобы продолжить его использование, оставьте его подключенным. В противном случае отсоедините его от жгута проводов, чтобы снять.

Драйвер шагового мотора