Что такое позиция шагового двигателя
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.
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:
К недостаткам применения шагового двигателя относятся:
Устройство и принцип работы
На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.
В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.
Типы шаговых двигателей
Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.
По конструкции ротора
Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.
Реактивный
Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.
С переменным магнитным сопротивлением
Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же синхронный двигатель, в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора. Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от 5 до 15°.
С постоянными магнитами
В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.
С постоянным магнитом
Гибридные
Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом. Его ротор выполнен в виде цилиндрического постоянного магнита, который намагничен по продольной оси. Конструктивно это выглядит как два круглых полюса, на поверхности которых расположены зубцы ротора из магнитомягкого материала. Такое решение позволило обеспечить отличный удерживающий и крутящий момент.
Устройство гибридного шагового двигателя
Преимущества гибридного шагового двигателя заключатся в его высокой точности, плавности и скорости перемещения, малым шагом – от 0,9 до 5°. Их применяют для высококлассных станков ЧПУ, компьютерных и офисных приборах и современной робототехнике. Единственным недостатком считается относительно высокая стоимость.
Для примера разберем вариант гибридных ШД на 200 шагов позиционирования вала. Соответственно каждый из цилиндров будет иметь по 50 зубцов, один из них является положительным полюсом, второй отрицательным. При этом каждый положительный зубец расположен напротив паза в отрицательном цилиндре и наоборот. Конструктивно это выглядит так:
Расположение пазов гибридника
Из-за чего на валу шагового двигателя получается 100 перемежающихся полюсов с отличной полярностью. Статор также имеет зубцы, как показано на рисунке 6 ниже, кроме промежутков между его компонентами.
Рис. 6. Принцип работы гибридного ШД
За счет такой конструкции можно достичь смещения того же южного полюса относительно статора в 50 различных позиций. За счет отличия положения в полупозиции между северным и южным полюсом достигается возможность перемещения в 100 позициях, а смещение фаз на четверть деления предоставляет возможность увеличить количество шагов за счет последовательного возбуждения еще вдвое, то есть до 200 шагов углового вала за 1 оборот.
Обратите внимание на рисунок 6, принцип работы такого шагового двигателя заключается в том, что при попарной подаче тока в противоположные обмотки происходит подтягивание разноименных полюсов ротора, расположенных за зубьями статора и отталкивание одноименных, идущих перед ними по ходу вращения.
По виду обмоток
На практике шаговый двигатель представляет собой многофазный мотор. Плавность работы в котором напрямую зависит от количества обмоток – чем их больше, тем плавне происходит вращение, но и выше стоимость. При этом крутящий момент от числа фаз не увеличивается, хотя для нормальной работы их минимальное число на статоре электродвигателя должно составлять хотя бы две. Количество фаз не определяет числа обмоток, так двухфазный шаговый двигатель может иметь четыре и более обмотки.
Униполярный
Униполярный шаговый двигатель отличается тем, что в схеме подключения обмотки имеется ответвление от средней точки. Благодаря чему легко меняются магнитные полюса. Недостатком такой конструкции является использование только одной половины доступных витков, из-за чего достигается меньший вращающий момент. Поэтому они отличаются большими габаритами.
Униполярный ШД
Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.
Схема а) с различными, б) с одним выводом
Биполярный
Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.
Биполярный шаговый двигатель
В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.
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.
В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата. При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.
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:
Управление шаговым двигателем
Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.
Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.
Волновое управление
Полношаговый — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.
Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.
Полушаговое управление
Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.
Без контроллера
Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.
Схема Н-моста
Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.
С контроллером
Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.
Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя
Популярные схемы управления ШД
Является одним из наиболее помехозащищенных способов работы. При этом прямой и инверсный сигнал напрямую подключается к соответствующим полюсам. В такой схемы должно применяться экранирование сигнального проводника. Прекрасно подходит для нагрузки с низкой мощностью.
Схема управления от контроллера с выходом типа «открытый коллектор»
В данной схеме происходит объединение положительных вводов контроллера, которые подключаются к положительному полюсу. В случае питания выше 9В требуется включение в схему специального резистора для ограничения тока. Позволяет задавать необходимое количество шагов со строго установленной скоростью, определить ускорение и т.д.
Простейший драйвер шагового двигателя своими руками
Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).
Схема простейшего драйвера
Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.
На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.
Позиция шагового двигателя ваз 2114
Типовые параметры работы инжекторных двигателей ВАЗ.
Для многих начинающих диагностов и простых автолюбителей, которым интересна тема диагностики будет полезна информация о типичных параметрах двигателей. Поскольку наиболее распространенные и простые в ремонте двигатели автомобилей ВАЗ, то и начнем именно с них. На что в первую очередь надо обратить внимание при анализе параметров работы двигателя?
1. Двигатель остановлен.
1.1 Датчики температуры охлаждающей жидкости и воздуха (если есть). Проверяется температура на предмет соответствия показаний реальной температуре двигателя и воздуха. Проверку лучше производить с помощью бесконтактного термометра. К слову сказать, одни из самых надежных в системе впрыска двигателей ВАЗ – это датчики температуры.
1.3 Канал АЦП ДМРВ в режиме покоя: 0.996/1.016 В — нормально, до 1.035 В еще приемлемо, все что выше уже повод задуматься о замене датчика массового расхода воздуха. Системы впрыска, оснащенные обратной связью по датчику кислорода способны скорректировать до некоторой степени неверные показания ДМРВ, но всему есть предел, поэтому не стоит тянуть с заменой этого датчика, если он уже изношен.
2. Двигатель работает на холостом ходу.
2.1 Обороты холостого хода. Обычно это – 800 – 850 об/мин при полностью прогретом двигателе. Значение количества оборотов на холостом ходу зависят от температуры двигателя и задаются в программе управления двигателем.
2.2 Массовый расход воздуха. Для 8ми клапанных двигателей типичное значение составляет 8-10 кг/ч, для 16ти клапанных – 7 – 9,5 кг/час при полностью прогретом двигателе на холостом ходу. Для ЭБУ М73 эти значения несколько больше в связи с конструктивной особенностью.
2.3 Длительность времени впрыска. Для фазированного впрыска типичное значение составляет 3,3 – 4,1 мсек. Для одновременного – 2,1 – 2,4 мсек. Собственно не так важно само время впрыска, как его коррекция.
2.4 Коэффициент коррекции времени впрыска. Зависит от множества факторов. Это тема для отдельной статьи, здесь только стоит упомянуть, что чем ближе к 1,000 тем лучше. Больше 1,000 – значит смесь дополнительно обогащается, меньше 1,000 значит обедняется.
2.5 Мультипликативная и аддитивная составляющая коррекции самообучением. Типичное значение мультипликатива 1 +/-0,2. Аддитив измеряется в процентах и должен быть на исправной системе не более +/- 5%.
2.6 При наличии признака работы двигателя в зоне регулировки по сигналу датчика кислорода последний должен рисовать красивую синусоиду от 0,1 до 0,8 В.
Ваз 2110 8ми клапанный двигатель, блок управления Январь 5.1
Здесь немного подправлен коэффициент коррекции СО в связи с небольшим износом ДМРВ.
Ваз 2107, блок управления Январь 5.1.3
Ваз 2115 8ми клапанный двигатель, блок управления Январь 7.2
Двигатель Ваз 21124, блок управления Январь 7.2
Ваз 2114 8ми клапанный двигатель, блок управления Bosch 7.9.7
Приора, двигатель Ваз 21126 1,6 л., блок управления Bosch 7.9.7
Жигули Ваз 2107, блок управления М73
Двигатель Ваз 21124, блок управления М73
Ваз 2114 8ми клапанный двигатель, блок управления М73
Калина, 8ми клапанный двигатель, блок управления М74
Нива двигатель ВАЗ-21214, блок управления Bosch ME17.9.7
И в заключении напомню, что приведенные выше скриншоты сняты с реальных автомобилей, но к сожалению зафиксированные параметры не являются идеальными. Хотя я и старался фиксировать параметры только с исправных автомобилей.скачать dle 10.6фильмы бесплатно
В тот момент, когда педаль газа отпущена, а машина находится на нейтральной передаче, поддержание оборотов двигателя осуществляется таким устройством как регулятор холостого хода (РХХ). При эксплуатации транспортного средства с этой деталью достаточно часто возникают проблемы, которые оказывают прямое влияние на работу силового агрегата. В этой статье рассмотрим признаки неисправности датчика холостого хода автомобиля ВАЗ 2114 благодаря которым вы сможете быстро и качественно устранить проблему в работе двигателя. Кроме этого узнаете конструкцию и принцип действия РХХ, а также методы его проверки.
Признаки неисправности
Стоит отметить, что ЭБУ, как правило, не сообщает о неисправности регулятора холостого хода, поэтому CHECK может не сигнализировать о проблемах с этой деталью. Необходимость ремонта (замены) РХХ можно определить по следующим признакам:
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.
1-калапан; 2-корпус; 3-обмотка статора; 4-винт ходовой; 5-контактный вывод обмотки статора; 6-подшипник; 7-корпус обмотки; 8-ротор; 9-пружина.
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.
Исходное положение клапана регулятора холостого хода на автомобилях семейства ВАЗ зависит от типа прошивки, установленной в ЭБУ. Оно составляет 50 шагов для прошивки Bosch и 120 шагов для прошивок типа ЯНВАРЬ 5.1.
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.
Для автомобиля ВАЗ 2114 расстояние от головки клапана (штока) до фланца корпуса составляет не более 23 миллиметров. Это нужно учесть при покупке нового регулятора.
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.
Завод изготовитель автомобиля ВАЗ 2114 рекомендует использовать РХХ группы «ОМЕГА» с артикулом 2112-114830. Заменяемым регулятором является 2112-1148300-04 «КЗТА», который также подойдет.
Следует обратить внимание на обозначение «04», так как регуляторы холостого хода на ВАЗ выпускаются с отметками 01, 02, 03 и 04. Желательно устанавливать датчик с такой же отметкой, которая была на старом. Взаимозаменяемыми являются датчики с отметками 01 на 03 и 02 на 04 (наоборот соответственно).
Проверка датчика
Для проверки исправности РХХ необходим тестер. Проделайте следующие шаги:
- Отключите колодку проводов от разъема датчика. Колодка состоит из четырёх контактов ABCD. Последовательность этих контактов указана на самой колодке.
Расположение обмоток РХХ ВАЗ 2114
Проверка регулятора холостого хода ВАЗ 2114
Видео по теме:
На этом всё. Надеемся данный материал принес вам практическую пользу, а ваш ВАЗ 2114 снова в строю и надежно выполняет свою функцию.
2111 8кл.позиция шагового двигателя 140.что это значит.троит
Не работает панель приборов
by Adminrive · Published 23.06.2015
На мой взгляд четырка смотрится круче чем Приора Универсал как считаете на
by Adminrive · Published 27.04.2016
Какое трансмиссионное масло посоветуйте залить в коробку
by Adminrive · Published 15.01.2015
12 комментариев
это знеачит что шаговый двигатель в рхх стоит на 140 шагах
Степан, было 60 примерно теперь 140 и подстраивает на холостых
Михаил, да и 60 дохуя)
там 45 примерно на ХХ должно быть вроде.
рхх меняет количество шагов, регулируя ХХ.
при этом шток удлиняется и укорачивается