Методичка РХХ принцип работы

а) фаза А (выводы А-В) б) фаза В (выводы C-D)

Рисунок 2.10 – Позиционирование ротора в момент смены полярно-

сти в фазе А (ВА), без отключения фазы В.

Далее происходит смена направления тока в фазе В (DC), без отклю-

чения фазы А, при этом электромагнитный момент снова позиционирует ротор в промежуточном положении относительно полюсов статоров фаз А и В (рисунок 2.11). Эта стадия является завершением цикла (периода) в фа-

зе A.

а) фаза А (выводы А-В) б) фаза В (выводы C-D)

Рисунок 2.11 – Позиционирование ротора в момент смены полярно-

сти в фазе В (DC), без отключения фазы А.

Началом следующего цикла является смена направления тока в фазе А (АВ), без отключения фазы В, при этом ротор повернется еще на 7,5о и займет положение показанное на рисунке 2.12 и.т.д.

21

а) фаза А (выводы А-В) б) фаза В (выводы C-D)

Рисунок 2.12 – Позиционирование ротора в момент смены полярно-

сти в фазе А (АВ), без отключения фазы В.

Следует отметить, что при остановке ШД, путем отключения пита-

ния, ротор займет положение строго под полюсами статора одной из фаз.

Если необходимо остановить его в промежуточном положении, то в об-

мотки фаз необходимо подавать ток удержания.

Таким образом, рассмотрев физические основы ШД, можно сделать вывод, что для изучения принципа работы и методов проверки РХХ авто-

мобилей ВАЗ необходимо создание стенда, основой которого должен быть тестер РХХ обеспечивающий управление в полношаговом режиме с пере-

крытием фаз.

22

3 СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕРКИ РХХ АВТОМОБИЛЕЙ ВАЗ

Разрабатываемый стенд позволит исследовать принцип работы РХХ,

атакже выявить его неисправность.

3.1Технические требования к стенду

1.Наличие встроенного блока питания для автономной работы от промышленной сети: ~220В +- 1 15 0 %%;

2.Наличие системы управления РХХ, позволяющей изменять ско-

рость и направление движения конусного штока с клапаном;

3.Наличие контрольноизмерительного прибора (индикатора) для отображения количества шагов РХХ;

4.Наличие разъемов для подключения внешних измерительных уст-

ройств (осциллографа, вольтметра, омметра).

3.2 Описание стенда

Стенд представляет собой совокупность тестера РХХ, индикатора количества шагов 3, динамометра для измерения развиваемого усилия 7 и

непосредственно РХХ 10, собранных в корпус 1 (рисунок 3.1).

23

1 – корпус; 2 – выключатель питания; 3 – цифровой индикатор; 4 –

шкала для измерения рабочего хода штока РХХ; 5 – переключатель на-

правления движения штока; 6 – упор для ограничения хода штока РХХ

(чтобы не вышел из анкера); 7 – динамометр для измерения усилия разви-

ваемого РХХ; 8 – разъемы для подключения внешних измерительных уст-

ройств; 9 – регулятор частоты вращения ШД (скорости перемещения што-

ка); 10 – РХХ.

Рисунок 3.1 – Стенд для проверки РХХ.

3.3 Разработка функциональной схемы тестера РХХ

Система управления биполярным шаговым двигателем РХХ в пол-

ношаговом режиме с перекрытием фаз должна состоять из генератора им-

пульсов (ГИ), логики управлении фазами, двух мостовых выходных каска-

дов и источника питания (ИП) для всего вышеперечисленного (рисунок

3.2).

24

Рисунок 3.2 – Функциональная схемы тестера РХХ.

3.4 Выбор элементной базы. Расчет основных узлов тестера

Расчет источника питания

Для электропитания тестера РХХ необходим ИП постоянного на-

пряжения +15В на максимальный ток нагрузки IН = 1А. Выходное напря-

жение ИП должно быть стабилизировано, так как от него зависит момент развиваемый РХХ.

Источник питания, принципиальная схема которого представлена на рисунке 3.3, состоит из:

–понижающего трансформатора (~220/18В);

–выпрямителя;

–стабилизатора напряжения.

25

Рисунок 3.3 – Принципиальная схема источника питания.

Выпрямитель. Для обеспечения достаточно низкого коэффициента пульсаций КП, выбираем мостовую схему выпрямителя.

Средний ток, протекающий через выпрямитель равен:

Iср IH ,

M

где М – количество ветвей выпрямителя.

Для мостовой схемы М=2. Подставляя числовые значения, получаем:

Iср 1 0,5 , А

2

Обратное напряжение, приложенное к каждому из диодов:

Uобр = 1,5? UВЫХ = 1,5?15=22,5 , В

Выбор диодов ведется по следующим параметрам:

–максимальному прямому току Iпр.max;

–максимальному обратному напряжению Uобр.max.

Исходя из условия: Iпр.max > Iср и Uобр.max > Uобр, по справочнику раем диодный мост КЦ405А, имеющий следующие параметры: Iпр.max

Uобр = 600B.

выби-

=1 A,

Стабилизатор напряжения. В качестве стабилизатора напряжения выбираем интегральный стабилизатор в виде микросхемы КР142ЕН8В,

имеющий следующие справочные данные: Uст = 15±10% B, Iн.max =1,5A

при наличии теплоотвода.

Конденсаторы C1 и C2 являются фильтрами, сглаживающими пуль-

сации напряжения на входе и на выходе стабилизатора соответственно.

26

Емкость конденсатора С1:

С	(3200...3500) IH			3500 1	744,44 , мкФ
1	UВХ	KП1		18 0,25

Используя ряд Е-3 выбираем: С1=1000 мкФ.

Емкость конденсатора С2 с учетом наличия выходной емкости ста-

билизатора определяем как:

С2 С1 1000 100 , мкФ 10 10

Используя ряд Е-24 выбираем: С2=100 мкФ. В качестве конденсато-

ров выбираем:

С1 конденсатор К50-16-25В-1000мкФ;

С2 конденсатор К50-16-25В-100мкФ.

Диод VD2 необходим для защиты стабилизатора от обратных выбро-

сов напряжения (ЭДС самоиндукции) на обмотках РХХ, которые обладают определенной индуктивностью.

По справочнику выбираем диод 1N4007, имеющий следующие пара-

метры: Iпр.max =1A, Uобр = 1000B.

Расчет генератора импульсов

Для формирования управляющих импульсов в тестере РХХ необхо-

дим ГИ со скважностью (tи/T) импульсов на выходе равной 0,5. С целью изменения скорости движения конусного штока РХХ он должен быть с ре-

гулируемой частотой.

Принципиальная схема ГИ представлена на рисунке 3.4.

ГИ выполнен по классической схеме на инверторах из элементов 2И-

НЕ микросхемы К561ЛА7, которая представляет собой 4 таких элемента.

Вход управления предназначен для запуска/останова генерирования им-

пульсов:

27

Рисунок 3.4 – Принципиальная схема генератора импульсов.

Таблица 2 – Логические состояния ГИ.

Вход управления.	Выход
0	1
1

Где 0 – логический нуль и U(0) = 0В, 1 – логическая единица и U(1) = UП = 12В. Частота импульсов генератора определяется как:

		f			1							,
					2 (R1 R2) C ln		U (1)
							UП U ПОР
где R1=1кОм, R2=4,7МОм, C=0,1мкФ, U(1)=UП=12В, UПОР=6В.
Тогда fmin					1									1,54, Гц, а
		2 (1 4700) 103 0,1 10 6 ln								12
									12 6
fmin					1				7,22 , кГц
			2 1 103 0,1 10 6 ln				12
						12 6

3.5 Разработка принципиальной схемы тестера РХХ

Принципиальная схема тестера РХХ является совокупностью схем ИП, блока формирования импульсов, который в свою очередь состоит из ГИ и логики управления фазами РХХ, и двух идентичных мостовых вы-

ходных каскадов.

28

Принципиальная схема блока формирования импульсов представле-

на на рисунок 3.6, а мостового выходного каскада на рисунок 3.5.

Рисунок 3.5 – Принципиальная схема мостового выходного каскада.

Принцип работы тестера РХХ удобно пояснить, используя осцилло-

граммы его фазных напряжений, снятых с помощью скопметра FLUKE

192B.

В момент движения конусного штока РХХ вперед блок формирова-

ния импульсов подает сигналы на мостовые выходные каскады таким об-

разом, чтобы они изменяли полярность напряжения в фазах, причем на-

пряжение в фазе B опережает напряжение в фазе A на 90 эл. град., что в нашем случае составляет половину длительности импульса tИ/2 (рисунок

3.7).

29

Рисунок 3.6 – Принципиальная схема блока формирования импуль-

сов.

30