6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вакуумная схема управления двигателем

Принципы автоматического управления пуском и торможением электродвигателей

В статье рассмотрены релейно-контакторные схемы автоматизации пуска, реверса и торможения асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока.

Рассмотрим схемы включения пусковых сопротивлений и контактов контакторов КM3, КM4, КM5, управляющих ими, при пуске асинхронного двигателя с фазным ротором (АД с ф. р.) и двигателя постоянного тока с независимым возбуждением ДПТ НВ (рис. 1). В этих схемах предусмотрены динамическое торможение (рис. 1, а) и торможение противовключением (рис. 1, б).

При реостатном пуске ДПТ НВ или АД с фазным ротором поочередное замыкание (закорачивание) ступеней пускового реостата R1, R2, R3 производится автоматически при помощи контактов контакторов КМ3, КМ4, КМ5, управление которыми может быть осуществлено тремя способами:

путем отсчета промежутков времени d t1, d t2, d t3 (рис.2), для чего используются реле времени (управление по принципу времени);

посредством контроля величины скорости электродвигателя или ЭДС (управление по принципу скорости). В качестве датчиков ЭДС используются реле напряжения или непосредственно контакторы, включенные через реостаты;

применением датчиков тока (токовые реле, настраиваемые на ток возврата, равный Imin), дающим командный импульс при снижении тока якоря (ротора) в процессе пуска до значения Imin (управление по принципу тока).

Рассмотрим механические характеристики двигателя постоянного тока (ДПТ) (рис. 1 ) (для асинхронного двигателя (АД) аналогично, если использовать рабочий участок механической характеристики) при пуске и торможении, а также кривые скорости, момента (тока) в зависимости от времени.

Рис. 1. Схемы включения пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором (а) и двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (б)

Рис. 2. Пусковые и тормозные характеристики (а) и зависимости ДПТ (б)

Пуск электродвигателя (замыкаются контакты КМ1 (рис. 1)).

При подаче напряжения ток (момент) в электродвигателе равен I1 (M1) (точка А) и двигатель разгоняется с пусковым сопротивлением (R1 + R2 + R3).

По мере разгона ток уменьшается и при токе I2 (точка В) происходит закорачивание R1, ток возрастает до значения I1 (точка С) и т. п.

В точке F при токе I2 происходит закорачивание последней ступени пускового реостата и электродвигатель выходит на естественную характеристику (точка G). Разгон происходит до (точки Н), которой соответствует ток Iс (зависит от нагрузки). Если в точке В не закоротить R1, то электродвигатель разгонится до точки В ‘ и будет иметь установившуюся скорость.

Динамическое торможение (размыкаются КМ1, замыкаются КМ7), при этом электродвигатель переходит в точку К, которой соответствует момент (ток) и его величина зависит от сопротивления Rтд.

Торможение противовключением (размыкаются КМ1, замыкаются КМ2), при этом электродвигатель переходит в точку L и начинает очень быстро тормозиться с сопротивлением (R1 + R2 + R3 + Rтп).

Наклон этой характеристики, а значит и величина, одинаков (параллелен) пусковой характеристике с сопротивлением (R1 + R2 + R3 + Rтп).

В точке N необходимо закоротить Rтп, электродвигатель переходит в точку Р и происходит разгон в противоположную сторону. Если в точке N не закоротить Rтп, то электродвигатель разгонится до точки N’ и будет работать на этой скорости.

Схемы автоматического управления пуском ДПТ

Управление в функции времени (рис. 3) Наиболее часто в качестве реле времени в схемах ЭП применяются электромагнитные реле времени. Они настраиваются на отсчет заданных выдержек времени dt1, dt2, … . Каждое реле времени должно включать соответствующий силовой контактор.

Рис. 3. Схема автоматического пуска ДПТ в функции времени

Управление в функции скорости (чаще всего используется для динамического торможения и торможения противовключением) Данный принцип автоматизации управления предполагает использование реле, которые прямо или косвенно контролируют скорость электродвигателя: для ДПТ осуществляется измерение ЭДС якоря, для асинхронных и синхронных электродвигателей – измерение ЭДС или частоты тока.

Использование устройств, непосредственно измеряющих скорость (реле контроля скорости (РКС) сложного устройства), усложняет установку и схему управления. РКС чаще используют для контроля торможения, чтобы отключить электродвигатель от сети при скорости близкой к нулю. Чаще используются косвенные методы.

При постоянном магнитном потоке ЭДС якоря ДПТ прямо пропорциональна скорости. Поэтому катушку реле напряжения можно включать непосредственно на зажимы якоря. Однако напряжение на зажимах якоря Uя отличается от Eя на величину падения напряжения на обмотке якоря.

При этом возможны два варианта:

  • использование реле напряжений КV, допускающие настройку на разные напряжения срабатывания (рис. 4, а);
  • использование контакторов КМ, подключенных через пусковые сопротивления (рис. 4, б). Замыкающие контакты реле КV1, КV2 подают напряжение на катушки силовых контакторов КМ2, КМ3.

Рис. 4. Силовые схемы подключения ДПТ при использовании в качестве РКС реле напряжений (а) и контакторов (б)

Рис. 5. Силовая схема (а) и схема управления (б) ДПТ при автоматизации пуска в функции скорости. Штриховыми линиями показана схема, когда для измерения напряжения используются реле напряжения КV1, КV2.

Управление в функции тока. Этот принцип управления реализуется с помощью реле минимального тока, которые включают силовые контакторы при достижении током значение I1 (рис. 6, б). Применяется чаще всего для пуска до повышенной скорости при ослаблении магнитного потока.

Рис. 6. Схема включения (а) и зависимость Ф, Iя = f(t) (б) при пуске ДПТ в функции тока

При броске тока (Rп2 закорочено) реле КА срабатывает и питание на катушку КМ4 подается через контакт КА. Когда ток якоря уменьшается до тока возврата, контактор КМ4 отключается и начинается уменьшение магнитного потока (в цепь обмотки возбуждения LОВ вводится Rрег). При этом ток якоря начинает возрастать (темп изменения тока якоря выше темпа изменения магнитного потока).

При достижении Iя = Iср в точке t1 реле КА и КМ4 срабатывают и Rрег зашунтируется. Начнется процесс нарастания потока и уменьшения Iя до момента t2, когда произойдет отключение КА и КМ4. При всех этих коммутациях М > Мс и электродвигатель будет разгоняться. Процесс пуска заканчивается, когда величина магнитного потока приближается к заданному значению, определяемому введением в цепь обмотки возбуждения сопротивления Rрег и когда при очередном отключении КА, КМ4 ток якоря не достигает Iср (точка ti). Такой принцип управления называют вибрационным.

Автоматизация управления торможением ДПТ

В данном случае применяются те же принципы, что и при автоматизации пуска. Задачей этих схем является отключение электродвигателя от сети при скорости равной или близкой к нулю. Наиболее просто она решается при динамическом торможении с помощью принципов времени или скорости (рис. 7).

Рис. 7. Силовая схема (а) и схема управления (б) динамическим торможением

При пуске нажимаем SB2 и напряжение подается на катушку КМ1, при этом: шунтируется кнопка SB2 (КМ1.2), подается напряжение на якорь электродвигателя (КМ1.1), размыкается цепь питания КV (КМ1.3).

При торможении нажимаем SB1, при этом якорь отключается от сети, замыкается КМ1.3 и срабатывает реле КV (т. к. в момент отключения Ея примерно равно Uс и уменьшается по мере уменьшения скорости). Напряжение подается на катушку КМ2 и к якорю электродвигателя подключается Rт. При угловой скорости, близкой к нулю, якорь реле КV отпадает, обесточивается КМ2 и отключается Rт. Реле КV в данной схеме должно иметь возможно меньший коэффициент возврата, т. к. только в этом случае можно получить торможение до минимальной скорости.

При реверсе электродвигателя используется торможение противовключением и задача схемы управления заключается во введении дополнительной ступени сопротивления при подаче команды на реверс и шунтирование ее, когда скорость электродвигателя близка к нулю. Чаще всего для этих целей используется управление в функции скорости (рис. 8).

Читать еще:  Ваз 2114 горит чек двигатель работает нормально причины

Рис. 8. Силовая схема (а), схема управления (б) и тормозные характеристики (в) торможения противовключением ДПТ

Рассмотрим схему без узла автоматизации пуска. Пусть электродвигатель работает «вперед» на естественной характеристике (включение КМ1, разгон не рассматривается).

При нажатии кнопки SB3 отключается КМ1 и включается КМ2. Изменяется полярность приложенного к якорю напряжения. Контакты КМ1 и КМ3 разомкнуты, в цепь якоря вводится полное сопротивление. Происходит бросок тока и электродвигатель переходит на характеристику 2, по которой и осуществляется торможение. При скорости близкой к нулю должны включиться реле КV1 и контактор КМ3. Ступень Rпр зашунтируется и начинается разгон в противоположную сторону по характеристике 3.

Особенности схем управления асинхронных двигателей (АД)

1. Для управления торможением (особенно противовключением) часто применяются индукционные реле контроля скорости (РКС).

2. Для АД с фазным ротором используются реле напряжения KV, cрабатывающие от различных значений ЭДС ротора (рис. 9). Эти реле включаются через выпрямитель, чтобы исключить влияние частоты тока ротора на величину индуктивного сопротивления катушек самого реле (с изменением XL изменяется и Iср, Uср), уменьшить коэффициент возврата и увеличить надежность работы.

Рис. 9. Схема торможения противовключением АД

Принцип действия: при большой угловой скорости ротора электродвигателя наведенная в его обмотках ЭДС небольшая, т. к. E2s = E2k · s, а скольжение s незначительно (3–10 %). Напряжение на реле KV недостаточно для втягивания его якоря. При реверсе (КМ1 размыкается, а замыкается КМ2) направление вращения магнитного поля в статоре изменяется на противоположное. Реле KV срабатывает, размыкает цепь питания контакторов КМП и КМТ и в цепь ротора вводится пусковое Rп и тормозное Rпр сопротивления. При скорости близкой к нулю реле KV отключается, замыкается КМТ и электродвигатель разгоняется в противоположную сторону.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Системы электронного управления двигателями автомобиля.

Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя. Простейшей системой управления двигателем является объединенная система впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств, в том числе:

система рециркуляции отработавших газов;

система улавливания паров бензина;

вакуумный усилитель тормозов.

Система управления двигателем имеет следующее общее устройство: входные датчики; электронный блок управления; исполнительные устройства систем двигателя.

Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Система управления двигателем включает следующие входные датчики:

используется в работе топливной системыдатчик давления топлива;
используется в работе системы впрыскадатчик высокого давления топлива;
используются в работе системы впускарасходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик положения дроссельной заслонки; датчик давления во впускном коллекторе
используются в работе системы зажиганиядатчик положения педали газа; датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик детонации; расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик температуры охлаждающей жидкости; кислородные датчики;
используются в работе выпускной системыдатчик температуры отработавших газов; кислородный датчик перед нейтрализатором; кислородный датчик после нейтрализатора; датчик оксидов азота;
используются в работе системы охлаждениядатчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры масла;
используются в работе вакуумного усилителя тормозовдатчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов

В зависимости от типа и модели двигателя номенклатура датчиков может изменяться.

Электронный блок управления принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются топливный электронасос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок. Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат, электронасос, клапан вентилятора, реле охлаждения двигателя после остановки. В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система в своей работе различает следующие режимы работы двигателя: запуск; прогрев; холостой ход; движение; переключение передач; торможение; работа системы кондиционирования. Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами — путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

Система АБС автомобиля.

При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной троектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.

Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Ведущим производителем систем ABS является фирма Bosch.

Система АБС устанавливается в штатную тормозную систему автомобиля без изменения ее конструкции.

Наиболее перспективной является антиблокировочная система томозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.

Антиблокировочная система имеет следующее устройство:

датчики угловой скорости колёс;

датчик давления в тормозной системе;

контрольная лампа на панели приборов.

Схема антиблокировочной системы тормозов ABS

Датчик угловой скорости устанавливается на каждое колесо. Он фиксирует текущее значение частоты вращения колеса и преобразует его в электрический сигнал.

На основании сигналов датчиков блок управления выявляет ситуацию блокирования колеса. В соответствии с установленным программным обеспечением блок формирует управляющие воздействия на испольнительные устройства — электромагнитные клапаны и электродвигатель насоса обратной подачи гидравлического блока системы.

Гидравлический блок обединяет следующие конструктивные элементы:

впускные и выпускные электромагнитные клапаны;

насос обратной подачи с электродвигателем;

В гидравлическом блоке каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.

Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре.

Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов даления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления.

Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.

В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.

Читать еще:  Что такое стучат пальцы двигателя

Контрольная лампа на панели приборов сигнализирует о неисправности системы.

Типовые схемы вакуумных установок

СОДЕРЖАНИЕ

1 Типовые схемы вакуумных установок………………….

2 Выбор вакуумного насоса……………………………….

3 Выбор приборов для измерения давлений в

4 Расчет натекания в вакуумную систему…………………

5 Методы течеискания………………………………………

6 Описание технологии течеискания с помощью

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вакуумную технику широко используют в различных отраслях промышленности для обеспечения технологических процессов или обеспечения работы установок различного назначения, а также в установках для имитации космических условий, ускорителях элементарных частиц.

Разработка новых технологических процессов, обеспечивающих техническое перевооружение основных отраслей производства, тесно связано с вакуумной техникой.

Новые типы полупроводниковых структур, особо чистые материалы, сплавы, специальные покрытия изготавливаются в вакууме. Вакуум является идеально чистой технологической средой, в которой можно осуществить электрохимические и электрофизические процессы при изготовлении изделий микроэлектроники.

Одним из важнейших условий получения и сохранения заданной среды в рабочих объемах различных вакуумных систем является герметичность их конструкций. В вакуумной технике герметизация осуществляется ради получения и сохранения необходимого вакуума. Контроль герметичности относится к числу испытаний необходимых для нормального функционирования вакуумных систем. Под герметичностью понимают непроницаемость конструкций для газов и жидкостей. Абсолютная герметичность недостижима, поэтому герметичными считают конструкции, газовый или жидкостный обмен через которые достаточно мал для того, чтоб мешать нормальному процессу их работы. Требования к степени герметичности устанавливаются исходя из назначения конструкций и условий работы вакуумной системы. Нарушение герметичности конструкций определяется наличием течи или проницаемостью отдельных элементов. Природа проницаемости отдельных элементов и конструкций может быть различна.

Течь — это свободный от посторонних включений канал или пористый участок конструкции, через который могут проникать газы и жидкости.

Проницаемость – это свойство самого материала пропускать различные жидкости и газы ( носит избирательный характер: кварцевое стекло проницаемо только для гелия).

Проникновение газов и жидкостей через течи происходит гораздо быстрее, чем через сплошной материал. Поэтому обнаружение обоих видов нарушения герметичности одновременно исключено. При контроле герметичности решается только одна задача: обнаружение течи.

Поскольку формы и размеры каналов течи разнообразны, их принято характеризовать количеством протекающих через них газообразных или жидких веществ в единицу времени. При заданной температуре расход (поток) газа через течь измеряется в м 3 Па/с или в Вт. Это равенство характеризующее количество газа при нормальной температуре как как произведение его давления на занимаемый объем, кроме того оно может характеризоваться как запасенная в данном газе энергия.

Задача курсовой работы –выбор метода течеискания. Нам на данный момент времени известны следующие методы:

Типовые схемы вакуумных установок

Среди большого количества вакуумных систем, используемых в производстве и научных исследованиях, можно выделить несколько типовых систем, предназначенных для получения низкого, среднего, высокого и сверхвысокого вакуума. Для принципиальных схем вакуумных установок пользуются условными обозначениями, приведенными в ГОСТ 2.796-95.

В данной курсовой работе применяются установки среднего и высокого вакуума.

На рисунках 1.1 и 1.2 представлены вакуумные схемы для получения среднего и высокого вакуума соответственно.

1 – насос предварительного разряжения; 2,3,6,14,15,17,18,19 – вакуумные клапаны; 4,5,12,20 – манометры; 5 – ловушка; 7 – насос для получения среднего вакуума; 9 – электрический ввод; 10 – ввод движения; 11 – вакуумная камера; 13- газоанализатор; 16 – гигроскопатор

Рисунок 1.1 – Вакуумная система для получения низкого и среднего вакуума (10 5 …10 -2 Па)

1 – насос для получения низкого вакуума; 2,5,15,16,17,19,20,21,24,27 – клапаны, 3,8,25 – ловушки; 4 – форвакуумный баллон4 6,12,13,22,23,28 – манометры; 7 – насос для получения высокого вакуума; 9 – ввод движения; 10 – электрический ввод; 11 – вакуумная камера; 14 – газоанализатор; 18 – гигроскопатор; 26 – насос для получения среднего вакуума

Рисунок 1.2 — Вакуумная система для получения низкого и среднего вакуума (10 5 …10 -5 Па)

Устройство автомобиля


Глава I. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Электронная система управления двигателем

Принцип работы электронной системы управления двигателем заключается в том, что электронный блок управления (ЭБУ) получает непрерывную информацию о всех параметрах работы систем и механизмов двигателя, а также об окружающей среде. Мгновенно оценивая информацию, ЭБУ выдает команду на впрыск определенной порции топлива и подачу высоковольтного разряда на электроды свечи зажигания в строго определенный момент времени.

Изменение температуры двигателя и воздуха, оборотов коленчатого вала и давления воздуха мгновенно определяется и передается ЭБУ, который изменяет команду «о дозе топлива и угле опережения зажигания». Неважно, что температура изменилась на один градус, а число оборотов коленчатого вала уменьшилось на один или два. Блок управления «посчитает» все точно и изменит свою команду.

Рис. 28. Схема электронной системы управления двигателем

Если электронный блок не получил данные от какого-то из датчиков, он возьмет «непослушную железку на карандаш», запишет сбой в работе и «наябедничает» хозяину или мастеру в автосервисе. Система контролирует свою работу, диагностирует неисправности, записывает их. Она может даже отключить неработающий контур, задействовав резервный. И это не фантастика, а предусмотренный режим работы системы.

Основные неисправности электронных систем управления двигателем

Все неисправности электронных систем управления двигателем могут быть поделены на два основных вида.

Первый вид неисправностей заключается в невозможности запуска двигателя и, соответственно, самостоятельного перемещения, хотя бы до места ремонта. В этом случае вызывается эвакуатор для доставки автомобиля на станцию техобслуживания.

Второй вид неисправностей, при котором существует возможность добраться до места возможного ремонта, но это движение будет с «неправильным», аварийным режимом работы отдельной системы или узла. При втором типе неисправности предварительно рекомендуется получить совет у специалиста по телефону о целесообразности самостоятельного движения.

Дело в том, что в некоторых случаях «докатывание» к месту оказания квалифицированной помощи может полностью вывести систему из строя с последующим крупным ремонтом и заменой деталей. Поэтому водитель современного автомобиля должен серьезно подумать, прежде чем принимать решение о движении в аварийном режиме.

Двигатель не запускается.

Причина может быть в неработающем топливном насосе, сгоревшем предохранителе, неисправном реле насоса, датчике массового расхода воздуха, обрыве или потере контакта в электрической цепи форсунки.

Устранение неисправностей заключается в проверке электрических цепей топливного насоса, замене реле насоса и сгоревшего предохранителя, очистки от грязи разъемов форсунок и восстановлении электрической цепи.

Двигатель работает с перебоями, глохнет, плохо «тянет».

Причиной может оказаться плохой контакт разъемов датчиков, топливного насоса, форсунок, загрязнение топливных фильтров, подсос воздуха в систему.

Для устранения неисправностей необходимо проверить разъемы датчиков, топливного насоса, форсунок, заменить элементы фильтров, устранить негерметичность впускного тракта.

Эксплуатация электронных систем управления двигателем

Эксплуатируя автомобиль с электронной системой управления двигателем, необходимо быть внимательным к показаниям приборов, следить за световыми индикаторными лампами на щитке приборов. Система управления своевременно извещает водителя о возникающих проблемах в работе своих электронных компонентов. Лампа красного цвета запрещает эксплуатацию автомобиля до выяснения причины ее включения и устранения неисправности. Желтый (оранжевый) цвет лампы предупреждает о том, что неисправность может возникнуть, но время для ее предотвращения еще есть.

Рекомендации по эксплуатации в неблагоприятных климатических условиях, а также некоторые правила производства работ в подкапотном пространстве автомобиля с электронной системой управления двигателем совпадают с теми, что были рассмотрены ранее (см. «Эксплуатация систем впрыска топлива»).

Устройство управления двигателем постоянного тока

При включении и выключении двигателей постоянного тока (ДПТ), работающих в паре с пластмассовыми редукторами, возникает удар, который постепенно разрушает редуктор. Предлагаемое устройство позволяет плавно подавать и снимать нагрузку с редуктора, и может быть использовано для регулировки скорости в ДПТ, плавного пуска и остановки ДПТ, например, при закрытии/открытии жалюзи, подъема/опускания ролетов и в других т.п. устройствах.

Детский электрический автомобиль

Читать еще:  Что такое двигатель 5мт

Устройство разработано для детских электрических автомобилей с питанием от аккумуляторной батареи 6 В 10 А*ч. Автомобиль управляется по радиоканалу с пульта управления, находящимся в руках родителя, идущего рядом с автомобилем. Для того чтобы маленькие дети не пугались при движении с большой скоростью, устройство снабжено переключателем скоростей. Поскольку в устройстве применено питание двигателя импульсами ШИМ, то скорости переключаются подачей на ДПТ импульсов с заполнением 50%, 60%, 80% и 100%.

Алгоритм работы

Предлагаемое устройство разрабатывалось с условием минимального изменения в электрической схеме автомобиля.

Устройство разработано на микроконтроллере РIС16F676. Алгоритм работы программы микроконтроллера показан на рис.1. После пуска и инициализации микроконтроллера определяется установленная скорость и включается флаг выбранной скорости. Далее определяется направление движения: прямой ход, реверсивный ход, либо отсутствие движения — стоп, и устанавливаются соответствующие флаги направления.

Если направление движения не выбрано, то сигнала «Пуск» нет, и программа переходит на ожидание прерывания. Если «Пуск» включен, то по флагу определяется направление движения и отрабатывается прямой ход или обратный.

Длительность управляющего импульса пуска при прямом и обратном ходе формируется одинаково, но на разные выходы. Один выход, который включает «земляной» провод двигателя, включается сразу, а на втором выходе длительность импульса включения увеличивается после каждого прерывания. Чем большее число прерываний произошло с момента начала пуска, тем на большее значение увеличивается длительность импульса.

Реализовано это с помощью подпрограммы задержки 37 мкс, умноженное на число регистра «сек», имеющего переменное значение, и изменяющееся после каждого прерывания. Прерывание по переполнению таймера ТМR0 происходит через 4 мс, делится делителем на 10 и увеличивает счетчик «сек». Таким образом, счетчик «сек» увеличивается на единицу через 40 мс. Значение этого счетчика при пуске выбрано равным 55, но может быть изменено пользователем в любую сторону. При данном значении счетчика «сек» время пуска равно 2,25 с, а длительность импульса плавно увеличивается до 75% полной мощности двигателя.

После отработки части пуска ожидается прерывание, и, если пуск еще не завершен, программа возвращается на определение скорости и направления. Если пуск выполнен, то программа отрабатывает выбранную скорость с частотой ШИМ, равной 125 Гц. Отработка скорости выполняется аналогично отработке пуска, но с постоянным временем задержки. Но если при пуске время задержки увеличивает длительность выходного импульса, то при работе время задержки определяет длительность паузы. Это необходимо для того, чтобы при отработке «стопа» еще больше увеличивать время паузы, сокращая таким образом длительность выходного импульса.

Если включен флаг «стопа», то при прерывании изменяются значения делителей. Делитель на 10 становится делителем на 1, а значение регистра «сек» может принимать значение либо 50, либо 70. Это зависит от включенного флага скорости. При скорости 50% регистр «сек» принимает значение 50, так как при больших значениях происходит перерегулировка и длительность паузы становится больше длительности импульса работы. При этом вместо того, чтобы уменьшать значение длительности импульса, она начинает возрастать. При таких значениях регистра «сек» время остановки двигателя равно 0,2 с (оно может быть изменено пользователем в любую сторону уменьшением или увеличением до 255 значения регистра «сек»), а длительность выходного импульса плавно уменьшается до нуля.

После отработки длительности импульса скорости или стопа программа повторяется с определения скорости.

Работа устройства

Принципиальная электрическая схема устройства показана на рис.2. Выходы микроконтроллера DD1 RC0-RC3 управляют ключами VT1-VT4, которые открывают полевые транзисторы VT5-VT8, подающие напряжение в необходимой полярности на двигатель постоянного тока М1. На входы RA4, RA5 ИМС DD1 через переключатели SA1, SA2 подается лог. «0», определяя выбранную скорость. Программно входы RA4, RA5 подтянуты внутренними резисторами микроконтроллера к плюсу питания. Значения выбранных скоростей в зависимости от состояния входов приведены слева внизу на рис.2.

На входы RC4, RC5 также подается напряжение от БУ автомобиля, определяя выбранное направление движения. Поскольку при полностью заряженной аккумуляторной батарее (АКБ) автомобиля напряжение на ней превышает максимально допустимое для входов микроконтроллера, то установлены делители напряжения R2, R9 и R3, R8.

Вначале был изготовлен вариант устройства с питанием от АКБ автомобиля, но при уменьшении напряжения на АКБ вследствие ее разряда полевые транзисторы открывались не полностью, и их внутреннее сопротивление увеличивалось. Увеличивалось и падение напряжения на транзисторах, и они грелись. Поэтому для питания микроконтроллера и ключевых транзисторов была установлена дополнительная батарея GB1 с напряжением 9 В. Стабилизатор напряжения DA1 необходим только для питания ИМС микроконтроллера DD1. Потребляемый ток от батареи GB1 составляет 15…25 мА. Меньшее потребление тока будет при максимальной скорости вращения двигателя.

Конструкция и детали

Схема подключения устройства в сеть автомобиля показана на рис.3. Пунктиром показано штатное соединение. Под сиденьем автомобиля имеется ниша для второго АКБ и много свободно го места. Сняв сиденье и крышку ниши АКБ, увидите пару проводов, идущих от АКБ, и пару прово­дов, идущих к двигателю. Один провод, как правило, черный — «минусовой», а второй провод — красный (может быть и желтым, белым) — «плюсо­вой». В назначении проводов можно убедиться, по­смотрев на клеммы АКБ. Провод, идущий от БУ к двигателю, необходимо отпаять от двигателя и припаять к плате. Поскольку провод толстый, то лучше предварительно припаять к нему тонкие провода, которые легко паять к плате. Провода пи­тания, идущие от АКБ к плате и от платы на двига­тель, необходимо брать сечением не менее 1 мм 2 . Выключатель напряжения SA3 лучше установить на крышке ниши АКБ под сиденьем или сзади корпу­са автомобиля. Разводку 9 В питания можно выпол­нить любым монтажным проводом. Батарею GB1 и плату можно закрепить в любом удобном месте.

Печатная плата устройства и схема расположения элементов показаны на рис.4 и рис.5 соответственно.

МОSFЕТ-транзисторы /Т5-/Т8 могут быть любыми импортными с буквенным индексом L, с током стока не менее 10 А или отечественные с аналогичными параметрами. Чем больше допустимый

ток стока, тем меньших размеров нужен радиатор для транзистора. При 10-кратном запасе по току, радиатор может вообще не понадобиться. Конечно, это при условии, что транзистор открывается полностью. Большую нагрузку испытывают транзисторы, работающие в ключевом режиме, т.е. VT7, VТ8.

Транзисторы VT1-VT4 могут быть любыми структуры n-р-n. Переключатели скоростей SА1, SА2 лучше заменить одним движковым и установить его на передней панели автомобиля. В качестве батареи GB1 лучше применить 2 батареи типа 3R12, которых хватит на весь сезон.

Работа с устройством

Перед подачей напряжения на БУ автомобиля, необходимо подать напряжение на плату устройства. Напряжение питания 6 В и 9 В на плату должно подаваться одновременно. При движении вперед и переключении назад сначала отрабатывается время стопа, затем время пуска в выбранном направлении. При выключении движения отрабатывается время стопа, а при включении — время пуска.

Скачать файлы abtou.asm и abtou.hex, а также печатная плата в формате .lay

Автор: Николай Заец, г. Азов, Ростовской обл.

Источник: Радиоаматор №5, 2015

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector