Как проверить драйвер шагового двигателя
статья приведена в приличный вид, ввиду вчерашней переборки ШД — добавлено.
копипаст моей статьи. изначально делал ее для вингроад.ру, после того как осознал всю систему управления холостым ходом и шаговый двигатель в частности.
Шаговый двигатель:
принцип работы, разборка, ремонт.
для поиска: iacv КПХХ ХХ холостой ход шаговый двигатель ремонт разборка
сокращения:
ШД — шаговый двигатель
КХХ — клапан холостого хода
ХХ — холостой ход
ДЗ — дроссельная заслонка</cut>
принцип работы ШД, ютуб
возможные неисправности ШД
— замыкание обмоток. обычно проявляется после протекания прокладки КХХ.
— выгорание микросхем в ECU — опять же после протекания прокладки КХХ. Антифриз попадает на двигатель, коротит его, а он, с свою очередь, выжигает мозги.
-отсутствие контакта.
-подклинивание штока.
-физическое разрушение пластмассовых внутренностей ШД.
-закисание подшипника.
зачастую проблема проявляется после замены прокладки КХХ, чистки ШД, либо на пробегах за 200 000 км.
итак- заводится машина нормально. при нажатии на газ может заглохнуть, при включении электропотребителей обороты проседают, начинается вибрация.
ПРОВЕРКА, СНЯТИЕ РАЗБОРКА.
демонтаж шагового двигателя.
0. — схема расположения элементов КХХ
1. снимаем гофру воздушного фильтра.
2. откручиваем 2 болтика ШД.
3. отсоединяем разъем. (закисает, снимать аккуратно, подцепив отверткой. ломается на ура)
проверка шагового двигателя
1. включить зажигание, ШД должен зажужжать, позиционируя свое положение.
2. выключить зажигание, вытащить щаговый двигатель, включить зажигание — "игла" ШД должна двигаться.
3. проверить сопротивление обмоток
5 шд
берем цешку и проверяем
при комнатной температуре между контактами 1-2, 2-3, 4-5, 5-6 должно быть сопротивление около 20-24 ом.
при комнатной температуре между контактами 2-1, 2-3 и 5-4, 5-6 должно быть сопротивление около 20-30 ом
так же можно подать 4-6 вольт на обмотки. игла должна двигаться. 12в не надо! есть риск его сжечь.
диагностика
если ШД не жужжит и игла не двигается — проверить провода на разрыв.
если ШД не работает после протечки прокладки — скорее всего у вас выгорела микросхема ST509A в блоке ECU.
подробнее в самом низу статьи
если ШД жужжит, но игла не двигается, скорее всего внутренности шагового двигателя загрязнены или сломаны пластамассовые детальки. возможно закисание подшипника.
ШД типа не разборный, но только не в России.
разборка шагового двигателя
понадобится:
маленькие плоскогубцы, кусачки, отвертка.
1. кладем ШД перед собой иглой вверх.
2. берем маленькие плоскогубцы и начинаем аккуратно отгибать завальцовку. отгибать нужно не сильно, за пару проходов — что бы не порвать фальц.
когда будет готово — окончательно разворачиваем завальцовку отверткой
после чего, двигая иглу из стороны в сторону и вверх, вытаскиваем ее вместе с ротором из корпуса
вытаскиваем ротор из корпуса
вид разобранного узла. грязища прилагается.
разобрав корпус, видим что ШД — электромагнит с 4 обмотками. игла — это ротор, который выдвигается на необходимое количество шагов.
разбираем ротор, открутив иглу ШД.
чистим внутренности. я чистил очистителем карбюратора, потом опустил в изопропиловый спирт. твердые отложение можно отковырять отверткой или зубочисткой.
проверяем целостность пластиковых деталек. если сломано — суперклей в помощь. нагрузки в нем минимальны.
также надо проверить легкость вращения подшипника. если крутится плохо — отверткой отковыриваем пыльник, вычищаем всю гадость изнутри подшипника (у меня там были антифризные сопли и твердые отложения). сам подшипник — в бензин или растворитель. потом смазываем и ставим пыльник обратно.
после чего смазываем все, кроме статора и ротора.
сборка шагового двигателя
порядок сборки такой:
на иглу надеваем пружинку, затем крышку, под крышку — упор, под упор — подшипник. иглу закручиваем в магнит. собранный ротор с крышкой — в корпус ШД. прижимаем пальцами, и начинаем завальцовывать.
так же, как и открывали — аккуратно, в несколько проходов. можно для верности легонько постучать по завальцовке и по краю пройтись герметиком. лишь бы он во внутрь не попал.
вид заново завальцованного шд
ставится в отверствие в КХХ, прикручиваются 2 болтика, надевается гофра со всеми трубочками[/spoiler]
ПОСЛЕ УСТАНОВКИ ОБУЧИТЬ ХХ!
Удостовертесь, что все следующие условия удовлетворены.
"Обучение КХХ" будет отменено, если любое из следующих условий будет пропущено:
+Напряжение АКБ больше чем 12.9V (при неработающем двигателе).
+Температура антифриза: 70 — 99°C (158 — 210°F).
+Выключатель PNP: on (т.е. парк или нейтраль)
+Потребители электричества: off
(кондиционер, фары, стеклоподъемники)
+Двигатель вентилятора: не работает.
+Руль: нейтральный (прямое положение).
+ Скорость автомобиля: полная остановка.
+Трансмиссия: прогрето.
Обучения для моделей с трансмиссией A/T без сканера CONSULT-II:
1. Включить зажигание и ждать по-крайней мере 1 секунду.
2. Выключить зажигание и ждать по-крайней мере 10 секунд.
3. Прогреть двигатель до нормальной рабочей температуры.
4. Проверить, что все пункты перечисленные выше удовлетворены.
5. Выключить зажигание и ждать по крайней мере 9 секунд.
6. Завести двигатель и дать ему поработать в течение по-крайней мере 28 секунд.
7. Разъединить верхний контакт датчика (коричневый цвет), соединить в течение 5 секунд.
8. Ждать 20 секунд.
9. Удостоверьтесь, что ХХ — в пределах нормы. В противном случае найдите причину
проблемы (см. ниже).
10. Увеличить обороты двигателя в два или три раза. Удостоверьтесь, что обороты приведенные ниже в пределах нормы.
ХХ M/T: 700 плюс-минус 50 оборотов в минуту
ХХ АТ: 800 плюс-минус 50 оборотов в минуту (в положении селектора в положении "P" или "N")
Неофициальный алгоритм (как писал один с вингроад.ру, говорит, что получилось):
Двигатель должен быть прогрет, все потребители выключены. Глушим двигатель и отсчитываем 10 секунд. Включаем зажигание (но не заводим), отсчитываем 10 секунд. Выключаем, вытаскиваем ключ, отсчитываем 10 секунд. Включаем зажигание (но не заводим), идем к двигателю, по пути отсчитываем 30 секунд. Под капотом слышно жужжание. Сдергиваем верхнюю фишку, ждем пока жужжание не прекратится. Одеваем фишку, отсчитываем 20 секунд. Не выключая зажигание заводим двигатель. Едем![/spoiler]
кто осилил до конца — ставьте лайки) надеюсь всем винговодам пригодится инфа.
В настоящее время стали доступны и приобрели популярность различные станки с программным управлением. Это лазерные и фрезерные резчики и гравёры. А так же 3D принтеры. Все эти станки имеют один общий узел — шаговый двигатель.
И этому двигателю нужен драйвер.
Принцип работы двигателя не является предметом этой статьи. Мы рассмотрим только драйвер. Всё, что нам нужно знать в данном контексте — это какие управляющие сигналы нам нужно формировать для управления шаговым двигателем. Оказывается, это самые обычные прямоугольные импульсы.
Существует некоторое количество решений драйверов от различных компаний. В нашей статье мы рассмотрим самое доступное решение драйвера L9110 и его аналог HG7881 Это решение часто используется в Arduino
Теория и практика
Я решил применить микросхему L9110 в своём проекте.
Довольно легко нагуглил datasheet. Прочитал. Всё предельно понятно. Характеристики, распиновка, таблица истинности… По всем параметрам драйвер, вроде бы подходит. Напряжение коммутации — 12 вольт, выходной ток 800 ма. — всего хватает.
А что на деле?
Не откладывая в «долгий ящик» я сделал плату, написал и запустил тестовую программу…
Первое, на что я обратил внимание в своём устройстве — то, что микросхема драйвера сильно греется. Внимание! НА ХОЛОСТОМ ХОДУ. Без нагрузки. Это что за чудеса схемотехники?
Может у меня микросхема бракованная?
Пришла в голову идея рассмотреть сей девайс поподробнее. И не один, а кучу.
Сказано — сделано.
Хорошо, что у меня была припасена панелька SO-8 и плата для моделирования.
Ну, и контроллер на базе STM32.
Собран стенд и произведены измерения.
Да, кстати, кроме непосредственно, силового узла в микросхеме заложена логика исключающее ИЛИ. В даташите это описано.
Поскольку я изучаю эффект нагрева микросхемы, лучше не ограничиваться логическими единицами и нулями, а снять реальные напряжения.
В результате измерений получилась табличка:
Рассмотрим строчки 2 и 3. Что мы здесь видим?
- Падение напряжения на выходных транзисторах, при наличии нагрузки, около полутора вольт, что при токе 0,33 ампера даёт 0,5 ватт на канал.
- На холостом ходу микросхема потребляет 0,05 А, что при напряжении 12 В даёт 0,6 ватт на канал.
Сильный нагрев — это, конечно недостаток. Но может свою функцию микросхема выполняет хорошо? Тут пригодился недавно подаренный себе 4-х лучевой осциллограф приставка. Не ожидал, что мне так скоро потребуются все 4 луча. Для тестирования написал простенькую программку на stm32, который давно использую в различных проектах. Программа, просто, генерирует 2 прямоугольных сигналы с трёхкратной разницей частот.
Поскольку один раз увидеть лучше чем много раз прочитать — прикладываю развёртку сигналов управления.
Ничего особо сложного. Просто прямоугольные импульсы сдвинутые с разницей частоты в 3 раза.
Верхняя часть экрана — входные сигналы — нижняя — выходные.
Сразу бросается в глаза, что при различающихся значениях сигналов на входах, значения на выходах вполне чёткие Устанавливаются без задержек и с резкими фронтами.
Если же сигналы на входах совпадают — то фронт пологий. похож на разряд конденсатора.
Просмотрев документацию я не увидел ничего такого, что предвещало бы такое поведение.
Может я задал слишком высокую частоту входных сигналов? В даташите лимит не указан.
Уже зная, что у этого драйвера есть почти стопроцентный аналог HG7881 я обратился к его документации.
Она пролила больше света на эту загадочную ситуацию. Оказывается, логика работы драйвера немного шире. Две единицы на входе — это торможение ( то есть на выходе оба сигнала должно быть низкого уровня.) А два нуля на входе — это «висящие» контакты. Разрыв.
Значит два нуля на входе должны «подвешивать» выходы. Тогда, поведение разряжающегося конденсатора вполне предсказуемо. Однако две единицы на входах — должны быть надёжным нулём на выходе. А фактически это не так.
Я мог бы списать этот дефект на «китайского производителя». Однако, я тестировал микросхему по честному выпаянную из ардуиновской платы. При чём — не одну микросхему. Из нескольких плат. То есть, вероятность брака сильно снижена.
Вывод
Область применения микросхем L9110 уже, чем задекларирована, да и КПД низковат.
Рассеяние 0,5-0,6 ватта на одном ключе — это многовато. Не случайно это решение самое дешёвое.(10 центов за микросхему. на алиэкспрессе).
В следующих статьях будут рассмотрены альтернативные драйвера шаговых двигателей.
Читайте также: