В статье описывается схема управления силовой частью детского электромобиля.
В настоящее время на рынке представлены различные детские электромобили, с разным соотношением цена/качество, с разными габаритными размерами и пр. Однако они весьма дороги и не всегда удовлетворяют всем требованиям покупателя. В этой статье будет рассказано о том, как можно доработать электропривод такого автомобиля.
Сформулируем основные требования к детскому электромобилю:
- электромобиль предназначен для обучения правилам дорожного движения, а также получения начальных навыков вождения с соблюдением правил дорожного движения для детей 5-9 лет, на специально оборудованных площадках:
- скорость движения фиксированная – 10…15 км/ч:
- время непрерывной работы – 5 ч:
- возможность движения передним или задним ходом:
- возможность небольшого изменения скорости движения:
- безопасность:
- комфорт и удобство.
Автор обращает внимание только на схемотехнику и электронные компоненты и не будет останавливаться на конструкции, как составных частей электромобиля, так и на конструкции самого автомобиля.
Управление ходовой частью
Ходовая часть выполнена на базе комплектующих, которые поставляет НПФ «Электропривод» (г. Санкт-Петербург). Это функционально законченный привод шагового двигателя, который включает в себя: шаговый двигатель с редуктором FL86STH65-2808AG и блок управления SMSD-4.2. В нем уже реализованы необходимые функции для ходовой части: вращение вала шагового двигателя с заданием направления вращения (реверс): изменение скорости вращения вала и пр. Причем шаговый двигатель может поставляться с разными редукторами, что значительно упрощает разработку ходовой части. В Tabla 1 приведены технические характеристики шаговых двигателей с редукторами серии FL86STH65-2808AG.
Tabla 1
| Передаточное
отношение |
3 | 5 | 7,5 | 12,5 | 15 | 25 | 30 | 50 | 75 100 | 120 | 150 |
| Número de
ступеней |
2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 4 4 | 4 | 4 |
| Длинна, мм | 45 | 45 | 45 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 60 | 60 | 60 |
| Максимально
допустимый момент, кг*см |
45 | 65 | 65 | 65 | 65 | 90 | 90 | 250 | 250 250 | 250 | 250 |
Для увеличения крутящего момента можно применить два (три) подобных шаговых двигателя с необходимыми редукторами. Рассмотрим ходовую часть на базе одного FL86STH65-2808AG. Принципиальная схема ходовой части показана на Figura 1.
Fig. 1
Блок управления SMSD-4.2 предназначен для управления работой шаговых двигателей с максимальным током питания каждой из фаз двигателя не более 4,2 А по заданной программе.
Основные функции SMSD-4.2:
- запись управляющей программы в блок с помощью ПК и выдача кодов управляющей программы в ПК;
- управление работой ШД в режиме контроллера по программе, хранящейся в памяти блока, установка скорости, режима дробления шага, величины перемещения, направления вращения вала ШД, получение ASCII команд от ПК и управление ШД по сложному алгоритму (программа записывается в энергонезависимую память блока);
- работа в режиме драйвера с набором стандартных логических сигналов уровня ТТЛ «ШАГ», «НАПРАВЛЕНИЕ» или задание двухфазного квадратурного сигнала «ШАГ» – две фазы А и В, сдвинутые на 90° друг относительно друга;
- работа в ручном режиме – управление ШД с помощью потенциометра (задание скорости) и дополнительных сигналов «РЕВЕРС» и «АВАРИЯ»;
- синхронизация работы с другими блоками и устройствами:
- имеется три дополнительных входа для приема сигналов от внешних устройств (датчиков) и один дополнительный выход для подачи сигналов внешним устройствам;
- возможность синхронизации работы нескольких блоков управления ШД;
- программное управление внутренним реле;
- работа с компьютером или в автономном режиме;
- функция поиска нулевой точки по отдельному датчику, позволяющая вернуть исполнительный механизм в исходное положение.
Основные технические характеристики блока управления SMSD-4.2 приведены в табл.2.
Таблица 2
| Especificaciones | Opción |
| Количество каналов управления шаговыми двигателями | 1 |
| Максимальный ток обмоток, А | 4,2 |
| Минимальный ток обмоток, А | 0,2 |
| Коэффициенты дробления (микрошзг) | 1/2.1/4.1/16 |
| Диапазон частот тактовых импульсов, Гц | 1-10000 |
| Напряжение питания, В (постоянный ток) | 12-48 |
| Габаритные размеры, мм не более | 120x116x26 |
SMSD-4.2 может работать в трех режимах:
- драйвера;
- в ручном режиме;
- в режиме контроллера.
Блок SMSD-4.2 предусматривает подключение к 4-, 6- и 8-выводным гибридным 2- или 4-фазным шаговым двигателям. На Figura 1 показано подключение к 8-выводному, 4-фазному двигателю, с последовательным соединением обмоток.
Для работы SMSD-4.2 в составе ходовой части электромобиля, его необходимо перевести в ручной режим.
Питающее напряжение +12 В, с аккумуляторной батареи G1 поступает на SMSD-4.2 через автомат защиты питающей сети QF1. Тумблер SA1 («Реверс») изменяет направления вращения вала шагового двигателя М1. Управление вращением вала шагового двигателя осуществляется кнопкой S1 («Старт/Стоп»). SMSD-4.2 имеет встроенный переменный резистор «ν» для управления скоростью вращения шагового двигателя. Рядом с вышеуказанным резистором установлена перемычка (джампер). Назовем ее условно П1. Для подключения внешнего резистора (R1 на Figura 1) необходимо установить резистором «ν» минимальную скорость вращения вала (один шаг в секунду). Потом следует отключить питающее напряжение, отключить перемычку П1 и к контактам соединителя (которые коммутировала П1) подключить резистор R1. Движок резистора R1 вращается при изменении положения педали газа. Аккумуляторная батарея G1 типа 6CT-55. Более подробную информацию о блоке управления SMSD-4.2 можно найти на сайте фирмы-изготовителя [1].
De foto в начале статьи показан шаговый двигатель с редуктором FL86STH65-2808AG и блок управления SMSD-4.2.
Bibliografía
Autor: Сергей Шишкин, г. Саров
