Обойдемся без бубна. Часть 3
10.06.2021
На практике, работа «на быстрый результат» выглядит следующим образом:- подъезжает машина (Тойота ВВ), катушки горят. Ставит новые, через какое-то время машина начинает «троить». Поднимаю капот, спрашиваю, что за провода такие красивые, но явно нештатные. Вопрос этот риторический, можно не отвечать. И так понятно, побывал, там где используют подсказки из интернета. Дополнительные массы («массы»- это святое). Помогло? Нет. И вот здесь самый раз, того кто это делал спросить:- «Ты катушки неисправные в руках держал? Что видел? А можешь ответить, почему горели катушки на машинах где стоял всего лишь механический распределитель зажигания?» (это возвращение к истокам, чтобы суть понять).
Причины все те же практически. Вот по корпусу трещины мелкие пошли, это результат нагрева, причем нагрева обмотки. С механическим трамблером, проще. Хотя во всех случаях виноват был сам владелец. Либо контакты прерывателя, либо высоковольтная часть (провода, свечи), либо остановился и забыл выключить зажигание. А вот тут уже как повезет:- если сразу вспомнил и успел -хорошо; если вспомнил через какое-то время, то уже были варианты. Если в момент остановки двигателя контакты прерывателя оказались разомкнутыми- ничего страшно(просто скачок адреналина будет). Если контакты оказались замкнутыми - не повезло. Сегодняшняя система зажигания контактов не имеет. Теперь контакты заменяет электронный ключ, который открывается управляющим сигналом. Поэтому оставленная машина с включенным зажиганием- это посадка аккумулятора. Но есть еще нюанс. Катушки менялись иногда не раз и не два, причем за небольшой промежуток времени. Если применительно к старой схеме, то причина была в контактах прерывателя, а вернее в грязи. Которая выполняла роль «шунта». (При разомкнутых контактах, полного размыкания не было, и поэтому на катушке всегда присутствовало напряжение 3…4.. В.Запуск был затруднен, а катушка соответственно перегревалась и горела).
Вы скажете какое, отношение имеет к современной системе - прямое. Не полностью закрытый ключ. А дальше все, как и написано. Управление идет драйвером, в катушке есть силовой элемент (ключ). Но выход драйвера - это тоже ключ. Многие подключали и не раз осциллограф и смотрели сигналы управления. Скажите, кто обращал внимание на величину амплитуды управляющего сигнал, уверен, почти все. А от какого минимального напряжения формируется импульс? Не от 0 точно. Посмотрите на линию развертки осциллографа, заводить не надо. Вот если значение напряжения на выходе, не более значения допустимого для опорного напряжения (в данном случае «плюс») - нормально. Если выше - «ищите, да обрящете». Потому что этот потенциал будет компенсировать величину напряжения смещения (оно отрицательное) на базе ключа. И ключ может даже приоткрыться, а вот тут надо смотреть, как реализовано управление. Поэтому, драйвер, оно, конечно, звучит коротко, современно. Вот только суть за этим словом, спрятана.
Но об этом ниже. С картинками.
Когда обучают, первое что дают – четкое определение предмета, процесса или действия. Когда разговаривают два специалиста, то это не требуется. Вернее не требовалось раньше. Сейчас все иначе. Различные ускоренные курсы по подготовке диагностов, внесли свою лепту в этот процесс. Плюс искаженная информация и мы имеем то, что имеем. А теперь реальный пример и картинки. Все как обычно, авто свежее, искать по нему информацию в свободном доступе, только на форумах. Код ошибки Р2105. Он попадает в перечень общих кодов. Поэтому , кто производитель и какая модель информация не первостепенная. А посмотреть бы глазами, я описывал на и что именно выше, вот это желательно. Но человек задал вопрос на форуме. Причем по самой постановке вопроса, уже чувствовалось, что это не просто «залетный». Информацию об авто и по всему тому что он делал он буквально высыпал в теме. Причем то, что он представлял, было исполнено исключительно грамотно, наглядно и аккуратно. Было очевидно, что это профи своего дела (радиоэлектроник), но рассматривал, он систему управления как совокупность электронных компонентов и устройств и взаимосвязей между ними. Машина была его личной. Я увел его с темы в личку и далее продолжали общение. Сразу указал на его ошибку, в поиске неисправности. Указать можно, а вот убедить, это другое, а локализовать…. А главное прекратить «инерцию мысли» . Ведь если человек разбирается (радиоэлектроника), сразу пытаться его в чем-то убеждать, не имеет смысла. Поэтому я просто ему сказал, есть особенности в реализации процессов управления, которые не идут в разрез с хрестоматийными, но выглядят несколько иначе. И попросил его сделать снимки дополнительно отдельных мест и элементов. Потому что у меня не было предмета перед глазами. Вот по таким картинкам шел поиск.
Фото 1
Фото 2
Фото 3
Фото 4
Вот на последнем фото виновник. Кстати на функциональных схемах его не показывают. Теперь фото ниже.
Фото 6
Поясню, так, как здесь вырезки из разных мест. Подключение дроссельной заслонки к блоку управления. Контакт 2BF - напряжение 3,5-5,5В; 2EE - напряжение 10-14В. Двигатель работает ХХ. Указанные контакты - обмотка шагового мотора. Вопрос- это как же получается, на один конец обмотки -3,5 -5,5 В, а на другой 10-14В. В левом углу один из простых вариантов подключения шагового мотора. Кстати, достаточно распространенной. Регулятор ХХ, клапан EGR- например. Но в таких вариантах будет присутствовать еще и силовой каскад. А на фото 2, где блок, там даже нет намека на это. Там чисто микроконтроллер. Поэтому и управление организуется иначе. Та микросхема, (фото 2), конечно, имеет выходной каскад, и это ключ, но если сделать управление на прямую, я думаю ее корпус может оплавиться. Вот структура реальной МС:
А теперь даю определение: управляющий элемент дроссельной заслонкой (драйвер), представляет собой устройство, которое преобразует команды блока(цифровой сигнал) в импульсную последовательность (ШИМ) для управления шаговым мотором. Поскольку для работы шагового мотора требуется определенный алгоритм при переключении обмоток, для изменения направления вращения, а также определенная дискретности шага(поворота ротора), то эти данные будут заложены в управляющий элемент (драйвер). Источник, опорного напряжения, стабилизация- это по умолчанию. И выход МС рассчитан на достаточно серьезную нагрузку. Мало того, данная МС «заточена» именно под управление шаговыми моторами, имеет компенсацию по току и защиту при перегреве . Поэтому если выполнить подключение шагового моторчика на столе, вынув его из дросселя, непосредственно к выходу, то он будет работать. Но есть одно «но», мотору реально приходится работать в других условиях. И для того чтобы, все работало нормально, нужно обеспечить оптимальную нагрузку по току, даже не номинальную, не говоря уже о максимальной. Что и сделано на данном авто. Производитель поставил реле. И дальше уже будет не ШИМ. А поскольку данное изменение не нарушает принципов управления и не вносит ничего радикального в схему, то такой элемент может и не обозначаться на схеме. Но указание обязательно будет. Смотрим фото 6, там ясно указано , что на один конец обмотки идет 12-14В, а на другой 3,5-5,5В. Просто читаем данные, а если данных нет- смотрим визуально, и пытаемся понять с чем имеем дело.
Фото 7
А вот другой вариант подключения шагового мотора. На среднюю точку подано 12В.А на концах всех одинаково от 0,2 - 10-14В. Сразу понятно, при данной схеме управления драйвер будет иметь силовой каскад и их будет 4. И в жизни это будет сборка транзисторов полевых типа STA508…или 509. Ну если блок уж совсем пожилой, то отдельные транзисторы. Но стоять они на плате рядом и проключать будут массу. Каждый на свою обмотку. Но даже вот так объясняя,может остаться вопрос у кого-то. А как же происходит управление вращением, если во все концы обмоток масса подается? Как направление тока в обмотках меняется?
Да уверенно будет. 101 и 102 пины – это обмотка имеющая средний выход. Средняя точка на обмотке, будет являться для одной полуобмотки концом ее, а для другой полуобмотки началом.
Поэтому если подать массу со 101 пина то направление тока будет от средней точки (конца обмотки), к началу обмотки; Если подать массу на 102 пин, то направление тока будет наоборот, а соответственно будет меняться и направление магнитного поля и направление вращения ротора Все, ничего не надо переключать, менять полярность и городить какой-то дополнительный огород.
Теперь, чтобы перейти к управлению - нужно дать определение ШИМ.
ШИМ – это вид импульсной модуляции. Смысл модуляции заключается в изменении опорного напряжения по закону управляющего сигнала. Управляющим сигналом является команда блока управления (цифровой сигнал). Поэтому, на выходе микроконтроллера будет ШИМ от амплитуды его опорного напряжения. Но почему модуляция названа «импульсной»? Ведь термин «модуляция» - это от радио пошло. Амплитудная, частотная, фазовая модуляции….. Импульсные виды модуляции тоже имеют названия . Все названия объединяет одно: - название полностью раскрывает смысл процесса модуляции. АИМ, ЧИМ……амплитудно-импульсная, частотно-импульсная и.т.д. В первой меняется амплитуда, во второй- частота повторения. ШИМ - в строго определенном промежутке времени, который называется период изменяется длительность импульса. Поскольку импульс имеет два параметра (амплитуда и длительность), при модуляции изменяется только один, (всегда один, и только один, независимо от вида сигналов, ни от области их применения) то опорное напряжение строго стабильным. Выше я написал, объясняя о драйвере :- «дальше уже не ШИМ». А что, управление закончилось? Нет. Дальше нужно управлять мотором, а через него заслонкой. А если на прямую с контроллера управлять, то есть опасения и не безосновательные. А если взять напряжение борт сети, через предохранитель и реле, подать его в нужное место, а потом попытаться его изменить по закону сигнала управления? А если хорошо подумать, то можно еще и попутно некоторые вопросы связанные уже непосредственно с работой заслонки решить. Какие? А обратимся к «ветхому завету»- механической заслонке. В нашем случае регулятора ХХ нет; тросика нет; возвратной пружины нет. То есть из того, что было в старину, осталась заслонка и корпус. Нет, остались функции дроссельной заслонки. Поэтому менять можно, усовершенствовать можно, но при этом узел, должен полностью отвечать своему назначению. Дальше не буду, объяснять подробно. Задам вопрос, а вы уже, если кому-то станет интересно ,разберетесь для себя. Вопрос следующий: «почему при включении зажигания заслонка начинает издавать звуки. Вот на этой Дайхацу она будет «пищать». А завел и никакого писка. А если вкл. зажигание и заслонка не издаст звуков, ошибка будет 100%, работать не будет 100%.
Код ошибки указанный выше Р2105 общий для всех производителей. Переводится и трактуется как остановка двигателя, отсутствие питания. Но откуда питание? C драйвера управление идет, 12В ему не нужно, он внутри блока, и получает все что ему положено. А заклинивание самого мотора может быть? А редуктор, а ось заслонки, а сама заслонка не может заклинить? 12В рассматривалось как обычное питание. Вот где была ошибка человека, который пытался найти неисправность. Радиоэлектроник. На фото обратите внимание. Уверен, что если ему дать карандаш и бумагу, он легко воспроизведет, если не целиком, то большую часть системы управления. И мыслит он правильно, но до определенного момента. Что такое ШИМ и для чего нужен- объяснил. А теперь дальше: - не всегда возможно, не всегда удобно использовать ШИМ для непосредственного управления исполнительным устройством. А надо. И в этих случаях прибегают к управлению процессом на основе ШИМ. Сигнал ШИМ содержит информацию о команде, а значит, есть возможность маневра. Это уже не управление, а регулирование. Если по току нагрузки мы не вписываемся, или вписываемся на переделе допусков, то можно применить дополнительно силовой элемент- ключ, через который и пойдет этот ток, а можно использовать сигнал ШИМ совместно с постоянным магнитным полем. С постоянным полем понятно, а ШИМ ведь поле будет создавать не постоянное. А если наложить друг на друга? Получим изменения магнитного поля по закону управляющего сигнала. Только этот процесс уже не совсем управление, больше регулирование. И мы получаем регулирования положением заслонки (невзирая не на отсутствия пружины, тросика, на постоянно меняющийся воздушный поток- все будет ок). И будет это звучать как ШИР (широтно импульсное регулирование). Конечно же, на основе ШИМ. Широкое применение имеет. Пример современный, (чтобы в тренде быть): -регулировка яркости экрана ноутбука будет происходить на основе ШИМ, но регулировка будет производиться яркости. В смартфоне, то же самое независимо от модели. А в системе управления пример, кроме шагового мотора? Да легко. Катушка зажигания со встроенным ключом. Сигнал ШИМ приходит на ключ, который в свою очередь проключает 12В на первичную обмотку; форсунка автомобиля с прямым впрыском:- сигнал управления приходит на усилитель форсунок, и на форсунки уже идет мощный импульс, который невозможно получить от напряжения бортовой сети, с усилителя. Но при этом импульс содержит полную информацию о команде. При этом и ключ, и усилитель работают по закону ШИМ.
А если честно, этот параметр, появился не вчера, лет 10 назад его обсуждали очень живо. Пытался разобраться, но чего-то не хватило. Разноречивые мнения. Противоречивая информация. Да и востребованность этого параметра, с моей стороны была низкой. Наверное, потому, что не понял до конца, в чем его суть, и какая от него польза. Так, некоторые взаимосвязи выявил, но не больше. Оставлял на потом. А сейчас…..а оно надо? Он мне не мешает, я его не трогаю. Привел, в качестве примера. Кто страшнее:- недоученный или переученный? Да оба хороши… Только эти оба будут нервно курить в сторонке, если к их компании примкнет «практик» с искаженными или поверхностными знаниями. И наверное нужно еще помнить, что «морковка» это вкусно, но есть нечто, что ее не стоит..Поэтому делаешь, делай как для себя. И ответы на вопросы найдешь и пробелы увидишь. Примеры, привел реальные, неисправности обычные, действия анализировал не чужие - свои. С точки зрения методологии, может и не все верно, но как умею. Если кому что-то окажется в помощь, буду рад. Удачи, коллеги.
Маркин Александр Васильевич
© Легион-Автодата
(ник на форуме Легион-Автодата - A_V_M)
г. Белгород, Таврово мкр 2, пер.Парковый, д.29-б.
Союз автомобильных диагностов
