Требуется изготовить регулятор частоты оборотов для двигателя от ГАЗ-53. Физически это, драйвер для моторедуктора с шаговым двигателем от воздухораспределителя ВАЗ Приора, контроллер, кнопки-переключатели. Алгоритм управления для программы контроллера ниже в тексте.
Двигатель установлен стационарно и работает с трёхфазным электрогенератором. Требуется поддержание постоянной частоты оборотов колен.вала двигателя независимо от нагрузки.
Моторедуктор распределения воздушного потока от ВАЗ Приора подключен к карбюратору (взамен троса педали "газа"). И в зависимости от нагрузки на двигатель "нажимает на газ" - открывает/закрывает дроссельные заслонки в карбюраторе.
В этом ДВС в системе зажигания установлен распределитель зажигания (трамблёр) с датчиком Холла. В распределителе для датчика установлен диск с восемью прорезями. За один оборот датчик Холла выдаёт восемь сигналов (если это будет полезно).
Алгоритм для работы программы в контроллере.
1. Условные обозначения:
1) К - общее количество шагов эл.двигателя моторедуктора, подключенного к карбюратору. У моторедуктора 2170-8127100 1мм ход штока получается равен 744/31=984/41=24 шага эл.двигателя. Намерен механически измерить.
2) Y, об/мин - выставленная рабочая частота оборотов ДВС, поддерживаемая регулятором (около 2700об/мин). Устанавливается с двухкнопочного пульта - кнопки "Больше", "Меньше". Управление кнопками для получения 50 Гц на выходе эл.генератора;
3) Y1, об/мин - частота оборотов колен.вала ДВС в данный момент. Вычисляется как средняя частота за последние 5 оборотов колен. вала;
4) d=0,08 - наибольшее рабочее отклонение частоты оборотов от номинальной, при большем отклонении частоты оборотов регулятор полностью выдвигает шток моторедуктора. При частоте выдаваемого эл.генератором тока 46 Гц и менее моторедуктор полностью открывает заслонки карбюратора.
5) Допустимое отклонение частоты оборотов +/- "0,01Y" (коррекция не производится);
6) L - текущее положение штока моторедуктора, шагов эл. двигателя, (0<=L<=К),
L=0 - начальное положение штока (холостой ход ДВС), устанавливается первоначально наиболее возможным выдвижением штока моторедуктора до упора в регулирующий винт ХХ(холостого хода) на карбюраторе. L=К - полностью втянутый шток моторедуктора (дроссельные заслонки открыты);
7) l1 - поправка в текущее положение штока моторедуктора;
2. Зависимость открытия (закрытия) заслонок от снижения (возрастания) частоты оборотов линейная.
Поправка к положению штока:
l1=(((Y-Y1)/Y)/d)*L=((Y-Y1)/(Y*d))*L=(Y-Y1)*L/(Y*d)
l1=(Y-Y1)*L/(Y*d)
3. Примеры. Во всех примерах условно ход штока моторедуктора К = 800 шагов эл.двигателя.
Пример 1.
1) Шток втянут на L=180 шагов эл.двигателя от начального положения на ХХ.
Нагрузка возрастает, частота оборотов падает на 80 об/мин, становится 1420 об/мин. Это уменьшение в (1500-1420)=0,0533 раз.При снижении частоты оборотов в 0,08 раз заслонки открываются полностью. Заслонки открываются-закрываются моторедуктором.
l1=(0,0533/0,08)*180=1,5*180=270 - шток моторедуктора втягивается на 270 шагов эл.двигателя.
Шток становится втянут на L=180+270=450 шагов эл.двигателя от первоначального положения (положение на режиме ХХ);
Пример 2.
Нагрузка снова возрастает, частота оборотов падает на 100об/мин.
Поправка к положению штока:
l1=(1500-1400)*450/(1500*0,08)=375.
Шток должен быть втянут на L=375+450=825 шагов эл.двигателя, но это больше полного хода в 800 шагов эл.двигателя. Поэтому моторедуктор втягивает шток до положения L=800 шагов эл.двигателя от первоначального положения.
При снижении нагрузки и возрастании частоты оборотов ДВС работает та же формула поправки l1.
Пример 3.
Шток моторедуктора выдвинут на 600 шагов эл. двигателя.
Нагрузка снижается, частота оборотов становится 1550об/мин (растёт на 50об/мин).
Поправка к положению штока:
l1=(1500-1550)*600/(1500*0,08)=-250, моторедуктор выдвигает шток на 250 шагов;
Регулятор двигает шток моторедуктора, пока частота оборотов колен. вала ДВС не будет в пределах +/-0,01Y (+/- 0,45об/сек).
Задача - изготовление регулятора частоты оборотов, состоящего из следующих деталей:
1) Драйвер шагового двигателя моторедуктора 2170-8127100.
2) Контроллер (писали о Attiny13A). Программа по написанному выше алгоритму.
3) Двухкнопочный пульт для выставления рабочей частоты оборотов ДВС, кнопки "больше" и "меньше".
После выставления рабочей частоты оборотов на работающем двигателе констроллер удерживает частоту оборотов колен. вала ДВС на этом значении.
4) Переключатель "ХХ/Рабочий режим" для работы ДВС в рабочем режиме или режиме холостого хода. Он необходим для запуска-остановки ДВС. При переключении в режим холостого хода шток моторедуктора выдвигается полностью. До упора привода заслонок в винт регулировки ХХ. Этим калибруется L=0, начальное положение шагового эл.двигателя. Калибровка - предельное выдвижение штока с превышением на 50 шагов эл.двигателя (около 2мм) возможна перед каждым запуском. Калибровка должна занимать в пределах 10 сек.
