Поделки своими руками для автолюбителей
Схема детектора или индикатора короткозамкнутых витков
Схема очень полезная, тем что очень быстро поможет диагностировать ротор или статор электродвигателя на предмет коротких замыканий.
Если с ротором всё нормально светится зеленый светодиод, если есть короткая, светится красный, всё очень просто.
Схема состоит из двух частей, простого передатчика на основе автогенератора и приёмника. Она реализована на пяти маломощных транзисторах npn структуры, также в схеме имеем две индуктивности аналогичных размеров,
далее подстроечный, желательно многооборотный резистор (P1) для регулировки чувствительности. Ну и всякая мелочь, все компоненты кроме светодиодов и подстроечного резистора можно найти на компьютерных блоках питания.
Маломощные транзисторы вообще не критичны, подойдут любые npn транзисторы малой мощности, схему я собрал на выводных компонентах, плату делал удлиненного типа для удобства работы.
Схема будет работать с большим разбросом номиналов используемых компонентов, дросселя не критичны, их можно мотать на ферритовых гантельках, либо стержнях и те, и другие можно найти на платах компьютерного БП.
Как наматывать дросселя?
Сперва нужно удалить старую обмотку и намотать новую. Первый дроссель имеет индуктивность 2,2 mHn, в моём случае индуктивность раза в два меньше, всего 1 mHn, намотан проводом 0,05 миллиметра в навал, после намотки на сердечник одеваем термоусадку и дроссель готов.
Индуктивность второго дросселя 470 mHn, будет работать и с разбросом в 30-50% проверено. У меня индуктивность около 550 mHn, провод для намотки использован с диаметром 0,2 мм, но лучше использовать провод 0,1 мм и меньше, чтобы влезло нужное количество витков.
Схему удобно питать от 3 вольтовой литиевой таблетки, ток потребления мизерный.
Готовую плату для надежности можно засунуть в термоусадку.
Наладка делается следующим образом.
Берём исправный ротор от какого-то двигателя и приближаем к дросселям схемы так, чтобы между ними был зазор в пару миллиметров.
Подаем питание на схему, если светится красный светодиод вращаем подстроечник до того момента, когда красный полностью отключиться и начнёт светиться зеленый.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.
Далее берём любой оголенный провод и замыкаем между собой ламели двигателя, этим имитируя короткое замыкание.
Начинаем вращать ротор, в определенных положениях ротора схема будет фиксировать замыкание, моментально засветится красный диод.
Данная схема без проблем определит замыкание и в обмотке статора, в общем полезная штука.
Я думаю данная схема пригодится любому мастеру в гараже у которого имеется электроинструмент, ведь в каждом из них есть и ротор, и статор.
Источник
Индикатор межвитковых замыканий ротора
Всем доброго времени суток. Предлагаю вашему вниманию свой вариант реализации довольно популярной и простой схемы индикатора межвитковых замыканий в роторах коллекторных электродвигателей.
На просторах интернета описано множество вариантов изготовления аналогичных схем собранных с использованием разных комбинаций транзисторов и одинаковым принципом работы.
Основные идеи были:
1. Собрать данное устройство из имевшихся после разборки разного электронного хлама деталей.
2. Сделать законченную конструкцию, т.е. включая корпус.
3. При изготовлении избавить себя от поиска или самостоятельной намотки катушек индуктивности, указанных в найденных схемах номиналов, а использовать те, которые имелись под рукой!
4. Провести сравнительное тестирование конструкции с оборудованием заводского изготовления.
Из инструментов использовалось:
— МФИ типа «Dremel».
— Паяльник.
— Суперклей.
— Отвертка, кусачки и т.д.
Поскольку в найденных мною в интернете схемах используются катушки с разной индуктивностью, в идею эксперимента входило заставить нормально работать две катушки с одинаковыми номиналами. По этому для начала схема собиралась и тестировалась на макетной плате. Настраивалась с использованием оборудования времен еще СССР.
Принципиальная схема устройства, согласно использованных деталей.
В схеме были использованы катушки от двух одинаковых люминесцентных лампочек «ЭРА» (давно валялись без дела, пользуюсь светодиодными). Т.к. у меня не было под рукой LC-метра, а вычислять параметры другими способами не было желания, то их индуктивность мне пока не известна.
В описаниях, найденных в интернете, аналогичных схем устройств указывались разные рабочие частоты от 30кГц до 120кГц. Подбором частотозадающего конденсатора C1 удалось добиться синусоиды относительно правильной формы на излучающей катушке L1. Рабочая частота получилась около 91кГц.
На приемной катушке L2 сигнал имел искажения в виде неравномерной синусоиды и «зюки» на ней. Или за счет взаимных наводок, или из-за появления гармоники (не стал глубоко вникать).
Используя метод «научного тыка», параллельно приемной катушке был установлен конденсатор C5 (который отсутствует в аналогичных схемах), исходя из идеи C5=C1. Который откорректировал приемный LC контур под рабочую частоту. В результате на приемной катушке поднялась амплитуда сигнала и выровнялась форма синусоиды, что значительно повысило чувствительность прибора.
Расстояние между катушками подбиралось минимальным, при котором нет сильной прямой наводки между катушками, при условии отсутствия рядом замкнутого проводника (для удобства проверки относительно коротких якорей).
Печатная плата делалась с возможностью установки катушек на расстоянии 21мм и 27мм между их центрами (для удобства возможного эксперимента с разными катушками). Так же на плате оставлены свободные поля для удобства монтажа платы в корпусе.
Печатная плата выполнена на куске одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 109х28мм.
Монтаж на плате получился не очень презентабельного вида, т.к. использовался кусок стеклотекстолита, валявшийся у меня еще с советских времен. Видимо от времени, у него внутри образовались непонятные разводы и пятна бурого цвета, которые меня сильно смущали, но не повлияли на работоспособность приборчика.
Корпус приборчика был изготовлен из корпуса сгоревшего пускорегулятора от люминесцентной лампы.
С помощью МФИ типа «Dremel» установленного в самодельный станок, верхняя часть корпуса была обрезана по краю отверстий для проводов. Сточены мешающиеся ребра. Надфилями подогнана нижняя часть корпуса.
Далее в корпус с помощью суперклея были вклеены пластиковые опоры для платы и вырезаны отверстия для переключателей, светодиодов и отверстия для доступа к подстроечным резисторам. Потом просверлены отверстия под саморезы 3мм для скрепления корпуса.
В результате получился достаточно удобный корпус размерами 113х33х17мм. Который легко разбирается для замены батарейки. Отверстия для регулировки можно заклеить кусочком изоленты.
Для удобства эксплуатации приборчика стрелками на наклейке указаны местоположения центров катушек индуктивности. Красными точками на корпусе указаны центры катушек.
Сначала приборчик проверялся дома на имевшемся якоре, где кусочком провода был имитирован замкнутый виток. Так же устройство прекрасно реагирует на любой кусочек замкнутого провода (т.е. без наличия сердечника). Прибор очень чуствительный и реагирует на любой замкнутый проводник включая оправу очков, кольцо для ключей и т.д. По этому очень удобно иметь два заранее настроенных диапазона чуствительности.
Так же результаты проверки якорей этим приборчиком сравнивались с результатами полученными на специализированном оборудовании фирмы «Bosch» в условиях мастерской.
Результатами сравнительной диагностики якорей на КЗ я остался очень доволен т.к. они полностью совпали. Приборчик уверенно показывал наличие КЗ на «убитых» якорях и не показывал ложных срабатываний на «здоровых».
Уже после тестирования в мастерской. Экспериментируя с уже готовым приборчиком, обнаружилась интересная возможность настройки не только двух режимов чувствительности приборчика, но и двух разные режимов работы:
1. При включении горит зеленый, при проверке «здорового» якоря продолжает гореть зеленый, при наличии КЗ на якоре загорается красный, при этом срабатывает на простой кусок замкнутого провода, не реагирует на металлическую поверхность.
2. При включении горит красный, при проверке «здорового» якоря загорается и горит зеленый, при наличии КЗ на якоре загорается красный, при этом не срабатывает на простой кусок замкнутого провода, реагирует на металлическую поверхность загорается зеленый.
В мастерской приборчик тестировался в первом режиме. Как оказалось, благодаря наличию переключателя и двух подстроечных резисторов, приборчик можно настроить либо на два уровня чувствительности или на два разных режима работы.
Если что-то в описании упущено, надеюсь, эти нюансы можно рассмотреть на представленных фото. Заранее прошу прощения за возможные ошибки и опечатки.
Если нужна дополнительная информация, пишите на почту, постараюсь обязательно ответить. Отзывы, идеи, предложения по улучшению конструкции и комментарии очень приветствуются.
Источник
Универсальное устройство на микроконтроллере для проверки якоря и статора электроинструмента
Microchip PIC16F687 MCP1700
После поступления электроинструмента в ремонт задача №1 – определить, что сломалось. Как правило, инструмент выходит из строя из-за гибели якоря или статора или обоих сразу в результате зверской эксплуатации. Основных неисправностей при этом имеется две: 1 – КЗ обмотки (якоря или статора), 2 – обрыв обмотки. Известен еще ряд неисправностей, например КЗ обмотки на корпус, но она элементарно обнаруживается тестером, а другие требуют для обнаружения применения спектрального анализа (!), поэтому мы их обсуждать не будем. Применение микроконтроллера значительно упрощает и ускоряет процесс поиска неисправности.
Понятно, что чем проще и быстрее обнаруживается дефект, тем меньше стоимость ремонта и, соответственно, выше привлекательность ремонтника для потребителя.
1. Способы обнаружения КЗ
Рассмотрим способы обнаружения КЗ обмотки якоря или статора. Их известно как минимум четыре:
1.1. Поконтактная проверка сопротивления обмоток омметром. Проводится последовательное измерение сопротивления на клеммах коллектора, требующее больших затрат рабочего времени. Закороченная катушка дает значение сопротивления, близкое к нулю.
1.2. Метод переменного электромагнитного поля дросселя. Дроссель изготавливается (как правило, кустарно) из большого Ш-образного или тороидального трансформатора. Тестируемый якорь размещается в конусе дросселя и вращается на 360°. При совмещении паза якоря, в котором имеется КЗ, со щелью в магнитопроводе дросселя слышен гул или дребезг. Размеры и вес прибора не для ботаника, посмотрите на образцы в YouTube. КЗ статора этим прибором определить нельзя.
1.3. Тот же метод, модифицированный для ботаника: прибор ИКЗ (ИКЗ-2, ИКЗ-3 и т.д.), широко применяемый ныне в ремонте электроинструмента. Вращая якорь, проверяют обмотки в пазах магнитопровода. Если в пазу нет КЗ, ЭДС мала, и горит зеленый светодиод. Если КЗ есть, наводится большая ЭДС, и горит красный светодиод. Очень удобный прибор тем, что, во-первых, – маленький и легкий, во-вторых, – малопотребляющий, в-третьих, – можно проверять как якоря, так и статоры на КЗ. Один недостаток: прибор обрыв обмотки не обнаруживает, то есть, если КЗ он не обнаружил, то это еще не значит, что якорь/статор нормальный. (См. описание Таблицы 1).
1.4. Метод счета звона. Предыдущие способы предполагают вращение якоря на 360°. Можно установить факт КЗ одним измерением в одном положении якоря, зная, что добротность нормальной индуктивности и дефективной с КЗ различаются в разы. На Рисунке 1 приведены два таких случая.
 | ||
| Рисунок 1. | Вверху – исправная индуктивность. Внизу – КЗ. | |
После возбуждения LC-контура прямоугольным импульсом, контур некоторое время будет «звенеть». Этот звон можно подсчитать и сделать вывод о добротности контура, а значит, о наличии или отсутствии КЗ.
На Рисунке 2 приведен внешний вид прибора, реализующего этот метод. Он собран на PIC микроконтроллере (МК), который попался под руку, потребляет очень небольшой ток от батарейки CR2032 и позволяет измерять КЗ не только якорей электроинструмента, но и любых других индуктивностей в широком диапазоне – от радиоконтуров (мкГн) до трансформаторов на железе (Гн). Линейка светодиодов показывает состояние проверяемого контура: горит первый светодиод – обрыв (нет колебаний), 2-3 светодиоды – КЗ, 7-8 – нормальный контур. Между ними – в зависимости от псевдорезонанса, в том числе, и для взаимосвязанных. Проверка якоря происходит путем подключения контактов прибора к диаметрально противоположным ламелям коллектора.
 | ||
| Рисунок 2. | Прибор для проверки КЗ индуктивности, реализующий метод счета звона. | |
Прибор имеет время измерения в разы меньшее, чем у предыдущих, буквально секунды, проверяет КЗ и якоря, и статора, имеет малые габариты.
2. Обнаружение обрыва
Если обнаруживается КЗ, то на этом объекте (якоре, статоре, индуктивности) можно ставить крест: на выброс, в ремонт или на замену. Статор или индуктивность еще можно перемотать. А вот якорь – в 99% замена; мастеров, могущих перемотать якорь – раз-два и обчелся. А на заводах загибают такую цену, что дешевле купить два новых. А вот если КЗ не обнаружено, то необходимо сделать еще одну проверку: а нет ли обрыва в якоре или статоре?
Тут методов обнаружения меньше.
2.1. Тем же омметром, что и в п.1.1., последовательно измеряется сопротивление обмоток якоря на соседних клеммах коллектора как при поиске КЗ. Если в i-й обмотке обрыв, на соответствующих контактах коллектора будет сопротивление не данной обмотки, а суммы всех обмоток вокруг якоря, т.е. более чем в 10 раз большее. Работа нудная: результат i -го измерения нужно запомнить и сравнить с i +1-м измерением; кроме того, для обследования всех обмоток якоря требуется значительное время.
2.2. Контроль постоянства сопротивления половины обмоток якоря. В отличие от поконтактной проверки, здесь величина сопротивления половины обмотки якоря не доли ома, а единицы и десятки ом, что упрощает измерение. В нормальной обмотке при вращении якоря (см. Рисунок 3) показания омметра изменяются на незначительную величину, определяемую разницей сопротивлений секций полуобмотки. А вот при обрыве величина сопротивления возрастает до мегаом. Прокручивая якорь, нужно внимательно следить за показаниями и фиксировать большие отклонения. Мороки, конечно, меньше, чем в предыдущем способе, но вполне достаточно, чтобы прозевать обрыв.
 | ||
| Рисунок 3. | Контроль постоянства половины обмоток якоря авометром. | |
2.3. Контроль напряжения делителя. Обмотка якоря включается последовательно с резистором и источником питания, например, батарейкой 1.5 В (Рисунок 4). Вращаем рукой якорь и наблюдаем изменения напряжения на вольтметре аналогично контролю сопротивления (п. 2.2.). При отклонении показаний на 20 – 25% или больше делаем вывод о наличии обрыва/обрывов. Здесь тоже нужно следить за показаниями и вычислять эти самые проценты. Кроме того, схема хоть и простая, но ее надо собирать, паять. Зато по этой схеме просто делается полуавтоматический тестер на МК (см. далее).
 | ||
| Рисунок 4. | Контроль напряжения делителя авометром. L1 – проверяемая индуктивность. Если в индуктивности обрыв, авометр фактически подключен к источнику питания. | |
Исследование якорей описанными методами проводилось на имеющихся у автора семи разной степени убитости якорях и двух статорах.
| Таблица 1. | Результаты измерений | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Результаты испытаний сведены в Таблицу 1. Здесь: колонка 1 – от какого инструмента якорь. Колонка 2 – результат проверки на КЗ магнитным прибором типа ИКЗ (п.1.3.). Колонка 3 – проверка КЗ счетом звона (п.1.4.): светодиод 1-я позиция – нет обмотки или обрыв (зависит от взаимоположения щупов и точки/точек обрыва, поэтому результат неоднозначный для якорей); 2, 3 – КЗ; больше 4 – КЗ нет. Колонка 4 – поконтактный поиск КЗ измерением сопротивления секции обмотки якоря авометром. Гуляние величины сопротивления говорит о наличии КЗ или обрыва. У исправного якоря, строка 4, сопротивление всех обмоток постоянное. Колонка 5 – контроль стабильности сопротивления половины обмотки. Гуляние величины сопротивления – то же самое. Колонка 6 – контроль обоих параметров (КЗ и обрыв) одним универсальным прибором (Рисунок 5). Показания семисегментного индикатора при проверке КЗ (счет звона): 1 – нет обмотки или обрыв, см. выше; 2, 3 – КЗ; 4 и более – КЗ нет.
 | ||
| Рисунок 5. | Универсальный прибор на микроконтроллере, проверяющий и КЗ, и обрыв. | |
Если на первом этапе КЗ не обнаружено, переход к проверке обрыва универсальным прибором происходит нажатием кнопки «КЗ/Обрыв». При этом на индикаторе мигает знак «–» (Рисунок 6). Вращаем якорь в зажиме до тех пор, пока на индикаторе не загорится «О» – обрыв обнаружен, или «Н» – обмотка нормальная, обрыва нет. При этом ничего запоминать, вычислять или сравнивать в уме не надо, всё делает МК. Если полученный i -й результат больше или меньше предыдущего на 20%, это значит в обмотке имеется обрыв/обрывы или пониженное межвитковое сопротивление (еще не КЗ или еще не обрыв) из-за, например, подгоревшей изоляции проводов обмотки или уменьшения диаметра оплавившегося проводника. Это считается скрытым дефектом (который этот прибор способен обнаружить) и на индикаторе горит «О». Если в обмотке «чистый» обрыв, на входе АЦП МК присутствует напряжение питания, см. п. 2.3., а не напряжение делителя R1/RL1. В этом случае на индикаторе видим «О» – обрыв.
 | ||
| Рисунок 6. | В режиме проверки обрыва мигает знак «–» на индикаторе. | |
Как видим, полученные разными способами результаты хорошо коррелируют друг с другом. Время поиска прибором КЗ сокращается в 4-7 раз, обрыва – в 2 раза.
Обратим внимание на строку 7 – якорь перфоратора Sparky, имеющий заводской дефект: зажимы ламелей коллектора при сборке (обжиме) перерезали концы проводов обмоток (8 ламелей), поэтому в последнем столбце таблицы показания «1»/«О» – обрывы зафиксированы двумя способами. Вспомним для метода счета звона: «1» появляется, когда «нет контура», т.е. есть в случае обрыва. После ремонта обнаруженных дефектов (припайка концов проводов обмотки к соответствующим ламелям) показания универсального прибора: «4» – нет КЗ, «Н» – нет обрыва. Перфоратор собран и нормально работает. Это редкий случай, когда удалось восстановить якорь без перемотки.
На Рисунке 7 приведена схема универсального прибора для обнаружения КЗ/обрыва якорей, статоров и индуктивностей.
 | ||
| Рисунок 7. | Принципиальная схема универсального прибора для проверки якоря и статора. | |
Здесь клеммы Common/TP – вход испытуемой индуктивности. С3-С5 – емкости для измерения индуктивностей в трех диапазонах методом счета звона (п.1.4.); U1/R3 – узел измерения напряжения делителя (п.2.3.); S3 – переключатель режима КЗ/Обрыв.
Универсальный прибор потребляет 11 мА в режиме проверки КЗ и 22 мА в режиме проверки обрыва. Питается микроконтроллер (3 В) от двух последовательных батареек ААА.
Источник
