Схема электрооборудования лодочного мотора

Область моих интересов и знаний очень широкая, таких уже мало осталось 🙂 Электроника, радиотехника, радиосвязь, цифровая и вычислительная техника, системы автоматического регулирования и управления, программирование, моделирование в симуляторах и пр.

Написано статей

Введение

Иногда у клиентов возникают совершенно эксентричные идеи и желания, а воплощать их нам, электронщикам.
Всегда ли при этом надо использовать хай-тек, т.е. «высокие технологии»?
Конечно — нет. Так и получилось на этот раз — просто, «дешево» и со вкусом.

Задание

Есть катер и на нем установлен лодочный мотор с круговым вращением на 360 градусов. Делается это сервоприводом или тросиками — не важно, но индикации положения мотора — нет.

Требуется:
— обеспечить дискретное измерение положения мотора с помощью датчиков Холла;
— дискретность (шаг) 15 градусов или по ситуации;
— электропитание схемы 12 V DC;
— отображение положения мотора допустимо осуществлять круговым светодиодным индикатором (зеленый — обозначение циферблата; красный — отметка положения мотора);

Электричество в лодке. часть-1

— линия связи между датчиком и индикатором допускается в виде кабеля.

Решение

1. Дизайн индикатора

Дизайн достаточно примитивен, но информативен.
На рис. 1 представлено упрощенное изображение циферблата индикатора с меньшим числом точек измерения положения, чем по ТЗ.

Изготовление циферблата выполняется из оргстекла, с установкой трехцветных светодиодов по внешнему кругу и красных светодиодов — по внутреннему. Это позволяет сформировать выраженную красную стрелку положения. Основные цифры и оси подсвечиваются белыми светодиодами постоянно.

Рис.1. Дизайн индикатора.

2. Принцип измерения положения мотора

Предложен самый простой принцип на основе датчиков Холла, размещенных по окружности неподвижного основания и единственного магнита, размещенного на вращающейся части мотора.

Данная схема приводит, конечно, к значительному числу датчиков Холла, равному числу регистрируемых положений мотора. В нашем случае это N = 360 / 15 = 24 или около того.

3. Дизайн магнитной системы датчика положения

Используя FEMM, создадим дизайн магнитной системы.
Особенность этой системы — возможность одновременного свечения двух ближних светодиодов из-за срабатывания двух ближних датчиков Холла.
Это, кстати, может позволить снизить в два раза число требуемых датчиков Холла при сохранении условной точности визуального позиционирования.

Верхняя часть магнитной системы — это подвижная часть, а нижняя — неподвижная.
На каждом выступе нижней части находится свой датчик Холла.

Надежная схема мотора Вихрь

На верхней подвижной части находятся два магнита (Nb55), соединенных «железной» перемычкой (Pure Iron).

Рис.2. Анализ магнитной системы датчика положения.

4. Магнитный сенсор

В качестве датчика Холла будем использовать микросхему TLE4905 от Infinion.
Напряжение питания от 3.8 V до 24 V, ток собственного потребления 3..8 mA, коммутируемый ток до 100 mA.
Выход — открытый коллектор.

Рис.3. Датчики Холла

5. Схема индикатора

Число светодиодов — условно и зависит от числа фиксируемых положений.

Для примера выбраны трехцветные светодиоды BL-L515RGB.

Параметры:
— прямой ток If ≤ 20 mA;
— прямое падение Uf зависит от «цветности».

Для зеленого светодиода выбираем ограничительное сопротивление:
RBG = (Vdc — Vf) / If = (12 — 3.8) / 20 = 430 Ohm.

Для красного светодиода выбираем ограничительное сопротивление:
RBG = (Vdc — Vf) / If = (12 — 2.1) / 20 = 510 Ohm.

6. Расчет мощности потребления при N=24.

Подсветка зелеными светодиодами:
PG = N * Uf² / 430 = 24*3.8^2/430 = 0.8 W

Индикация положения красным(и) светодиодами:
PR = 2 * 2.1² / 510 = 0.017 W

Собственное потребление датчиков Холла:
PH = 24*12*0.008 = 2.3 W

Общее потребление схемы:
PS = 0.8 + 0.02 + 2.3 = 3.1 W

Выводы

• схема чрезвычайно проста и не требует применения микроконтроллеров;
• схема требует числа элементарных датчиков Холла, пропорционально числу фиксируемых положений;
• принцип отображения угла поворота на основе круговой шкалы из светодиодов не требует преобразований угла положения в численное отображение, что исключает необходимость использования MCU.
• недостаток Схемы — использование большого числа гальванических связей (N+2) между датчиком и индикатором. Впрочем, это не принципиально важный момент и решается использованием проводов витых пар.

Источник: www.ruselectronic.com

Электрооборудование лодки с подвесным мотором

Магдино МН-1 на моторах «Прибой» и «Нептун» и МВ-1 на «Вихрях» снабжены генераторными катушками, наводимая в которых ЭДС при наличии внешней нагрузки (лампочки сигнально-отличительных огней и т. п.) создает переменный ток. Мощность, отдаваемая катушками в сеть, при напряжении 12 В составляет не менее 40 Вт при 5000 об/мин и не менее 25 Вт при 4250—4500 об/мин. В связи с этим мощность одновременно включаемых ламп не должна быть ниже мощности, развиваемой магдино. В противном случае лампочки будут работать с перекалом и могут перегореть. По этой же причине не допускается поочередное включение и выключение отдельных ламп — все потребители электроэнергии должны включаться одновременно.

Бортовая сеть включается после запуска мотора, когда его частота вращения достигнет 1000 об/мин. Если установить выпрямитель типа ВУ-1 или ВУ-2, то можно использовать снимаемое напряжение для зарядки аккумуляторной батареи. Полупроводниковый выпрямитель может быть собран по мостиковой схеме из четырех диодов Д214-215; годятся также Д231-234; Д241-248; Д304-305. С начала 80-х годов моторы «Вихрь-М» и «Вихрь-30» комплектуются штатным выпрямительным блоком ВБГ-ЗА, рассчитанным на максимальную силу постоянного тока до 7 А и позволяющим осуществлять подзарядку аккумуляторных батарей.

Рис. 1. Принципиальная схема электрооборудования мотора «Вихрь» с электростартером.

1 — магдино; 2 — катушки питания зажигания; 3 — генераторная катушка; 4 — катушка зажигания; 5 — выпрямитель; б — аккумуляторная батарея 6СТ42; 7 — стартер; 8 — кнопка «Стоп»; 9 — кнопка «Пуск»

Рис. 2. Принципиальная схема электрооборудования с магнето МГ-101.

1 — плата магнето; 2 — контрольно-коммутационный пульт: 3 — тахометр; 4 — датчик температуры ТМ-104; Кн — кнопка «Стоп»; 1Ш — штекерный разъем с 4 контактами; 2Ш — разъем с 7 контактами; В1 — тумблер с нейтральным положением; В2, ВЗ — тумблер; Л1 — сигнальная лампа 12 В, 2 Вт контроля температуры: Л2, ЛЗ, Л4 — лампы ходовых отличительных огней 12 В, 2 Вт, Л5 — лампа освещения; Д1, Д2, ДЗ — диоды Д245; Д4 — диод Д226

На моторах, магнето которых не имеет специальных генераторных катушек («Ветерки», «Москва», «Вихрь» прежних выпусков), для питания бортовой сети могут быть использованы токи, возникающие в первичной обмотке катушки зажигания. Схема подключения сети к магнето, разработанная В. С. Земсковым и И. В. Шафранским, приведена на рис. 2. Схема проверена в работе на моторе «Вихрь-М», оборудованном магнето МТ-101 (без генераторных катушек). Она предусматривает питание ходовых огней с лампами малой мощности, позволяет замерять частоту вращения коленчатого вала двигателя, контролировать его температурный режим. Конструктивно она выполнена в виде отдельного пульта с габаритами 120х110х80 мм и подсоединяется к мотору с помощью штепсельного разъема.

Лампочки ходовых огней и освещения при работающем двигателе питаются от системы зажигания через диоды Д1, Д2, а при выключенном двигателе — от батареи или аккумулятора, причем переключение питания при остановке двигателя происходит автоматически с помощью диода ДЗ. На тахометр питание подается постоянно от батареи через диод Д4.

Источник: wherry.ru

Электрооборудование Подвесного мотора

Магдино МН-1 на моторах «Прибой» и «Нептун» и МВ-1 на «Вихрях» снабжены генераторными катушками, наводимая э. д. с. к которых при наличии внешней нагрузки (лампочки сигнально-отли — чительных огней и т. п.) создает переменный ток. Мощность, отдаваемая катушками в сеть, при напряжении 12 В —5% составляет не менее 40 Вг при 5000 об/мин и не менее 25 Вт при 4250—4500 об/мин. В связи с этим мощность одновременно включаемых ламп не должна быть ниже мощности, развиваемой магдино. В противном случае лампочки могут перегореть По этой же причине не допускается поочередное включение и выключение отдельных ламп— все потребители электроэнергии должны включаться одновременно.

Бортовая сеть включается после запуска мотора, когда его частота вращения достигнет 1000 об/мин. Если установить выпрямитель типа ВУ-1 или ВУ-2, то можно использовать снимаемое напряжение для за| ядки.1кк>муляториой батареи. Полупроводниковый выпрямитель можег быть собран по мостиковой схеме из четырех диодов Д214—Д215 (годятся также Д231—Д234; Д241—Д248; Д8О4—Д305) (см. рис. 181).

Намоторах, матето которых не имеет специальных генераторных катушек («Ветерки», «Москва», «Вихрь» прежних выпусков), для пита­ния бортовой сети могут быгь использованы токи, возникающие в пер­вичной об?/отке катушки зажигания Схема подключения приведена на рис. 178.

Рис. 177. Полый болт с терморе­зистором.

Принцип работы этой схемы таков. Полный ток в первичной обмотке катушки зажигания дает пять импульсов (три одного направления и
два другого) Разрыв контакта прерывателя и пробой искрового проме­жутка свечи происходят в момент наиболее мощного импульса (третьего). Остальные импульсы в системе зажигания применения не находят и пред­ставляют собой побочное явление, поглощающее, однако, часть энергии. Задача заключается в том, чтобы, отделив бесполезно затрачиваемые импульсы тока от полезного импульса тока зажигания, использовать их для системы освещения.

Практически это можно осуществить применительно ко второму и четвертому импульсам (по направлению противоположным импульсу

_зажигания) с помощью полу­проводниковых диодов. Разница между вторым и четвертым им­пульсами заключается в том, что второй импульс существует в течение всего времени работы магнето и обычно затрачивается на бесполезный нагрев обмотки, а четвертый — при нормальной работе магнето отсутствует, так как цепь первичной обмотки в момент, когда он должен воз­никнуть, разомкнута прерывате­лями.

Таким образом, чтобы ис­пользовать второй импульс, его нужно отфильтровать от тока ча — жигания, а четвертый импульс — шунтировать цепью освещения контакты прерывателя на время протекания этого импульса.

В схеме, приведенной на рис. 178, а, все импульсы тока идут через прерыватель П до разрыва его контактов, минуя лампу Л, так как диод Д2 ра­ботает в запорном направлении. После разрыва контактов прерыватель остается шунтированным си­стемой освещения. Таким образом, здесь используется только чет­вертый импульс. Мощность, отбираемая по этой схеме, составляет 6 Вт при напряжении 12 В

В схеме, показанной на рис 178, б, используются оба импульса тока в катушке зажигания, поэтому она обеспечивает и вдвое большую мощность — 12 Вт Диод Д1 пропускает ток через прерыватель П, А диод Д2 препятствует прохождению тока зажигания через систему освещения. Диод Д1 должен быть рассчитан на ток 5 А, а диод Д2 — на 0,3—0,45 А. Обратное пробивное напряжение диодов должно находиться в пределах 300—350 В Пригодны диоды КД-202Ж, Д-204.

Рис. 178. Схемы отбора электро энергии для освещения от катушек зажигания.

Система освещения подключается к прерывателям панели магдино. Направление включения диодов выбирается опытным путем: если диод включен неправильно, пропадает искра в системе зажигания. Возможны два конструктивных решения системы освещения. Первая — поместить диоды в специа. к.ную вилку, подключаем> ю вмксте с лам­пой к штепсельным гнездам, смонтированным на поддоне мотора

Вторая — смоншровать колодку с диодами в удобном месте под ко­жухом мотора, а к гнездам подсоединять только лампочку.

Для моторов типа «Москва» со слабым постоянным магнитным полем маховика рекомендуется брать одчосвечевую лампочку на 6 В.

Моторы типа «Вихрь», имеющие магдино МГ-101А или МВ-1 с ге­нераторными катушками, могут быть оборудованы электростартером — необходимым дополнением к системе дистанционного управления мотором. Могут быть применены специальные стартеры СТ-353 или СТЛ-100ТВ (в последнем случае следует стартер дополнить контакто­ром ДКД-501) Иногда любители используют для этой цели более

Доступные стартеры СТ-351 от автомобиля «Запорожец», имеющие аналогичную конструкцию, но противоположное направление враще­ния (рис. 179). Этот стартер необходимо немного переделать.

Для изменения направления вращения якоря стартера нужно, не снимая башмаков с обмоткой со статора, поменять местами подсое динения начала и конца обмотки возбуждения. Затем следут изменить зацепление роликовой муфты. Деталь, показанную на рис. 179, 6, Отпскают нагревом до красного свечения и разрезают ножовкой по линии /—/.

Затем отрезанную часть 1 протачивают и запрессовываю! на глубину 1,5 мм в часть 2 с другой стороны. Пазы 3 в деталях 1 и 2 Должны совпадать. Детали пропаивают латунью или припоем ПСр45 и затем закаливают. Пружину мфты заменяют на менее упругую.

Верхнюю часть корпуса стартера, приле1ающую к картеру мо­тора, на высоте 35 мм от верха подпиливают так, чтобы пусковое уст­ройство стартера располагалось слева (рис. 180), затем из стали тол­щиной 4—5 мм изютавливают кронштейны. Их размеры лучше всего подошать по месту так, чтобы стартер плотно приле1ал к картеру, а зубья шестерни и венца на маховике имели на достаточной глубине

Рис. 180. Расположение кронштейнов на корпусе стартера.

‘ — корпус; 2 и- кронштейн; Ъ — отверстия для крепления к фланцу картера

Рис. 181. Принципиальная схема электрооборудования мотора с электростартером.

/ — магдпно: 2 — катушка питания зажигания; It — генератор­ная катушка; 4 — катушка зажигания; 5—выпрямитель ВУ-1; В — аккумуляторная батарея 6СТ42; 7 — стартер S— кнопке ЛСгопу 9 — кнопка «Пуск»

Правильное зацепление. После подгонки кронштейны приваривают к корпусу стартера, который при этом нужно охлаждать, чтобы не повредить обмотки возбуждения. Все неиспользованные приливы на верхней алюминиевой крышке стартера отпиливают.

На маховике мотора нужно проточить посадочное место для на — прессовки зубчатого венца. Венец изготавливают из стали 40, после чего поверхность зубьев закаливают по твердости HRC42—52. Число зубьев венца — 72, модуль — 2,5 (корригированный), угол профиля зуба 20е. Венец напрессовывают на маховик без дополнительной фик­сации. На валу стартера закрепляют шестерню с числом зубьев 11.

Зубья шестерни стартера должны входить в венец маховика с за­зором по торцу 1—2 мм, иначе при запуске будет слышен неприят­ный шум. Проверив зацепление, можно прокрутить двигатель, вывер­нув предварительно свечи зажигания. При этом контактор следует отрегулировать так, чтобы ток в обмотки стартера подавался только после того, как шестерня войдет в зацепление с венцом маховика.

Источником тока в системе служит аккумуляторная батарея 6СТ42 напряжением 12 В и емкостью 42 А-ч. Ее подзарядка осуществляется через полупроводниковый выпрямитель (рис. 181) от генераторных катушек магдино. При запуске пусковой ток достигает силы 180 А, поэтому сечение кабеля, подводящего ток от аккумулятора к стар­теру, должно быть не меньше 8,8 мм2, а длина его не должна превы­шать 1,5 м. Рекомендуется применять кабель БПВЛ в хлорвиниловой изоляции. Другая часть схемы монтируется проводом МГШВ-0,75.

При установке стартера катушки зажигания переставляют в дру­гое место. На поддоне мотора устанавливают дублирующие кнопки «Пуск» и «Стоп» (основные следует расположить на пульте управле­ния мотолодкой). Непосредственно к выходным клеммам аккумулятора или его отдельным банкам (в зависимости от напряжения применя­емых электроламп) может быть подключена бортовая сеть освещения или сигналыю-отличительных огней суммарной мощностью не бо­лее 40 Вт. Емкости батареи хватает примерно на 50 пусков двигателя.

Запуск холодного мотора производится с включенной системой подсоса топлива, поэтому желательно блокировать вилку включения стартера с тросиком обогащения или применить для этой цели соле­ноид, как это сделано на моторе «Москва-30».

Источник: akvasvit.ru