|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 101-150
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 151-200
Оптронный датчик электронного зажигания для автомобиля Жигули.
Г. Кудинов, Г. Савчук
В настоящее время многие автолюбители оснащают свои машины приборами электронного зажигания, приобретенными в магазине или изготовленными самостоятельно. Большинство таких устройств управляется от контактного прерывателя. Однако присущие ему недостатки — люфт вала, «дребезг» контактов и пр., уменьшают достоинства приборов электронного зажигания. Лучшие результаты получаются при управлении от бесконтактных датчиков.
В настоящей статье авторы предлагают вниманию читателей доработку серийного прерывателя-распределителя Р-125 автомобиля «Жигули» для размещения в нем оптронного бесконтактного датчика без нарушения его функционирования в случае работы с обычным электромеханическим зажиганием.
Доработка включает изготовление следующих деталей: держателя светодиода; стойки, на которой устанавливается фотодиод и закрепляется держатель светодиода; кольца с вырезами; технологической центрирующей оправки для установки кольца.
Держатель светодиода и стойка изготавливаются из алюминиевого сплава по чертежам рис. 1 и 2.
Рис. 1. Держатель светодиода
Рис. 2. Стойка
Кольцо — из стали любой марки (рис. 3).
Рис. 3. Кольцо
На рис. 4 изображена подвижная пластинка прерывателя-распределителя с разметкой резьбовых отверстий для крепления стойки.
Рис. 4. Подвижная пластина
Оправка представляет собой шайбу наружным диаметром 44, внутренним 19 и толщиной 5 мм. Кольцо с помощью центрирующей шайбы устанавливается на ротор, в пластине которого через кольцо высверливают отверстия под резьбу М2,5. Кольцо на роторе можно установить только в определенном положении из-за наличия канавки на его торце. При указанных на чертеже кольца углах фотодиод начинает освещаться в момент разрыва контактов, поэтому при переходе с одной системы зажигания на другую положение прерывателя-распределителя не изменяется, т. е. угол опережения зажигания остается прежним.
При изготовлении кольца следует обратить особое внимание на то, чт.обы начала вырезов, т. е. переход от неосвещенного состояния фотодиода к освещенному, были расположены строго под углом 90°. Соотношение освещенного и затемненного состояния фотодиода соответствует разомкнутому и замкнутому положениям прерывателя, поэтому датчик может работать не только с конденсаторной, но и с транзисторной системой зажигания.
В датчике использованы светодиод АЛ107А (или АЛ107Б), фотодиод ФД9 (или ФД-К-155).
При сборке датчика на держатель светодиода приклеивается клеммная колодка с тремя лепестками для крепления выводов светодиода и фотодиода. Выводы светодиода с надетыми хлорвиниловыми трубками укладываются в паз и закрепляются эпоксидным клеем, также клеем закрепляются провода от фотодиода. Выводы от клеммной колодки припаиваются к разъему РГ1Н-1-1 со спиленным с одной стороны фланцем. Разъем устанавливается вместо клеммы низкого напряжения и крепится винтом М2 к корпусу прерывателя-распределителя, при этом крышку распределителя дорабатывать не надо.
Оставшийся провод, который шел от прерывателя к клемме низкого напряжения, можно не отсоединять, а зажать его наконечник между контактами прерывателя. Провод будет надежно закреплен от перемещений, а подвижной контакт отодвинется от кулачка.
При переходе на электромеханическую систему зажигания клемма низкого напряжения устанавливается на свое место, а для крепления снятого разъема в пластине, удерживающей фетровую набивку, нарезается в удобном месте резьба М2.
Совместно с бесконтактным датчиком легко выполнить противоугонное устройство, например, по мостовой схеме, которая разрешает работу не просто при замыкании или размыкании какой-либо цепи, а и при подключении резистора определенного сопротивления, обеспечивающего баланс моста. Такой резистор будет являться ключом к системе зажигания. Таких мостов может быть два и более, тогда ключ будет представлять собой часть разъема с набором резисторов. Для примера на рис. 5 изображена схема одного такого моста. Все необходимые данные приведены на схеме.
Рис. 5. Схема противоугонного устройства
При выполнении равенства R3/(R1+R2)=R5/R4 напряжение в диагонали моста равно нулю и транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Закрыты и транзисторы VT3, VT4, при этом противоугонное устройство через транзистор VT4 не влияет на работу электронного зажигания. При извлечении «ключа» R1 или попытке заменить его резистором с другим сопротивлением баланс моста нарушается, при этом открывается один из транзисторов VT1 или VT2 (в зависимости от сопротивления резистора, включенного вместо R1). Ток коллектора транзисторов VT1, VT2 или VT3 открывает ключевой транзистор VT4, который блокирует работу электронного зажигания. Точка подключения выхода ключевого транзистора VT4 может быть различна в зависимости от схемы устройства зажигания.
При применении оптронного датчика, описанного в статье, резистор R9 следует подключить к проводу, идущему от фотодиода к блоку электронного зажигания. При этом в случае срабатывания противоугонного устройства — извлечения «ключа» — ток транзистора VT4 устанавливает выходной потенциал оптронного датчика близким к нулю, и работа электронного зажигания оказывается невозможной.
В случае использования двух и более мостов коллекторы соответствующих транзисторов объединяются.
В схеме рис. 5 вместо транзисторов КТ203Б можно использовать транзисторы КТ361Г, КТ349Б, МП 105 а вместо КТ315Г подойдут КТ312В, КТ301Е или МП101б. Резисторы R2 и R9 являются ограничительными. На схеме указан один из возможных вариантов сопротивлений резисторов моста. В реальном противоугонном устройстве сопротивления резисторов R3—R5 и R1 желательно использовать другие и хранить в тайне. При этом сопротивление резистора R3 может лежать в пределах 30...150 кОм, R1 —6,0... 120 кОм, а сумма сопротивлений резисторов R4 и R5 должна быть близкой к 3 кОм. Противоугонное устройство может размещаться в корпусе блока электронного зажигания или в любом подходящем месте. На щиток выводятся только клеммы «ключа».
ВРЛ №97
Применение оптронного датчика для электронного зажигания
Г. Кудинов, Е. Кудинова
В выпуске № 97 сборника ВРЛ за 1987 год была опубликована статья авторов Г. Кудинова и Г. Савчука «Оптронный датчик электронного зажигания для автомобилей «Жигули». Поток писем из разных регионов страны показал не только большой интерес автолюбиелей, но также и то, что большинство читателей нужаются в пояснении: как и куда включить описанный датчик.
В публикуемой ниже статье содержатся ответы на многие вопросы читателей.
Для определения угла положения коленвала двигателя и управления системой зажигания используются самые разнообразные датчики — механические, электромагнитные, индуктивные, магниторезистивные, оптоэлектронные и др. Механические датчики (прерыватели) применялись и применяются в большинстве карбюраторных двигателей. Основными их достоинствами являются простота, малая стоимость и возможность коммутировать большие токи, что позволяет непосредственно к ним подключить катушку зажигания. Однако, вследствие недостатков им присущих, неоднократно описанных на страницах журналов и в выпусках ВРЛ, а также в литературе по автомобильной электронике, конструкторы все чаще применяют бесконтактные датчики.
При выборе типа датчика авторы старались соединить простоту конструкции с возможностями электроники, что и определило тип используемого датчика.
Оптронный датчик, состоящий из светодиода АЛ107А, фотодиода ФД-9 и шторки-кольца, описан в выпуске ВРЛ № 97 за 1987 г., где полностью даны его конструкция, размещение и рекомендации. Ошибок в чертежах нет.
На рис. 1 приведена принципиальная схема электронного зажигания, работающего совместно с оптронным датчиком.
Рис.1. Принципиальная схема электронного зажигания
Схема зажигания состоит из оптронного датчика, усилителя-формирователя, собранного по схеме триггера Шмитта на элементах R9—R15, VT5—VT6, усилителя тока VT7, R17, силового ключа VT8, R16, R18 и противоугонного устройства на элементах C1, R1—R8, VT1—VT4. Резистор R20 входит в состав противоугонного устройства, и его сопротивление является ключом данного устройства.
Сигнал, снимаемый с фотодиода, подается на вход усилителя-формирователя, нагрузкой фотодиода является резистор R9 и входное сопротивление транзистора VT5. Разметка пластины прерывателя Р125 выполнена таким образом, что фотодиод начинает освещаться в момент разрыва цепи прерывателя, что исключает дополнительную регулировку распределителя. При этом проводимость фотодиода возрастает, что приводит к увеличению тока через него, падение напряжения на R9 увеличивается и достигает порога переключения триггера. Транзистор VT5 открывается, a VT6 закрывается скачком, при этом VT7, а следовательно, и VT8 запираются и магнитная энергия, накопленная катушкой зажигания, преобразуется в высокое напряжение. Для защиты силового ключа от пробоя применен варистор R18 и конденсатор С2. При закрывании окна проводимость уменьшается, транзистор VT5 запирается, VT6, VT7, VT8 — отпираются и в катушке зажигания происходит накопление магнитной энергии. Далее циклы повторяются.
В систему электронного зажигания добавлено противоугонное устройство, описанное в ВРЛ № 97. Там же описана его работа и рекомендации по выбору ключа. В случае несовпадения сопротивления резистора R20 с установленным при настройке (если ключ вынут или пытаются подобрать иной) резисторный мост R2R20R6R7 разбалансирован и транзистор VT4 открыт. При этом принудительно открыт транзистор VT5 и фотодиод не оказывает управляющего действия на систему зажигания, которая оказывается заблокированной.
Схема электронного зажигания смонтирована в дюралевом фрезерованном корпусе размером 90Х60Х50, выполняющем одновременно роль радиатора транзисторов VT7 и VT8. Транзисторы размещены на корпусе в выфрезерованном углублении и залиты эпоксидным компаундом. Корпуса транзисторов электрически изолированы от фрезерованного корпуса схемы зажигания слюдяной прокладкой и диэлектрическими втулками, сквозь которые проходят крепежные болты накидных фланцев. Резистор R7 выполнен из провода ПЭЛШОК-0,51 И размещен внутри корпуса вдоль внутренних стенок для лучшей отдачи тепла радиатору. Для обеспечения механической жесткости провод приклеен клеем БФ-2. Соединение схемы с датчиком осуществляется кабелем, состоящим из трех проводов, помещенных в полихлорвиниловую трубку и экранную оплетку. Кабель подпаивается к ответной части разъема РГН1-1, установленного на прерывателе распределителя. Остальные соединения осуществлены через разъем РСГ-10АТВ. В качестве разъема для «ключа» авторы применили восьмиштырьковую панельку от радиоламп октальной серии. Желающим повторить описанное устройство следует иметь в виду, что транзисторы VT5, VT6 должны иметь H21 >100, остальные транзисторы подбора не требуют.
Налаживание проводят с отключенным противоугонным устройством. Для этого резистор R8 временно выпаивают.
После проверки правильности монтажа схемы подключают датчик и подают напряжение питания. При вращении вала распределителя ток через фотодиод должен изменяться от 0,3...1,0 мА в освещенном состоянии до 2...20 мкА в затемненном.
Проще всего этот ток можно измерить, подключив тестер параллельно резистору R9. Фотодиод, имеющий темновой ток более 20 мкА при комнатной температуре, использовать нежелательно.
При этом напряжение на коллекторе VT6 должно скачком изменяться от 0 до 7...8 В.
Наиболее устойчивый режим работы усилителя-формирователя, в случае необходимости, можно установить подбором резистора R9.
Подключив катушку зажигания, проверяют работу системы. Искра должна устойчиво возникать при любых скоростях вращения вала, вплоть до самых малых. В последнюю очередь налаживают противоугонное устройство. Сопротивление резистора «ключа» R20 подбирают такой величины, чтобы разность потенциалов между точками А и Б была равна нулю. Это можно проконтролировать тестером. После подбора резистора R20 впаивают на место резистор R8 и проверяют схему. При установленном «ключе» (R20) система зажигания должна нормально работать. При извлечении «ключа» искра возникать не должна, что свидетельствует о нормальной работе защиты.
Все резисторы, мощность которых не указана на схеме — МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Транзисторы VT1—VT4 можно применять с любым буквенным индексом, возможно применение КТ312А (Б) и других, но обязательно кремниевых. Транзисторы VT2, VT3 можно заменить на КТ208 и др., но обязательно кремниевые, VT5 и VT6 — КТ361, КТ203. Возможно применение и германиевых МП42Б, однако это снижает температурную надежность работы устройства, VT7 может быть заменен на КТ807Б, КТ815, КТ817Б и др. Вместо КТ809 возможно применение КТ812А, КТ828А (Б), КТ834А, КТ838, КТ839, КТ841, при этом варистор R18 можно не ставить. Конденсатор С1 —типа КМ4, КМ5, С2 — МБМ на 500 В.
Вместо АЛ107А подойдет АЛ107Б или АЛ115. Тип фотодиода выбран исходя из его минимальных размеров в длину и большой крутизны преобразования. При применении диодов типа КФДМ и ФД-3 необходимо изменить конструкцию оптронного датчика. Разъем РСГ — 10АТВ можно заменить на любой, имеющийся у автолюбителя, допускающий ток через контакты не менее 3 А. Если контакты разъема допускают меньший ток, необходимо несколько контактов соединить в параллель для цепей общего провода и катушки зажигания.
Описанный оптронный датчик хорошо работает и с конденсаторными системами зажигания, имеющими импульсный накопитель энергии. В [3] помещена статья А. Синельникова «Блок электронного зажигания повышенной надежности», в которой описан вариант схемы с накопительным конденсатором, управляемым от стандартного прерывателя. За основу схемы взято типовое промышленное устройство «Искра-2М» [4], обладающее повышенной устойчивостью к импульсным помехам в бортсети, возникающим при работе различных систем автомобиля.
Принципиальная схема подключения оптронного датчика к указанному блоку показана на рис. 2.
Рис.2 Схема подключения датчика к системе «Искра-2М»
В схеме указаны обозначения элементов, принятые в оригинале (рис. 1, с. 40). При этом элементы R1, R3, Dl—D4 и конденсатор С1 исключен. Конденсатор прерывателя также не требуется. Сопротивление резистора R5 изменяется на 240 Ом, a R4 — на 510 Ом. Перемычка между ними со стороны контакта прерывателя «Пр» разрывается и они используются для стабилизации тока светодиода (R5) и для защиты системы зажигания от неприятностей в случае замыкания на массу провода +12 В, идущего к фотодиоду (R4). Сопротивление резистора R7 желательно увеличить до 1...1,5 кОм. Схема распайки фотодиода отличается от рис. 1.
Противоугонное устройство, описанное в «ВРЛ» № 97 в статье «Оптронный датчик электронного зажигания для автомобиля «Жигули», также можно использовать с данной схемой. На рис. 2 показано включение противоугонного устройства, при этом резистор R9 из схемы противоугонного устройства исключается. Желающим использовать оптронный датчик со схемой «Искра-2» следует иметь в виду, что в схеме, опубликованной в ВРЛ № 73, допущена ошибка — резистор R14 нижним концом должен быть соединен с коллектором транзистора VT2, а не с шиной +12 В.
Описанный датчик можно использовать и с системами «Искра-1», а также «Электроника Б-5-31». Так как в схемах применен импульсный способ управления, то необходимо использовать оптронный датчик совместно с усилителем-формирователем, схема которого показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема подключения датчика к системе «Искра-1»
Выход формирователя подключается к входу устройств — к контакту, который соединяется с прерывателем, а из схемы удаляются резисторы R1 и R2, которые в их штатном использовании обеспечивают ток прерывателя порядка 0,2 А. Обозначения соответствуют схемам, описанным в [4]. При использовании системы «Искра-3» необходимо добавочно исключить VT1 и VT3, при этом многоискровой режим исключается.
Схема на рис. 3 может применяться совместно с промышленным прибором «Электроника-1М». Включение аналогично — выход формирователя подключается к контакту входа устройства вместо прерывателя, резисторы R8 и R9 из схемы убираются.
При использовании схемы формирователя надо учесть, что он должен быть размещен рядом с устройствами зажигания и соединен с ними возможно более короткими проводами. Конструктивное соединение с датчиком такое же, как и с устройством на рис. 1.
Устойчивая работа формирователя обеспечивается подбором резистора R2 формирователя. Резисторы R11 и R31 являются токоограничительными. Усиление транзистора VT1 по постоянному току желательно не менее H21 >100.
Противоугонное устройство может быть подключено к датчику при использовании с промышленными системами «Искра-1», «Электроника Б-5-31», «Искра-3» и «Электроника- 1М» в соответствии со схемой рис. 3.
Конструкции, как системы зажигания в целом, так и усилителя-формирователя с противоугонным устройством,
могут быть любыми, важно, чтобы они были достаточно прочными механически, поэтому авторы не приводят чертежей радиаторов, печатных плат и схем разводок, предлагая радиолюбителям самим попробовать силы в конструировании.
Литература
1. Горкин В., Федоров А. Бесконтактная система зажигания.
ВРЛ № 73, ДОСААФ, 1981.
2. Бела Буна. Электроника в автомобиле.— М.: Транспорт. 1979.
3. Синельников А. Блок электронного зажигания повышенной
надежности. ВРЛ № 73, ДОСААФ, 1981.
4. Синельников А. Электронные приборы для автомобилей.
М : Энергоатомиздат, 1986.
5. Кудинов Г., Савчук Г. Оптронный датчик электронного
зажигания для автомобиля «Жигули».— ВРЛ N 97. ДОСААФ,
1987.
ВРЛ №107
|
