Радиосхемы. — Светодиодный автомобильный стробоскоп
категория
материалы в категории
П. БЕЛЯЦКИЙ, г. Бердск Новосибирской обл
Радио, 2000 год, № 9
Известно, насколько важна оптимальная установка момента зажигания горючей смеси в цилиндрах бензинового двигателя для обеспечения его максимальной мощности, экономичности и правильного температурного режима. Выполнение этой работы без приборов требует определенного опыта, отнимает немало времени, да и точность установки может оказаться невысокой.
Простой стробоскоп на светодиодах позволит быстро, точно и с минимумом хлопот установить угол опережения зажигания.
Светоизлучателем в стробоскопических приборах заводского изготовления служит безынерционная импульсная лампа, обеспечивающая настолько яркие световые вспышки, что устанавливать опережение зажигания можно даже в условиях большой внешней освещенности. К сожалению, срок службы импульсных ламп невелик, да и приобрести новую, нужного типа, непросто.
С появлением на рынке отечественных светодиодов с силой света более 2000 мкд (для сравнения — у светодиодов серии АЛ307-М при таком же токе значение этого параметра 10… 16 мкд) стало возможным использование их в любительских стробоскопических приборах. В описываемой ниже конструкции использована группа из девяти светодиодов КИПД21П-К красного свечения. Прототипом прибора послужило устройство, опубликованное в болгарском журнале «Радио, телевизия, электроника», 1988, № 8, с. 37.
Работа стробоскопа основана на так называемом стробоскопическом эффекте. Суть его состоит в следующем: если осветить движущийся в темноте объект очень короткой яркой вспышкой, он зрительно будет казаться как бы неподвижно «застывшим» в том положении, в каком его застала вспышка. Освещая, например, вращающееся колесо вспышками, следующими с частотой, равной частоте его вращения, можно зрительно «остановить» колесо, что легко заметить по положению какой-либо метки на нем.
Для установки момента зажигания запускают двигатель на холостые обороты и стробоскопом освещают специальные установочные метки.
Одна из них — подвижная — размещена на коленчатом валу (либо на маховике, либо на шкиве привода генератора), а другая — на корпусе двигателя. Вспышки синхронизируют с моментами новообразования в запальной свече первого цилиндра, для чего емкостный датчик стробоскопа крепят на ее высоковольтном проводе.
В свете вспышек будут видны обе метки, причем, если они находятся точно одна против другой, угол опережения зажигания оптимален, если же подвижная метка смещена, корректируют положение прерывателя-распределителя до совпадения меток. Если на автомобиле установлен электронный октан-корректор, совпадения меток добиваются соответствующей ручкой регулировки. О том, как подготовить двигатель для этой операции, можно прочитать в книге «Электрооборудование автомобилей» (Справочник), под ред. Чижкова Ю. П. — М.: Транспорт. 1993.
Схема стробоскопа
Питают прибор от бортовой сети автомобиля. Диод VD1 (см. схему на рис. 1) защищает стробоскоп от ошибочной перемены полярности напряжения питания.
Емкостным датчиком прибора служит обычный зажим «крокодил», который прицепляют на высоковольтный провод первой запальной свечи двигателя. Импульс напряжения с датчика, пройдя через цепь C1R1R2. поступает на тактовый вход триггера DD1.1, включенного одновибратором.
До прихода импульса одновибратор находится в исходном состоянии, на прямом выходе триггера — низкий уровень, на инверсном — высокий. Конденсатор СЗ заряжен (плюс со стороны инверсного выхода), заряжается он через резистор R3.
Импульс высокого уровня запускает одновибратор, при этом триггер переключается и конденсатор начинает перезаряжаться через тот же резистор R3 с прямого выхода триггера. Примерно через 15 мс конденсатор зарядится настолько, что триггер будет снова переключен в нулевое состояние по входу R.
Таким образом, одновибратор на последовательность импульсов емкостного датчика реагирует генерацией синхронной последовательности прямоугольных импульсов высокого уровня постоянной длительностью — около 15 мс.
Длительность импульсов определяют номиналы цепи R3C3. Плюсовые перепады этой последовательности запускают второй одновибратор, собранный по такой же схеме на триггере DD1.2.
Длительность импульсов второго одновибратора — до 1,5 мс. На это время открываются транзисторы VT1 — VT3, составляющие электронный коммутатор, и через группу светодиодов HL1 — HL9 протекают мощные импульсы тока — 0,7…0,8 А.
Этот ток значительно превышает паспортное значение максимально допустимого импульсного прямого гока (100 мА), установленное для светодиодов. Однако, поскольку длительность импульсов мала, а их скважность в нормальном режиме не менее 15. перегрева и выхода из строя светодиодов не отмечено. Яркость же вспышек, которую обеспечивает группа из девяти светодиодов, оказывается вполне достаточной для работы со стробоскопом даже днем.
Для того чтобы убедиться в надежности прибора, был проведен контрольный электропрогон светоизлуча-теля при токе в импульсе 1 А в течение часа. Все светодиоды выдержали испытания, при этом их перегревания не было обнаружено.
Заметим, что обычно время пользования прибором не превышает пяти минут.
Экспериментально установлено, что длительность вспышек должна быть в пределах 0.5…0.8 мс. При меньшей длительности увеличивается ощущение недостатка яркости освещения меток, а при большей — увеличивается их «размытость». Необходимую длительность легко подобрать визуально во время работы со стробоскопом подстроечным резистором R4. входящим во времязадающую цепь R4C4 второго одновибратора.
Назначение первого одновибратора — защитить светодиоды от выхода из строя при случайном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя в процессе пользования стробоскопом. Обычно установку угла опережения зажигания проводят на оборотах двигателя, близких к холостым. Если частота искрообразования будет увеличиваться, начнет уменьшаться скважность вспышек (так как их длительность фиксирована). При большой частоте искрообразования выделение тепла в светодиодах может стать чрезмерно большим, что приведет к выходу их из строя.
Длительность импульсов первого одновибратора выбрана такой, чтобы при достижении частоты вращения коленчатого вала около 2000 мин-1 скважность выходных импульсов этого одновибратора приблизилась к 1. При дальнейшем увеличении входной частоты работа триггера DD1 выходит из синхронизма с ней и одновибратор начинает вырабатывать импульсы случайных длительности и частоты. Усредненная частота срабатывания второго одновибратора в этом режиме существенно меньше опасного предела.
Резистор R9 способствует более полному закрыванию мощного транзистора VT3 в паузах между вспышками. Этот транзистор необходимо выбрать с минимальным напряжением насыщения коллектор—эмиттер, тогда гораздо легче будет обеспечить требуемую яркость вспышек.
Если яркость окажется все же недостаточной, можно попробовать собрать выходной транзисторный коммутатор по схеме, показанной на рис. 2. В этом случае, кстати, будет ограничен на безопасном уровне коллекторный ток транзисторов VT1 и VT2.
Резисторы R6—R8 ограничивают ток через светодиоды.
Конденсатор С2 подавляет импульсы напряжения в цепи питания прибора, могущие вызывать сбои в работе триггеров. Резистор R5 ограничивает базовый ток транзистора VT1.
Микросхему К561ТМ2 можно заменить на К176ТМ2. а также на 564ТМ2 с учетом особенностей ее корпуса. Вместо диода КД209А подойдет КД208А. но лучший результат дадут диоды КД226А, КД213А-КД213Г, КД2997В, КД2999В, так как у них меньше прямое падение напряжения. Подстроенный резистор — СПЗ-196 или СП5-1. Кон денсаторы — КМ-5, К73-9 или другие; С1 должен выдерживать напряжение до 200 В.
Транзисторы КТ315Б могут быть заменены любыми из серий КТ3102. КТ342, а КТ815А — любым из серий КТ815, КТ817.
Проводник от датчика до прибора должен быть не слишком длинным и обязательно экранированным, поскольку чувствительность прибора весьма высока. Выключатель SA1 — любой автомобильный или тумблер ТВ2-1.
Стробоскоп удобнее всего собрать в пластмассовом корпусе от карманного фонаря. Светодиоды монтируют на диске толщиной 1 мм из фольгированного стеклотекстолита вплотную один к другому, крепят диск на место лампы фонаря.
Ручку резистора R4 можно вывести на одну из стенок корпуса вблизи от выключателя питания SA1.
Правильно собранный прибор налаживания не требует. Нужно только установить оптимальную яркость освещения и четкость наблюдаемых меток резистором R4.
Автомобильный стробоскоп на светодиодах
электроника для авто
Во многих схемах стробоскопов для определения точного момента зажигания используют лампы ИФК и довольно сложные схемы их «обвески». Мною предложена относительно несложная схема стробоскопа, которая легка в наладке и не имеет дефицитных деталей (см. рисунок).
R1C1R2VD1VD2 — звено, согласующее высоковольтный сигнал со входа устройства на вход микросхемы DA1, которая является таймером 1006ВИ1, включенным по схеме одновибратора. На каждый входной импульс на выходе 3 появляется импульс, время существования которого определяется звеном R3C2.
Резистором R3 регулируют длительность выходного импульса. На транзисторе VT1 собран усилитель.
На элементе DA1 собран одновибратор, т.е. ждущий мультивибратор, который ожидает входные импульсы с высоковольтного провода первого цилиндра. Датчик этих импульсов представляет собой обычную прищепку, на одной из сторон которой намотан провод диаметром 0,1 …0,3 мм.
Количество витков 30-50, эта обмотка надежно закреплена клеем «Момент» или «Супер цемент», «Глобус» и т.д. Поверхность обмотки защищают обычной изолентой таким образом, чтобы прищепка надежно закрывалась или открывалась. К одному концу этой обмотки припаивают провод, лучше экранированный. Экран провода подключают к «земле» в основной схеме. Элементы R1 C1 R2 R3 согласовывают сигнал от датчика с входом микросхемы. Длительность выходного импульса регулируют звеном R3C2. Транзистор VT1 включает и выключает непосредственно светодиоды HL1-HL9. Свечение светодиодов должно быть ярко-белым. Светодиоды не имеют определенной марки.
Длительность выходного импульса должна быть в пределах 0,5…0,8 мс. Если больше, то светодиоды долго не выдерживают, и пометки на маховике или на шкиве коленвала будут «размыты». При регулировке обороты двигателя нужно держать в пределах 850… 1700 мин -1. Обороты перед регулированием лучше пометить светоотражающей краской.
Детали желательно использовать как можно меньших типоразмеров, от этого зависят размеры платы. Конденсатор С1 слюдяной или К73-11, К73-17 с рабочим напряжением не меньше 500 В. Светодиоды нужно предварительно проверить на функционирование. Их установка на плате должна быть сконцентрирована в одном месте с целью максимального потока излучения. Размеры печатной платы зависят от конкретного устройства, в корпус которого исполнитель хочет «пристроить» стробоскоп. Я расположил стробоскоп в корпусе плоского электрического фонарика. Кроме проводо датчика, о котором было сказано выше, нужно ввести провода +12 В и «масса».
Собранный прибор нужно проверить, чтобы не вывести из строя светодиоды, которые являются самыми дорогими элементами на плате! Вместо них следует включить последовательно соединенные любой светодиод и резистор 1,5 кОм.
Провода не должны касаться движущихся частей двигателя! Заведите двигатель и наблюдайте свечение светодиода. Осциллографом проконтролируйте длительность импульса на выводе 3 DA1, если она лежит в пределах 0,5…0,8 мс, то схема работает, и можно смело подключать светодиоды. Подключение осуществляйте только при заглушенном двигателе!
Отключите шланг «вакуума» от распределителя зажигания. Сделайте все необходимые подключения. Заведите двигатель, направьте луч стробоскопа на шкив коленвала или маховик. Наблюдайте пометки на соответствующих местах согласно техническому описанию конкретного автомобиля. Если пометки стоят на своих местах, то момент за-жигания установлен правильно. Если нет, то потребуется регулировка. Увеличьте обороты двигателя, наблюдайте перемещение пометок. Это констатирует, что центробежный регулятор момента зажигания работает. Осторожно подключите «вакуум», наблюдайте за перемещением положения пометок.
Э.Л. Вьюга, г. Черкассы
Смотрите также: Музыкальный стробоскоп
| Что и зачем стробоскоп и как им пользоваться | |
Википедия скажет нам, что стробоскоп: — это инструмент, используемый для создания циклически движущегося объекта (нашего маховика). быть медленным или неподвижным. Стробоскопы используются в синхронизаторах для динамически устанавливать угол опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с циклом Отто. Лампа синхронизации подключена к цепи зажигания (в основном
индуктивно) и используется для подсветки меток ГРМ с двигателем
бег. Видимое положение меток, зафиксированное стробоскопическим
эффект, указывает текущую синхронизацию искры по отношению к поршню
позиция. | |
Эти инструменты бывают разных форм, большинство или форма факела. Всем нужен источник питания (230В или 12В) и у них есть звукосниматель (в основном индукционный зажим, который нужно поставить вокруг кабеля HT для датчика импульса) | |
Для стробоскопа двигателя устанавливается стробоскоп (мощность питание и высоковольтный зажим) и запустите двигатель. Строб будет быстро мигать. Если он не мигает, поверните зажим на 180 градусов (то есть в сторону раньше к свече зажигания теперь должен быть направлен к зажиганию катушка). Теперь вы направляете вспышку на
маркировка на маховике и двигателе. В связи с описанным выше
стробоскопический эффект маркировки кажутся неподвижными или в случае
системы с опережающими механизмами, движущимися в зависимости от частоты вращения двигателя. Вы заметите еще мерцание на положении стробоскопической маркировки — и это НЕ какой-то неисправность зажигания. Строб действует как в начале, так и в конце искра. Иногда он использует начало, иногда конец, чтобы вызвать вспышку. поэтому мерцает. Кроме того, когда вы пробуете 3 разных производителя стробоскопов на один и тот же двигатель, вы можете получить 3 разных результата. Стробы не 100% точный — но все же лучший, который вы можете получить, и лучше, чем статический тайминг что в магнетосистемах все равно невозможно (за исключением следующей настройки правила доверием) | |
| Практически: | |
В противном случае вам придется установить эти метки, как описано ниже. Обратите внимание, что хотя большинство наших систем имеют маркировку, они для статического хронометража, и они не очень полезны для динамического (стробоскопического) сроки. | |
| Необходимые данные о зажигании можно получить из руководства по эксплуатации вашего мотоцикла. Как
ссылка: 2 удара из 60-х-80-х использовали около 27 градусов, что
находится на 2,5–3,5 мм до верхней мертвой точки (ВМТ — самая высокая точка
может достигать). Мотоциклам 30-х годов потребовалось бы гораздо больше аванса.
(5-7 мм). Старые 4-тактные требуют более 40 градусов в качестве ранней настройки и
около 2 или 8 за опоздание. | |
Вынуть свечу(и) зажигания. Найдите ВМТ (для 4 тактов тот, что в силе
гладить). Поверните рукоятку (лучше всего использовать маховик в качестве рукоятки) назад. (проверьте, вращаются ли у вас маховики по часовой или против часовой стрелки!)
пока поршень не опустится до нужного значения. | |
Конечно, вам придется работать точно. Теоретически до 0,1 мм или менее точность. Для этого вы используете какой-нибудь манометр. В качестве импровизированного устройства, чтобы вообще запустить эту штуку, используйте карандаш или
отвертку, удерживаемую в отверстии заглушки, чтобы проверить положение поршня. | |
| Теперь вам нужно будет пометить маховик положением кривошипа в зажигании. положение (2 такта) или (4 такта) раннее и позднее зажигание против некоторую неподвижную точку на двигателе. Распорка двигателя, как здесь на рисунке, или винт и т. д. Всегда делайте это, когда кривошип находится в требуемом зажигании. | |
| Установите свечи зажигания на место. Подключите стробоскоп согласно инструкции.
поставляемый с инструментом, и запустите двигатель. Вещь должна начать быстро мигать. Если он не мигает или мигает прерывисто, снимите зажим с
Провод HT, переверните его (сторона, которая была раньше к штекеру, теперь обращена к
катушка зажигания). | |
Из-за описанного выше стробоскопического эффекта маркировка кажется стационарный ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Несмотря на то, что маховик кажется быть в тупике, это, конечно, не так. Он вращается с довольно большой скоростью, и вы следует воздержаться от прикосновения к этому ротору, казалось бы, в невинной остановке! | |
Следующее будет зависеть от того, есть ли у вас 2-тактный,
4-тактный маховик с вращением по часовой стрелке или против часовой стрелки. Однако принцип всегда один и тот же. | |
| Проверить, находится ли маркировка на роторе напротив метки на
двигатель, поскольку он был в статическом положении во время установки. На этом рисунке (для маховика, вращающегося по часовой стрелке) совмещение с светло-зеленая линия указывает на ОК. Большее совмещение с красной линией означает, что искра запаздывает, ну в любом случае позже чем хотел. Совпадение с синей линией означает, что искра слишком ранняя, в любом случае раньше, чем хотел. | пример для вала, вращающегося по часовой стрелке! |
| Если маркировка не совпадает на 100%, не паникуйте. Как упомянутые стробоскопы
не на 100% точны, возможно, вы читаете немного со стороны и
большинство старых двигателей вполне снисходительны. Если это утешение: | Примечание по 4-тактным двигателям с доступом только к распределительному валу: Поскольку кулачок вращается на половине скорости кривошипа, углы синхронизации
изменения уменьшаются вдвое. |
| Важно, чтобы двигатель работал ровно и имел тяговое усилие. ЕСЛИ
в таком случае перестаньте возиться с зажиганием. Вы делаете только хуже. Если вы хотите изменить настройки после стробоскопических опытов, которые вы делаете следующим образом: a) Запишите, сколько (мм) и в каком направлении вы сделали маркировку
на маховике появляется сдвинутый во вспышке. b) Если опорная плита не допускает изменений, вам придется вытащить ротор (без изменения положения кривошипа) и переустановите его таким образом, чтобы исправить смещение, которое вы видели во время стробирования. c) Надежно зафиксируйте ротор и повторите стробоскоп. Надеюсь, теперь у вас есть то, что вы хотел, в противном случае повторите упражнение (в этом случае тесто сначала выпейте пива) | При 4-х тактах маркировка смещается при ускорении двигателя (из-за автоматическое продвижение) Маркировка должна постепенно меняться от поздней к ранней метке. Вы можете посмотреть короткое видео это здесь |
| в базу знаний | |
Они
были обнаружены при использовании бензина, часто с бензином довольно низкого качества (68-88
октан). Сегодня у нас 94 или около того. Следовательно, развитие пламени происходит намного быстрее.
и меньше надо заранее, а насколько меньше можно узнать только по
эксперимент.
Время ожидания светодиодного автомобильного стробоскопа
спросил
Изменено 1 год, 3 месяца назад
Просмотрено 145 раз
\$\начало группы\$
Я пытаюсь собрать автомобильный стробоскоп для двухтактного двигателя.
Проблема со стробоскопами, продаваемыми на рынке, заключается в том, что я не смог найти такой, который бы хорошо работал на высоких оборотах.
Мое приложение представляет собой стробоскоп, который должен работать со скоростью 20 000 об/мин.
Пикап мне не нужен, так как ЭБУ выдает импульс 12 Вольт на сигнал тахометра, который я планирую использовать.
Меня волнует только одно:
- Должен ли я использовать светодиод или поискать другой источник света? (Я читаю старые сообщения, связанные с задержкой включения и выключения светодиодов).
- Свет должен быть ярким.
Это тип схемы, о которой мы думаем:
- светодиод
- автомобильный
- задержка
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Почти наверняка ваша проблема в том, что вы пытаетесь использовать белые светодиоды.
Эти светодиоды используют синий светодиод и люминофор, который обеспечивает другие цвета. Люминофор имеет довольно быстрое время включения, но имеет длительное время послесвечения, поэтому задержка не является проблемой.
Стойкость для белых светодиодных люминофоров обычно составляет миллисекунды, поэтому ваша цель в 20 000 об/мин (333 Гц или период 3 мс) будет проблемой.
Решение состоит в том, чтобы не использовать белые светодиоды. Я предполагаю, что вы используете мощные (> 1 Вт) светодиоды, поэтому ваш выбор будет несколько ограничен. Однако в качестве примера вы можете посмотреть на https://www.sparkfun.com/products/15200 достаточно мощный светодиод за небольшие деньги.
Для каждого светодиода можно использовать разные токоограничивающие резисторы (эквивалент R3 на вашей схеме), но все равно нужен только один управляющий транзистор. Я также был бы очень осторожен, пытаясь запустить это устройство с мощностью 3 Вт на светодиод, поскольку, если схематичное техническое описание на китайском языке говорит, что оно «очень греется», я склонен этому верить.
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Должен ли я использовать светодиод или искать другой источник света? (Я читаю старые сообщения, связанные с задержкой включения и выключения светодиодов).
Я построил стробоскопы для камеры с частотой 20 кГц. Для простоты я использовал массив белых светодиодов Cree мощностью 1 Вт, источник питания 12 В, резистор, силовой полевой транзистор для переключения и некоторую оптику, чтобы сфокусироваться как можно точнее. С этой настройкой я мог легко включать и выключать светодиоды за несколько микросекунд, ограниченных паразитной емкостью. Если вы хотите работать очень быстро, вы можете тянуть диод отрицательно, чтобы быстрее сместить его в обратном направлении, что может сократить срок службы люминофора до нескольких сотен наносекунд.
Обычно более сложной задачей является получение достаточного количества света.