Устройство предназначено для формирования искры в двигателях внутреннего сгорания, согласно необходимой функции опережения зажигания.
Большой интерес к подобным устройствам ранее был обусловлен отсутствием качественной отечественной мототехники. Использовались архаичные способы формирования угла опережения зажигания. В данный момент интерес к таким устройствам связан с несколько иными причинами. Рынок насыщен самой разнообразной и доступной техникой, поэтому у любителей тюнинга появился стимул усовершенствовать свои транспортные мотосредства. Это относится в основном к скутерам, мотоциклам, квадроциклам, снегоходам, лодочным моторам. Наиболее простыми для повторения являются схемы с использованием PIC-контроллеров, однако, при попытке адаптировать эти устройства к конкретному аппарату, возникает проблема изменения зависимости угла опережения от оборотов. Для обывателя, эта проблема становится неразрешимой, потому что необходимо владеть знаниями в области программирования, иметь опыт работы со средами программирования конкретного типа контроллера. Описанный Ю.Архиповым принцип формирования УОЗ, в Радиоежегоднике-91 является наиболее доступным для понимания неподготовленного, в области электроники, человека. Увы, опубликованная схема этого устройства содержит фатальные ошибки, которые не позволяют воспользоваться ею для создания устройства. Но, способ формирования угла опережения прост. Для пересчёта “прошивки” достаточно быть прилежным учеником средней школы и иметь немного терпения.
Можно отметить высокое быстродействие устройства, потому что новое значение угла опережения формируется каждый оборот коленвала для 2-хцилиндрового четырёхтактного двигателя, и каждые пол оборота для 2-хцилиндрового 2-хтактного двигателя. Восьмиразрядная шина данных ППЗУ позволяет воспроизвести нужную зависимость опережения с достаточно высокой точностью. Моей целью было создание универсального устройства, позволяющего легко адаптировать его к различным типам двигателей, датчиков, катушек зажигания, на базе вышеуказанного принципа формирования опережения УОЗ.
Основные технические характеристики:
Напряжение источника питания 7-14В
Частота искрообразования 250 Гц
Максимальный потребляемый ток 1.4А – для ETD29, 1.8А – для ETD34
Основой устройства служит формирователь угла опережения зажигания (УОЗ). Эта часть схемы подробно описана в радиоежегоднике, я предлагаю остановиться на причинах её неработоспособности, и способах их устранения. Естественно, необходимо предварительно ознакомиться со статьей в радиоежегоднике. Особенно меня порадовали заверения автора: «…все непременно будет нормально работать, если элементы исправны и правильно распаяны». Как не купиться на такую рекламу? Тем не менее, всё по порядку.
При изображении схемы, в части формирователя УОЗ, оставлено обозначение элементов такое же, как в оригинале статьи. Микросхемы К561ИЕ10, выполняют функцию счётчиков периодов.
При заполнении разрядов, счетчика дела движутся вполне благополучно до момента, пока на выводе 6 счетчика DD1.1 не установился уровень логической единицы. Представьте, что выходное значение счетчика периода достигло значения 1.0.0.0, при этом логическая единица устанавливается и на входе CP следующего счетчика DD1.2. В момент окончания счетного периода, на вход CN этого же счетчика поступает уровень логической единицы, который исключает воздействие тактовых импульсов на входы CP. Так мы определяем период вращения коленвала и устанавливаем соответствующее значение на шине адресов ППЗУ. Всё бы ничего, если бы с передним фронтом импульса на входе CN, на выходе 11 счётного элемента DD1.2 не устанавливался бы уровень логической единицы. Таким образом, на шине адресов ППЗУ устанавливается значение 1.1.0.0.0 вместо 1.0.0.0. Значительная разница, неправда-ли? То же самое происходит и при заполнении счетчика DD1.2 до установления логической единице на выводе 14. Потому информация о периоде вращения коленвала формируется со значительной ошибкой.
Самый простой способ устранения этой ошибки, на мой взгляд, не использовать выводы CN счетчиков для остановки счета, а добавить ключ на транзисторе VT5, через который тактовые импульсы будут поступать на вход CP счетчика, лишь в моменты, соответствующие измерительному периоду (уровень логического нуля на входе F(инв.). А выводы CN счетчиков соединяются с минусовым выводом источником питания. Можно подумать и о использовании другого типа счетчиков, но ведь уже куплено… Нет, лучше транзистор. Со счетчиком управления (микросхема DD3), такой проблемы не возникает, потому что остановка счета происходит остановкой тактового генератора при совпадении кодов, и смены состояния триггера фиксации (элемент DD2.2).
Следующей проблемой, с которой пришлось столкнуться, это смена состояния триггера фиксации ещё в период формирования значений шины адресов ППЗУ. Это происходит, если значения на входах схемы сравнения (микросхемы DD5, DD6) совпадают. Что же происходит? Как такое может случиться? Ситуация забавная, но, как оказалось не такая уж экзотическая при использовании ППЗУ серии 556. Было замечено, что несанкционированное совпадение кодов происходит после того как на выходе ППЗУ заполнятся младшие четыре разряда шины данных. Как оказалось, формирование логической единицы на следующем, пятом разряде, происходит после обнуления предыдущих четырёх разрядов, т.е., перед тем как на выводе 14 ППЗУ появится логическая единица, предыдущие разряды обнулятся на доли секунды раньше. При этом на выходах счетчика периода DD3, так же присутствуют значения логического нуля. Совпадение этих значений на выходе ППЗУ и счётчика DD3 и вызывает несвоевременное срабатывание триггера фиксации. Вероятно, это связанно с особенностями времени установления значений на выводах ППЗУ. Несмотря на то, что это параметр нормирован, и указан в параметрах на микросхему, тем не менее этот эффект проявляется не лишь с К556РТ18, аналогичный эффект проявляется и при использовании К556РТ11, лишь после заполнения не четырёх а 3-х разрядов шины данных.
Чтобы устранить это явление достаточно соединить выводы 18, 19 ППЗУ с выводом F(инв.), а не с выводом источника питания. При этом ППЗУ, во время работы счетчика периода не будет менять состояние шины данных, а изменит его лишь в момент, когда значение на шине адресов будет установлено и начнется работа счетчика управления. Таким образом, полностью устраняется возможность случайного совпадения кодов. Без внесения этого изменения, ни импульсное питание ППЗУ, ни стробированый режим триггера фиксации не устраняют этого явления, поэтому решено было исключить импульсное питание ППЗУ, а вывод 9 DD2.2 соединить с «общим проводом».
Нет, это ещё не всё.
Перед началом измерительного периода необходимо «сбросить» счетчики, и триггер фиксации совпадения кода DD2.2. Для этого используется импульс сформированный элементом DD7.1. На выводе 6 микросхемы DD7.2 устанавливается уровень логического нуля с некоторой задержкой относительно вывода 5. Это связано с конечной величиной быстродействия формирователя DD7.1 и элемента DD2.2. Потому, на выходе логического элемента DD7.2 в момент начала измерительного периода формируется короткий (несколько мкс) импульс. Далее, формирователь импульсов управления тиристором (VT2, VT3, VT4) не «побрезгует» таким коротким «довеском» и откроет тиристор управления, хотя необходимости в этом уже не будет. Открытый лишний раз тиристор лишь уменьшит время накопления энергии в накопительном конденсаторе, для следующего момента искрообразования. Устранить это удалось введением интегрирующей цепи R10C3, с небольшой величиной постоянной времени.
Уф! Можно выдохнуть. Не благодарное дело описывать такого рода дефекты. Чувствуешь, что превращаешься в собаку, как будто всё понятно, а описать… с трудом. Спасибо тем, кто смог дочитать до этого места, дальше будет проще.
Первый транспорт, на который был установлен этот коммутатор, был скутер Honda Dio — AF35. Потому входной формирователь импульсов предназначался в первую очередь, для работы с индуктивным датчиком. Японские конструкторы сделали всё, чтоб облегчить мне задачу, сделав конструкцию маховика, на котором имеется выступ в виде сектора. Самым простым способом сформировать входные импульсы можно с помощью оптронов. При входе сектора в зону датчика, последний формирует импульс отрицательной полярности, при выходе положительной. Датчик нагружен резистором R30, а на вход оптрона импульсы поступают через токоограничительный резистор R29. Выходные транзисторы оптронов управляют RS-триггером на элементах DD8.1, DD8,2, которые формируют противофазные сигналы F и F(инв.). Таким образом, во всем диапазоне частот вращения коленвала, сигналы F и F(инв.) имеют фиксированную скважность, что необходимо для работы остальной части схемы. На транзисторе VT6 и светодиоде HL2 собран индикатор наличия входных импульсов.
Для использования коммутатора с оптическим датчиком или датчиком Холла, необходимо несколько изменить схему формирователя входных импульсов. Варианты использования устройства с этими датчиками изображены на схеме.
Печатная плата предусматривает возможность перехода от использования индуктивного датчика к оптическому с помощью технологических перемычек. Благодаря использованию в формирователе входных импульсов оптронов, устройство надежно защищено от помех возникающих во время работы двигателя. Провода от датчиков зажигания нет необходимости ограничивать в длине и экранировать. Это позволяет разместить блок в любой удобной части транспортного средства.
С коллектора транзистора VT1, импульсы, уже с учётом величины угла опережения, поступают на формирователь импульсов (транзисторы VT2-VT3) управления тиристором VS1. Длительность управляющих импульсов желательно подобрать с учётом типа используемой катушки зажигания. Длительность искры зависит от индуктивности катушки. К примеру, при использовании катушки зажигания от скутера Honda Dio, длительность искры (до полного затухания колебательного процесса) с накопительным конденсатором С10 ёмкостью 0,47мкФ, составляет всего 0,2-0,22мс, при 20-22 полупериодах колебаний. С катушкой типа Б115В-01, и конденсатором 1,0 мкФ длительность искры составляет 1,5мс, при 14 полупериодах колебаний. Таким образом длительность управляющего импульса необходимо подобрать по длительности, соответствующей длительности искрообразования с помощью конденсатора С4 и резистора R12.
На фото изображен колебательный процесс с катушкой Б115-01 на экране осциллографа. Видно, что длительность колебательного процесса составляет более 1,5мс. Амплитуда колебаний от максимального отрицательного значения до максимального положительного измерена с делителем 1/11, составляет 62.5*11=687.5В. Заметен «выброс» в конце колебательного процесса, это связано с запиранием управляющего тиристора в момент, ещё не полностью закончившегося колебательного процесса, а именно в момент отрицательного полупериода. Желательно подобрать длительность управляющего импульса, таким образом, чтоб момент запирания тиристора происходил после полного завершения колебательного процесса, но и не был слишком длительным. Конечно, эта процедура не является обязательной, устройство будет работать и без этой настройки, но потому что коммутатор может использоваться с очень разными типами катушек, то желательно всё же подобрать длительность управляющего импульса под Ваш конкретный случай, хотя бы приблизительно. Уж слишком различной может быть длительность искры при использовании разных катушек. При оптимально подобранной длительности управляющего импульса, будет полностью использоваться энергия накопленная конденсатором С10 и максимально использоваться время работы преобразователя для накопления энергии следующей искры. Особенно это актуально при работе блока на «высоких оборотах».
Импульсы на управляющий электрод тиристора поступают с эмиттерного повторителя VT4. Для этого выбран транзистор средней мощности, чтоб обеспечить необходимую величину управляющего тока при отрицательных температурах. Это обеспечивает уверенную работу блока в условиях пониженных температур, в случае, если коммутатор используется, к примеру, на снегоходе. Логичен вопрос для чего, между формирователем управляющих импульсов (VT2, VT3) и эмиттерным повторителем (VT4) используется оптрон DA2? Честно признаюсь, особой необходимости в нём нет. Базу транзистора VT4, вполне можно подключить к точке соединения резисторов R14, R15. Оптрон был введен в схему в процессе отладки устройства на макетной плате. Причиной этому послужил неправильно собранный трансформатор импульсного преобразователя. В результате этого по цепям питания распространялись значительные помехи, которые приводили к возникновению ложных искр в любые моменты. Применение оптрона снизило это явление, но после выяснения причин необходимость в нем отпала. Но, он присутствует во всех собранных мною экземплярах устройств, и именно в таком виде они прошли полевые испытания и эксплуатируются по сей день. Потому решено было его оставить в схеме, тем более, что печатная плата изготовлена с учётом его применения.
Выбор «силовой» части коммутатора был сделан с учётом возможности использования его с любыми катушками зажигания, в том числе и со скутерными. Последние способны работать исключительно с конденсаторными коммутаторами. Преобразователь выполнен по схеме однотактного обратноходового преобразователя. Его конструкция многократно описывалась на страницах журнала Радио, в том числе большое количество усовершенствований внесли авторы многочисленных статей. Особая благодарность господину Сверчкову за статью «Стабилизированный многоискровой блок зажигания» в журнале Радио 1982 №5. Считаю, что именно эта схема стала прототипом всех остальных аналогичных блоков, которые получили развитие на страницах журнала. Изменения коснулись включения тиристора VS1 и диода VD18, это сделано с целью включить катушку зажигания относительно массы конструкции. Именно так включена катушка на скутере Honda Dio. Потому блок устанавливается на скутер без каких-либо изменений в конструкции скутера. Для других транспортных средств, необходимо скоммутировать катушку как указано на схеме. Так же в зависимости от назначения коммутатора, в преобразователе используются трансформаторы с магнитопроводами разного сечения. Для двигателей объемом 50см3, применяется магнитопровод N87ETD29, конденсатор С10 емкостью 0,47мкФ, резистор R35 – 36Ом. Для двигателей большего объёма N87ETD34, конденсатор С10 емкостью 1,0мкФ, резистор R35 – 27Ом.
Конструкция и детали
Чтоб уместить блок под капот скутера, необходимо, чтоб устройство не отличалось значительно от габаритов штатного блока зажигания. Повторить размер заводского коммутатора мне не удалось, для этого пришлось бы воспользоваться микросхемами серии 564 и ещё более мелкими SMD компонентами, что значительно усложнило бы сборку устройства и отвод тепла от греющихся деталей. Но, блок размерами 120х80х30мм вполне можно разместить на месте «родного» коммутатора. Несмотря на относительную простоту, создать компактную конструкцию оказалось не так просто. Разводку печатных проводников и размещение деталей в указанных габаритах пришлось делать с обеих сторон платы. Так же использовать металлизацию переходных отверстий из слоя в слой. Изготовить такую плату в домашних условиях затруднительно, поэтому плата была изготовлена под заказ на производственном объединении «Резонит», по чертежу печатных проводников, выполненному в графическом редакторе CorelDraw. Заказать изготовление платы не сложно с сайта компании. Разумеется, использовалась относительно современная элементная база. Это SMD (или «чип») компоненты габаритами 1206 (3,1х1,6х0,55мм) , микросхемы серии 1561 или их импортные аналоги. Только ППЗУ – отечественная древняя КР561РТ18 или РТ7. Вполне могут быть пригодны и ПЗУ серии РФ, например К573РФ2, с незначительными изменениями печатной платы, думаю, при желании можно обнаружить ещё ряд подходящих микросхем записи и хранения информации. Вид печатной платы и размещение элементов изображено на рисунке, а собранная плата и готовый блок на фото. Трансформатор преобразователя выполнен на магнитопроводах с габаритами ETD29 или ETD34. Сечение центральных стержней магнитопроводов несколько меньше рекомендованных, поэтому пришлось уточнить величину немагнитных зазоров, сопротивление резистора R35, для каждого из них и величину накопительного конденсатора С10. При сборке трансформатора не следует пренебрегать точностью величины зазора. Для магнитопровода ETD29 необходим зазор 0,35 – 0,4мм, для ETD34 0,75 – 0,8 мм. Первой наматывается обмотка III, следующая обмотка II, за ней I. Обмотка I содержит 450 витков провода ПЭВ-1 0,2мм, обмотка II – 96 витков того же провода, обмотка I – 52 витка провода ПЭВ-1 0,75мм (для ETD34) и ПЭВ-1 0,62мм (для ETD29) Катушки намотаны на диэлектрических каркасах, выточенных из фторопласта. Слои пропитаны нитроклеем «моделист», в качестве межслойной изоляции использовалась тонкая диэлектрическая лента R31 (толщиной 0,053 мм) фирмы Barnier, ей стянут и магнитопровод трансформатора, после проклеивания стержней. Трансформатор укладывается на плату, для этого предусмотрено квадратное отверстие под катушку. Укладывать обязательно через диэлектрические текстолитовые прокладки. Никакого крепежа трансформатора не предусмотрено, плата заливается специальным 2-хкомпонентным компаундом «Пентэласт 711». Заливка компаундом – обязательное условие для успешной эксплуатации блока. Кроме трансформатора дополнительная фиксация требуется и для конденсатора C10. Особенно это актуально для использования на мотоциклах Иж, Урал. Без заливки компаундом удалось проехать всего около 25 км, до момента, когда из-за вибрации оторвался конденсатор С10.
Стабилитрон VD13 лучше крепить к дну корпуса через алюминиевую вставку, как изображено на рисунке. При таком способе крепежа в корпусе не будет выступающих деталей. Тиристор VS1 необходимо изолировать от корпуса с помощью термоусадочной трубки, в теплоотводе он не нуждается.
Если нет необходимости максимально уменьшить габариты блока, я бы рекомендовал всё же использовать большее сечение феррита для трансформатора, и следовать всем рекомендациям по его изготовлению, например, в статье «Усовершенствованный блок зажигания» Радио 1994 №8. Устройство собрано в корпусе изготовленного из 2-х частей. Нижняя часть сделана из алюминиевого сплава. Это дно корпуса из каталога Gainta GO472 для скутеров и GO472F для остальных транспортов. GO472 и GO472F отличаются лишь наличием крепёжных фланцев. Эта часть корпуса служит теплоотводом для транзистора VT7, стабилитрона VD13, стабилизатора SR1. Верхняя часть из пластикового корпуса KM-39 с прорезанным дном. Корпуса идеально подходят друг к другу. Желательно устанавливать блок на металлические детали рамы вашего транспорта для дополнительного отвода тепла. Это касается, в первую очередь, более мощного варианта блока с трансформатором ETD34, потому что металлического дна блока не достаточно для отвода тепла. Его менее мощный вариант с трансформатором на ETD29, вполне может обойтись и без дополнительных мер по отводу тепла. На одном из скутеров он закреплен на переднем пластиковом крыле под «капотом». Изготовление компактного блока — не является единственно возможным вариантом.
Если на Вашем транспорте достаточно места, лучше разработать плату большего размера, изготовление которой будет по силам в домашних условиях. Более того, возможным будет использование радиатора большей площади. При использовании оптического датчика, необходимо выбирать такие типы датчиков, в которых светочувствительным элементом является транзистор. К примеру, из тех, что можно приобрести в сети магазинов «Чип и дип» — фотоинтерраптор KTIR0521DS. Часто, подходящие оптопары можно найти в отжившей свой век оргтехнике. Я использовал оптопары фирмы Sharp извлечённые из старого принтера. Все детали устройства доступны по цене, их наверняка можно приобрести в радиомагазинах. По причине удаленности от мегаполисов, исключительно все детали я заказывал в интернет магазине «Чип и дип». У жителей европейской части страны наверняка есть возможность приобрести этот ассортимент значительно дешевле, магазины Чип и Дип дороже других.
При использовании коммутатора с оптическим датчиком или датчиком Холла, придётся самостоятельно изготовить крепёж датчика и диск прерывателя. Эскизы возможных конструкций представлены на эскизе.
Фото собранной печатной платы. Вид сверху слева, вид снизу справа.
Описание ПО
Для расчёта «прошивки» ППЗУ необходимо точно знать:
Начальный угол зажигания
Частоту тактового генератора блока
Соотношение уровней сигнал / пауза с датчика
А так же определиться с формулой, описывающую вашу зависимость угла опережения от частоты коленвала.
Начальный угол зажигания, для данного типа двигателя можно найти в документации на двигатель.
Выбор частоты тактового генератора, вопрос философский . Его частота зависит и от объективных параметров двигателя, и от вашего субъективного отношения к ситуации. К примеру, если датчик зажигания установлен на распредвале, который вращается с меньшей в два раза скоростью, то есть смысл понизить вдвое частоту тактового генератора, например до 14кГц, но если есть желание точнее описать функцию в области более высоких оборотов, то необходимо несколько повысить частоту, например до 15-16кГц, но нижняя граница начала описания функции, тоже при этом повысится, тут уж нужно выбирать, что важнее. Всё станет понятно, когда дело дойдет до расчетов «прошивки».
Соотношение сигнал / пауза, в скутере Honda Dio, определено конструкцией маховика, и изменить его нельзя, поэтому в данном случае нет смысла ломать голову и думать над этим вопросом, японские инженеры уже подумали за нас. Учитывая что выступающий сектор на маховике имеет угловую величину в 45°, то соотношение сигнал пауза будет 1/7. Что касается других аппаратов, то здесь придется самостоятельно принять решение о конструкции диска прерывателя, именно он будет определять необходимое отношение сигнал / пауза. От точности его изготовления зависит точность описания вашей функции коммутатором. В статье Ю.Архипова, предложено отношение сигнал пауза 1/3 (45°/135°). Это ещё одна ошибка автора, на этот раз связана с теорией, а не со схемой. При таком соотношении мы получим значительную ошибку на низких оборотах, хотя и в небольшом диапазоне оборотов. Причиной является соотношение разрядности шины адресов и шины данных 1/4.
Соотношение сигнал пауза должно быть не более 1/4 (36°/144°), как изображено на эскизе. Для удобства изготовления диска прерывателя можно округлить эти величины до 35°/145°. Если двигатель одноцилиндровый, при том же соотношении сигнал / пауза, углы будут вдвое больше 72°/288°
Как определить формулу вашей зависимости, подробно описано в статье Ю.Архипова. Я лишь, покажу для тех, кто забыл, как определить формулу линейной функции.
Я уже сообщал, расчет «прошивки» ППЗУ доступен каждому. На помощь может придти, распространенная программа Advanced Grapher. В ней наглядно изображаются графики ваших функций, можно произвести расчет данных в виде таблицы. Не всегда есть необходимость, для описания функции, пользоваться кривыми второго порядка. К примеру, функция опережения мотоцикла «Урал», рекомендуемая заводом изготовителем, линейна во всем своём диапазоне оборотов коленвала и может быть описана линейной функцией.
Предлагаю рассмотреть способ расчета прошивки ППЗУ для мотоцикла Урал. На рисунке изображен график зависимости, который будем описывать, (хотя он несколько отличается от заводского). График изображён в редакторе Advanced Grapher. Это тот самый случай, когда нет необходимости описывать функцию несколькими квадратными уравнениями. По оси «Х» — отложено значение числа оборотов распредвала в минуту, по оси «Y» — угол опережения в градусах.
Хочу обратить внимание, что значения числа оборотов распредвала и значения величин углов опережения вдвое меньше, значений для коленвала. Традиционно, в мотоцикле «Урал», датчик установлен именно на распредвале.
Можно выделить четыре участка. Первый участок не требует определения функции, φ(N)=2° в диапазоне от 0 до 500 об/мин.
Так же не сложно описать и четвёртый участок φ(N)=19°, от 3000 до 4000 об/мин.
Далее определяем функцию для второго участка в диапазоне от 500 до 1700 об/мин. Первому значению оборотов соответствует угол опережения φ(N)=2°, второму значению φ(N)=17°.
Таким образом:
1 точка:
x1=500
y1=2
2 точка:
x2=1700
y2=17
Определить функцию вида y=kx+в
Второй участок описывается функцией:
φ(N)=0.0125N — 4.25
Для третьего участка:
1 точка:
x1=1700
y1=17
2 точка:
x2=3000
y2=19
Определить функцию вида y=kx+в
Третий участок описывается функцией:
φ(N)=0.00154N + 14.385
Теперь есть описание всей кривой опережения.
Диск датчика устанавливается с опережением на 36 + φнач;
где: φнач — начальный угол опережения 2°
в данном случае 38°
fТИ= 14 кГц
Входной адрес от оборотов коленвала:
— для расположения датчика на коленвале; fТИ= 14 кГц
A = 336000 / N;
Выходной код ППЗУ от оборотов коленвала:
Для участка до 500 об/мин.
Для 2 участка от 500 до 1700 об/мин.
Для 3 участка от 1700 до 3000 об/мин.
Для 4 участка от 3000 до 4000 об/мин.
φ(N)=19
D = A / 7.58
A — от 84 до 112
А – значение входного адреса ППЗУ
D – выходной код записываемый в ППЗУ
С шагом в единицу подставляем значение «А» формулу для «D», например, для второго участка. Воспользуемся для этого Advanced Grapher.
Получаем таблицу значений для выходного кода ППЗУ
Теперь достаточно округлить значения правой колонки f(A) до целых чисел, и перевести значения в шестнадцатеричный вид, для создания файла прошивки. Описанную процедуру необходимо произвести для всех четырёх участков. Полученные значения записываем в таблицу, например с помощью WinHex, сохраняем. Всё, файл прошивки создан. Лично я, для прошивки ППЗУ пользовался программатором «Крот РТ».
Можно заметить, что расчет прошивки – работа больше для рук, чем для головы. Расчёт – процедура доступная для всех.
Настройка блока
О настройке формирователя импульсов управления тиристором, было сказано выше, в контексте обсуждения вариантов блока с различными катушками зажигания. Одной из важных настроек, является настройка генератора тактовых импульсов DD7.3, DD7,4. Необходимо резисторами R5, R6, добиться необходимой частоты генератора, той, для которой вы производили расчет ППЗУ. На схеме указаны величины сопротивления резисторов для частоты 28кГц. К сожалению, повторяемость настроек оставляет желать лучшего, под каждый экземпляр микросхемы приходится подбирать новые значения элементов R5, R6. Потому, значения на схеме указаны приблизительно. Идея использования в качестве R5, R6 подстроечных резисторов мне не понравилась по причине снижения надёжности блока в условиях повышенной вибрации. Из трёх десятков приобретенных микросхем К561ЛП2, около 30% оказались дефектными. По одному или паре логических элементов были неисправны, поэтому основной сложностью в создании устройства является не настройка, а проверка работоспособности всех частей схемы. Я бы рекомендовал, отдельно проверить работу счетчиков подав на них импульсы от генератора тактовой частоты. При неисправности схемы совпадения кодов (DD5, DD6), в свете стробоскопа будут видны скачкообразные изменения угла опережения, с актуальных значений до начального угла. Как правило, «битые» логические элементы микросхемы 561ЛП2 несколько шунтируют нагрузочные резисторы ППЗУ, достаточно измерить величину нагрузочных резисторов омметром. При исправном логическом элементе, величина нагрузочного резистора составляет 12кОм, входные цепи исправной микросхемы не шунтируют его, потому что это микросхемы КМОП типа. В случае, если при измерении обнаруживается сопротивление, значительно меньше (обычно 4-8кОм), это может указывать на неисправность элемента.
В случае, если потребуется использовать иной магнитопровод трансформатора, следует ответственно подойти к выбору резистора R35, конденсатора C10, и что немаловажно, немагнитного зазора. При работе преобразователя, ток потребления не должен быть более 300мА, при отсутствии вращения коленвала. Преобразователь, при нормальной работе, не должен быть источником значительных помех. Так же на плате имеется возможность собрать индикатор наличия выходного сигнала. Сделано это в процессе отладки схемы, для удобства контроля наличия импульсов. Индикатор является чисто технологическим, поэтому его схему я не привёл в статье. Считаю, в процессе эксплуатации устройства, достаточно иметь один индикатор, выведенный на лицевую поверхность блока (HL2). Быть уверенным в корректной работе блока, можно после визуального контроля с помощью стробоскопа.
Не могу советовать повторять устройство начинающим радиолюбителям. Несмотря на относительную простоту, «разводка» печатной платы может вызвать затруднения. При небольшом количестве деталей, большое количество соединений. Проверка работоспособности, так же предполагает наличие некоторого опыта и понимая процессов.
Немного об использовании устройства
На скутер Honda Dio AF35, блок устанавливается без каких либо изменений конструкции скутера. Достаточно подключить четыре провода к разъёму. Улучшение стартовой динамики очевидно. Тем не менее, хочу предупредить, что при использовании «штатных» свечей, вас ждет калильное зажигание, спустя 100-200 метров пробега с полностью «выкрученной» ручкой «газа». Проявляется это в виде резкого снижения мощности. Было опробовано четыре функции опережения. Даже незначительное увеличение угла, от начального значения в 18грд, до 25грд на 11000 об/мин, приводит к калильному зажиганию свечи. Для устранения этого эффекта, необходимо использовать свечи с более высоким калильным числом, так называемые «холодные свечи». Так же можно устранить этот эффект изменением настройки вариатора, достаточно использовать более тяжёлые ролики. В этом случае вы получите уменьшение динамики на старте, но подхват в момент, когда двигатель начнет приближаться к оборотам соответствующим максимальной мощности. По моему мнению, использование опережения на скутере в стоковой комплектации не имеет смысла. Наиболее целесообразно использовать коммутатор на скутерах подвергшихся тюнингу ЦПГ. В продаже доступны комплекты на 70 – 85 кубических сантиметров. После установки комплекта на 70 см3, может появиться «провал» при резком повороте ручки газа. Замена жиклёров и настройка карбюратора полностью не устраняют этот эффект. Более того, при установке более кубатурной ЦПГ, потребуется настройка вариатора, установка пружин другой жесткости. Работа блока полностью нивелирует провал. Таким образом, могу рекомендовать установку блока на скутер, опытным водителям, занимающимся тюнингом аппаратов. Одним из достоинств скутера Honda Dio, является возможность запустить двигатель даже при отсутствии аккумуляторной батареи. Это можно сделать и при использовании данного цифрового коммутатора, но лишь при обязательном наличии конденсатора С7. Я использую для этого два конденсатора ёмкостью 2000мкФх25В, включенные параллельно. В блоке оба конденсатора укладываются между корпусами микросхем и соединяются отрезками тонкого провода МГТФ, после чего блок заливается компаундом. Хочу предупредить, что эксплуатировать скутер без аккумуляторной батареи — небезопасно. Лучше оставить батарею включенной в цепь, даже если она уже не способна заводить скутер со стартера.
Возможно использование блока и на более ранних моделях скутера Honda Dio 18 или 27. На данных моделях накопительный конденсатор штатной системы зажигания, заряжается от высоковольтной обмотки генератора. При использовании данного цифрового коммутатора эта обмотка не используется, однако её опасно оставлять ненагруженной. Полевых испытаний на данных моделях не проводилось, полагаю, что резистора 51-68кОм, мощностью 4-6Вт будет достаточно для её нагрузки. Аналогичный способ формирования импульсов для систем зажигания используется и на скутерах других моделей. При использовании блока, необходимо обращать внимание на полярность импульсов от индуктивного датчика. Так, по сведениям участников форумов, на некоторых моделях скутеров Yamaha, угловая величина сектора составляет 60 градусов, а начальный угол 12 градусов, при этом, в момент входа сектора в зону индуктивного датчика, последний формирует положительный импульс, а при выходе отрицательный. Первое отличие предполагает пересчет ППЗУ согласно данным для конкретной модели, а второе установку технологических перемычек на плате соответствующим образом. Некоторые экземпляры датчиков холла, используемые на автомобилях ВАЗ, вполне работоспособны и при подключении непосредственно вместо оптического датчика, без изменения схемы, несмотря на то, что работают при пониженном для них напряжении питания. К сожалению, не имею в наличии различных моделей скутеров и другой техники для испытаний и внесения изменений в схему под конкретный аппарат, в том числе и китайской, которая сейчас очень популярна. Коммутатор был испытан лишь на Honda Dio, Иж-Юпитер, Урал М67-36. На Honda блок эксплуатируется уже три летних сезона, на ИЖ-Юпитер один сезон, на Урал М67-36 блок проверен стационарно.
Вполне работоспособен вариант коммутатора, с использованием вместо повышающего преобразователя, специализированной микросхемы КР1055ХП1, но в этом случае коммутатор перестаёт быть универсальным, потому что не все катушки зажигания можно будет использовать в данном случае.
Прилагаю видеоролик для просмотра работы коммутатора. Изменение положения маховика в свете стробоскопа, соответствует изменению момента возникновения искры от частоты вращения коленвала. К сожалению, нет видеозаписи сделанной с использованием более качественного стробоскопа, на момент записи такового у меня уже не было. Но и на этой записи наглядно продемонстрирована работа коммутатора.
Скачать прошивки, файлы Corel Draw и журнал «Радиоежегодник 91» вы можете ниже
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1-DD3
Специальная логикаCD4520B3
КР1561ИЕ10DD4
МикросхемаКР556РТ181
КР556РТ7DD5-DD7
МикросхемаК561ЛП23
DD8
ВентильCD4001B1
DA1
ОптронCNY74-21
DA2
ОптронPS25611
SR1
Линейный регуляторL7805AB1
DA
ФотоинтеррапторKTIR0521DS1
VT1, VT5, VT6
Биполярный транзисторBC847B3
VT2, VT3
Биполярный транзисторBC857B2
VT4
Биполярный транзисторBCP56-161
VT7
Биполярный транзисторКТ837Б1
VD1-VD11, VD14-VD16
Выпрямительный диодDL414814
VD12
СтабилитронКС433А1
VD13
СтабилитронД817Б1
VD17, VD19
Выпрямительный диодUF40072
VD18
Выпрямительный диодP600J1
VS1
Тиристор & СимисторКУ202Н1
КУ202Н1HL1, HL2
СветодиодL424GDT2
Датчик Холла1
C1
Конденсатор510 пФ1
C2, C11
Конденсатор1000 пФ2
C3
Конденсатор1500 пФ1
C4
Конденсатор0.047 — 0.1 мкФ1
ПодобратьC6
Электролитический конденсатор1000 мкФ 10 В1
C7
Электролитический конденсатор2000 — 4000 мкФ 25 В1
C9
Электролитический конденсатор22 мкФ 10 В1
C10
Конденсатор0.47 мкФ / 1 мкФ 400 В1
C12
Конденсатор0.1 мкФ1
R1, R2, R12
Резистор18 кОм3
R3
Резистор51 кОм1
R4, R7, R23
Резистор2.7 кОм3
R5
Резистор36 кОм1
R6
Резистор2.7 кОм1
ПодобратьR9, R21, R22, R24, R25
Резистор10 кОм5
R11, R26, R27
Резистор2 кОм3
R13, R15, R17
Резистор5.1 кОм3
R4, R16, R20, R28, R29, R31-R33
Резистор330 Ом8
R18, R19
Резистор120 Ом2
R30, R34
Резистор1.5 кОм2
R35
Резистор36 Ом / 27 Ом1
ТрансформаторМагнитопровод — ETD29 / ETD341
Переключатель1 контактная группа1
Алюминиевый корпусGainta GO472 / GO472F1
Пластиковый корпусKM-391
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- kommutator.rar (1318 Кб)