Стробоскоп на микроконтроллере своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
Особенности заводских стробоскопов и принцип их работы
Точно отрегулировать зажигание без использования стробоскопа довольно сложно. Такой прибор существенно ускоряет процесс настройки, лампа сигнализирует о появлении искры, что позволяет правильно установить угол опережения зажигания. Несмотря на то, что заводские приборы работают эффективно и точно, многие автолюбители не спешат их покупать. Главным сдерживающим фактором можно назвать высокую цену стробоскопов. В большинстве моделей используется дорогостоящая газоразрядная лампа, её замена приравнивается к покупке нового прибора.
Само устройство можно сделать своими руками, используя простые и доступные материалы. Существует несколько хороших схем изготовления, которые помогут сэкономить на покупке заводских аналогов. Для примера, можно ознакомиться с ценами на самые популярные стробоскопы, которые есть в продаже:
- Multitronics C2 — 900-1000 руб.
- AstroL5 — 1300 руб.
- Focus F1 — 1700 руб.
- Focus F10 — 5600 руб.
Самодельные приборы делаются из фонариков, светодиодов или лазерной указки. При низкой себестоимости (около 500 рублей) прибор будет работать не менее надёжно и эффективно.
Стробоскоп своими руками с минимальными затратами, схема стробоскопа на основе корпуса фонарика или фотоаппарата
Нет ничего лучше для любого автовладельца, чтобы произвести качественную диагностики либо мелкий ремонт автомобиля, при этом сумев сэкономить значительную сумму. Сэкономленные деньги могут пойти на усовершенствования автомобиля, или на покупку чего-либо приятного для себя и близких. Именно самостоятельно сделанное изобретение позволяет снизить финансовые затраты на ремонт и обслуживание автомобиля. Для проведения установки угла опережения зажигания как раз и была предложена схема нескольких вариантов самодельного стробоскопа.
Стробоскоп — прекрасный вспомогательный инструмент, благодаря которому производится точная настройка системы зажигания двигателя любого современного автомобиля, работающего с карбюратором. Само устройство для установки зажигания можно легко изготовить самостоятельно из любых подручных средств, что станет в несколько раз дешевле покупки дорогостоящего стробоскопа. К примеру, на сегодняшний день автомагазины предоставляют широкий выбор стробоскопов, стоимость которых варьируется от 1000 до 6000 рублей.
Самым распространенным видом самодельных стробоскопов, для которого понадобятся минимальные затраты на детали, можно собрать на основе корпуса фонарика либо фотоаппарата. Стоимость такого устройства будет в несколько раз дешевле и в большинстве случае не превысит 600 рублей, но в деле будет таким же надежным, эффективным и долговечным.
Сегодня уже существует большое количество схем, по которым можно легко собрать качественный и рабочий стробоскоп. Для того чтобы его сделать самостоятельно понадобиться небольшие навыки работы с паяльником, немного времени и усидчивости. Самой популярной схемой можно выбрать следующую, состоящая из следующих деталей:
- питающий шнур — 1 м;
- транзистор КТ-315;
- тиристор КУ-112А;
- несколько резисторов на 0,125 Вт;
- конденсаторы С1;
- НЧ-диод V2;
- реле с индексом RWH-SH-112D;
- несколько специальных зажимчиков;
- провод из меди — примерно 10 см.
У многих радиолюбителей этот простой набор элементов можно найти в гараже, а в случае их отсутствия — в любом городе есть магазины подобной электроники либо радиолюбительский рынок. Это стандартный набор радиодеталей для создания подобного простого диагностического инструмента.
Корпусом для конструкции этого самодельного стробоскопа послужит ненужный, но рабочий фонарик, или же сломанный фотоаппарат-мыльница. Его можно выбрать на свое усмотрение из того, что может оказаться под рукой и уже не нужным в хозяйстве.
Для того чтобы установить датчик следует определиться с какой стороны он будет фиксироваться, после чего проделать небольшое отверстие с нужного бока и просунуть в него провод к контакту датчика. Далее к основной жиле провода необходимо припаять ранее подготовленный небольшой кусок медной проволоки. Именно она будет служить в роли основного датчика стробоскопа. Все соединения следует тщательно изолировать от возможности короткого замыкания.
Такое простое устройство, сделанное из подручных материалов, может быть многофункциональным. Его можно эксплуатировать в виде аппарата по регулировке зажигания, для проверки работоспособности свечей зажигания, а также производить настройку регулятора.
Видео
Как собрать стробоскоп
Сборка начинается с изготовления платы управления. Те, кто знаком с домашними технологиями, могут разработать и вытравить плату самостоятельно. Остальным проще собрать схему на кусочке макетной платы. Беспаечную плату применять нельзя – тряска и толчки, неизбежно сопутствующие езде на автомобиле, будут приводить к нарушению контактов и выходу схемы из строя.
Пример монтажа на макетной плате.
Для ключевых транзисторов надо установить небольшие радиаторы или обеспечить возможность крепления внешнего теплоотвода. Для этого ключевые элементы надо расположить на краю платы теплоотводящими поверхностями наружу. После сборки надо определить место установки платы. Скорее всего, она будет смонтирована в подкапотном пространстве. Тогда надо подобрать или изготовить кожух, защищающий от попадания пыли, грязи и влаги. При этом надо обеспечить эффективный отвод тепла от транзисторов, поэтому затянуть плату в термоусадку – не лучшая идея. Потом надо выбрать место для установки управляющего тумблера или кнопки, найти резервный предохранитель или смонтировать дополнительный (удобно использовать плавкие элементы, которые можно установить в разрыв провода). После этого надо проложить проводники и выполнить подключение согласно электрической схеме.
Простые Стробоскопы своими руками
Давно мечтал себе стробоскопы в габариты своими руками и думаю, а чеб не попробовать. Попробовал, и получились не плохие стробоскопы… Итак схема. Схема довольно не сложная Делаем плату. Я первый раз осваиваю технологию ЛУТ и могу сказать мне понравилось. 1. Пичаем… ДАЛЕЕ
Стробоскоп автомобильный своими руками
Многое интересных электронных вещей придумано людьми. Так, например, многим для разных целей приходит в голову собрать стробоскоп автомобильный своими руками, запитывающийся от автосети. Для сборки данного устройства целесообразно использовать проверенные схемы, например, работающую на базе таймера 555 со счетчиком –… ДАЛЕЕ
Особенности настройки устройства
Чтобы пользоваться девайсом, его необходимо отрегулировать. Стробоскоп для настройки должен быть отстроен должным образом, чтобы выдавать наиболее точные параметры. В первую очередь, производится регулировка подстроечного резистора R4, что позволяет выставить необходимый визуальный эффект. При вращении ручки регулятора вы заметите, что снижение сигнала может привести к недостаточному освещению меток, а если сигнал будет увеличен, то это приведет к размытости. Соответственно, в ходе первой настройки угла опережения зажигания своими руками следует правильно настроить наиболее оптимальную длительность световых вспышек.
Есть еще один момент, который необходимо учитывать — длина кабеля, который проходит от печатной платы к контроллеру, должна быть не более полуметра. Для контроллера можно использовать 10 см медного проводника, который следует припаять к центральной жиле кабеля. Когда осуществляется подключение, он наматывается на изолированную часть высоковольтника тремя витками.
Чтобы увеличить уровень помехозащищенности, процедура намотки осуществляется как можно ближе к самой свече зажигания. Если меди у вас нет, то можно использовать зажим крокодил — этот компонент припаивается к центральной жиле. При этом зубчики крокодила должны быть немного загнуты, в противном случае это может привести к повреждению изоляции.
Сборка электроники
Сборка схемы стробоскопа осуществляется точно в соответствии с рассмотренной выше схемой. Лед-элементы спаиваются по принципу – катод к аноду соседнего и т. д. Крайние контакты припаиваются к проводникам с коннектором. Выключатель соединяется с холдером для элемента питания. Это позволит работать лампам прибора даже если он будет выключен – при воткнутом в разъем DC-адаптере, как показано на рисунке.
При выборе мощных светодиодов неизбежным результатом их работы будет производство тепла. Металлический корпус может послужить в этом случае в качестве радиатора.
Стробоскоп - это устройство, которое обеспечивает регулярные вспышки света. Обычно в стробоскопы ставили ксеноновые лампы, но в последнее время применяют мощные светоизлучающий диоды. Вот схема неплохого LED-стробоскопа, который может использоваться как стробоскоп для развлечения и рекламных вывесок, а также подачи предупредительных сигналов или в автомобильной технике.
Схема стробоскопа на микроконтроллере
Проект реализован на микроконтроллере PIC16F1825 с подключенным к нему двух-значным дисплеем - индикатором частоты вспышек. Устройство обеспечивает выходной сигнал TTL, частота 1 -25 Гц, есть сенсорные кнопочные переключатели, предусмотренные для установки частоты.
Этот стробоскоп работает совместно с твердотельным реле - для подключения LED прожектора любой мощности.
Подключение модулей: стробоскоп на МК управляет SSR реле, которое управляет лампой.
Характеристики светодиодного стробоскопа
- Питание от 4,5 до 5 В постоянного тока
- Вспышки с частотой от 1 Гц до 25 Гц
- Коммутация твердотельным реле
- Есть LED индикатор питания выхода
- Кнопки на плате для регулировки частоты
- Семисегментный двухзначный индикатор частоты
Видео работы регулируемого стробоскопа
Дисплей тут на 2 цифры, который красным цветом показывает частоту миганий (количество вспышек в 1 секунду). Нажимая на одну кнопку увеличиваем её, на другую - уменьшаем частоту вспыхов. Стробоскоп собран на печатной плате, рисунок которой, вместе с оригиналом статьи на английском, в этом файле.
Форум по обсуждению материала СВЕТОДИОДНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТРОБОСКОП
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Автомобильный стробоскоп – это электронный светотехнический прибор, позволяющий по метке на валу двигателя и шкале на его корпусе визуально определить и отрегулировать угол опережения зажигания (УОЗ) в двигателях внутреннего сгорания автомобиля. Принцип работы стробоскопа основан на стробоскопическом эффекте (зрительной иллюзии) возникающем, когда частота вспышек стробоскопа совпадает или близка частоте вращения коленчатого вала двигателя автомобиля.
Момент зажигания горючей смеси в автомобильном двигателе внутреннего сгорания существенно влияет на максимальную мощность, КПД, температурный режим и ресурс двигателя. Поэтому крайне важно, чтобы воспламенение горючей смеси происходило в нужный момент времени. Обычно воспламеняют смесь за несколько градусов до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, и этот угол называется Угол опережения зажигания.
При увеличении оборотов двигателя угол опережения зажигания должен увеличиваться по заданной кривой, поэтому он выставляется в режиме работы двигателя на холостом ходу и контролируется во всем диапазоне изменения его оборотов в минуту, вплоть до 5000. Для контроля и установки УЗО и служит Автомобильный стробоскоп.
Радиолюбителям разработано много схем автомобильных стробоскопов, начиная от самых простейших на неоновых лампочках, и заканчивая современными схемами, с использованием микроконтроллеров, полевых транзисторов и сверх ярких светодиодов. Но такая комплектация дорогая, да и редко кто имеет программатор, чтобы программировать контроллеры. Более пятнадцати лет назад я собрал свой вариант схемы стробоскопа, который и представляю Вашему вниманию.
Электрическая схема стробоскопа
Отличительная особенность схемы представленного стробоскопа, это простейшая комплектация и возможность контроля угла опережения зажигания в автомобильном двигателе вплоть до 5000 оборотов в минуту.
Структурно схема состоит из нескольких функциональных узлов. Преобразователя напряжения, импульсной световой лампы, блока поджога и индуктивного датчика момента искрообразования.
Принцип работы
Преобразователь служит для преобразования напряжения аккумулятора 12 В в необходимое для питания импульсной световой лампы ИСШ-15 напряжение 300 В. Выполнен преобразователь на микросхеме TL494, транзисторах VT1,2 и трансформатора Т1. Блок поджога световой лампы состоит из повышающего трансформатора Т2, конденсатора С6 и тиристора VD8. Индуктивный датчик момента искрообразования состоит из катушки индуктивности L1 и транзистора VT3.
Благодаря применению в преобразователе ШИМ-контроллера TL494 (отечественный аналог 11114ЕУ4), схема преобразователя получилась простой и сохраняющая работоспособность при изменении питающего напряжения от 7 до 15 В. Микросхема TL494 применяется практически во всех компьютерных блоках питания, выходит из строя редко, поэтому ее можно для изготовления стробоскопа выпаять из не подлежащего ремонту блока.
С выводов микросхемы 9 и 10 выходят прямоугольные противофазные импульсы с частотой около 20 кГц, заданной номиналом конденсатора С1 и резистора R1, и через токоограничивающие резисторы R4,5 номиналом 1 кОм поступают на базы ключевых транзисторов VT1,2. С2,3 нужны для улучшения передних фронтов импульсов, VD1,2 защищают транзисторы от пробоя обратным напряжением. Если поставить полевые транзисторы, например IRFZ44N, то резисторы R4,5 и конденсаторы С2,3 нужно исключить, а емкость конденсатора С1 уменьшить до 1000 пф. Тогда частота работы преобразователя увеличится до 200 кГц, что позволит измерять угол опережения зажигания при оборотах двигателя до 10000 об/мин.
Открываясь по очереди, транзисторы обеспечивают протекание тока по первичным обмоткам трансформатора Т1, благодаря чему во вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое поступает на диодный мост и уже выпрямленное заряжает конденсатор С5 до величины 400 В. Это напряжение подводится к 5 выводу лампы EL1 и еще через токоограничивающий резистор R5 и первичную обмотку трансформатора Т2 заряжает конденсатор узла поджига С6.
Датчик момента искрообразования собран на катушке индуктивности L1, транзисторе VT3, и тиристоре VD8. Через кольцо трансформатора продевается высоковольтный провод, идущий к свече. В момент появления высокого напряжения, в катушке наводится ЭДС, которая через конденсатор С7 поступает на базу транзистора VT3. Транзистор закрывается и на управляющий электрод тиристора VD8 поступает через резистор R7 положительное напряжение. Тиристор открывается и конденсатор С6 через него разряжается. При этом ток разряда проходит через первичную обмотку трансформатора Т2. Во вторичной обмотке наводится высокое напряжение поджига лампы, которое подается на ее вывод 7. Конденсатор С5, подключенный к выводам лампы 1 и 5, полностью через нее разряжается. Величина емкости конденсатора определяет яркость вспышки.
Применяемый тиристор VD8 имеет максимально допустимое напряжение анод-катод 300 В. Установленный резистор R6 совместно с резистором R5 образуют делитель, исключающий подачу напряжения более 300 В. При использовании более высоковольтного тиристора резистор R6 нужно исключить.
Для защиты по питанию установлен предохранитель на 5А, а от неправильного подключения полярности диод VD9. VD11 индицирует о подключении стробоскопа к аккумулятору.
Конструкция и детали
Вся схема стробоскопа собрана в двух половинчатом пластмассовом корпусе размером 4,5×7,5×16 см. Для выхода света от импульсной лампы в торцевой стенке сделано круглое отверстие, в которое вставлена линза в оправке.
Это не обязательно, окошко можно закрыть для защиты от попадания внутрь стробоскопа грязи любым прозрачным материалом, например органическим стеклом. Лампа, для уменьшения световых потерь, на половину обвернута станиолевой фольгой.
Все детали стробоскопа, кроме лампы, собраны на печатной плате, представленной на фотографии.
Импульсный трансформатор Т1 имеет две обмотки. Первичная обмотка имеет отвод от середины. При намотке нужно отмерять необходимую длину провода диаметром 0,3-0,5 мм, сложить его вдвое и намотать 24 витка. Затем начало одной обмотки соединить с концом другой, это будет средняя точка. Вторичная обмотка мотается проводом диаметром 0,15-0,25 мм в количестве 638 витков. Для изготовления трансформатора ферритовый сердечник с катушкой можно использовать от понижающего трансформатора неподлежащего ремонту импульсного блока питания АТ или АТХ компьютера, предварительно удалив все обмотки.
Импульсный трансформатор поджига Т2 мотается на ферритовом кольце диаметром 15-20 мм проницаемостью от 1000 до 3000 НМ. Первичная обмотка мотается проводом 0,3 мм и имеет 4 витка. Вторичная обмотка мотается проводом диаметром 0,1 мм в шелковой изоляции и количеством витков 500. Большое количество витков вторичной обмотки взято не случайно, при больших оборотах двигателя конденсатор С6 не успевает полностью заряжаться и напряжение поджига уменьшается. Благодаря запасу обеспечивается достаточное напряжение для поджига. Перед намоткой ферритовое кольцо нужно обязательно покрыть изоляционной лентой для исключения повреждения изоляции провода. Перед покрытием изоляцией необходимо мелкой наждачной бумагой, сточить острые грани по окружностям кольца. После намотки, для исключения межвиткового пробоя изоляции при высокой влажности, обмотки трансформатора пропитаны воском.
Катушка индуктивного датчика намотана на ферритовом кольце диаметром 40 мм с проницаемостью от 1000 до 3000 НМ. На кольцо равномерно по всей окружности намотано 35 витков провода диаметром 0,8 мм. Сверху обмотка покрыта слоем изоляционной ленты.
Диаметр ферритового кольца выбран исходя и возможности продевания через катушку высоковольтного провода, идущего к автомобильной свече. Но практика применения стробоскопа показала, что он начинает устойчиво работать, если просто катушку приложить к высоковольтному проводу.
Конденсаторы С5 и С6 типа К73-17. Импульсная лампа EL1 типа ИСШ-15, является маломощным строботроном, срок ее службы более 300 часов. Она специально разработана для стробоскопов.
В отличии от ИФК-120, лампа ИСШ-15 имеет больший ресурс и может работать на более высоких частотах. При отсутствии ИСШ-15, можно использовать ИФК-120.
Для удобства работы при установке угла опережения зажигания в автомобиле, в стробоскоп вмонтирован двух диапазонный аналоговый тахометр с растянутой шкалой.
Настройка стробоскопа
Если не допущены ошибки в печатной плате и исправны элементы схемы, то настраивать нечего не нужно. Стробоскоп сразу заработает. Для упрощения поиска возможных ошибок целесообразно плату собирать узлами с последующей их проверкой. Сначала запаивается микросхема TL494, ее обвязка С1, R1- R3, С4 и VD9. Подается напряжение и проверяется осциллографом наличие прямоугольных импульсов на выводах 9 и 10 микросхемы. Далее устанавливаются все детали, расположенные на схеме левее лампы, подается питание и замеряется напряжение на С5, которое должно быть 300-400 В. Дале запаиваются все остальные элементы. Подается питающее напряжение, при замыкании анода с катодом тиристора VD8 должна происходить вспышка лампы. Для проверки работы стробоскопа можно рядом с катушкой L1 пощелкать пьезоэлектрической зажигалкой. При каждом щелчке лампа стробоскопа должна вспыхивать.Если есть генератор, то вместо катушки нужно подключить его выход. Стробоскоп будет мигать с частотой генератора. 800 оборотов двигателя в минуту соответствует частоте генератора около 13 Гц.
Для перевода оборотов двигателя в частоту нужно число оборотов в минуту поделить на 60 (количество секунд в минуту), но гораздо удобнее воспользоваться табличными данными.
| Таблица перевода оборотов вращения двигателя в частоту | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обороты двигателя, оборотов в минуту | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1500 | 1800 | 2000 | 2500 | 3000 | 3500 | 4000 | 4500 | 5000 | 5500 | 6000 |
| Частота вращения, Гц | 10 | 13 | 33 | 20 | 25 | 30 | 33 | 41 | 50 | 58 | 66 | 75 | 83 | 91 | 100 |
Как пользоваться стробоскопом
Для запуска стробоскопа в работу нужно при отключенном двигателе автомобиля продеть в кольцо индуктивного датчика стробоскопа снятый со свечи зажигания первого цилиндра высоковольтный провод и надеть его обратно на свечу. Подключить, соблюдая полярность, крокодилы к клеммам аккумулятора. Запустить двигатель автомобиля и включить стробоскоп выключателем. При этом должен засветиться светодиод VD11 и засверкать в такт искре лампа стробоскопа EL1.
Вспышки стробоскопа имеют высокую яркость, что позволяет видеть метку на маховике двигателя при установке угла опережения зажигания даже в солнечную погоду.
Ответы на вопросы посетителя сайта по настройке стробоскопа
Посетитель сайта Юрий, повторил схему стробоскопа и остался доволен его работой. От изготовления стробоскопа на базе сверхярких светодиодов его остановила цена светодиодов. При настройке стробоскопа у Юрия возник ряд вопросов, на которые я давал ответы в ходе переписки. Ответами на вопросы из переписки, с разрешения Юрия, с которыми могут столкнуться автолюбители, желающие повторить схему представленного стробоскопа, решил дополнить эту статью.
| Вопрос | Ответ |
|---|---|
| Можно ли заменить тиристор КУ103В тиристором ВТ169G? | Да, можно заменить на ВТ169D или ВТ169G. Так как максимальное напряжение анод-катод у ВТ169 не менее 400 В, то резистор R6 можно не ставить, он установлен для защиты КУ103В. |
| При шунтировании анода и катода тиристора лампа вспыхивает, но при открытии-закрытии транзистора вручную лампа не реагирует. | Тиристор или транзистор неправильно запаян или неисправен. Номиналы резисторов не соответствуют схеме. Для выявления причины нужно отключить от управляющего электрода тиристора все элементы. В таком случае тиристор должен быть закрыт. Если к управляющему электроду присоединить через резистор по схеме R7 номиналом 27 кОм, то тиристор должен открываться. Если открывается, то виноват транзистор. Если тиристор не открывается, то можно уменьшить номинал резистора вплоть до 1 кОм, если открыть его, таким способом не удается, значит, тиристор неисправен. |
| Тиристор исправен, при прикосновении к управляющему электроду тиристора лампа вспыхивала однократно, получалось как сенсорное. Мне не понятно как закрывается тиристор, возможно, он запирается потенциалом управляющего электрода? | Тиристор сам закрывается только тогда, когда напряжение анод-катод станет меньше определенного для каждого типа тиристора. Поэтому, когда конденсатор С6 разрядится, тиристор сам закроется. Резистор R8 выполняет функцию защиты транзистора от возможных высоковольтных импульсов и одновременно предотвращает случайное открытие тиристора от этих же импульсов. |
| На конденсаторе я добился напряжения 400 В при частоте генерации 200 кГц (поставил полевые транзисторы как указано в статье) но при емкости С5 - 1 мкФ яркость вспышки незначительна (лампа ИФК-120), при увеличении С5 до 10 мкФ стало слепить. Понимаю, что увеличение емкости приведет к неполному ее заряду на высоких оборотах, какую емкость поставить? | По поводу высокого напряжения, его можно поднять хоть до киловольта, намотав больше витков вторичной обмотки, при этом яркость вспышки возрастет соответственно. Но величина напряжения не должна превышать допустимого для лампы. Поэтому лучше намотать больше витков, чем увеличивать емкость, а емкость уже подобрать исходя из максимальных оборотов, которые нужно контролировать. |
| По паспорту лампа ИФК-120 номинальное напряжение 300±20 В, т.е. не стоит увеличивать напряжение более имеющихся уже 400 В? | Не стоит, так как повышенное напряжение может вызвать самопроизвольные вспышки лампы. |
| Из характеристик тиристора BT169G - отпирающее управляющее напряжение 0,5-0,8 В , т.е. когда транзистор VT3 открыт схема должна обеспечивать напряжение на его коллекторе относительно земли менее 0,5 В чтобы тиристор оставался закрытым? | Да. |
| При закрытом транзисторе соответственно напряжение на его коллекторе и на управляющем электроде тиристора должно превысить 0,5 В, но не более 0,8 В дабы не спалить управляющий переход тиристора? | Да, в цепи управляющего электрода тиристора стоит резистор R7, который ограничит величину тока, тем самым, исключая возможность увеличения напряжения более 0,8 В. |
| Играет ли роль какой стороной будет надеваться ферритовое кольцо на высоковольтный провод, или для этого и установлен в схеме VD10? | Не играет, диод для этого и стоит. |
| Есть ли смысл заменить VT10 на полевой транзистор? | В данном случае в этом нет необходимости, полевые транзисторы боятся статического электричества и без необходимости их лучше не применять. |
| Изменения, которые внес Юрий при повторении схемы стробоскопа. | Лампу EL1 ИСШ-15 заменил на ИФК-120. Транзисторы VT1 и VT2 типа КТ817Б заменил полевыми IRFZ44N, VT3 типа КТ3102 на BC547. Тиристор КУ103В на ВТ169G. Резистор R8 c 820 Ом увеличил до 2 кОм, конденсатор С5 увеличил до 10 мкФ. |
Светодиодный стробоскоп для установки зажигания позволяет быстро и с высокой точностью выставлять оптимальный угол опережения зажигания (УОЗ) в автомобиле. Данный параметр играет важную роль в корректной работе двигателя. Небольшое смещение в момент зажигания приводит к потере мощности, вследствие возросшего расхода топлива и перегрева двигателя.
Несмотря на большой ассортимент промышленно выпускаемых приборов для проверки и установки УОЗ, актуальность создания стробоскопа своими руками не потеряла смысл и в наши дни. Представленная схема самодельного стробоскопа для автомобиля не требует наладки после сборки и изготавливается из доступных деталей.
Принципиальная схема стробоскопа
В принципиальной электрической схеме стробоскопа для авто можно условно выделить 4 части:
Принцип работы
Схема стробоскопа питается от автомобильного аккумулятора. В момент замыкания выключателя SA1, триггер DD1 переходит в исходное состояние. При этом на инверсных выходах (2, 12) появляется высокий потенциал, а на прямых (1, 13) – низкий потенциал. Конденсаторы С3, С4 заряжены через соответствующие резисторы.
Импульс с датчика, пройдя через дифференцирующую цепь, поступает на тактовый вход первого одновибратора DD1.1, что приводит к его переключению. Начинается перезаряд С3, который через 15 мс заканчивается очередным переключением триггера. Таким образом, одновибратор реагирует на импульсы с датчика, формируя на выходе (1) прямоугольные импульсы. Длительность выходных импульсов с DD1.1 определяется номиналами R3 и С3.
Второй одновибратор DD1.2 работает аналогично первому, уменьшая длительность импульсов на выходе (13) в 10 раз (примерно до 1,5 мс). Нагрузкой для DD1.2 служит усилительный каскад из транзисторов, которые открываются на время импульса. Импульсный ток через светодиоды ограничен исключительно резисторами R6-R8 и в данном случае достигает величины 0,8 А.
Не стоит пугаться столь большого значения тока. Во-первых, его импульс не превышает 1 мс, со скважностью в рабочем режиме не менее 15. Во-вторых, современные светодиоды обладают гораздо лучшими техническими характеристиками в сравнении с их предшественниками из 2000 года, когда эта схема впервые получила практическое применение. Тогда нужно было поискать светодиоды с силой света в 2000 мкд. Сейчас белый LED (от англ. Light-emitting diode) типа C512A-5 мм от компании Cree с углом рассеивания 25° способен выдать 18000 мкд при постоянном токе в 20 мА. Поэтому использование сверхъярких светодиодов позволит значительно снизить ток нагрузки путём увеличения сопротивления R6-R8. В-третьих, время пользования стробоскопом обычно не превышает 5-10 минут, что не вызывает перегрев кристаллов излучающих диодов.
Печатная плата и детали сборки
Самодельный стробоскоп для установки зажигания можно собрать как на недорогих отечественных радиоэлементах, так и на более прецизионных импортных элементах. Ниже представлена плата с применением отечественных компонентов для штыревого монтажа.
Плата в файле Sprint Layout 6.0: plata.lay6
Диод VD1 – КД2999В или любой другой с малым падением прямого напряжения. Конденсатор С1 должен быть высоковольтным с емкостью в 47 пФ и напряжением 400 В. Конденсаторы С2-С4 неполярные серии КМ-5, К73-9 на 0,068 мкФ 16 В. Все резисторы, кроме R4, типа МЛТ или планарные с номиналами, указанными на схеме. Подстроечный резистор R4 типа СП-3 или СП-5 на 33 кОм.
Триггер ТМ2 лучше использовать 561 серии, которая отличается высокой помехоустойчивостью и надёжностью. Но можно заменить его микросхемой 176 и 564 серии, учитывая их распиновку. Транзисторы VT1-VT2 подойдут КТ315 Б, В, Г или КТ3102 с большим коэффициентом усиления. Выходной транзистор – КТ815, КТ817 с любой буквенной приставкой. Светодиоды HL1-HL9 лучше взять сверхъяркие с малым углом рассеивания. Их располагают на отдельной плате по три в ряд. При отсутствии каких-либо деталей схемы их можно заменить более современными аналогами, немного усовершенствовав плату.
Готовую плату управления стробоскопа и плату со светодиодами удобно разместить в корпусе переносного фонарика. При этом необходимо предусмотреть отверстие в корпусе под регулятор R4, а в качестве SA1 можно использовать штатный выключатель.
Настройка
В схеме установлен подстроечный резистор R4, регулировкой которого можно добиться нужного визуального эффекта. Вращая ручку регулятора можно наблюдать, что уменьшение импульса тока ведёт к недостатку освещенности меток, а увеличение – к размытости. Поэтому во время первого запуска стробоскопа необходимо подобрать оптимальную длительность вспышек.
Установка УОЗ стробоскопом
Прежде чем рассмотреть работу автомобильного стробоскопа, нужно понять суть стробоскопического эффекта. Если движущийся в темноте объект на мгновение осветить вспышкой, то он будет казаться застывшим в месте, где произошла вспышка. Если на вращающееся колесо нанести яркую метку и освещать его яркими вспышками, совпадающими по частоте с частотой вращения колеса, то в момент вспышек можно зрительно фиксировать местоположение метки.
Перед регулировкой момента зажигания автомобиля наносят две метки: подвижную на коленчатом валу (маховике) и стационарную – на корпусе двигателя. Затем присоединяют датчик, подают питание на стробоскоп и включают двигатель в режим холостого хода. Если во время вспышек метки совпадают, то УОЗ выставлен оптимально. В противном случае следует произвести корректировку до полного их совпадения.
Представленный стробоскоп для установки зажигания, собранный своими руками, позволит за несколько минут отладить систему зажигания автомобиля. В результате корректировки вырастет КПД двигателя и увеличится срок его службы.
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Доработка G-2021 (часть 5)
Для экспериментов с двигателем проигрывателя нужен какой-то контроль скорости. Это можно сделать с помощью стробоскопа, так как на диск нанесены риски. Стробоскоп должен работать на стабильной частоте, желательно, с кварцевой стабилизацией.
Тут надо сделать небольшое отступление. Если какое-то электронное устройство делается в рамках какого-то проекта на коммерческой фирме, самое первое для него - это коммерческая целесообразность. Но когда что-то проектируется для себя, затраты не играют никакой роли. На первое место выходит интерес. А поскольку потребностей что-то делать в наше время крайне мало (все проще купить готовое), приходится цепляться за каждую возможность. Любую самоделку, которая хоть чем-то может быть полезна, нужно делать. Любую самоделку, если уж делать, надо делать как можно более сложно, чтобы получить максимальное удовольствие. Поиск сложностей не так уж прост, как может показаться, ему посвящается основное время разработки.
(дополнил про скорость 78 rpm)
Иногда высказываются опасения по поводу помех, источником которых может стать стробоскоп. Действительно, в цепи лампы или светодиодов протекает импульсный ток, и если провода питания стробоскопа длинные и проходят возле сигнальных проводов, возможны наводки. А если лампа стробоскопа газоразрядная, то она может генерировать шум в широкой полосе частот (со светодиодами в этом плане проще). В некоторых проигрывателях даже предусматривают возможность отключения стробоскопа. Для устранения данной проблемы решил сделать плату стробоскопа, которая будет иметь постоянный ток потребления. Тогда провода больше не будут источником помех. Для этого на входе установил генератор тока, который заряжает конденсаторы, от которых питаются светодиоды. Если напряжение на конденсаторах превысит некоторый порог (около 4 В), включается параллельный стабилизатор на TL431 для получения постоянного тока потребления. Для питания платы можно использовать напряжение 5 В, но для универсальности поставил стабилизатор, что позволяет использовать для питания любое напряжение в пределах 7. 18 В. Если имеется готовое напряжение 5 В, стабилизатор можно выкинуть.
На графике симуляции видно, что при суммарном импульсном токе светодиодов около 60 мА, общее потребление составляет около 16 мА, и оно постоянно. Светодиоды работают со скважностью 4, более короткие вспышки дают более четкую картинку стробоскопических меток.
За основу стробоскопа взял один из самых маленьких микроконтроллеров ATtiny12L. Можно было просто задействовать таймер и получить выходную частоту с достаточной точностью. Но если вспомнить начало этого поста, так делать нельзя. Надо найти максимально сложное решение, но которое еще не ухудшит характеристик устройства. Для формирования частоты вспышек светодиодов был выбран программно реализованный NCO (Numeric Controlled Oscillator), который обычно является одной из составных частей DDS. Шаг сетки получился около 0.001 Гц. С любым кварцем можно задать любую частоту в пределах этой точности, что является преимуществом перед простым делителем. В стробоскопе сделал поддержку 4-х разных частот, которые выбираются с помощью входов SEL0 и SEL1. Задание каждой из частот производится в исходнике программы. В качестве начальных данных надо ввести желаемую частоту вращения с точностью 0.001 rpm и количество рисок стробоскопа.
Например, у проигрывателей для сети 50 Гц на диске обычно 180 рисок для скорости 33 1/3 rpm и 133 риски для скорости 45 rpm. По этим данным на этапе компиляции рассчитываются коды частоты. Для частоты вращения 33 rpm и количества рисок 180 будет установлена частота светодиодов 100 Гц. А для частоты вращения 45 rpm и количества рисок 133 будет установлена частота 99.750 Гц, что даст скорость точно 45.000 rpm.
Но обычно у 50-герцовых проигрывателей устанавливается скорость 45.11 rpm. Иногда можно встретить вопрос, а какой должна быть скорость: 45 rpm ровно, или 45.11 rpm? В стандартах NAB 1964 и RIAA 1978, тексты которых у меня есть, фигурирует скорость ровно 45 rpm. Другого нигде не встречал. Поэтому можно сделать вывод, что скорость 45.11 rpm появилась только по той причине, что невозможно сделать более точный стробоскоп при частоте сети 50 Гц. А вот версии проигрывателей для 60 Гц имеют 216 рисок стробоскопа для 33 1/3 оборотов и 160 рисок для 45 оборотов. Каждая скорость получается правильной при засветке частотой ровно 120 Гц.
Для скорости 78 rpm ситуация хуже, она может быть получена только приблизительно. Для проигрывателей для частоты сети 50 Гц она составляет 77.92 rpm, для 60 Гц - 78.26 rpm.
Печатная плата получилась размером 30 мм х 40 мм. Плата односторонняя.
Чтобы не сверлить вообще никаких отверстий, все детали припаяны на манер SMD. Даже обычные электролитические конденсаторы припаяны укороченными и чуть загнутыми выводами прямо на площадки. Штырьки для программирования запаиваются следующим образом: вначале пластмасса сдвигается вверх, штырьки припаиваются к площадкам, затем пластмасса снова сдвигается вниз.
Читайте также: