Главная » Инжектор
Призовой фонд
на май 2021 г.
1. Тестер компонентов MG328
Сайт Паяльник
2. 100 руб.

Электронный трамблер на популярных микросхемах для двух катушек зажигания

В данной статье описаны несколько модификаций двухканальных коммутаторов зажигания, где в качестве делителей-распределителей входного импульса применены популярные двухтактные ШИМ ИС, ранее успешно зарекомендовавшие себя в схемах различных импульсных электропитающих устройств и присутствующих на рынке электронных компонентов в изобилии под разными названиями. Это такие микросхемы, как TL494 (KA7500, К1114ЕУ4), UC3825 (К1156ЕУ2), LM3524 (К1156ЕУ1), UC3525.

Названные МС имеют функциональный потенциал, достаточный для построения недорогой схемы электронного двухканального распределителя мощных импульсов.

Упрощенные схемы распределителей на базе упомянутых выше МС показаны на рис.1.


рис.1

Сигналы с контактов прерывателя (или любого другого источника импульсного сигнала) подаются на выводы микросхем, отвечающих за формирование импульсов штатных генераторов. В схеме на (рис.1а) источник импульсов для последующего распределения должен быть подключен к выводу RT (6) TL494. При этом обязательно наличие резисторов R1, R2. Выходные сигналы (выводы 9 и 10) инвертированы по отношению к входному сигналу, а длительность положительных выходных импульсов, соответственно, равна длительности входного (отрицательного) импульса. Следовательно, стоки ключей Q1, Q2 будут поочередно замкнуты на общий провод схемы на время действия каждого второго отрицательного входного импульса. Т.к. TL494 изначально не рассчитана для работы с низкочастотной последовательностью импульсов, а использование элементов генератора МС далеко не штатное, TL494 утратила часть функций, отвечающих за изменение длительности выходных импульсов. Но т.к. основная задача МС состоит лишь в распределении импульсов, эффект от применения TL494 - положительный даже в этом случае.

Для схемы на LM3524 (рис.1в) подача входного сигнала так же осуществляется на вывод RT (6). Наличие элементов R1, R2, R3, C1, - обязательно. Без делителя на R1, R2 работа LM3524 блокируется (например, замыканием вывода 2 на «+» источника опорного напряжения) и это – особенность LM3524. R3 обеспечивает режим работы с внешним источником сигнала. Все временные зависимости выходных сигналов от входного такие же, как и в схеме на TL494.

Вывод RT (5) так же используется для подачи входного сигнала в схеме с МС UC3825 (рис.1б). Обязательно наличие компонентов R1 и C2. За счет внутрисхемных отличий от предыдущих микросхем, функции регулировки длительности выходных импульсов сохранены при работе от внешнего источника импульсов. С помощью подстроечного резистора PR1 можно установить начальную (например, для верхнего предела числа оборотов в минуту) минимальную длительность выходных импульсов. В этом случае при снижении частоты входной импульсной последовательности, длительность выходных импульсов будет расти пропорционально росту периода входного сигнала, но в любом случае выходные импульсы будут короче входного на величину, зависимую в % от установки PR1. Выходные импульсы (на выводах 11, 14), как и в предыдущих схемах, инвертированы по отношению к входным импульсам. При отсутствии PR1 длительность положительных выходных импульсов равна длительности отрицательных импульсов на входе.

В отличии от предыдущих схем, входной сигнал для схемы с применением МС UC3525 (рис.1г) подается на вывод CT (5). Возможна установка фиксированной длительности выходных импульсов (выводы 11, 14) с помощью подстроечного резистора PR2. При этом установленная длительность импульсов неизменна во всем диапазоне оборотов КВ (16-400Гц). В этом случае отпадает необходимость в использовании входного формирователя длительности импульсов. Для использования UC3525 в режиме распределителя входного сигнала не требуется никаких дополнительных компонентов. Достаточно простая коммутация с помощью переключателя S1 позволяет перевести МС в режим аварийного вибратора, где штатный генератор используется по назначению. Переключатель в этом случае следует располагать вблизи микросхемы - для предотвращения наводок. Выходные импульсы (так же, как и в предыдущих схемах) инвертированы по отношению к входным импульсам. При отсутствии PR2 длительность входного отрицательного импульса равна длительности положительных выходных импульсов.

Для всех схем на рис.1 ключ S1 является обозначением эквивалента контактов механического прерывателя. Контакты могут быть открытыми или «подтянутыми» к «+» бортовой сети через резистор. В этом случае между входом любой из схем и контактами прерывателя должен быть установлен диод (практически любой) катодом к прерывателю. Кроме механических контактов могут быть использованы электронные ключи с сопротивлением в открытом состоянии не более 100Ом. В качестве выходных ключей возможно использование, как MOSFET, IGBT, так и биполярных составных транзисторов. Для работы в качестве датчиков с внешними коммутаторами возможно использование маломощных транзисторов. В этом случае между выходами МС и базами транзисторов необходимо включать резисторы сопротивлением 1к…10к. Для использования схем на рис.1 с управляющими сигналами ЭБУ (для коммутаторов), сигнал на входе любой из схем должен быть инвертирован относительно сигнала ЭБУ. Все схемы являются практическими и могут быть применены в схеме замещения механического распределителя искры.

Дальнейшее развитие базовых схем, представленных на рис.1, показано в схемах на рис.2…рис.5.


рис.2 Схема электронного трамблера с использованием МС TL494


рис.3 Схема электронного трамблера с использованием МС UC3825


рис.4 Схема электронного трамблера с использованием МС UC3524


рис.5 Схема электронного трамблера с использованием МС UC3525

Технические характеристики устройств, приведенных на этих схемах, следующие:

Вход датчика Холла (DH – на схеме); вход индуктивного датчика (IND – на схеме); вход для сигнала ЭБУ; вход синхронизации старта ДПКВ (DPKV – на схеме); установка фиксированной длительности выходных импульсов; регулировка задержки искрообразования (УОЗ); генератор (опционально); возможность использования большинства силовых ключей, применяемых в коммутаторах; триггерная токовая защита силовых ключей.

Регулировки в схемах:

  • PR1 – частота генератора, подключаемого для проверки или в качестве аварийного вибратора с помощью переключателя S1 - для всех схем;
  • PR2 – смещение фазы выходных импульсов относительно импульсов входного сигнала (УОЗ) – для всех схем;
  • PR3 – установка длительности выходных импульсов – для всех схем;
  • PR4 – установка порога срабатывания токовой защиты – для схем на рис.2…рис.4;
  • PR4 – установка длительности выходных импульсов при отсутствии внешнего формирователя импульсов (U3) – для схемы на рис.5 (UC3525);
  • PR5 - установка порога срабатывания токовой защиты – для схемы на рис.5 (UC3525);

Все схемы (на рис.2...рис.5) содержат набор типовых (для этих схем) набор узлов и компонентов. Очевидное отличие состоит лишь в схемном включении "основных" микросхем. Т.к. описание включений микросхем (TL494, UC3825, LM3524, UC3525) было описано выше, в тексте будет дано описание лишь одной из схем (рис.5) - с использованием UC3525.

Входной формирователь собран на микросхеме U2 (LM555), формирующий отрицательный и стабильный во времени импульс задержки (импульс сдвига) - из входного импульса. Длительность сформированного импульса устанавливается при настройке угла опережения зажигания (УОЗ) с помощью подстроечного резистора PR2 и может быть выбрана в пределах от минимального значения (50us...200us, соответствующего минимальному УОЗ) до максимального, не превышающего время периода импульсной последовательности для максимального количества оборотов в минуту. Изменение длительности импульса сдвига вызывает смещение фазы выходных сигналов относительно входного на величину, равную времени импульса сдвига. На рис.6 показана графика взаимодействия импульсов задержки с входными и выходными импульсами. На этом же рисунке приведена схема формирователя сдвига, несколько отличающегося схемотехнически от формирователей в схемах на рис.2...рис.5. Длительность импульса сдвига в данном формирователе не имеет стабильной величины и зависит от периода входной импульсной последовательности. С помощью PR6 в данном случае устанавливается начальная длительность импульсов сдвига, уменьшающаяся с ростом об/м, увеличивающаяся с уменьшением числа об/м.

рис.6 Схема и осциллограммы, поясняющие работу УОЗ

Возвращаемся к схеме на рис.5. Спадом своих импульсов U2 запускает одновибратор на микросхеме U3 (LM555), который формирует на выходе положительные импульсы фиксированной длительности, регламентирующие время открытого состояния силовых ключей (Q1, Q2), коммутирующих первичные обмотки катушек зажигания.

Эффективное время прохождения тока через первичную обмотку катушки зажигания составляет 2,4-3,5мс (в зависимости от типа катушки), меньшее время открытого ключа может быть причиной "слабой" искры, большее - стать причиной повышенного нагрева катушки и потребляемой системой зажигания мощности.

Ключ на транзисторе VT4 является инвертирующим элементом для входа CT микросхемы U4, но может так же служить датчиком для входа блока зажигания (коммутатора), т.к. схема, включающая U2, U3, VT4 является самодостаточным узлом, выполняющим функцию регулятора УОЗ.

Описание работы ШИМ ИС UC3525 в качестве делителя-распределителя описано выше.

Узел синхронизации старта по сигналу датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) выполнен на транзисторе VT3,  тиристоре VS1, транзисторе VT5. При отсутствии импульса на контакте 2 разъема XP3, VT3 - открыт положительным уровнем напряжения (лог.1) на затворе через резисторы R11, R12, шунтируя управляющий электрод тиристора VS1. VT5 так же открыт подачей положительного напряжения на затвор через цепь HL4, R20. Из за высокого сопротивления затвора VT5, свечение светодиода HL4 в этот момент - исключено. Транзистор VT6, на базу которого подано через VT5-R25 отрицательное смещение, так же - открыт. Через VT6-R28 на вывод SD (10) U4 подается положительное напряжение, запрещающее работу UC3525. С приходом спада любого импульса на затвор VT3, тиристор VS1 "защелкивается" в открытое состояние, зажигая HL4 (зеленого цвета - "активация"). Запираются транзисторы VT5, VT6, разрешая работу U4. Контакты XP3 переключаются перемычкой в режим проверки с запуском работы от входов DH/Ind/CPU, или в рабочий режим - по входу DPKV.

Узел токовой защиты выполнен на тиристоре VS2, при "защелкивании" которого U4 так же - отключается, зажигается светодиод HL5, сигнализируя о срабатывании узла защиты. При отключении U4 выходные ключи Q1, Q2 находятся в запертом состоянии. При любом статическом состоянии любого из типов датчиков по входам DH/Ind/CPU, ключи Q1, Q2 запираются по спаду импульса на выходе U3 и остаются запертыми, предотвращая протекание тока через обмотки катушек зажигания.

Конденсатор C16 при срабатывании тиристора VS2 запирает тиристор VS1, подготавливая его к повторному запуску ДВС без обесточивания схемы (выключением замка зажигания) - в случае срабатывания токовой защиты (при настройке узла защиты, например). Конденсатор может быть исключен из схемы. В этом случае для повторного запуска схемы распределителя, необходимо будет схему обесточить.

Примечание. В качестве тиристоров VS1/VS2 в схеме использованы маломощные симисторы MAC97, отлично работающие при малых токах нагрузки (в отличии от тиристоров серии MCR), малые токи включения. Практический порог срабатывания MAC97 - +0,8...+1,0В.

Примечание. Т.к. узел синхронизации старта и узел защиты являются совмещенной схемой, альтернативный вариант этих узлов может быть выполнен на логических элементах (1 корпус К561ЛЕ5 / CD4001), как это показано в схеме на рис.9.

На транзисторе VT2 выполнен входной каскад, инвертирующий входной сигнал с входов Ind или CPU. В первом случае элементами R18, C11, VZ1, R15, VD3, R13 - обеспечивается нормальная работа VT2 с индуктивным датчиком, во втором (через резистор R10) - с сигналами формата ТТЛ по входу CPU. Коллектор VT2 соединен с входом DH, а база VT2 обслуживает входы Ind/CPU. Поэтому одновременная подача сигналов на разные входы - запрещена. Запрещена так же подача сигналов генератора (U1, PR1, VT1, S1) при наличии установленных соединений по любому из входов.

Питание микросхем U1... U3 стабилизировано интегральным стабилизатором U6. Стабилизатор U5 позволяет производить запуск ШИМ ИС при провале напряжении питания бортовой сети до +6,5В...+7В, когда встроенный источник опорного напряжения ШИМ ИС может оказаться (в большинстве случаев) неработоспособным.

Для схем распределителей были разработаны 2 печатные платы: под МС TL494 (рис.7а), под UC3525 (рис.7б) и универсальная плата - под использование одной из 4 (TL494, UC3825, LM3524, UC3525) микросхем (рис.7в). Базовой для универсальной платы является принципиальная схема на рис.4 (LM3524), а схемы включения (с соответствующими порядковыми обозначениями для схемы на рис.4) показаны на рис.8.

рис.7 внешний вид печатных плат

Для "именных" плат корпуса всех микросхем - SMD, универсальная плата была разработана под DIP-корпуса.


рис.8 схемы включения микросхем для универсальной платы

рис.9

Компоненты, представленные в списке радиоэлементов - для схемы на рис.4, рис.8 (продолжение рис.4) 

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
R1, R4, R9, R12, R16, R28 Резистор
12 кОм
6 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2, R5, R7, R13, R14, R17, R19, R24, R25 Резистор2k29 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3, R15, R27 Резистор
1 кОм
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6, R22 Резистор5k12 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8 Резистор
62 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R10, R30, R31 Резистор7503 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11, R18 Резистор
51 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R20 Резистор5601 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R21 Резистор3k61 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R23 Резистор
3 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R26, R29 Резистор102 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R32 Резистор0R11 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R33 Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
PR1, PR2 Подстроечный резистор200k2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
PR3, PR4 Подстроечный резистор100k2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C1, C3, C6, C19 Конденсатор0.1 мкФ4 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2, C10 Конденсатор10 нФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C4, C7 Конденсатор470 пФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C5 Конденсатор33 нФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C9, C13, C15 Конденсатор62 нФ3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C12, C14 Конденсатор0.22 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C11, C16 Конденсатор1 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C17 Конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C18, C20 Конденсатор0.47 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C21, C23 Электролитический конденсатор10uF2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C22 Электролитический конденсатор100uF1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VS1, VS2 ТиристорMAC972 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1, VD2, VD3 Выпрямительный диод
1N4007
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD4 ДиодSF341 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL1 Светодиод3mm blue1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL2 Светодиод3mm yellow1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL3 Светодиод3mm white1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL5 Светодиод3mm red1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL4 Светодиод3mm green1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор
2N5551
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT3...VT5 MOSFET-транзистор
2N7000
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT6 Биполярный транзистор
2N5401
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VZ1, VZ2 Стабилитрон
1N4735
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U1, U2, U3 Программируемый таймер и осциллятор
NE555
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U4 ШИМ контроллер
TL494
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U4 ШИМ контроллер
UC3524
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U4 ШИМ контроллер
UC3825
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U4 МикросхемаUC35251 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (4) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Well #
Какие детали надо убрать из схемы /рис.5/ для контактной системы классики, можете нарисовать схему без этих деталей?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Никакие детали из самой схемы на рис 5 не убираются. Все схемы предназначены именно для классики. Только в случае использования универсальной платы, на плату устанавливаются компоненты соответствующей схемы.
Ответить
0
Well #
А что делать с деталями в обозначенной красной линией, на 2101-2107 нету этих узлов
Прикрепленный файл: inject25-5.jpg
Ответить
0

[Автор]
riswel #
В случае, если на авто не установлен ДПКВ, то лучше бы его установить, т.к. при старте ДВС важно определение НМТ / ВМТ. Если все же установка ДПКВ является проблемой (хотя приобретение ДПКВ проблемой не является и датчик продается в комплекте с крепежом), то с помощью перемычки ХР3 (переключив ее в верхнее по схеме положение, замкнув центральный и верхний контакт) можно в качестве ДПКВ использовать датчик оборотов. Синхронизацию по ДПКВ можно отключить, установив перемычку ХР3 в нижнее положение (центральный и нижний провод контакта по схеме) и замкнуть контакты DPKV, Однако понятно, что нормальная работа ДВС в этом случае не может быть гарантирована.
Отредактирован 15.01.2021 10:55
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
DC-DC регулируемый преобразователь 1.5-37В 2А с индикатором Сатфайндер
вверх