Стробоскоп автомобильный своими руками

Одним из важнейших условии исправной работе! автомобильного бензинового двигателя является правильная установка угла опере­жения зажигания. В двигателях автомобилей ВАЗ установка угла опережения зажигания произво­дится по четырем меткам, — одной на шкиве коленвала, и трем на корпусе блока. Обычно, для регули­ровки зажигания пользуются довольно громоздким прибором. -стробоскопом. По питанию стробо­скоп подключают к аккумулятору автомобиля, а третий провод. — к свечному проводу первого цилинд­ра. При работающем двигателе лампа стробоскопа вспыхивает каждый раз. как только импульс высокого напряжения поступает на свечу первого цилиндра. Свет пампы направляют на метки. В результате синхронною вспыхивания лампы мы видим четыре метки, — три на блоке и одну на шкиве, которая нам кажется неподвижной По взаимному расположению этих моток опре­деляют правильность установки зажигания (метка на шкиве должна быть напротив сред­ней метки на блоке, если это не так, нужно поправить поворотом корпуса трамблера).

Стандартный стробоскоп довольно громозд­кий, тяжелый и хрупкий прибор, в основном, бпагодаря имеющейся в нем газоразрядной пампе и импульсному трансформатору. Но, используя современную элементную базу, можно сделать стробоскоп немногим больше шариковой ручки.

На рисунке 1 показана схема стробоскопа, в котором вместо газоразрядной пампы рабо­тает свсодиодная автомобильная лампочка на 12V (сейчас такие светодиоды-пампы ста­ло модно устанавливать в подфарники вместо памп накаливания).

Подключается прибор к системам автомоби­ля тремя проводами с зажимами «Крокодил» Два — к аккумулятору, а третий к проводу 1-го цилиндра. Третий «Крокодил» (подключае­мый к свечному проводу) немного переде­лан. — его «зубы» загнуты внутрь, чтобы не портить свечной провод, и он скорее напоми­нает металлическую прищепку.

Как только импульс высокого напряжения поступает на свечу 1-го цилиндра, через емкость между жилой свечного провода и корпусом «Крокодила-прищепки» всплеск напряжения поступает на вывод 2 элемента 01.1 (стабилитрон VD1 защищает вход эле-мента от перенапряжения) Одновибратор на элементах 01.1-D1.2 сформирует импульс, длительность которого около 1 mS. Этот импульс через буферный каскад на элемен­тах 01.3 и 01.4 поступает на базу транзисто­ра V11, входящего в состав импульсного ключа VT1-VT2. Ключ открывается и вспыхи­вает светодиодная лампочка HL2-

Теперь о деталях схемы С1. R1 и R2 рас­паяны непосредственно в ручке «Крокоди­ла», подключаемого на свечной провод.

Соединительный кабепь. — мягкий экраниро­ванный, длиной не более ЬО см. Для подклю­чению к аккумулятору. — обычные провода, как для «переноски», любой длины (в разум­ных пределах). Диод V02 служит для заши­ты схемы от случайной переполюсовки пита­ния. Светодиод HL1 — индикатор правильного подключения к аккумулятору.

Самодельный стробоскоп для настройки УОЗ.

Основой для прибора послужил цилиндри­ческий китайский карманный фонарик. Все его «внутренности» (выключатель лампочка, батарейки) удалены, оставлен пустой корпус и конический отражатель. Основание отра­жателя немного расширено так, чтобы в него можно было установить светодиодную авто­мобильную лампочку. В корпусе размешена печатная плата (рис. 2) на которой смонти­ровано большинство деталей. В корпусе просверлены отверстия под соединительные провода и светодиод HL1.

Подстроечный резистор R4 служит для установки длительности вспышки HL2 такой,

при которой метка на вращаюшемся шкиве работающего двигателя видна неподвижной и не размазанной, но видимость, при этом остается достаточной.

Если прибор не реагирует на импульсы в свечном проводе, к которому подключен «Крокодил-прищепка», ипи реагировать начи­нает только при сильном сжатии «Крокоди­ла», нужно увеличить сопротивление R2.

Вместо светодиодной лампочки можно использовать обычный сверхяркий свето­диод, включив его через резистор сопротив­лением около 10 От. Но пользоваться стро­боскопом будет не так удобно, потому что из-за меньшей яркости света нужно будет его располагать ближе к меткам на двигателе.

Светодиодный стробоскоп на таймере NE555

Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.

В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.

Схема стробоскопа на NE555

Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.

Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.

Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.

Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.

Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.

Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.

Собраный светодиодный стробоскоп.

Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.

Стробоскоп на ШИМ-контроллере TL494

Другая вариация сбора своими руками автомобильного стробоскопа на светодиодах построена на базе драйвера ШИМ TL494. Стоимость микросхемы лежит в пределах 10 – 20 рублей за штуку, поэтому дефицитной ее не назовешь. Кроме этого, извлечь требуемый компонент можно из старого блока питания ATX от персонального компьютера.

Стробоскоп на ШИМ-контроллере TL494

Как и в предыдущем случае, излучателем управляет MOSFET-транзистор. Здесь он может быть любого типа, отвечающего двум требованиям:

  • Номинальный ток – от 2А;
  • внутренняя структура – N-типа.

Примеры подходящих полевиков: AP15N03GH или IRLZ44NS.

Подстроечным резистором VR1 устанавливается скважность работы (длительность вспышек), а VR2 – их частота. Удобнее применять потенциометры с линейной зависимостью, так процесс настройки выполнять гораздо проще.

Источником света на данной схеме стробоскопа выступает один мощный светодиод. Чтобы подключить 12 вольтную светодиодную ленту, резистор R6 необходимо удалить, установив вместо него перемычку.

Остальные элементы схемы светодиодного стробоскопа могут быть любыми с указанными номиналами.

Печатная плата устройства

Минимизировать размер конструкции можно с помощью SMD-компонентов. Некоторые начинающие радиолюбители стараются избегать их применения, считая, что монтаж мелких деталей слишком трудозатратен. И напрасно! Немного практики поможет без труда справиться с этой задачей. Зато результат станет отличной наградой за проявленное терпение.

Образец реализации печатной платы светодиодного стробоскопа показан на рисунке.

Образец платы для стробоскопа

Здесь применен двухсторонний метод разводки. Сверху устанавливаются крупные радиоэлементы: микросхема, клеммники и электролитические конденсаторы, снизу резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, MOSFET-транзистор в корпусе DPAK. Регулирующие резисторы заменены на подстроечные. Это было сделано для уменьшения конструкции.

Внешний вид платы готового устройства с обоих ракурсов представлен ниже. Для переноса на фольгированный текстолит рисунка с дорожками, применялся метод ЛУТ. Травление производилось в водном растворе хлорного железа.

Внешний вид законченной платы

При желании своими руками повторить схему стробоскопа на светодиодах, можно воспользоваться проектом для трассировщика Sprint Layot, изменив его при необходимости по собственным потребностям. Скачать файл проекта.

Рассмотрение в статье схемы стробоскопов отличаются простотой и низкой стоимостью электронных компонентов. Общая стоимость материалов обойдется в десятки раз меньше, если приобретать готовый стробоскоп на светодиодах. Кроме того, пользоваться самодельным прибором намного приятнее, а полученный в процессе работы опыт незаменим и бесценен.

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

плата

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.

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

Для правильной работы автомобильного двигателя важна точная регулировка угла опережения зажигания. Даже небольшое отклонение приведет к потере мощности и перерасходу топлива. Выставить правильную настройку проще всего с помощью устройства, называемого стробоскопом.

Для достижения оптимального режима работы двигателя внутреннего сгорания, топливо должно воспламеняться строго в определенный момент – за несколько градусов до достижения поршнем в цилиндре верхней мертвой точки (ВМТ). В этот момент на свечу подается высокое напряжение. Точка воспламенения измеряется не в единицах времени (оно зависит от оборотов вала), а в градусах – в каком положении находится вал относительно ВМТ.

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

В автомобилях с электронной системой управления двигателем этот угол выбирается автоматически, а в карбюраторных ДВС его надо регулировать вручную. Большую помощь в этом окажет стробоскоп.

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

Принцип действия подобного прибора основан на стробоскопическом эффекте. Если вращающуюся деталь освещать вспышками света так, чтобы частота вспышек была равно частоте вращения вала (или была кратна ему), то деталь будет застигаться световым импульсом в одном и том же положении. Благодаря инерции человеческого зрения, ротор или вал в этом случае будет казаться неподвижным.

Для проверки правильности момента воспламенения топливной смеси в картере сцепления имеется специальный лючок. В него видно маховик с нанесенной на нем меткой ВМТ одного из цилиндров. Рядом имеется шкала, проградуированная в градусах. Если синхронизировать вспышки света с моментом подачи импульса высокого напряжения на свечу, можно увидеть положение вала в момент воспламенения относительно ВМТ. Дальше останется только при необходимости подкорректировать угол опережения.

Варианты схем

Стробоскоп можно приобрести в магазине. Но в личном гараже он применяется нечасто, а стоит он недешево. Поэтому есть смысл собрать его своими руками. Это не так сложно, хотя и потребует определенной квалификации.

В качестве источника света для стробоскопа лучше использовать светодиоды . И дело тут не столько в их экономичности, сколько в низкой инерционности. Они могут давать резкие вспышки даже с большой частотой. Чем короче вспышка и быстрее нарастают ее фронт и спад, тем более четко видно метку. Инерционность в данном случае приведет к размытию метки и уменьшению точности регулировки.

В качестве датчика для определения момента подачи высоковольтного импульса обычно используют отрезок гибкого медного провода длиной 10..15 см. Его можно намотать на время измерений поверх изоляции высоковольтного провода, идущего к свече первого цилиндра. Получится катушка индуктивности, в которой при прохождении импульса зажигания будет наводиться ЭДС. Эту ЭДС можно использовать для синхронизации стробоскопа.

Схема стробоскопа с применением электромагнитного реле

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

Популярностью пользуется несложная схема стробоскопического устройства, которую можно найти в интернете. При подаче питания 12 вольт, конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R3. Напряжение с него через параллельную цепочку светодиодов и резистор R4 подается на базу транзистора V1, и он открывается.

В этот момент светодиоды не горят, так как ток через них ограничен достаточно большим сопротивлением R4.

После открытия транзистора срабатывает реле Р1, его контакты собирают цепь зажигания светодиодов. При поступлении открывающего импульса от датчика через разъем Х1, тиристор открывается, и конденсатор С1, разряжаясь, создает мощный импульс тока через светодиоды, формируя короткую вспышку. Когда конденсатор разрядится:

  • напряжение на базе транзистора упадет;
  • он закроется;
  • контакты реле разомкнутся;
  • конденсатор снова начнет заряжаться.

Цикл начнется сначала до прихода очередного импульса с датчика.

Недостаток данной схемы – в наличии электромагнитного реле. Оно снижает надежность работы, а главное – требует относительно много времени на срабатывание. Вспышка происходит с задержкой, что снижает точность измерения.

Стробоскопическое устройство с транзисторным ключом

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

Стробоскоп для установки угла зажигания можно выполнить на цифровой микросхеме К561ТМ2. На первом триггере микросхемы собран формирователь импульса заданной длины (одновибратор). Он запускается при поступлении на вход импульса от датчика зажигания и формирует импульс, длительность которого определяется номиналами R3 и С3. Выходной импульс запускает второй одновибратор, который генерирует короткий импульс. Его длину задают С4 и R4. Этот импульс снимается с вывода 13 микросхемы и используется для открывания ключа на транзисторах VT1..VT3. Нагрузкой ключа служит последовательно-параллельная матрица из светодиодов. Ток в каждой ветви ограничивают резисторы R6..R8. Транзистор VT3 должен быть рассчитан на полный ток нагрузки. Диод VD1 защищает схему от неверной полярности подключения.

Наладка схемы сводится к регулировке подстроечного резистора R4. С его помощью подбирается длительность вспышки так, чтобы метка ВМТ воспринималась зрением наиболее отчетливо.

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

По похожему принципу построена и другая схема самодельного стробоскопа. Он выполнен на распространенной микросхеме 555 (отечественный аналог – КР1006ВИ1).

Стробоскопический прибор на импульсной лампе

Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания

Промышленные стробоскопические аппараты часто выполняют на базе импульсных ламп. Такое техническое решение имеет свои недостатки по сравнению с LED, но нельзя не отметить, что подобные устройства дают более мощную вспышку, которую хорошо видно даже при солнечном свете.

Схема самодельного стробоскопа для выставления угла зажигания на лампе ИСШ-15 приведена на рисунке. Светоизлучатель для своей работы требует напряжения около 300 вольт. Источник такого напряжения собран на микросхеме TL494 (широко распространенная и дешевая микросхема для импульсных блоков питания, в том числе для ПК). Частоту следования импульсов задают С1 и R1, а снимаются импульсы с выводов 9 и 10 микросхемы. дальше импульсы усиливаются ключами VT1, VT2 и подаются на первичную обмотку импульсного трансформатора T1. Его можно намотать на Ш-образном ферритовом сердечнике от того же блока питания ПК. Первичная обмотка содержит 2х12 витков провода диаметром 0,3..0,5 мм. Вторичная содержит 640..650 витков провода 0,15..0,25 мм. Вторичное напряжение выпрямляется мостом VD3..VD6 и сглаживается конденсатором С5.

Датчиком импульсов зажигания служит катушка индуктивности, намотанная на ферритовом кольце проницаемостью 1000..3000. Она содержит 35 витков провода 0,8 мм. Диаметр кольца выбирается так, чтобы его можно было надеть на провод зажигания, идущий к свече.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий