1. Електрична схема стробоскопа
2. Принцип роботи
3. Конструкція і деталі
4. Налаштування стробоскопа
5. Як користуватися стробоскопом
6. Відповіді на питання користувача сайту по настоянці стробоскопа

Автомобільний стробоскоп - це електронний светотехнический прилад, що дозволяє по мітці на валу двигуна і шкалою на його корпусі візуально визначити і відрегулювати кут випередження запалювання (УОЗ) в двигунах внутрішнього згоряння автомобіля. Принцип роботи стробоскопа заснований на стробоскопическом ефекті (зорової ілюзії) виникає, коли частота спалахів стробоскопа збігається або близька частоті обертання колінчастого вала двигуна автомобіля.

Момент запалювання горючої суміші в автомобільному двигуні внутрішнього згоряння істотно впливає на максимальну потужність, ККД, температурний режим і ресурс двигуна. Тому вкрай важливо, щоб займання горючої суміші відбувалося в потрібний момент часу. Зазвичай запалюють суміш за кілька градусів до приходу поршня у верхню мертву точку, і цей кут називається Кут випередження запалювання.

При збільшенні оборотів двигуна кут випередження запалювання повинен збільшуватися по заданій кривій, тому він виставляється в режимі роботи двигуна на холостому ходу і контролюється в усьому діапазоні зміни його оборотів в хвилину, аж до 5000. Для контролю та установки УЗО і служить Автомобільний стробоскоп.

Радіоаматорам розроблено багато схем автомобільних стробоскопів, починаючи від найпростіших на неонових лампочках, і закінчуючи сучасними схемами, з використанням мікроконтролерів, польових транзисторів і понад яскравих світлодіодів. Але така комплектація дорога, та й рідко хто має програматор, щоб програмувати контролери. Понад п'ятнадцять років тому я зібрав свій варіант схеми стробоскопа, який і представляю Вашій увазі.

Електрична схема стробоскопа

Відмітна особливість схеми представленого стробоскопа, це найпростіша комплектація і можливість контролю кута випередження запалювання в автомобільному двигуні аж до 5000 оборотів в хвилину.

Структурно схема складається з декількох функціональних вузлів. Перетворювача напруги, імпульсної світловий лампи, блоку підпалу і індуктивного датчика моменту іскроутворення.

Принцип роботи

Перетворювач служить для перетворення напруги акумулятора 12 В в необхідне для харчування імпульсної світловий лампи ІСШ-15 напруга 300 В. Виконано перетворювач на мікросхемі TL494, транзисторах VT1,2 і трансформатора Т1. Блок підпалу світловий лампи складається з підвищувального трансформатора Т2, конденсатора С6 і тиристора VD8. Індуктивний датчика моменту іскроутворення складається з котушки індуктивності L1 і транзистора VT3.

Завдяки застосуванню в перетворювачі ШІМ-контролера TL494 (вітчизняний аналог 11114ЕУ4), схема перетворювача вийшла простий і зберігає працездатність при зміні живлячої напруги від 7 до 15 В. Мікросхема TL494 застосовується практично у всіх комп'ютерних блоках харчування , Виходить з ладу рідко, тому її можна для виготовлення стробоскопа випаять з яке підлягає ремонту блоку.

З висновків мікросхеми 9 і 10 виходять прямокутні протифазні імпульси з частотою близько 20 кГц, заданої номіналом конденсатора С1 і резистора R1, і через струмообмежуючі резистори R4,5 номіналом 1 кОм надходять на бази ключових транзисторів VT1,2. С2,3 потрібні для поліпшення передніх фронтів імпульсів, VD1,2 захищають транзистори від пробою зворотним напругою. Якщо поставити польові транзистори, наприклад IRFZ44N, то резистори R4,5 і конденсатори С2,3 потрібно виключити, а ємність конденсатора С1 зменшити до 1000 ПФ. Тоді частота роботи перетворювача збільшиться до 200 кГц, що дозволить вимірювати кут випередження запалювання при оборотах двигуна до 10000 об / хв.

Відкриваючись по черзі, транзистори забезпечують протікання струму по первинним обмоткам трансформатора Т1, завдяки чому у вторинній обмотці виникає висока напруга, яке надходить на діодний міст і вже випрямлена заряджає конденсатор С5 до величини 400 В. Ця напруга підводиться до 5 висновку лампи EL1 і ще через струмообмежуючі резистор R5 і первинну обмотку трансформатора Т2 заряджає конденсатор вузла підпалу С6.

Датчик моменту іскроутворення зібраний на котушці індуктивності L1, транзисторі VT3, і тиристори VD8. Через кільце трансформатора протягується високовольтний провід, що йде до свічки. У момент появи високої напруги, в котушці наводиться ЕРС, яка через конденсатор С7 надходить на базу транзистора VT3. Транзистор закривається і на керуючий електрод тиристора VD8 надходить через резистор R7 позитивне напруга. Тиристор відкривається і конденсатор С6 через нього розряджається. При цьому струм розряду проходить через первинну обмотку трансформатора Т2. У вторинній обмотці наводиться висока напруга запалювання лампи, яке подається на її висновок 7. Конденсатор С5, підключений до висновків лампи 1 і 5, повністю через неї розряджається. Величина ємності конденсатора визначає яскравість спалаху.

Застосовуваний тиристор VD8 має максимально допустима напруга анод-катод 300 В. Встановлений резистор R6 спільно з резистором R5 утворюють дільник, що виключає подачу напруги понад 300 В. При використанні більш високовольтного тиристора резистор R6 потрібно виключити.

Для захисту по харчуванню встановлений запобіжник на 5А, а від неправильного підключення полярності діод VD9. VD11 відображає про підключення стробоскопа до акумулятора.

Конструкція і деталі

Вся схема стробоскопа зібрана в двох половинчастому пластмасовому корпусі розміром 4,5 × 7,5 × 16 см. Для виходу світла від імпульсної лампи в торцевій стінці зроблено круглий отвір, в яке вставлена ​​лінза в оправці.

Це не обов'язково, віконце можна закрити для захисту від попадання всередину стробоскопа бруду будь-яким прозорим матеріалом, наприклад органічним склом. Лампа, для зменшення світлових втрат, на половину обгорнута станіолевой фольгою.

Всі деталі стробоскопа, крім лампи, зібрані на друкованої плати , Представленої на фотографії.

Імпульсний трансформатор Т1 має дві обмотки. Первинна обмотка має відвід від середини. При намотуванні потрібно відміряти необхідну довжину дроту діаметром 0,3-0,5 мм, скласти його удвічі і намотати 24 витка. Потім початок однієї обмотки з'єднати з кінцем інший, це буде середня точка. Вторинна обмотка мотається проводом діаметром 0,15-0,25 мм в кількості 638 витків. Для виготовлення трансформатора феритовий сердечник з котушкою можна використовувати від понижувального трансформатора, що не підлягають ремонту імпульсного блоку живлення АТ або АТХ комп'ютера, попередньо видаливши всі обмотки.

Імпульсний трансформатор запалювання Т2 мотається на феритових кільцях діаметром 15-20 мм проникністю від 1000 до 3000 НМ. Первинна обмотка мотається проводом 0,3 мм і має 4 витка. Вторинна обмотка мотається проводом діаметром 0,1 мм в шовкової ізоляції і кількістю витків 500. Велика кількість витків вторинної обмотки взято не випадково, при великих оборотах двигуна конденсатор С6 не встигає повністю заряджатися і напруга запалювання зменшується. Завдяки запасу забезпечується достатня напруга для підпалу. Перед намотуванням ферритові кільце потрібно обов'язково покрити ізоляційною стрічкою для виключення пошкодження ізоляції проводу. Перед покриттям ізоляцією необхідно дрібним наждачним папером, сточити гострі грані по колах кільця. Після намотування, для виключення межвиткового пробою ізоляції при високій вологості, обмотки трансформатора просякнуті воском.

Котушка індуктивного датчика намотана на феритових кільцях діаметром 40 мм з проникністю від 1000 до 3000 НМ. На кільце рівномірно по всьому колу намотано 35 витків дроту діаметром 0,8 мм. Зверху обмотка покрита шаром ізоляційної стрічки.

Діаметр ферритового кільця вибраний виходячи і можливості протягування через котушку високовольтного дроту, що йде до автомобільної свічці. Але практика застосування стробоскопа показала, що він починає стійко працювати, якщо просто котушку прикласти до високовольтного проводу.

До акумулятора стробоскоп підключається за допомогою двох затискачів типу "крокодил". Для безпомилкового підключення на крокодилів нанесено маркування полярності.

Конденсатори С5 і С6 типу К73-17. Імпульсна лампа EL1 типу ІСШ-15, є малопотужним строботроном, термін її служби більше 300 годин. Вона спеціально розроблена для стробоскопів.

На відміну від ІФК-120, лампа ІСШ-15 має більший ресурс і може працювати на більш високих частотах. При відсутності ІСШ-15, можна використовувати ІФК-120.

Для зручності роботи при установці кута випередження запалювання в автомобілі, в стробоскоп вмонтований двох діапазонний аналоговий тахометр з розтягнутою шкалою .

Налаштування стробоскопа

Якщо не допущені помилки в друкованій платі і справні елементи схеми, то налаштовувати нічого не потрібно. Стробоскоп відразу запрацює. Для спрощення пошуку можливих помилок доцільно плату збирати вузлами з подальшою їх перевіркою. Спочатку запаюється мікросхема TL494, її обв'язка С1, R1- R3, С4 і VD9. Подається напруга і перевіряється осцилографом наявність прямокутних імпульсів на висновках 9 і 10 мікросхеми. Далі встановлюються всі деталі, розташовані на схемі лівіше лампи, підключений до джерела живлення і змиритися напругу на С5, яке повинно бути 300-400 В. Дале запаюються всі інші елементи. Подається напругу живлення, при замиканні анода з катодом тиристора VD8 повинна відбуватися спалах лампи. Для перевірки роботи стробоскопа можна поруч з котушкою L1 поклацати п'єзоелектричній запальничкою. При кожному натисканні лампа стробоскопа повинна вспихівать.Еслі є генератор, то замість котушки потрібно підключити його вихід. Стробоскоп буде блимати з частотою генератора. 800 оборотів двигуна в хвилину відповідає частоті генератора близько 13 Гц.

Для переведення оборотів двигуна в частоту потрібно число оборотів в хвилину поділити на 60 (кількість секунд в хвилину), але набагато зручніше скористатися табличними даними.

Як користуватися стробоскопом

Для запуску стробоскопа в роботу потрібно при відключеному двигуні автомобіля протягнути в кільце індуктивного датчика стробоскопа знятий зі свічки запалювання першого циліндра високовольтний провід і надіти його назад на свічку. Підключити, дотримуючись полярності, крокодили до клем акумулятора. Запустити двигун автомобіля і включити стробоскоп вимикачем. При цьому повинен засвітитися світлодіод VD11 і засяяти в такт іскрі лампа стробоскопа EL1.

Спалахи стробоскопа мають високу яскравість, що дозволяє бачити мітку на маховику двигуна при установці кута випередження запалювання навіть у сонячну погоду.

Відповіді на питання користувача сайту по настоянці стробоскопа

Відвідувач сайту Юрій, повторив схему стробоскопа і залишився задоволений його роботою. Від виготовлення стробоскопа на базі понад яскравих світлодіодів його зупинила ціна світлодіодів. При налаштуванні стробоскопа у Юрія виник ряд питань, на які я давав відповіді в ході листування. Відповідями на питання з листування, з дозволу Юрія, з якими можуть зіткнутися автолюбителі, які бажають повторити схему представленого стробоскопа, вирішив доповнити цю статтю.

Питання Відповідь Чи можна замінити тиристор КУ103В тиристором ВТ169G? Так, можна замінити на ВТ169D або ВТ169G. Так як максимальна напруга анод-катод у ВТ169 не менше 400 В, то резистор R6 можна не ставити, він встановлений для захисту КУ103В. При шунтуванні анода і катода тиристора лампа спалахує, але при відкритті-закритті транзистора вручну лампа не реагує. Тиристор або транзистор неправильно запаяний або несправний. Номінали резисторів не відповідають схемі.
Для виявлення причини потрібно відключити від керуючого електрода тиристора всі елементи. В такому випадку тиристор повинен бути закритий. Якщо до керуючого електрода приєднати через резистор по схемі R7 номіналом 27 кОм, то тиристор повинен відкриватися. Якщо відкривається, то винен транзистор. Якщо тиристор не відкривається, то можна зменшити номінал резистора аж до 1 кОм, якщо відкрити його, таким способом не вдається, значить, тиристор несправний. Тиристор справний, при дотику до керуючого електрода тиристора лампа спалахувала одноразово, виходило як сенсорне. Мені не зрозуміло як закривається тиристор, можливо, він замикається потенціалом керуючого електрода? Тиристор сам закривається тільки тоді, коли напруга анод-катод стане менше певного для кожного типу тиристора. Тому, коли конденсатор С6 розрядиться, тиристор сам закриється. Резистор R8 виконує функцію захисту транзистора від можливих високовольтних імпульсів і одночасно запобігає випадкове відкриття тиристора від цих же імпульсів. На конденсаторі я домігся напруги 400 В при частоті генерації 200 кГц (поставив польові транзистори як зазначено в статті) але при ємності С5 - 1 мкФ яскравість спалаху незначна (лампа ІФК-120), при збільшенні С5 до 10 мкФ стало зліпити. Розумію, що збільшення ємності призведе до неповного її заряду на високих оборотах, яку ємність залишити? З приводу високої напруги, його можна підняти хоч до кіловольта, намотавши більше витків вторинної обмотки, при цьому яскравість спалаху зросте відповідно. Але величина напруги не повинна перевищувати допустимого для лампи. Тому краще намотати більше витків, ніж збільшувати ємність, а ємність вже підібрати виходячи з максимальних обертів, які потрібно контролювати. За паспортом лампа ІФК-120 номінальну напругу 300 ± 20 В, тобто не варто збільшувати напругу понад наявних уже 400 В? Не варто, так як підвищена напруга може викликати мимовільні спалаху лампи. З характеристик тиристора BT169G - відмикати керуючу напругу 0,5-0,8 В, тобто коли транзистор VT3 відкритий схема повинна забезпечувати напругу на його колекторі щодо землі менше 0,5 В щоб тиристор залишався закритим? Так. При закритому транзисторі відповідно напруга на його колекторі і на керуючому електроді тиристора має перевищити 0,5 В, але не більше 0,8 В щоб не спалити керуючий перехід тиристора? Так, в ланцюзі керуючого електрода тиристора варто резистор R7, який обмежить величину струму, тим самим, виключаючи можливість збільшення напруги більше 0,8 В. Чи відіграє роль яким боком буде вдягатися ферритові кільце на високовольтний провід, або для цього і встановлений в схемі VD10 ? Не грає, діод для цього і варто. Чи є сенс замінити VT10 на польовий транзистор? В даному випадку в цьому немає необхідності, польові транзистори бояться статичної електрики і без необхідності їх краще не застосовувати. Зміни, які вніс Юрій при повторенні схеми стробоскопа. Лампу EL1 ІСШ-15 замінив на ІФК-120. Транзистори VT1 ​​і VT2 типу КТ817Б замінив польовими IRFZ44N, VT3 типу КТ3102 на BC547. Тиристор КУ103В на ВТ169G. Резистор R8 c 820 Ом збільшив до 2 кОм, конденсатор С5 збільшив до 10 мкФ.

Відгук Юрія про роботу стробоскопа зробленого своїми руками: «Робота стробоскопа перевірена на автомобілі, працює відмінно, яскравість спалаху чудова !!!»