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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Unità di accensione migliorata. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica /Automobile. Accensione Questo progetto può essere consigliato a radioamatori esperti che hanno già esperienza nella produzione di semplici blocchi di accensione e che vogliono avere un dispositivo dal quale, in senso figurato, tutto ciò che oggi sembra possibile viene "spremuto". Negli ultimi anni, l'unità di accensione stabilizzata [1] è stata ripetuta da molti automobilisti e radioamatori e, nonostante le carenze individuate, possiamo presumere che abbia resistito alla prova del tempo. È anche significativo che in letteratura non siano ancora apparse pubblicazioni di strutture simili per semplicità con parametri simili. Queste circostanze hanno spinto l'autore a fare un altro tentativo per migliorare radicalmente le prestazioni del blocco, pur mantenendo la sua semplicità. La principale differenza tra l'unità di accensione migliorata e [1] è un notevole miglioramento delle sue caratteristiche energetiche. Se per il blocco originale la durata massima della scintilla non superava 1,2 ms, e si poteva ottenere solo ai valori più bassi della frequenza di scintillamento, allora per il nuovo, la durata della scintilla è costante nell'intera banda operativa di 5 ... 200 Hz ed è pari a 1,2 .. .1,4 ms. Ciò significa che ai regimi medi e massimi del motore - e queste sono le modalità più comunemente utilizzate - la durata della scintilla corrisponde praticamente ai requisiti attualmente stabiliti. Anche la potenza fornita alla bobina di accensione è cambiata in modo significativo. A una frequenza di 20 Hz con una bobina B-115, raggiunge 50 ... 52 mJ e a 200 Hz - circa 16 mJ. Sono stati inoltre ampliati i limiti della tensione di alimentazione entro i quali l'unità è operativa. L'accensione sicura all'avviamento del motore è assicurata con una tensione di bordo di 3,5 V, ma l'unità rimane operativa anche a 2,5 V. Alla frequenza massima, la scintilla non viene disturbata se la tensione di alimentazione raggiunge i 6 V e la durata della scintilla non è inferiore a 0,5 ms. . Questi risultati sono stati ottenuti principalmente modificando la modalità di funzionamento del convertitore, in particolare le condizioni della sua eccitazione. Questi indicatori, che, secondo l'autore, sono al limite pratico delle possibilità quando si utilizza un solo transistor, sono forniti anche dall'uso di un circuito magnetico in ferrite nel trasformatore del convertitore. Come si evince dallo schema a blocchi riportato in Fig. 1, le sue principali modifiche riguardano il convertitore, ovverosia generatore di impulsi di carica che alimenta il condensatore di accumulo C2. Il circuito per l'avvio del convertitore è semplificato, che, come prima, è realizzato secondo lo schema di un generatore di blocco stabilizzato a ciclo singolo. Le funzioni dei diodi di avviamento e di scarica (rispettivamente VD3 e VD9 secondo lo schema precedente) sono ora svolte da un diodo zener VD1. Questa soluzione fornisce un avvio più affidabile del generatore dopo ogni ciclo di accensione aumentando significativamente la polarizzazione iniziale alla giunzione di emettitore del transistor VT1. Tuttavia, ciò non ha ridotto l'affidabilità complessiva del blocco, poiché la modalità transistor non ha superato i valori consentiti in nessuno dei parametri. Anche il circuito di carica del condensatore di ritardo C1 è stato modificato. Ora, dopo aver caricato il condensatore di accumulo, viene caricato attraverso il resistore R1 e i diodi zener VD1 e V03. Pertanto, nella stabilizzazione sono coinvolti due diodi zener, la cui tensione totale, quando vengono aperti, determina il livello di tensione sul condensatore di accumulo C2. Un certo aumento di tensione su questo condensatore è compensato da un corrispondente aumento del numero di giri dell'avvolgimento di base II del trasformatore. Il livello di tensione medio sul condensatore di accumulo è ridotto a 345...365 V, il che aumenta l'affidabilità complessiva dell'unità e allo stesso tempo fornisce la potenza di scintilla richiesta.
Nel circuito di scarica del condensatore C1 viene utilizzato uno stabistor VD2, che consente di ottenere lo stesso grado di sovracompensazione con una diminuzione della tensione di bordo, come tre o quattro diodi in serie convenzionali. Quando questo condensatore è scarico, il diodo zener VD1 è aperto in avanti (come il diodo VD9 dell'unità originale). Il condensatore C3 fornisce un aumento della durata e della potenza dell'impulso che apre il trinistor VS1. Ciò è particolarmente necessario a un'elevata frequenza di accensione, quando il livello di tensione medio attraverso il condensatore C2 è significativamente ridotto. Nelle unità di accensione elettronica con scariche multiple del condensatore di accumulo alla bobina di accensione [1,2, XNUMX], la durata della scintilla e, in una certa misura, la sua potenza determinano la qualità del trinistor, poiché tutti i periodi di oscillazione, ad eccezione del primo, sono creati e mantenuti solo dall'energia di accumulo. Minore è il consumo di energia per ogni inclusione del trinistor, maggiore sarà il numero di avviamenti possibili e maggiore sarà la quantità di energia (e in un tempo più lungo) trasferita alla bobina di accensione. Pertanto, è altamente desiderabile selezionare un trinistor con una corrente di apertura minima. Un trinistor può essere considerato buono se il blocco fornisce l'inizio della scintilla (con una frequenza di 1 ... 2 Hz) quando il blocco è alimentato da una tensione di 3 V. Una qualità soddisfacente corrisponde al funzionamento a una tensione di 4 .. .5 V. Con un buon trinistor, la durata della scintilla è 1,3...1,5 ms, in caso di cattivo - diminuisce a 1...1,2 ms. In questo caso, per quanto strano possa sembrare, la potenza della scintilla in entrambi i casi sarà approssimativamente la stessa a causa della potenza limitata del convertitore. Nel caso di durata maggiore, il condensatore di accumulo si scarica quasi completamente, il livello di tensione iniziale (detto anche medio) sul condensatore, impostato dal convertitore, è leggermente inferiore rispetto al caso di durata inferiore. Con una durata inferiore, il livello iniziale è più alto, ma anche il livello di tensione residua sul condensatore è elevato a causa della sua scarica incompleta. Pertanto, la differenza tra i livelli di tensione iniziale e finale sul dispositivo di accumulo è praticamente la stessa in entrambi i casi e da essa dipende la quantità di energia immessa nella bobina di accensione [8]. Eppure, con una maggiore durata della scintilla, si ottiene una migliore postcombustione della miscela combustibile nei cilindri del motore, ad es. ne aumenta l'efficienza. Durante il normale funzionamento dell'unità, la formazione di ciascuna scintilla corrisponde a 4,5 periodi di oscillazione nella bobina di accensione. Significa. che la scintilla è nove scariche alternate nella candela, che si susseguono continuamente una dopo l'altra. Non si può quindi concordare con l'opinione (esposta in [4]) che il contributo del terzo e ancor più del quarto periodo di oscillazione non sia rilevabile in nessuna condizione. Ogni periodo, infatti, dà il proprio contributo molto specifico e tangibile all'energia totale della scintilla, che è confermato anche da altre pubblicazioni, ad esempio [2]. Tuttavia, se la sorgente di tensione di bordo è collegata in serie agli elementi del circuito (cioè in serie alla bobina di accensione e all'accumulatore), la forte attenuazione introdotta dalla sorgente, e non da altri elementi, non rende realmente possibile per rilevare il contributo di cui sopra. Proprio una tale inclusione è stata utilizzata in [4]. Nel blocco descritto, la sorgente di tensione di bordo non partecipa al processo oscillatorio e, ovviamente, non introduce le suddette perdite. Una delle unità più critiche del blocco è il trasformatore T1. Il suo circuito magnetico Sh15x12 è realizzato in NM2000 oxyfer. L'avvolgimento 1 contiene 52 giri di filo PEV-2 0,8; 11-90 giri di filo PEV-2 0,25; III - 450 giri di filo PEV-2 0,25. Lo spazio tra le parti a forma di W del circuito magnetico deve essere mantenuto con la massima precisione possibile. Per fare questo, durante il montaggio, tra le sue aste estreme, vengono posizionati senza colla lungo una guarnizione getinax (o textolite) con uno spessore di 1,2 + 0,05 mm, dopo di che le parti del circuito magnetico vengono unite con fili forti. All'esterno, il trasformatore deve essere ricoperto con diversi strati di resina epossidica, colla nitro o smalto nitro. La bobina può essere realizzata su bobina rettangolare senza guance. L'avvolgimento III viene avvolto per primo, in cui ogni strato è separato dal successivo con una sottile guarnizione isolante e completato con una guarnizione a tre strati. Successivamente, l'avvolgimento II è avvolto. L'avvolgimento 1 è separato dal precedente da due strati di isolamento. Le spire estreme di ogni strato durante l'avvolgimento su una bobina devono essere fissate con qualsiasi colla nitro. I conduttori flessibili della bobina sono fatti meglio alla fine dell'intero avvolgimento. Le estremità degli avvolgimenti 1 e II dovrebbero essere disegnate nella direzione diametralmente opposta alle estremità dell'avvolgimento Y1, ma tutti i conduttori dovrebbero trovarsi su una delle estremità della bobina. Nello stesso ordine vengono posizionati anche i cavi flessibili, che vengono fissati con fili e colla su una guarnizione di cartone elettrico (pressboard). Prima di versare, le conclusioni sono segnate. Oltre a KU202N, nel blocco può essere utilizzato il trinistor KU221 con indici delle lettere A-G. Quando si sceglie un trinistor, si dovrebbe tenere conto del fatto che, come dimostra l'esperienza, KU202N rispetto a KU221 nella maggior parte dei casi hanno una corrente di apertura inferiore, ma sono più critici per i parametri dell'impulso di trigger (durata e frequenza). Pertanto, per il caso di utilizzo di un trinistor della serie KU221, è necessario regolare i valori degli elementi del circuito di estensione della scintilla: il condensatore C3 deve avere una capacità di 0,25 microfarad e il resistore, R4, deve avere una resistenza di 620 ohm. Il transistor KT837 può essere con qualsiasi indice di lettera, ad eccezione di Zh, I, K, T, U, F. È auspicabile che il coefficiente di trasferimento della corrente statica non sia inferiore a 40. L'uso di un transistor di un altro tipo è indesiderabile. Il dissipatore di calore del transistor deve avere un'area utilizzabile di almeno 250 cm2. Come dissipatore di calore, è conveniente utilizzare l'involucro metallico del blocco o la sua base, che dovrebbe essere integrata con alette di raffreddamento. L'involucro deve anche fornire protezione dagli schizzi per l'unità. Il diodo zener VD3 deve essere installato anche sul dissipatore di calore. Nel blocco è costituito da due listelli di dimensioni 60x25x2 mm, piegati a forma di U e annidati l'uno dentro l'altro. Il diodo zener D817B può essere sostituito da un circuito in serie di due diodi zener DV16V; con una tensione di bordo di 14 V e una frequenza di accensione di 20 Hz, questa coppia dovrebbe fornire una tensione di 350 ... 360 V sull'azionamento, ognuno di essi è installato su un piccolo dissipatore di calore. I diodi Zener vengono selezionati solo dopo la selezione e l'installazione del trinistor. Il diodo zener VD1 non richiede una selezione, ma deve essere in una custodia di metallo. Per aumentare l'affidabilità complessiva del blocco, è consigliabile dotare questo diodo zener di un piccolo dissipatore di calore a forma di crimpatura da una striscia di sottile duralluminio. Lo stabistor KS119A (VD2) può essere sostituito con tre diadi D223A (o altri diodi al silicio con un volume diretto pulsato di almeno 0,5 A) collegati in serie. La maggior parte delle parti del blocco è montata su un circuito stampato in fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm. Il disegno della scheda è mostrato in Fig.2. La scheda è progettata tenendo conto della possibilità di montare parti con varie opzioni di sostituzione. Per un blocco progettato per funzionare in aree con un clima invernale rigido, è consigliabile utilizzare un condensatore all'ossido di tantalio C1 con una tensione operativa di almeno 10 V. Viene installato al posto di un grande ponticello sulla scheda, mentre i punti di connessione del condensatore all'ossido di alluminio (è riportato sulla scheda), adatto al funzionamento nella stragrande maggioranza delle zone climatiche, deve essere chiuso con un ponticello di lunghezza adeguata. Condensatore C2 - MBGO.MBGCH o K73-17 per una tensione di 400 ... 600 V. In caso di scelta per un blocco trinistor della serie KU221 parte inferiore della tavola in Fig. 2 deve essere regolato come mostrato in Fig.3. Quando si monta il trinistor, è necessario isolare una delle viti del suo fissaggio dalla traccia stampata del filo comune, Il controllo delle prestazioni, e ancor più la regolazione, dovrebbe essere eseguito proprio con una tale bobina di accensione con la quale l'unità funzionerà in futuro. Va tenuto presente che l'accensione dell'unità senza una bobina di accensione caricata con una candeletta è del tutto inaccettabile. Per verificare, è sufficiente misurare la tensione attraverso il condensatore di accumulo C2 con un voltmetro di picco. Come tale voltmetro può servire un avometro con un limite di tensione costante di 500 V. L'avometro è collegato al condensatore C2 tramite un diodo D226B (o simile) e i morsetti dell'avometro sono deviati con un condensatore con una capacità di 0,1 ... 0,5 μF per una tensione di 400 ... 600 V . Con una tensione di alimentazione nominale (14 V) e una frequenza di accensione di 20 Hz, la tensione sull'azionamento dovrebbe essere compresa tra 345 e 365 V. Se la tensione è inferiore, selezionare innanzitutto il trinistor, prendendo in considerazione quanto sopra. Se, dopo la selezione, la scintilla è assicurata quando la tensione di alimentazione è ridotta a 3 V, ma c'è una tensione aumentata sul condensatore C2 alla tensione nominale del litio, è necessario selezionare un diodo zener VD3 con una tensione di stabilizzazione leggermente inferiore. Successivamente, il blocco viene controllato alla massima frequenza di accensione (200 Hz), mantenendo la tensione nominale di bordo. La tensione sul condensatore C2 deve essere compresa tra 185 ... 200 V e la corrente consumata dall'unità dopo il funzionamento continuo per 15 ... 20 minuti non deve superare 2,2 A. Se il transistor durante questo periodo si riscalda oltre i 60 ° C a temperatura ambiente, la superficie di dissipazione del calore dovrebbe essere leggermente aumentata.
Il condensatore C3 e il resistore R4 generalmente non sono richiesti. Tuttavia, per singoli casi di SCR (di entrambi i tipi) potrebbe essere necessario adeguare i valori nominali se viene rilevata instabilità nella formazione di scintille a una frequenza di 200 Hz. Di solito si manifesta sotto forma di un guasto a breve termine nelle letture di un voltmetro collegato all'unità ed è chiaramente evidente a orecchio. In questo caso, dovresti aumentare la capacità del condensatore C3 di 0,1 ... 0,2 μF e, se ciò non aiuta, torna al valore precedente e aumenta la resistenza del resistore R4 di 100 ... 200 Ohm. Una di queste misure, e talvolta entrambe insieme, di solito elimina l'instabilità del lancio. Si noti che un aumento della resistenza diminuisce e un aumento della capacità aumenta la durata della scintilla. Se è possibile utilizzare un oscilloscopio, è utile verificare il normale andamento del processo oscillatorio nella bobina di accensione e la sua effettiva durata. Fino alla completa attenuazione, dovrebbero essere chiaramente distinguibili 9-11 semionde, la cui durata totale dovrebbe essere pari a 1,3 ... 1,5 ms a qualsiasi frequenza di scintilla. L'ingresso X dell'oscilloscopio deve essere collegato al punto comune degli avvolgimenti della bobina di accensione. Una vista tipica dell'oscillogramma è mostrata in Fig.4. Le esplosioni nel mezzo delle semionde negative corrispondono a impulsi singoli del generatore di blocco quando cambia la direzione della corrente nella bobina di accensione. Si consiglia inoltre di verificare la dipendenza della tensione del condensatore di accumulo dalla tensione di bordo. Il suo aspetto non dovrebbe differire notevolmente da quello mostrato in Fig.5. Si consiglia di installare il blocco fabbricato nel vano motore nella parte anteriore e più fresca di esso. Il condensatore di soppressione delle scintille dell'ampolla deve essere scollegato e la sua uscita collegata al contatto corrispondente della presa X1. Il passaggio all'accensione classica viene effettuato, come nel progetto precedente, installando l'inserto contatti X1.3. In conclusione, notiamo che i tentativi di ottenere una scintilla altrettanto "lunga" con un trasformatore su un circuito magnetico in acciaio, anche da acciaio di altissima qualità, non porteranno al successo. La durata massima raggiungibile è di 0,8...0,85 ms. Tuttavia, l'unità è pressoché invariata (la resistenza del resistore R1 deve essere ridotta a 6...80 m) ed è utilizzabile con un trasformatore a nucleo magnetico in acciaio con le caratteristiche di avvolgimento specificate e le prestazioni dell'unità sono superiori a quelle del suo prototipo [1]. Letteratura
Autore: G. Karasev San Pietroburgo; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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