Автомобильный стробоскоп на микроконтроллере PIC10F200

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: схемы на PIC

Опубликовано: 15.02.2018 19:32

Просмотров: 5864

Андрей Сахненко, г. Одесса, Игорь Безверхний, г. Киев
В настоящее время в сети Интернет и радиолюбительской периодике можно встретить целый ряд различных конструкций стробоскопов, используемых для регулировки зажигания автомобилей при их ремонте. Благодаря этому разнообразию и массовости, регулировка опережения зажигания «на слух» стала анахронизмом. Но и автостробоскопы бывают разными. В этой статье рассмотрена схема и конструкция одного из таких приборов. Этот стробоскоп собран в корпусе от светодиодного фонарика «Темп» (фото 1) на микроконтроллере (МК) и сверхъярком светодиоде мощностью 3 Вт. При оптимальных функциональных возможностях он содержит минимум деталей. Автомобильный стробоскоп - это прибор, основное назначение которого - визуальная установка начального момента опережения зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Он также может использоваться для проверки работоспособности катушки зажигания, при поиске неработающей свечи и контроле работы центробежного и вакуумного регулятора угла опережения момента зажигания. Достоинством предлагаемой конструкции являются также, так называемая, динамическая длительность вспышки и наличие функции индикации зоны оборотов холостого хода.

Радиолюбители-автолюбители со стажем помнят первые конструкции стробоскопов, которые изготавливались на базе ламп для вспышек МФК-120. Они были достаточно громоздки, а, главное, большинство из них имело датчик, который надо было включать в разрыв высоковольтного провода (например, идущего от трамблера к свече), что было очень неудобно и небезопасно как для ремонтника, так и для самого прибора.
Схема стробоскопа на МК приведена на рис.1.
Датчик этого стробоскопа работает как трансформатор тока. Он одевается непосредственно на высоковольтный провод, не нарушая его изоляцию.
Конструктивно этот датчик выглядит как прищепка (фото 2).

В качестве основы для «прищепки» использован стандартный зажим типа «Крокодил» большого размера (подобран по размеру ферритового кольца).
Для изготовления датчика необходимо распилить на две половинки ферритовое кольцо типоразмера R25,3x14,8x10 (или подобное ему), и намотать на каждой из половинок по 150...200 витков обмоточного провода диаметром 0,2 мм в шелковой изоляции (фото 3). Индуктивность каждой такой обмотки (катушки) на половинке разрезанного ферритового кольца должна быть равна приблизительно 38 мГн. Важно, чтобы эти индуктивности были одинаковые. Окончательно обмотки датчика следует обмотать несколькими слоями изоленты и закрепить ею обмотки на несколько разогнутых «губках» зажима «Крокодил».
Обмотки датчика, точнее полуобмотки, через диоды VD1 и VD2 включаются параллельно-синфазно. Датчик подключается к плате прибора микрофонным кабелем с двумя экранированными многожильными проводами внутри. Для уменьшения помех, которые создает работающий двигатель автомобиля, установлен конденсатор С1 и резистор R2.
Основой конструкции является МК DD1 компании Microchip типа PIC10F200 в корпусе SOT-23-6 для поверхностного монтажа. Корпус миниатюрный с 6-ю выводами, которые имеют шаг 0,95 мм. Габаритные размеры этого корпуса
без учета длины выводов: 3 х 1,5 х 0,9 мм. Назначение выводов МК PIC10F200, с учетом записанной в него программы следующее:
1 - GPO - выход управления сигнальными светодиодами зоны холостого хода.
2 - GND - корпус.
3 - GP1 - вход сигнала от датчика стробоскопа.
4 - GP2 - выход сигнала управления светодиодом стробоскопа.
5 - VDD - ввод напряжения питания +5 В.
6 - GP3 - свободный (подключен к +5 В). Назначение деталей:
R1 - нагрузка датчика;
R2 - ограничивающий резистор в цепи подачи сигнала от датчика на вход МК;
HL1 (зеленый), HL2 (красный) - сигнальные светодиоды зоны холостого хода;
VT1 - ключ управления светодиодом стробоскопа;
VD4 - разделительный диод, предохраняет схему от переполюсовки напряжения питания;
С2, СЗ, С4 - конденсаторы фильтра питания;
VD3 - стабилитрон 5,6 В;
R9 - балластный резистор стабилизатора.
Остальные резисторы ограничивающие.
Устройство собрано методом поверхностного монтажа на печатной плате из текстолита с односторонним покрытием фольгой размером 40,5 х 12 мм (фото 4).

Чертеж печатной платы стробоскопа с расположением деталей изображен на рис.2.

Плата разработана с помощью программы редактора печатных плат Sprint-Layout 6. Выемки в левой части платы этой сделаны для крепления кабеля и соединительных проводов изолентой и/или с помощью нитяного бандажа.
Все детали устройства, включая сигнальные светодиоды зоны холостого хода HL1 и HL2, кроме VD3 и VD4, - это SMD компоненты. Большая часть из них типоразмера 0805.
Светодиоды НL1 и HL2 расположены рядом на плате под белым круглым «окном» в корпусе, где раннее стояла кнопка-выключатель фонарика. Это «окно» подсвечивается красным или зеленым цветом в зависимости от того, какой из светодиодов включен.
Стабилитрон VD3 на 5,6 или 5,1 В - выводной. Его выводы укорочены, и он размещен на плате со стороны печатных проводников. VD4 типа 1N4007 - это единственная деталь, размещенная с обратной стороны платы. На рис.2 VD4 показан серым цветом, а не черным, как остальные детали.
В устройстве использован сверхяркий светодиод HL3 (XREWHT-L1-0000) мощностью 3 Вт
(фото 5), производства компании Сгее, Inc. В качестве ключа VT1, который управляет этим светодиодом, применен полевый SMD-транзистор типа IRLML6402 в корпусе SOT-23.
Особенности работы с прибором При подключении напряжения питания прибора, при отсутствии сигнала от датчика, светодиоды НL1 и HL2 будут загораться поочередно («перемаргиваться»). Точно также будет вести себя прибор, если датчик его одет на провод, идущий к неработающей свече и при неисправности самого датчика.
Если датчик-«прищепку» одеть на провод работающей свечи, заработает стробоскоп (будут наблюдаться яркие вспышки HL3) и непрерывно засветится один из светодиодов HL1 или HL2. Причем, зеленый светодиод HL1 будет светиться в зоне холостых оборотов (900...975 об/мин), а красный HL2 - вне этой зоны.
Опытным автомобилистам знакома методика установки начального момента опережения зажигания карбюраторного двигателя с помощью стробоскопа, вспышка которого совпадает с моментом зажигания смеси в цилиндре (обычно в первом или четвертом). По этой методике следует совместить метки на шкиве коленвала и на блоке двигателя. Именно такая вспышка формируется рассмотренным устройством.
Мы не будем останавливаться на этой методике, подробные ее описания и видеоролики несложно найти в Интернете. Там их присутствует множество.
Кроме того, следует обратить внимание на то, что в зависимости от скорости вращения шкива коленвала метка на нем в свете обычного стробоскопа будет «размазываться» (удлиняться). Чем выше скорость вращения шкива, тем больше удлиняется видимое пятно (метка). Это может мешать при визуальном определении положения метки, в зависимости от изменения угла опережения зажигания. В описываемом приборе этот недостаток устранен программно. Длина метки не зависит от оборотов, она стабильна, т.к. время включения светодиода HL3 обратно пропорционально частоте вращения шкива. Таким образом, проще заметить смещение метки относительно риски на картере двигателя, и определить нестабильность угла опережения зажигания.
Диапазон индикации холостых оборотов, который индицируется зеленым светодиодом, можно изменить путем коррекции констант в исходном файле программы.
Архив с файлами чертежа печатной платы в формате Sprint-Layout 6, исходника программы на ассемблере и прошивки (НЕХ-файла) скачать
Так же архив можно скачать на сайте ж-ла «Радиоаматор» в разделе DOWNLOADS. Там же можно посмотреть видеоролик о работе этого стробоскопа.
РА 10, 2017