|
Описание опубликовано в журнале «Радио» № 12 за 2008 г., стр. 47, 48 Автомобильный стробоскоп.
Зачем делать самодельный стробоскоп, если его можно купить. Так, наверное, Вы подумали прочитав заголовок.
Полностью согласен, не имеет смысла тратить время и деньги на изобретение "велосипеда". Поэтому, когда
появилась необходимость проверить работу системы зажигания в автомобиле, я приобрел стробоскоп
производства одной известной фирмы.
Тем более, как обычно - три в одном: стробоскоп, тахометр и вольтметр. И все это в габаритах карманного фонарика!
Тахометр и вольтметр работали замечательно, а вот стробоскоп, ради которого я собственно и приобрел это чудо
техники, на поверку оказался не более, чем игрушкой. Но ведь никакой технической информации производители
не сообщают. И это логично, т.к. если бы к стробоскопу прилагалась схема (как это было принято в добрые старые
времена), я бы при одном взгляде на схему сразу понял, что это дешевая халтура.
Но делать нечего, регулировать зажигание надо... Пришлось использовать красивый корпус и собрать стробоскоп
своими руками. Благодаря использованию микроконтроллера и сверхмощного светодиода схема и конструкция
получились очень простые, а применение индуктивного датчика искры обеспечило устойчивую работу и удобство
в эксплуатации.
Известно множество схем стробоскопов с использованием различных светоизлучателей – импульсных
газоразрядных ламп, светодиодов, лазерной указки. Каждый из них имеет как достоинства, так и недостатки.
Импульсные лампы обеспечивают высокую яркость вспышек, но имеют ограниченный срок службы и требуют источника
повышенного напряжения. Да и приобрести лампу нужного типа сейчас не просто. Светодиоды способны служить очень
долго, но яркость их свечения намного меньше, что вынуждает использовать в излучателе группу из нескольких штук,
а это усложняет конструкцию, увеличивает габариты и затрудняет получение узконаправленного луча высокой
интенсивности. Лазерная указка излучает уж слишком узконаправленный луч, работать с которым неудобно.
При искусственной расфокусировке снижается яркость, что сводит к нулю преимущества данного типа излучателя.
Появление на рынке мощных светодиодов, светоотдача у которых достигает 25 Лм/Вт, а это больше, чем у ламп
накаливания, позволило создать простой, компактный и экономичный стробоскоп. Он обеспечивает узконаправленный
луч высокой интенсивности, что позволяет контролировать работу системы зажигания во всем диапазоне частот
вращения коленчатого вала двигателя. Строго говоря, мощные или сверхмощные светодиоды нельзя
назвать новыми, но снижение цены на них сделало применение этих приборов экономически оправданным там,
где раньше не позволяла их стоимость.
Для синхронизации вспышек с моментом искрообразования использован индуктивный датчик, который представляет
из себя трансформатор тока. Такой датчик работает намного стабильнее и более помехоустойчив, чем емкостный,
используемый в большинстве дешевых промышленных и любительских стробоскопов. Принципиальная схема автомобильного
стробоскопа на мощном светодиоде показана на рисунке. Его основа – микроконтроллер ATTINY15L. Применение
микроконтроллера позволило простыми средствами сформировать вспышки, длительность которых обратно пропорциональна
частоте вращения коленчатого вала. Это обеспечивает высокую яркость на малых оборотах двигателя и не приводит
к "размыванию" метки на шкиве на больших оборотах. Кроме того, контроллер обеспечивает надежную защиту сверхяркого
светодиода от повреждения в случае аварийного превышения напряжения питания.
Использованный светодиод LXHL-LW3C серии "STAR" фирмы LUMILEDS обеспечивает световой поток 65 Лм. При токе 700 мА
прямое падение напряжения на нем около 3,7 В, максимально допустимый ток – 1 А. Светодиод LXHL-LW3C имеет угол
излучения 140 град, но для серии "STAR" фирма LUMILEDS выпускает линзу-коллиматор LXHL-NX05, применение которой
позволяет получить световой пучок с углом 10 град.
Управляющая программа микроконтроллера формирует импульсы, длительность которых равна приблизительно 1/340 периода
частоты вращения коленчатого вала. Например, 750 об/мин соответствует частоте искрообразования 25 Гц, период
импульсов в этом случае равен 40 мсек, а длительность вспышки приблизительно 0,12 мсек. Таким образом, "размытость"
метки, наблюдаемой на шкиве коленчатого вала, не превышает 1 град.
Для этого самодельного стробоскопа использован корпус от серийно выпускаемого стробоскопа, но подойдет и подходящий
по размерам фонарь. Конструкция индуктивного датчика искры описана в подробном описании. Габариты платы могут быть еще
меньше, если использовать все детали в корпусах для поверхностного монтажа. Если на работающем двигателе автомобильный
стробоскоп работает неустойчиво, нужно снять зажим с датчиком с высоковольтного провода, повернуть его (зажим) на 180
градусов и снова надеть на провод.
В настоящее время контроллер ATtiny15L снят с производства. Ближайшие аналоги - ATtiny25, ATtiny45, ATtiny85.
К сожалению, аналоги не полные, даже в режиме совместимости с ATtiny15L. Поэтому я доработал программу,
новый вариант прошивки подходит для любого из трех перечисленных контроллеров. Схема и печатная плата
прежние, методика наладки и алгоритм работы также не изменились.
Единственное отличие - опорное напряжение для компаратора в новых контроллерах 1,1 В, а в старом было 1,22 В.
Поэтому для сохранения порога защитного отключения на уровне 18 В, номинал резистора R3 следует увеличить
до 27 К. И калибровочный байт никуда записывать не нужно. В новых контроллерах это делается автоматически
при старте.
С новым контроллером стробоскоп работает более стабильно, чем со старым.
Как оказалось, этот стробоскоп не потерял своей актуальности и в 2017 г. Привожу дословно сообщение, полученное
от Сергея UA1032SWL
В третий раз собираю Вашу конструкцию стробоскопа. Предыдущий вариант
"взяли попользоваться, но забыли уведомить" ;) Хочу поблагодарить
за удачную схему. Хорошие параметры, прекрасная повторяемость,
некритичность к элементной базе.
Решил поделиться своим вариантом конструкции. Возможно, кому-то пригодится.
В этом варианте конструкции корпус самого устройства и "прищепка" для датчика
выполнены на 3D-принтере. Модели для печати и чертеж печатной платы в Sprint Layout
находятся в архиве (ссылка в конце странички).
Корпус выполнен для установки платы размером 24х52 мм. Весь стробоскоп
за исключением нескольких деталей собран из SMD элементов. Резисторы
типоразмера 0805, контроллер ATtiny85 в корпусе SO-8W, полевой
транзистор в корпусе TO-252 (я использовал IRLR024), стабилизатор
напряжения - SOT-89. Квадратные площадки на плате предусмотрены для
подпайки к ним проводов программатора. После программирования контроллера
необходимые соединения восстанавливаются перемычками.
В корпус устанавливается линза 10DH1B, за ней - соответствующий
светодиод на алюминиевой плате. После монтажа платы и светодиода,
корпус закрывается крышкой, провода выводятся в специально
предусмотренное отверстие. При необходимости все фиксируется клеем или
герметиком.
Корпус датчика "прищепка" рассчитана под установку ферритового кольца
К20х12х6. Две половинки "прищепки" собираются на ось, которой служит
винт М4. На ось надевается подходящая спиральная пружина кручения "из
закромов". Я не стал делать фиксаторы для усов пружины, а просто
закрепил их каплями термоклея.
Конструкция в сборе представлена на фотографии. Дефекты печати
"прищепки" вызваны тем, что свободный полукруглый край детали
деформировался при печати "в воздухе". Для устранения этого дефекта
детали корпуса датчика нужно печатать "на боку" либо повозиться с
настройками печати поддержки.
Для печати использовался пластик PLA, принтер Anet-A8, плата
изготавливалась способом фотолитографии (фоторезист, шаблон, УФ и т.д.)
Режим печати: экструдер 215 градусов, стол 70, скорость 60 мм/с,
заполнение 50%, толщина слоя 0,2 мм, толщина стенки 0,8 мм, толщина верх/низ 0,6 мм, обдув включен.
© 2007-2017г.
|
