Автомобильный стробоскоп
Автомобилистам хорошо известно, насколько важна правильная установка начального момента зажигания, а также исправная работа центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания. Неправильная установка момента зажигания всего на 2 — 3° и неисправности регуляторов могут явиться причиной повышенного расхода топлива, перегрева двигателя, потери мощности и могут даже сократить срок службы двигателя.
Однако проверка и регулировка системы зажигания являются довольно сложными операциями, которые не всегда доступны даже опытному автолюбителю.
Автомобильный стробоскоп позволяет упростить обслуживание системы зажигания. С его помощью, даже малоопытный автолюбитель может в течение 5 — 10 мин проверить и отрегулировать начальную установку момента зажигания, а также проверить исправность центробежного и вакуумного регуляторов опережения.
Стробоскоп может быть использован также в качестве преобразователя постоянного напряжения аккумулятора 12 В постоянное напряжение 110 — 127 В для питания коллекторной электробритвы постоянного тока.
Основным элементом прибора является импульсная безынерционная стробоскопическая лампа H1 типа СШ-5, вспышки которой происходят в моменты появления искры в свече первого цилиндра двигателя. Вследствие этого установочные метки, нанесенные на маховике или шкиве коленчатого вала, а также другие детали двигателя, вращающиеся или перемещающиеся синхронно с коленчатым валом, при освещении их стробоскопической лампой кажутся неподвижными. Это позволяет наблюдать сдвиг между моментом зажигания и моментом прохождения поршнем верхней мертвой точки на всех режимах работы двигателя, т. е. контролировать правильность установки начального момента зажигания и проверять работоспособность центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания.
Электрическая принципиальная схема автомобильного стробоскопа приведена на рис. 39. Прибор состоит из двухтактного преобразователя напряжения на транзисторах VI, V2, выпрямителя, состоящего из выпрямительного блока V3 и конденсатор С1, ограничивающих резисторов R5, R6, накопительных конденсаторов С2, СЗ, стробоскопической лампы HI, цепи поджига дампы, состоящей из конденсаторов С4, С5 и разрядника F1, защитного диода V4 и переключателя S1 режима работы «бритва» или «стробоскоп».
Рис. 39. Электрическая схема автомобильного стробоскопа на германиевых транзисторах
Прибор работает следующим образом. После подключения выводов Х5, Х6 к аккумулятору начинает работать преобразователь напряжения, представляющий собой симметричный мультивибратор. Первоначальное открывающее напряжение на базы транзисторов VI, V2 преобразователя подается с делителей R2 — Rl, R4 — R3. Транзисторы VI, V2 начинают открываться, причем один из них обязательно быстрее. Это закрывает другой транзистор, так как к его базе при этом с обмотки w2 или w3 будет прикладываться запирающее (положительное) напряжение. Затем транзисторы VI, V2 поочередно открываются, подключая то одну, то другую половины обмотки wl трансформатора Tl : к аккумулятору. Во вторичных обмотках w4, w5 при этом индуцируется переменное напряжение прямоугольной формы с частотой около 800 Гц, значение которого пропорционально количеству витков обмоток.
Переменное напряжение с обмотки w4 через размыкающие контакты переключателя S1, показанные на рис. 39 в положении «Бритва», поступает к выпрямительному блоку V3, выпрямляется и заряжает конденсатор С1 до напряжения 120 — 130 В (конденсаторы С2, СЗ при этом тоже заряжаются через резисторы R5, R6 до этого напряжения). Напряжение с конденсатора С1 поступает к гнездам ХЗ, Х4 для подключения электробритвы.
При положении переключателя S1 «Стробоскоп» к выпрямительному блоку поступает суммарное напряжение с обмоток w4, w5, и конденсаторы С1 — СЗ заряжаются до напряжения 420 — 450 В.
В момент искрообразования в первом цилиндре двигателя высоковольтный импульс от гнезда распределителя через специальную вилку Х2 разрядника и конденсаторы С4, С5 поступает на поджигающие электроды стробоскопической лампы HI. Лампа зажигается, и накопительные конденсаторы С2, СЗ разряжаются через нее. При этом энергия, накопленная в конденсаторах С2, СЗ, преобразуется в световую энергию вспышки лампы. После разряда конденсаторов С2, СЗ лампа HI гаснет, и конденсаторы снова заряжаются через резисторы R5, R6 до напряжения 420 — 450 В. Тем самым заканчивается подготовка схемы к следующей вспышке.
Резисторы R5, R6 предотвращают закорачивание обмоток w4, w5 трансформатора в момент вспышки лампы. Диод V4 защищает транзисторы преобразователя при случайном подключении стробоскопа в ошибочной полярности.
Разрядник F1, включенный между распределителем и свечей зажигания, обеспечивает необходимое напряжение высоковольтного импульса для поджи-га лампы вне зависимости от расстояния между электродами свечи, давления в камере сгорания и других факторов. Благодаря разряднику обеспечивается бесперебойная работа стробоскопа даже при закороченных электродах свечи зажигания.
Конструкция и детали. Конструкция стробоскопа может быть произвольной. Он может быть собран в одной упаковке или в двух. Необходимо только чтобы им было удобно работать, чтобы его удобно было держать в руках при освещении установочных меток на автомобиле и чтобы была обеспечена хорошая фокусировка луча. Например, стробоскоп может быть выполнен в одной упаковке в виде пистолета, как стробоскоп СТБ-1, выпускаемый промышленностью [5], с фокусировкой луча с помощью линзы.
Стробоскоп можно также собрать в двух упаковках, например, преобразователь в одной упаковке, а стробоскопическую лампу с накопительными конденсаторами С2, СЗ и конденсаторами поджига С4, С5 в другой, снабдив лампу рефлектором или линзой.
Разрядник F1 размещают в любом случае в отдельном корпусе из оргстекла, который должен иметь вилку Х2 для подключения к гнезду распределителя и гнездо XI для подключения провода свечи зажигания, вынутого из гнезда распределителя. Расстояние между электродами разрядника 3 — 4 мм. Электроды разрядника выполняют из стальных или латунных прутков, заостренных на концах. Со стробоскопом корпус разрядника соединяют высоковольтным проводом ПВС длиной 0,7 — 1,0 м.
Конденсаторы С4, С5 представляют собой латунные трубки длиной около 60 мм, надетые на изоляцию провода ПВС внутри корпуса стробоскопа около лампы. К каждой трубке припаивают провод МГТФ, соединяющий ее с , соответствующим выводом (1, 6) ламповой панели. Снаружи трубки изолируют изоляционной лентой. Кроме того, на торец провода ПВС, входящего в стробоскоп, надевают изоляционный колпачок, который вытачивают из оргстекла или фторопласта.
Подключение к аккумулятору (выводы Х5, Х6) производят с помощью пружинных зажимов «крокодил».
В стробоскопе применены резисторы типа МЛТ и конденсаторы типа МБМ с рабочим напряжением 500 В.
Трасформатор намотан проводом ПЭВ-2 на тороидальном сердечнике ОЛ20/32-8 из стальной ленты ЭЗЗО (Э340) толщиной 0,08 мм. Обмотка wl имеет 50+50 витков .провода диаметром, 0,51 мм, w2 и w3 по 10 витков, w4 — 550 витков провода диаметром 0,19 мм, a w5 — 1450 витков провода диаметром 0,1 мм. В качестве S1 применен переключатель типа ТЗ. Ламповая панель керамическая типа ПЛК-9.
При отсутствии выпрямительного блока КЦ402А вместо него могут быть применены четыре диода типа КД209В. Транзисторы П214А должны быть установлены на радиатор, от площади поверхности которого зависит время непрерывной работы стробоскопа. При отсутствии транзисторов П214А вместо-них могут быть применены германиевые транзисторы П215, П216Д, П217, П217А-Г. При этом, однако, может потребоваться несколько уменьшить сопротивление резисторов R2, R4.
В случае замены германиевых транзисторов П214А кремниевыми типг КТ837Д(Е) схема преобразователя, да и всего стробоскопа, должна быть существенно изменена. Изменяются данные трансформатора и выдвигаются дополнительные требования к его исполнению. Это связано с тем, что кремниевые транзисторы серии КТ837 более высокочастотны и схема, выполненная на них, склонна к возбуждению. Кроме того, чтобы открыть эти транзисторы,, нужно большее напряжение, чем для германиевых транзисторов. Так, например, если в стробоскоп, собранный по схеме рис. 39, впаять вместо транзисторов П214А, например, транзисторы КТ837Д, ничего не изменяя, преобразова-тель работать не будет, оба транзистора будут закрыты. Для того чтобы преобразователь начал работать, сопротивления резисторов R2, R4 надо уменьшить до 200 — 300 Ом. При этом снижается коэффициент полезного действия преобразователя, а главное, он без каких-либо видимых причин может начать генерировать высокочастотные синусоидальные колебания с частотой 50 — 100 кГц.
Мощность, рассеиваемая в транзисторах, резко возрастает, и транзисторы через несколько минут выходят из строя.
На рис. 40 приведена электрическая принципиальная схема автомобильного стробоскопа на кремниевых транзисторах КТ837Д. Мощность, рассеиваемая в транзисторах преобразователя, в данном случае значительно меньше благодаря большему быстродействию транзисторов КТ837Д, и следовательнв, большей крутизне фронтов импульсов преобразователя; выше и надежность преобразователя. Рассмотрим особенности этой схемы. Конденсаторы Cl, C7. включенные между «базами транзисторов преобразователя и минусом источника питания, предотвращают возникновение высокочастотной генерации.
Начальное отпирающее смещение на базы транзисторов V6, V7 подается с достаточно высокоомных делителей напряжения R3, R2, Rl, R9, R10, R11 и суммарным сопротивлением около 1000 Ом, нижние плечи которых имеют сопротивление 100 Ом (коэффициент деления 1/10). Однако благодаря диодам V5, V10 базовый ток транзисторов от обмоток wl, w3 протекает через низкоомные резисторы Rl, R11 (10 Ом). Таким образом, удается выполнить два противоречивых требования: получить высокоомный делитель для начальной смещения при низкоомном резисторе в цепи тока базы.
Цепи С2, R5 и СЗ, R4 уменьшают до допустимого уровня выбросы напряжения, возникающие при закрывании транзисторов V6, V8, являющиеся следствием их чрезмерного быстродействия, Значения С2, СЗ, R4, R5 подбираются экспериментально для каждой конкретной конструкции трансформатора Т1. Резистор R8 обеспечивает разряд конденсаторов С4, С5, С6 в промежутках между этими выбросами, благодаря чему напряжение на конденсаторах яри остановленном двигателе не превышает нормы. Диоды V7, V9-устраняют обратные выбросы тока коллектора транзисторов V6, V8 в моменты их закрывания. Без этих диодов амплитуда обратного выброса тока достигает 2 А. Кроме того, эти диоды защищают транзисторы V6, V8 в случае ошибочной полярности подключения стробоскопа.
