Автомобильный стробоскоп. Электроника в автомобиле

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 , 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.

Рис. 40. Электрическая схема автомобильного стробоскопа на кремниевых транзисторах

Трансформатор Т1 в стробоскопе с кремниевыми транзисторами имеет следующие данные: магнитопровод (два кольца ОЛ-20/32-10) из стальной лен­ты ЭЗЗО (Э340) толщиной 0,08 мм; обмотки наматывают проводом ПЭВ-2. Обмотка wl имеет 30+30 витков, обмотки w2 и w3 по 11 витков провода диаметром 0,51 мм, причем эти обмотки наматывают первыми в последова­тельности w2, wl, w3 и обязательно в один слой. Обмотка w4 имеет 390 вит­ков провода диаметром 0,19 мм, а обмотка w5 - 815 витков провода диамет­ром. 0,1 мм.

Преобразователь с таким трансформатором работает с частотой около 500 Гц.

Следует отметить, что от конструкции трансформатора в большой степе­ни зависит устойчивость работы преобразователя и величина выбросов напряжения на коллекторах транзисторов. При другой конструкции трансформатора выбросы могут возрасти до недопустимо больших величин.

В стробоскопе применены конденсаторы С1, С7 типа БМ-2 на рабочее напряжение 200 В, однако могут быть применены и другие типы конденсато­ров с рабочими напряжениями не менее 50 В.

Как видно из схемы рис. 40, вместо выпрямительного блока КЦ402А применены более высоковольтные диоды КД209В. Это сделано для повыше­ния надежности и связано с наличием выбросов напряжения в обмотках трансформатора.

Требования к конструкции стробоскопа на кремниевых транзисторах ничем не отличается от аналогичных требований, предъявляемых к стробоскопу на германиевых транзисторах, за исключением того, что в результате меньшей мощности, рассеиваемой в транзисторах, площадь радиаторов охлаждения может быть значительно уменьшена (в данном случае каждый транзистор должен иметь свой, отдельный радиатор).

При отсутствии лампы СШ-5 может быть применена лампа ИФК-120,-однако конструкция стробоскопа при этом должна быть соответственно изме­нена. В электрическую схему прибора также необходимо внести изменения: из нее исключают конденсаторы поджига и провод ПВ.С подключают непо­средственно к поджигающему электроду лампы.

Срок службы лампы ИФК-120 значительно меньше, чем СШ-5, поэтому при применении лампы ИФК-120 для увеличения срока службы прибора це­лесообразно в цепь питания преобразователя ввести кнопку с замыкающим» контактами, рассчитанную на ток не менее 1 А. Зто исключит бесполезные вспышки лампы в процессе подготовки к работе после запуска двигателя. Вариант конструкции стробоскопа с лампой СШ-5 показан на рис. 41.

Работа с прибором. Прибор подключают к зажимам аккумулятора с по­мощью пружинных зажимов «крокодил» при остановленном двигателе. Подключение с ошибочной полярностью не опасно: прибор просто не будет ра­ботать. При правильном подключении должен быть слышен характерный «писк» трансформатора с частотой около 800 Гц.

При пользовании электробритвой последнюю подключают к гнездам ХЗ, Х4, предварительно установив переключатель S1 в положение «Бритва».

При регулировании и контроле системы зажигания из гнезда крышки рас­пределителя вынимают высоковольтный провод, идущий к свече первого ци­линдра, и вставляют его в гнездо XI корпуса разрядника F1. Специальную вилку Х2 корпуса разрядника вставляют в освободившееся гнездо крышки распределителя. Переключатель S1 устанавливают в положение «Стробоскоп». Далее запускают двигатель и мигающий луч стробоскопа направляют на ус­тановочные метки на шкиве или маховике коленчатого вала двигателя.

Рис. 41. Вариант конструкции автомобильного стробоскопа

Автомобильный тахометр

Автомобильный тахометр предназначен для измерения числа оборо­тов коленчатого вала карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Та­хометр может быть полезен при регулировке и проверке двигателя, регулиров­ке и проверке автомобильных регуляторов напряжения, а также для контроля режима работы двигателя во время движения автомобиля. В последнем слу­чае тахометр устанавливают на приборном щитке в поле зрения водителя. Питание прибора производится от бортовой электросети автомобиля с номи- нальньш напряжением 12 В. Потребляемый тахометром ток не превышает 0,1 А.

Электрическая принципиальная схема прибора (рис. 42) состоит из жду­щего мультивибратора на транзисторах V2, V3, стабилизатора напряжения на стабилитроне V4 и микроамперметра РА1.

Рис. 42. Электрическая принципиальная схема автомобильного тахометра

В исходном состоянии диод VI и транзистор V2 открыты, транзистор V3 закрыт, ток через микроамперметр не течет и конденсатор С2 заряжен до на­пряжения стабилизации стабилитрона V4.

При подаче от системы зажигания двигателя на зажим XI прибора от­рицательного электрического импульса диод VI и транзистор V2 запираются, а транзистор V3 открывается. Конденсатор С2 начинает перезаряжаться через резистор R3 и открытый транзистор V3. Когда напряжение на аноде диода VI достигает примерно +1,2 В, диод VI и транзистор V2 открываются, тран­зистор V3 закрывается и ток через микроамперметр РА1 прекращается.

Таким образом, каждый отрицательный импульс, поступивший на вход прибора от системы зажигания, вызывает фиксированный по амплитуде и дли­тельности импульс тока через микроамперметр РА1. Длительность этого им­пульса определяется постоянной времени R3, С2, а амплитуда - напряжением стабилизации стабилитрона V4 и сопротивлениями резисторов R7, R8. В ре­зультате показания прибора РА1 оказываются пропорциональными частоте искрообразования в системе зажигания двигателя или числу оборотов его ко­ленчатого вала.

Конструкция и детали. В приборе применены: переменный резистор R8 типа СП5-1А; постоянные резисторы типа, МЛТ; электролитические конденса­торы типа К50-16 в рабочим напряжением 16 В; конденсатор С1КМ-ЗА, С2-КМ-5; микроамперметр РА1 типа М4200 на 100 мкА. Могут быть приме­нены также конденсаторы других типов: С1 на рабочее напряжение не менее 200 В, С2 - С4 - 15 В, СЗ - 6 В. Микроамперметр РА1 также может быть другого типа на ток до 500 мкА, при этом может понадобиться увеличить ем­кость конденсатора С2.

Транзисторы КТ315А могут быть заменены любыми другими маломощ­ными кремниевыми транзисторами типа n-р- n . Например КТ315, КТ342, КТ3102, МП101, МШИ и т. д. с любым буквенным индексом. Диод Д223 мо­жет быть заменен на Д219, Д220. Стабилитрон Д814А - на Д814Б, Д808, Д809.

Рис. 43. Вариант конструкции автомобильного тахометра

На рис. 43 показан вариант конструкции автомобильного тахометра. Все элементы прибора размещены на печатной плате из фольгированного стекло­текстолита, закрепленной на выводных зажимах микроамперметра. Микроам­перметр вместе с печатной платой вставлен в стальную коробку 2 с крышкой 3 - корпус прибора. Через отверстия в корпусе, снабженные резиновыми втулками, выведены провода для внешних подсоединений. Провода снабжены зажимами «крокодил» с гравировками в соответствии с обозначениями на рис. 42. Масса прибора 400 г, габаритные размеры 110X100X60 мм.

Градуировка прибора. Для градуировки прибора необходим источник пи­тания постоянного тока с напряжением 12 В и током 150 - 200 мА и генера­тор импульсов с частотой следования от 20 до 200 Гц и амплитудой не ме­нее 20 В, например типа Г5-54. Сопротивление резистора R8 первоначально устанавливают максимальным. При включенном питании и отсутствии сигна­ла от генератора стрелка микроамперметра должна находиться на нулевом делении шкалы (транзистор V3 закрыт).

Частоту градуировки F рассчитывают по формуле

Где n - точка градуировки по шкале прибора, об/мин; N ц - число цилиндров;

Кт - количество тактов двигателя (два или четыре).

Например, для четырехцилиндрового четырехтактного двигателя частота Градуировки точки шкалы, соответствующей 6000 об/мин, равна 200 Гц.

Шкала прибора линейна, поэтому градуировку можно производить по од­ной точке, соответствующей, например, максимальному числу оборотов, одна­ко промежуточные точки шкалы также следует проверить.

Работа с прибором. Подключение прибора производят при остановлен­ном двигателе. Зажим « - » соединяют с корпусом автомобиля, зажим «+» - с положительным зажимом аккумулятора, а зажим XI надевают на изоляцию высоковольтного провода, идущего к распределителю от катушки зажигания (центральный высоковольтный провод). Запускают двигатель и по шкале при­бора отсчитывают число оборотов коленчатого вала в минуту.

Реле блокировки стартера

Реле блокировки стартера предназначено для применения на автомо­билях «Жигули». Оно служит для предотвращения включения стартера при работающем двигателе и разгрузки контактов замка зажигания от экстрато­ков тягового реле стартера, возникающих в момент его включения.

Двигатель автомобилей «Жигули» работает относительно тихо. Поэтому иногда при движении в потоке машин, когда окружающий шум сильнее, чем шум собственного двигателя, водитель может подумать, что двигатель заглох, и включить стартер. Раздастся неприятный скрежет шестерен, сообща­ющий водителю, что двигатель работает. Такие случаи, наверняка, бывали с каждым водителем. Включение стартера при работающем двигателе вызы­вает повышенный износ деталей привода и может привести даже к их по­ломке.

Кроме того, тяговое реле стартера автомобиля, потребляя ток около 30 А и обладая значительной индуктивностью создает при его выключении на контактах замка зажигания сильное искрение, которое приводит к обгоранию контактов и в конце концов к выходу их из строя.

Описываемое реле блокировки стартера устраняет указанные недостатки; Оно исключает возможность включения стартера при работающем двигателе­и устраняет искрение на контактах замка зажигания.

Применение реле блокировки стартера увеличивает срок службы контак­тов замка зажигания и деталей привода стартера.

Электрическая принципиальная схема реле блокировки стартера для под­ключения на автомобиле «Жигули» приведена на рис. 44.Основным элементом­реле является тиристор VI, включенный в цепь обмотки тягового реле стар­тера. Управляющим сигналом для работы реле блокировки стартера служит­положительное напряжение, поступающее от реле РС702 включения контроль­ной лампы заряда аккумулятора.

Рис. 44. Электрическая принципиальная схема реле блокировки стартера с це­пями подключения на автомобиле «Жигули»

Реле блокировки стартера работает следующим образом. При неработа­ющем двигателе и включенном зажигании выключателем ВЗ положительное-напряжение от аккумулятора GB через предохранитель F1, замкнутые кон­такты К1.1 реле РС702 включения контрольной лампы заряда аккумулятора, штекер-переходник Х2 поступает к контрольной лампе HI заряда аккумуля­тора и через резистор R1 к управляющему электроду тиристора VI. Поэтому при включении стартера выключателем ВСт тиристор VI включается, и на­пряжение аккумулятора поступает к обмотке wl тягового реле стартера, включая стартер.

После запуска двигателя контакты К11 реле РС702 размыкаются, лам­па HI гаснет,и положительное напряжение снижается с управляющего элек­трода тиристора V1. Поэтому, если теперь замкнуть контакты выключателя стартера, тиристор V1 останется в выключенном состоянии, и напряжение на обмотку wl тягового реле стартера не попадет.

Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода тиристора VI, а резистор R2 предотвращает его самопроизвольное переключение. Через диод V2 замыкаются экстратоки обмотки тягового реле стартера, возникающие при раз­мыкании контактов выключателя стартера.

Конструкция и детали. К конструкции реле блокировки стартера предъяв­ляются следующие требования. Тиристор V1 должен быть установлен на ра­диаторе, изготовленном из алюминиевого сплава с массой не менее 40 г. В данном случае важна именно масса радиатора, а не площадь его поверхности. Это связано с кратковременностью рабочих циклов и длительными промежут­ками между ними. Необходимо, чтобы за время рабочего цикла (за время работы стартера) радиатор не успел нагреться. Электрически радиатор должен быть изолирован от массы.

Для облегчения установки на автомобиль выводы XI, ХЗ реле следует -снабдить стандартными автомобильными вставками разъемов (XI - штырь, ХЗ - гнездо), а вывод Х2 - штекером-переходником, содержащим одновремен­но штырь и гнездо.

Кроме того, желательно, чтобы при установке прибора на автомобиле не тадо было сверлить дополнительных отверстий. Для этого корпус прибора должен иметь две длинные лапки с отверстиями диаметром 6 мм и рассто­янием между их центрами 60 мм. В этом случае прибор можно будет за­крепить винтами, крепящими штатные автомобильные реле, например PC 752, вместе с ним. Ну и, конечно, конструкция должна быть брызгозащищенвой.

Вместо тиристора Т10-25 и диода Д242 могут быть применены другие аналогичные приборы. Тиристор должен быть рассчитан на ток не менее 25 А, а диод на 5 - 10 А.

На рис. 45 показан вариант конструкции реле блокировки стартера, ко­торый удовлетворяет всем перечисленным требованиям.

Основание 1 выполнено из алюминиевого сплава фрезерованием и имеет две лапки с отверстиями диаметром 6 мм для крепления на автомобиле и приливы для крепления элементов прибора и радиатора 2. Сверху основание закрывается крышкой 3, которую закрепляют винтом, устанавливаемым в прилив основания. Провода длиной 280 мм выводятся через резиновый уплотнитель. Оканчивают провода стандартными автомобильными штекерами и штекером-переходником.

Установка на автомобиле. На автомобиле реле блокировки стартера уста­навливают на брызговике правого крыла в подкапотном пространстве рядом с реле РС702 включения контрольной лампы заряда аккумулятора и прово­дом, идущим от замка зажигания к тяговому реле стартера (толстый красный провод в нижней части брызговика). Разъединяют разъем этого провода и его штекеры подключают к штекерам XI, ХЗ реле блокировки стартера.

Рис. 45. Вариант конструкции реле блокировки стартера

Со штыря 30/51 реле РС702 снимают гнездо черного провода, идущего к контрольной лампе заряда аккумулятора, и надевают на штырь штекера-пере­ходника Х2, гнездо которого надевают на освободившийся штырь 30/51 реле РС702. Корпус реле блокировки стартера должен иметь хороший электриче­ский контакт с массой автомобиля.

После установки реле блокировки стартера, если оно исправно, двигатель должен нормально запускаться стартером, однако при повороте ключа зажи­гания в положение запуска стартером во время работы двигателя стартер не должен включаться.

В заключение следует отметить, что если на автомобиле с установленным реле блокировки стартер перестает работать, необходимо в первую очередь проверить исправность предохранителя № 9 (F1 на рис. 44). Через этот предо­хранитель поступает питание к контактам реле РС702 и управляющему элек­троду тиристора VI реле блокировки стартера.

Список литературы

1. Основы электрооборудования самолетов и автомашин/В. Н. Акимов, Б. П. Апаров, В. А. Балагуров и др.; Под ред. А. Н. Ларионова. - М.: Госэнергоиздат, 1955. - 384 с.

2. Глезер Г. Н., Опарин И. М. Автомобильные электронные системы за!жига-ния. - М.: Машиностроение, 1977. - 144 с.

3. Моргулев А. С, Сонин Е. К. Полупроводниковые системы зажигания. - М: Энергия, 1972. - 80 с.

4. Синельников А. X. Электроника в автомобиле. 2-е изд., перераб. и доп. - . М.: Энергия, 1976. - 80 с.

5. Синельников А. X. Электронные приборы для автомобилей - М.: Энергоиз-дат, 1981. - 162 с.

6. Ванеев А. И. Влияние искрового разряда в цилиндрах на пуск карбюратор­ного двигателя. - Автомобильная и тракторная промышленность, 1950, №3, с. 3 - 9.

7. Осипов Г., Яковлев Г. ВАЗ 2105. Система питания. - За рулем, 1980, № 12, с. 16.

8. Банников В., Янковский А. Экономайзер для автомобильного двигателя. - Радио, 1982, № 11, с. 27 - 28.

9. Моисеевич А. ЭПХХ в работе. - . За рулем, 1983, № 7, с. 6 - 7.

10. Моисеевич А. Что дает ЭПХХ. - За рулем, 1983, № 6, с. 14 - 15.

11. Ильин Н. М., Тимофеев Ю. Л., Ваняев В. А. Электрооборудование автомо­билей. - М.: Транспорт, 19718. - 58 с.

12. Бела Буна. Электроника на автомобиле: Пер. с венгер. - М.: Транспорт, 1979. - 180 с.

13. Автомобильные электронные системы: Пер. с англ./Под ред. Ю. М. Галки­на - М. Машиностроение, 1982. - 144 с

Предисловие к третьему изданию

Применение электроники в системе зажигания карбюраторных двигателей

Общие характеристики электронных систем зажигания

Принципы построения транзисторных систем зажигания

Принципы построения конденсаторных (тиристорных) систем зажи­гания

Конденсаторная система зажигания с импульсным накоплением энергии

Приставка к электронным блокам конденсаторной системы зажигания с импульсным накоплением энергии для увеличения длительности искрового разряда

Конденсаторная система зажигания с непрерывным накоплением энергии

Приставка к электронному блоку конденсаторной системы зажигания с непрерывным накоплением энергии для получения многократного новообразования

Применение электроники в электрооборудовании и вспомогательных при­борах автомобиля

Экономайзер принудительного холостого хода для автомобилей ВАЗ 2103, 2106, 2121

Электронный регулятор напряжения для автомобилей «Жигули»

Автомобильные сторожа

Автомобильный стробоскоп

Автомобильный тахометр

Реле блокировки стартера

Список литературы

ББК 32.84

УДК 621.37/39

Редакционная коллегия:

Б. Г. Белкин, С. А. Бирюков, В. М. Бондаренко, В. Г. Борисов, Ь. Н. Геништа, А. В. Гороховский, С. А. Ельяшкевич, И П Же­ребцов В. Г. Корольков, В. Т. Поляков, А. Д. Смирнов, Ф. И. Тарасов, О. П. Фролов, Ю. Л. Хотунцев, Н. И. Чистяков

РЕЦЕНЗЕНТ канд. техн. наук Я. Н. НЕФЕДЬЕВ

Синельников А. X.

С38 Электроника в автомобиле. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 96с, ил. - (Массо­вая радиобиблиотека; Вып. 1084). 55 к.

Подробно рассмотрены практические конструкции электронных систем и приборов для автомобиля: конденсаторных систем зажигания, регуля­торов напряжения, экономайзера принудительного холостого хода, проти­воугонных устройств, реле блокировки стартера, а также приборов для определения характеристик системы зажигания автомобиля.

По сравнению со вторым изданием (1976 г.) материал полностью обновлен.

Для радио- и автолюбителей.

2402020000 - 019 ББК 84.32

С----------------36-85

046(01)-85 6ФО.З

Александр Хананович Синельников

ЭЛЕКТРОНИКА В АВТОМОБИЛЕ

Редактор В. С. Темкин

Редактор издательства Я. Я. Суслова

Обложка художника Л. Г. Прохорова

Художественный редактор Н. С. Шеин

Технический редактор А. Н. Золотарева

Корректор Г. Г. Казакова

Сдано в набор 13.08.84 Подписано в печать 29.10.84

Т-21139 Формат 6OX90/ 16 Бумага тип. № 2 Гарнитура литературная Печать высокая Усл. печ. л. 6,0 Усл. кр.-отт. 6,375 Уч.-изд. л. 7,27 Тираж 130 000 экз. (1-й завод: 1 - 80 000 экз.) Изд. № 20568 Зак. № 93 Цена 55 к.

Издательство «Радио и связь». 101000 Москва, Почтамт, а/я 693

Московская типография № 5 ВГО «Союзучетиздат» 101000 Москва, ул. Кирова, д. 40

Нашей промышленностью выпускаются стробоскопические приборы: автомобильный стробоскоп СТБ-1 (рис. 1) и прибор "Авто-искра" (рис. 2), предназначенные для проверки и регулировки начальной установки угла опережения зажигания на автомобилях.

Известно, насколько важна для работы двигателя правильная установка начального угла опережения зажигания, а также исправность центробежного и вакуумного регуляторов угла опережения зажигания. Неправильная установка начального угла опережения зажигания всего на 2-3°, а также неисправности регуляторов опережения приводят к потере мощности двигателя, его перегреву, повышенному расходу горючего и, в конечном счете, к сокращению срока службы двигателя.

Однако проверка и регулировка угла опережения зажигания является весьма тонкой, трудоемкой операцией, которая не всегда доступна даже опытному автолюбителю. Стробоскопические приборы позволяют упростить эту операцию. С их помощью даже малоопытный автолюбитель может в течение 5-10 мин проверить и отрегулировать начальную установку угла опережения зажигания, а также проверить работоспособность центробежного и вакуумного регуляторов опережения.

Рис.1. Внешний вид прибора СТБ-1

Рис.2. Внешний вид прибора АВТО-ИСКРА

Основным элементом стробоскопического прибора является импульсная безынерционная лампа, вспышки которой происходят в момент 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 стробоскопом 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 угла зажигания, проверять работоспособность центробежного и вакуумного регуляторов опережения, а также проверять работу клапанов, распределительного вала и других деталей двигателя.

Основные технические данные стробоскопических приборов СТБ-1 и "Авто-искра" приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, автомобильный стробоскоп СТБ-1 по своим техническим данным значительно превосходит прибор "Авто-искра".

Наименование параметра	Автомобильный стробоскоп, СТБ-1	Прибор "Авто-искра"
Выполняемые функции	1. Проверка и регулировка начальной установки угла опережения зажигания 2. Проверка работоспособности центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания 3. Питание электробритвы постоянным напряжением 127 В	1. Проверка и регулировка начальной установки угла опережения зажигания 2. Питание электробритвы напряжением 127 В постоянного тока
Применяемость (назначение)	Для всех типов легковых автомобилей	Только для автомобилей ВАЗ
Напряжение питания, В	От 11 до 14	От 11 до 13
Максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин	3000	800
Допустимая мощность, потребляемая электробритвой, Вт	Не более 11	Не более 7,0
Напряжение питания электробритвы, В	От 115 до 140	От 112 до 138
Потребляемый ток, А	Не более 1,5	Не более 1,0
Ресурс работы, ч	50	Не оговорен
Температура окружающего воздуха, С	25±10	Не оговорена
Относительная влажность окружающего воздуха, %	85 при температуре +35°	Не оговорена
Масса, кг	0,7	0,8

Во-первых, по выполняемым функциям. Он позволяет не только проверять начальную установку угла опережения зажигания, но и контролировать работу центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания. Это качество стробоскопа СТБ-1 обусловлено его хорошими частотными свойствами, позволяющими работать без уменьшения яркости вспышек с частотой до 3000 об/мин коленчатого вала двигателя. В приборе же "Авто-искра" яркость вспышек начинает уменьшаться уже при 700-800 об/мин.

Во-вторых, применяемость стробоскопа СТБ-1 значительно шире, чем "Авто-искры", что связано с конструкцией прибора. Как видно из рис. 1 и 2, стробоскоп СТБ-1 подключается непосредственно к клеммам аккумулятора с помощью пружинных зажимов Кл1 и К.л2 типа "крокодил", а прибор "Авто-искра" имеет коаксиальный штекер Х4, аналогичный штекеру переносной лампы" автомобилей ВАЗ, в связи с чем он может быть подключен только к этим автомобилям. Габариты ручки прибора "Авто-искра" велики, и его неудобно держать в руке. Кроме того, прибор излучает рассеянный свет, и для того чтобы хорошо видеть метки, его приходится близко подносить к вращающемуся шкиву двигателя. А это не только неудобно, но и небезопасно.

Стробоскоп СТБ-1 свободен от указанного недостатка. Выполненный в виде пистолета с линзой, дающей хорошую фокусировку луча, он удобен и безопасен в эксплуатации. Более мощный преобразователь напряжения в стробоскопе СТБ-1 обеспечивает возможность пользоваться практически любой коллекторной электробритвой.

Ресурс работы стробоскопа СТБ-1 значительно больше, чем у прибора "Авто-искра", что связано с ресурсом работы примененной в нем стробоскопической лампы (СШ5).

Стробоскоп СТБ-1 подключается к свече первого цилиндра двигателя с помощью специального переходника-разрядника Рр1, обеспечивающего практически не" ограниченное количество подключений. Прибор же "Авто-искра" подключается с помощью тонкого металлического проводника / (см. рис. 2), который обычно отламывается после 10-15 подключений.

Принципиальная схема автомобильного стробоскопа СТБ-1 приведена на рис. 3. Прибор состоит из преобразователя напряжения на транзисторах V1 - V2, кремниевого выпрямительного блока V4; ограничивающих резисторов R5 и R6; накопительных конденсаторов С2, C3, стробоскопической лампы H1; цепи поджига стробоскопической лампы, состоящей из конденсаторов С4, С5 и разрядника Рр1; защитного диода V3 и тумблера S1 для переключения рода работы "Бритва" или "Стробоскоп".

Рис.3

В режиме "Бритва" стробоскоп работает следующим образом.

После подключения зажимов Х5, Х6 к клеммам аккумуляторной батареи начинает работать преобразователь напряжения, представляющий собой симметричный мультивибратор. Транзисторы преобразователя поочередно отпираются и запираются, подключая то одну, то другую половины обмотки 1 трансформатора Т1 к аккумуляторной батарее. В результате во вторичных обмотках появляется переменное напряжение прямоугольной формы с частотой около 800 Гц. Напряжение с обмотки IIа через контакты переключателя S1 поступает к выпрямительному блоку V4, выпрямляется и поступает на гнезда ХЗ,Х4 электробритвы.

При положении переключателя S1 "Стробоскоп" к выпрямительному блоку V4 поступает суммарное переменное напряжение с обмоток 11a и 11б, которое выпрямляется и через резисторы R5, R6 заряжает накопительные конденсаторы С2, C3 до напряжения примерно 450В.

В момент искрообразования в первом цилиндре высоковольтный импульс от гнезда распределителя зажигания через разъем Х2 разрядника Рр1 и конденсаторы С4, С5 поступает на, поджигающие электроды стробоскопической лампы H1. .Лампа зажигается, и накопительные конденсаторы С2, C3 разряжаются через лампу. При этом энергия, накопленная в конденсаторах С2 и C3, преобразуется в световую энергию вспышки лампы. После разряда конденсаторов лампа H1 гаснет, и конденсаторы С2 и C3 снова заряжаются через резисторы R5, R6 до напряжения 450 В. Тем самым заканчивается подго-товка к следующей вспышке.

Конденсатор С1 устраняет выбросы напряжения на коллекторах транзисторов VI, V2 в моменты их переключения.

Диод VЗ защищает транзисторы V1, V2 от выхода из строя при неправильной полярности подключения стробоскопа.

Разрядник Рр1, включенный между распределителем и свечой зажигания, обеспечивает необходимую.для под-жига лампы амплитуду высоковольтного импульса вне зависимости от расстояния между электродами свечи, давления в камере сгорания и других факторов. Благодаря разряднику стробоскоп нормально работает даже при замкнутых накоротко электродах свечи.

Принципиальная схема прибора "Авто-искра" приведена на рис. 4. Он состоит в основном из тех же узлов, что и стробоскоп СТБ-1. Его отличия - преобразователь напряжения выполнен несколько иначе: начальное смещение на базы транзисторов подается с одного делителя напряжения R2R3, подключенного к средней точке базовой обмотки III. Для облегчения запуска преобразователя. резистор R2 зашунтирован электролитическим конденсатором С1.

Рис.4

Трансформатор преобразователя имеет также другие намоточные данные. Ограничивающий резистор R1 включен до выпрямительного моста.

Накопительный конденсатор С2 - электролитический - емкостью 10,0 мкФ, стробоскопическая лампа - ИФК-120.

Применение этой лампы вызвало изменение параметров накопительного конденсатора - напряжение зарядки уменьшено до 250-300 В" а емкость увеличена до 10 мкФ, однако яркость вспышек получилась значительно ниже, .чем у стробоскопа СТБ-1.

По-другому выполнена коммутация рода работы. Постоянная времени зарядки накопительного конденсатора С2 почти в 10 раз больше, чем у СТБ-1, поэтому прибором "Авто-искра" можно пользоваться лишь при малых частотах вращения вала двигателя (до 800 об/мин). При больших частотах конденсатор С2 не успевает заряжаться^ паузах между двумя вспышками, и яркость каждой вспышки уменьшается.

Стробоскоп СТБ-1 (см. рис. 1) выполнен в пластмассовом корпусе в виде пистолета с курком. Курок 1 управляет переключателем S1 (см. рис.3). При нажатии на курок переключатель устанавливается в положение "Стробоскоп". Одновременно тело курка перекрывает гнезда Х3, Х4 подключения электробритвы, где в это время напряжение достигает 400-450 В.

Пружинные зажимы "крокодил" (Х5, Х6) имеют гравировку полярности и заключены в разноцветные резиновые чехлы. Корпус переходника-разрядника Рр1 пластмассовый, расстояние между электродами 3 мм, вилка Х2 и гнездо XI выполнены из нержавеющей стали.

Конденсаторы С1, С2, C3 - МБМ на напряжение 600 В. Конденсаторы С4, CS выполнены в виде тонких латунных трубок, надетых на изоляцию высоковольтного провода ПВС, соединяющего стробоскоп с разрядником.

Трансформатор Т1 намотан на тороидальном сердечнике ОЛ 20х32х8. Обмотки 16 и 1в имеют по 40 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,51; обмотки 1а и 1г- по 8 витков, а обмотка 11б-440 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,19. Обмотка 11а-1160 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм.

Прибор "Авто-искра" выполнен в прямоугольном корпусе из ударопрочного полистирола (см. рис. 2). На корпусе расположено гнездо X1 для подключения высоковольтного провода ПВС, соединяющего прибор со свечой первого цилиндра двигателя, гнезда Х2, Х3 для подключения электробритвы и переключатель рода работы В1. Провод питания заканчивается коаксиальным штекером Х4. Для подключения к свече первого цилиндра служит специальный металлический усик 1, закрепленный на конце провода ПВС. Переключатель S1 - ТП1-2. Все обмотки трансформатора Т1 намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм. Обмотка 1 имеет 35+35 витков, III-50 + 50, витков, II-870 витков с отводом от 460 витка. Сердечник ОЛ 20x32x8.

Подключение приборов следует производить при остановленном двигателе. При неправильной полярности подключения зажимов стробоскоп СТБ-1 работать не будет.

Прибор "Авто-искра" можно использовать и на других автомобилях, если сделать специальный переходник к коаксиальному штекеру Х4 питания, или совсем убрать штекер и вместо него к проводам припаять пружинные зажимы "крокодил". Однако при этом следует иметь в виду, что в случае неправильной полярности подключения "Авто-искра" сразу же выйдет из строя. Цепей защиты в приборе нет.

При правильном подключении питания должен быть слышен характерный писк чистого тона (около 500 Гц), являющийся результатом работы преобразователя.

При работе со стробоскопом СТБ-1 слабые вспышки лампы могут наблюдаться и без нажатия на курок, что не является неисправностью прибора. При нажатии на курок яркость вспышек возрастает в несколько раз.

Вибрационные бритвы ("Эра", "Нева" и т. д.) подключать к прибору нельзя, так как это может вывести его из строя.

Время непрерывной работы прибора во избежание выхода из строя не должно превышать 10-15 мин. Следует остерегаться прикосновений к движущимся деталям двигателя, которые в свете стробоскопа кажутся неподвижными.

Читайте и пишите полезные

Одним из видов преобразования электрической энергии в высокоиптснсивное оптическое излучение является мощный импульсный разряд в газе. Источни­ки света на основе такого разряда используются для па - качки различных типов лазеров. іия освещения при фотографировании, для оптической связи на неболь­ших расстояниях, для возбуждения спектров анализи­руемых веществ и т. п. .

Питание ИЛ осуществляется от источника, способ­ного обеспечи ть в течение короткого времени большой ток, чаще всего от конденсатора, заряжаемого до рабо­чего напряжения ир. Особенность ИЛ заключается в возможности их эффективного использования при зна­чительном варьировании амплитуды тока, длительно­сти и частоты разрядов при небольших изменениях КПД и спектрального состава излучения. Для ИЛ с длительностью разряда в сотни мке это расширяет ас­сортимент доступных ламп .

Самым распространенным и простым способом пи­тания ИЛ является подключение ее к накопительному конденсатору, при разряде которого генерируется им­пульс тока (см. рис. 3.108). Накопитель заряжается че­рез зарядное устройство от первичного источника по­стоянного тока.

Несколько иначе питаются «микросекундныс» ИЛ (рис. 3.109). Поскольку напряжение, до которого заря­жают разрядный контур, всегда выше напряжения са­мопробоя лампы, то используют управляемый разряд - пик, который разрывает электрическую цепь. В нуж­ный момент на управляющий электрод разрядника по­дается напряжение, происходит разряд сначала между ним и одним из основных электродов, а затем и между двумя основными электродами. При этом на электроды лампы подается высоковольтное напряжение, межэ - лектродный промежуток пробивается, и вся энергия выделяется в газовом объеме. Управляемость ИЛ зави­сит от условий разряда в лампе, которые характеризу­ются несколькими параметрами. Эго диапазон управ­ляемости (напряжение между рабочими электродами лампы, в пределах которого обеспечивается надежное зажигание разряда), мощность и энергия в канале за­жигающего (вспомогательного) разряда, время запаз­дывания импульса излучения относительно импульса зажигания. Время запаздывания имеет важное значе­ние в световой сигнализации. Например, в космиче-

ских маяках, используемых к геодезических целях, им­пульсная вспышка света должна следовать в строго за­данное время (когда спутник пролетает над измери­тельной станцией). Разброс времени запаздывания све­тового импульса относительно управляющего сигнала, предназначенною для инициирования вспышки, при­водит к ошибкам в измерении координат местности. В связи с л им рассмогрим подробно процессы, проис­ходящие в лампе при зажигании разряда.

Электрический пробой газовых промежутков харак­теризуется процессом создания высокой проводимости между электродами с помощью двух основных меха­низмов: механизма образования большого числа элект­ронных лавин (таунсепдовский) и сгримерного. или канального, механизма, когда уже первая лавина при­водит к образованию токовой перемычки. В реальных условиях существуют переходные формы, являющиеся комбинацией этих двух механизмов с разным статисти­ческим весом.

В случае электрического пробоя в длинных газовых промежутках ориентировочно выделяют три стадии развития разряда, качественно отличающиеся друг от друга и характеризующиеся временами: 7СТ - статисти­ческого запаздывания; /р - рабочего времени развития разряда; - формирования разряда, по времени соот­ветствующего росгу тока до максимальною значения. Время запаздывания разряда л, определяется от момен­та подачи напряжения на трубку до начала резкого на­растания тока и складывается из Гст и Гр. Время Гс| зави­сит от случайных событий, хотя на его среднее значе­ние влияет ряд факторов (длина промежутка, геомет­рия и напряженность поля, внешние условия). Для им­пульсных ламп, использующих вспомогательный раз­ряд для зажигания основного, гст = 0 и г3 = ?р.

Вспомогательный разряд образует в газе сравни­тельно узкий токопроводящий слой с высокой темпе­ратурой, хотя мощность его мма, а действие кратко­временно. С течением времени токопроводящий слой может либо деионизоваться, либо начать расширяться. В первом случае выделяемая мощность разряда недос­таточна для компенсации тепловых потерь, а во вто­ром - значительно их превосходит.

Импульс зажигания подастся па лампу двумя спосо­бами. При первом из них, называемом последователь­ным или внутренним, вторичная обмотка импульсного трансформатора вводится в цепь разряда, а при втором, называемом параллельным или внешним, импульс по­дается на вспомогательный электрод в виде проволоки, навитой на колбу лампы. При внутреннем зажигании, которое образует вспомогательный капал разряда по осевой линии лампы, развитие основного разряда про­исходит симметрично и однородно. В случае внешнего зажигания геометрия вспомогательного разряда повто­ряет геометрию внешнею электрода, а основной разряд вследствие лого в течение некоторого времени разви­вается несимметрично. Это ухудшает излучатсльные ха­рактеристики ламп. При внутреннем зажигании излу­чение распределено более равномерно по всему сече­нию трубки. В то же время введение обмотки транс­форматора в цепь разряда увеличивает сс индуктив­ность и затягивает импульс излучения. В течение вре­мени. соответствующею 1а, существуют предпробойпые токи (примерно 10-2+1 А), а излучение у электродов более слабое, чем в середине разрядной трубки. Такое распределение излучения напоминает аномальный тле­ющий разряд. Зависимость времени запаздывания от начального давления наполняющего газа имеет U-образный вид: с ростом р0 вначале наблюдается уме­ньшение Г, а затем ею роет. Время запаздывания су­щественно сказывается на синхронной работе ИС в многоламповых системах.

После образования капала вспомогательного разряда в нем происходит выделение энергии основного разряда. Для разрядного контура, создающего основной разряд.

LdJj + Ri + ^jidt=U0, (3.22)

где £/() - начальное напряжение; / - ток: R - активное сопротивление; L - индуктивность контура: С - ем­кость конденсатора.

При напряжении, равном напряжению зажигания (которое обычно определяется с 95%-пой вероятностью осуществления основного разряда), Uq = (/г мощность, выделяемая в канале вспомогательного разряда, равна энергетическим потерям. Она полностью расходуется на поддержание стационарною состояния. При лом время запаздывания стремится к бесконечности (?3 ->?“). Для стационарного режима di / dl = 0, а Ri «it /С. Тогда из (3.22) имеем

t~=U£/I. (3.23)

При и$>иъ выделяемая мощность больше потерь, и f3 уменьшается. Его снижение пропорционально раз­ности выделяемой и теряемой мощностей. В (3.23) это выразится заменой і на /о -/3, где /ц - ток в канале вспомогательного разряда при напряжении і/0. а іі - при Uy

Здесь величина Uq/U3 принимается по аналогии i/o /Uc, где Uc - напряжение самопробоя при отсутст­вии вспомогательного разряда, она называется перена­пряжением. Соотношение (3.24) позволяет выяснить физический смысл влияния на различных факторов.

Поскольку RC =consi, из (3.24) дифференцировани­ем можно получить

Дг/г = Д(/0/(/3:((70/(/,-1). (3.25)

Соотношение (3.25) говорит о том, что относитель­ный разброс времени запаздывания увеличивается при

На рис. 3.110 показаны зависимост и Л, от i/() и пере­напряжения. Из рис. 3.110, б. в видно, что с ростом от­ношения Uq /И3, когда вкладываемая по вспомогатель­ный разряд мощность значительно превышает мощ­ность тепловых и излучательных потерь, время запазды­вания быстро уменьшается. Увеличение емкости кон­денсатора ведет к задержке развития основного разряда.

На время запаздывания rs оказывает влияние на­чальная ионизация газа во вспомогательном разряде, зависящая от формы и амплигуды импульса зажигаю­щего напряжения.

Импульсные лампы с длительностью разряда в сот­ни мке моїуг работать в широком диапазоне частот по­вторения импульсов. Возникающие при этом сбои ре - іулярной работы ламп бывают грех видов - переход п стационарный режим горения, самопробои межэлект - родного промежутка и пропуски вспышек. В лампах с разрядами длительностью порядка нескольких мке та­ких сбоев нет.

Характеристики излучения трубчатых ИЛ определя­ются параметрами лампы и разрядного контура.

Импульсы силы света 1(1) характеризуются освечи - вапием

амплитудой силы света /п и длительностью вспышки т. Варьируя форму и длительность импульса выделяю­щейся II ИЛ электрической мощности, можно изменять форму и параметры импульсов излучения, получать импульсы силы света, близкие к прямоугольным. Од­нако при питапии от конденсатора кривая /(t) имеет характерную форму (рис. 3.111). Длительность вспыш-

ки т при заданном внутреннем диаметре dt разрядной трубки определяете» произведением С/ (С - емкость конденсатора, / - длина разрядной грубки). При срав­нительно больших длительностях разряда, когда плазма практически равномерно заполняет все внутреннее се­чение разрядной трубки, можно рассчитать амплитуд­ную габаритную яркость и интеграл яркости

Рис. 3.113. Спектральные распределения КПД в единич­ном телесном угле в направлении, перпендикулярном оси трубки, для трубчатых ксеноновых ламп. (Объемная плот­ность мощности 104 МВт/м-*: / - 5: 2 - 1; 3 - 0,2; 4 - 0,04). Графики пересчитаны для ламп большой длины с пренебрежимо малыми приэлектролными потерями Мощными источниками, даюшими вклад в УФ-из - лучение ИЛ, являются радиальные ударные волны, об­разованные быстрым расширением канала разряда по­сле пробоя межэлекгролного промежутка, интенсивно излучающие во все фазы импульса. Характеристики иыучеиия шаровых ИЛ имеют осо­бенности, обусловленные существенно меньшей про­должительностью и меняющейся от импульса к им­пульсу формой светящего канала разряда в пе ограни­ченном стенками разрядном промежутке малой длины. Из-за низкого сопротивления капала такие разряды чаще всего бывают колебательными. Непрерывное из­менение диаметра канала разряда, плотности газа, электрического сопротивления и мощности, расходуе­мой на расширение канала, обусловливает большое различие временных зависимостей силы света Iv(t) и яркости l. v(t) (рис. 3.114). Отношение выделяющейся в шаровой ИЛ электри­ческой энергии fV:I к энергии, запасаемой в конденса­торе, Wp=CUp / 2 , (3.28) называемое КПД разрядного копгура г|к, изменяется в более широких пределах, чем у трубчатых ИЛ, и сильно зависит от свойств контура. При неизменном балласт­ном сопротивлении Г|к существенно зависит ОТ И"р. определяющей диаметр и эффективное сопротивление канала разряда. Невоспроизводимость формы канала разряда, вызывающая повышенный разброс световых параметров от импульса к импульсу, особенно сильно проявляется, начиная с некоторой зависящей от fVp ча­стоты повторения вспышек. Световая отдача шаровых ИЛ обычно не превышает 15 лм/Вт. Увеличение расстояния между электродами сопровождается приблизительно линейным ростом световой отдачи. Амплитудная сила спета /П в широком диапазоне изменения параметров слабо зависит от Up и С при постоянной энергии разряда Wp и растет при­мерно пропорционально /. Длительность импульса силы света х определяется продолжительностью процессов выделения электриче­ской энергии в канале разряда и временем высвечива­ния нагретого газа; т примерно пропорционально независимо от изменения Up и С. Включение в разряд­ный контур небольшого балластного сопротивления сокращает т приблизительно в 2 раза. Пространственное распределение излучения шаро­вых ИЛ обычно близко к изотропному п области про­странства, пе затененного электродами. Эквивалент­ные телесные углы £Xj для ламп типа ИСШ равны 10,2-10,8 ср. Для приближенных расчетов можно реко­мендовать £1-, = 11 ср. Спектральные характеристики плазмы шаровых ИЛ (сс температура составляет десятки тысяч К) имеют максимум спектральной плотности излучения в облас­ти вакуумного УФ (100-200 нм). Ультрафиолетовое из­лучение плазмы частично поглощается наполняющим колбу газом и стеклом колбы (рис. 3.115). При прозрач­ной для УФ колбе наблюдается резкое возрастание спектрального КПД при Х<250 пм, обусловленное не только сплошным фоном, но и пакетом мощных линий ксенона. В ИК области излучение зарегистрировано до 1700 им. Так же как световая отдача, КПД шаровых ИЛ в не­сколько раз меньше, чем трубчатых, и в видимой обла­сти составляет несколько процентов. Общий КПД лам­пы типа ИСШ7 равен только 9% из-за поглощения УФ-излучепия колбой. Так, КПД разряда в интервале 220-250 нм составляет половину КГ1Д в интервале 220-1050 пм. С учетом вакуумного УФ-излучения об­ший КПД мощных неограниченных разрядов, вероят­но, может достигать 0,5. Интервал напряжений между основными электро­дами, в пределах которою возможно управляемое за­жигание ламп, ограничивается напряжениями зажига­ния и самопробоя. Методы измерения напряжения за­жигания и напряжения самопробоя стандартизованы Нагрузочные характеристики. К основным наїру - зочным параметрам ИЛ относятся наибольшая допус­тимая энергия одного импульса, рассеиваемая и лампе в режиме редких импульсов, а в режиме часто повторя­ющихся импульсов - наибольшая допустимая средняя мощность. Под предельной энергией Wnp ИЛ понима­ется наименьшее значение электрической энергии раз­ряда, при которой лампа выходит из строя на первом импульсе (чаще всего из-за разрушении оболочки), либо в серии импульсов. Предельная энергия является одним из важнейших параметров ИЛ, так как характе­ризует диапазон сс энергетической нагрузки и служит для оценки ресурсной наработки. На W влияет форма импульса тока. При одинако­вой длительности импульса для RC-разряда, характери­зующегося крутым фронтом импульса тока и экспонен­циальным спадом, IV на 35-40% больше, чем для LC-разряда, форма импульса тока которою близка к синусоидальной, и на 60% выше, чем для импульса разряда прямоугольной формы. Физический механизм разрушения ИЛ рассмотрен в (3.38]. За разрушение ответственны давление разряда, меняющее свое значение в зависимости от условий, при которых происходит разрушение, и термические растягивающие напряжения на внешней поверхности оболочки. Не равномерный по толщине стенки ламны паїрев подтверждается измерениями температуры и эффектом окрашивания кварцевого стекла. Кроме того, непосредственно наличие разрушающих термиче­ских напряжений экспериментально показано в . Термические напряжения зависят от длительности разряда в лампе. При разряде длительностью в несколь­ко мке термические напряжения, вероятно, отсутству­ют, и разрывное давление в лампе, например, с разме­рами трубки 7 х 120 мм и толщиной стенки 1,5 мм дос­тигает 18 МПа. С увеличением длительности разряда и появлением термических напряжений разрушающее давление уменьшается. Термические напряжения исче­зают при нагреве лампы (например, в печи), и тогда разрывное давление снова увеличивается до 18 МПа. Предельной мощностью ИЛ, работающих в частот­ном режиме, считается наименьшая мощность, которая приводит к выходу лампы из строя в течение первой минуты ее функционирования. Долговечность. На процесс износа ИЛ влияет много факторов и, в частности, распыление электродов, кото­рое однозначно связано с изменением освечивания (рис. 3.116). Чем интенсивней эрозия электродов, зави- сящая от материала и средней температуры нагрева, тем быстрее снижается освечивапие (рис. 3.117). Пол влиянием интенсивного теплового потока на стенку ламп наблюдается испарение кварцевою стекла и унос ею в наиболее холодные места лампы. В плазме разряда SiCh диссоциирует на оксид кремния и кисло­род. Последний способствует окислению материала электродов. Оксиды достаточно легко покидают повер­хность электродов и практически полностью разлага­ются п нлазмс разряда с восстановлением металлов. Эрозия оболочки лампы уменьшает ее механическую прочность. Затенение оболочки, покрытой эрозионны­ми металлическими частицами, увеличивает энергию, поглощаемую стенкой лампы. Известные причины, приводящие к износу ИЛ, можно разделить на следующие группы: Возрастание тепловых потерь на стенках; Уменьшение прочности материала оболочки; Уменьшение толщины стенки лампы из-за посто­янной эрозии кпарца в разряде: Возрастание давления газа за счет испарения Si02 в предыдущих импульсах; Снижение температуры кипения кварцевою стекла. Модель износа ИЛ состоит в том. что под действием плазмы из оболочки лампы происходит ис­парение и диссоциация Si02- Продукты сс диссоциа­ции О2 и О взаимодействуют с электродами и снижают их эрозионную стойкость. Кремний и сю оксиды п ре­акциях с примесными в ксеноне молекулярными газа­ми образуют непрозрачные соединения, которые вмес­те с эрозионными электродными частицами уменьша­ют прозрачность оболочки и снижают прочность квар­цевого стекла из-за появления дефектов в местах оседа­ния налетов. Коэффициент пропускания излучения уменьшается и из-за объемного радиационного окра­шивания кварцевого стекла. Все эт и эффекты действу­ют одновременно. Снижение прочности оболочки и предельной энергии ИЛ происходит до тех пор, пока fVnp не сравняется с энергией разряда, при которой лампа эксплуатируется. Тогда и происходит се разру­шение. Вопросам долговечности ИЛ посвящено много ис­следований, обобщенных п . Предложено не­сколько формул для расчета их ресурса. Одной из пер­вых формул является выражение lg/V=o(l-v), (3.29) где а - коэффициент пропорциональности, а v = fV / fVnp - фактор нагрузки, т. е. отношение энер­ гии разряда, при которой эксплуатируется лампа, к ее предельной энергии. Например, для ламп с фольговы­ми токовводами, эксплуатируемыми в режиме редких импульсов, формула справедлива при v = 0,4-0,7. Дру­гие формулы также основаны на зависимости N от v. Например, N = exp, (3.30) где т - эмпирический коэффициент. 5.w - сопротив­ление тепловому удару, которое определяется отноше­нием а0/а. Здесьо - термическое напряжение, возни­кающее нри воздействии на образец тепловых уларов постоянной интенсивности, ад - предельное значение этою напряжения для конкретного материала. Величи­ну 51у, по-видимому, можно отождествлять с величи­ной. обратной фактору паїрузки. Эмпирическая зависимость в виде yV=(l/v)8.58 (ззі) использована для расчетов ИЛ накачки твердотельных лазеров. Для разрядов длительностью в несколько мке пред­ложена формула расчета числа импульсов наработки в виде Д/=/1. (3.32) На рис. 3.118 кривая / построена по этому соотно­шению для одиночных импульсов: кривая 2 - при /= 3 Гц и Л = 3.86: кривая 3 нри /= 10 Гц и А =4,3. Эм­пирический коэффициент А зависит от частоты повто­рения импульсов (для т = 2-5 мке) в диапазоне / = 0.1-25 Гц: Экстуатационные свойства. Конструкции ИЛ явля­ются весьма жесткими и выдерживают значительные механические нагрузки (вибрации, удары, постоянное ускорение). У кварцевых ламп имеются существенные преимущества в отношении механической прочности цилиндрических фольговых токовводов по сравнению с колпачковыми или вводами на переходных стеклах. Температура окружающей среды влияет па нагру­зочную характеристику и диапазон управляемости лам­пы. Низкая температура вплоть до точки кипения на­полняющего газа (-1()8°С для Хе) сказывается мало. При эксплуатации ламп в закрытых камерах с оірани- ченным объемом следует учитывать суммарное воздей­ствие на лампу температуры окружающей среды и тем­пературы, создаваемой рассеиваемой в лампе мощно­стью. Понижение давления окружающею воздуха сказы­вается на зажигании ламп: при давлении ниже 4 кПа (но выше 0,001 Па) управляющий импульс высокого напряжения внешнего зажигания шунтируется разря­дом по поверхности, и лампа может потерять способ­ность к управлению. В этом случае применяют внут­реннее зажигание. В глубоком вакууме (например, в космосе) достаточно надежное зажигание осуществля­ют и с помощью внешнего электрода. При этом снижа­ется допустимая средняя нагрузка ламны, так как рас­сеяние энергии происходит лишь за счет излучения. Для кварцевых ламн с допустимой температурой до 850°С максимальную среднюю рассеиваемую мощность оценивают, исходя из мощности серого излучателя (с интегральным коэффициентом излучения около 0,5) мри доле тепловых потерь разряда 0.2-0.9. Эксплуата­ция ламп в жидких средах меняет их нагрузку и напря­жения зажигания и самопробоя. При повышенной влажности внешняя часть токо - вводов и цоколи ржавеют. Наиболее подвержены этому фольговые токовводы. Имеются различные способы за­шиты этих узлов от влаги с применением герметиков, нанесением коррозионно-стойкого покрытия па токо - ввод или использованием специальных конструкций. Области применения. В настоящее время ИЛ приме­няются в приборах, относящихся к разнообразным от­раслям науки и техники, а импульсный разряд помога­ет изучать явления, связанные с кратковременными посылками излучения оптического диапазона длин волн. Кроме того, в связи с широким развитием кван­товой электроники большое распространение получили источники возбуждения лазерных сред различных ти­пов. Для каждого типа лазеров существует оптималь­ный диапазон длительностей импульсов накачки. В ка­честве источников возбуждения микросекундных лазе­ров применяю! устройства па основе сильноточных разрядов и ИЛ с длительностями вспышек порядка мке. Физические и эксплуатационные характеристики последних в значительной степени отличаются от ламп і: длительностью разряда в сотни мке, используемых для накачки твердотельных лазеров. Эти отличия за­ключаются в разной динамичности плазменных про­цессов. сильном испарении оболочки лампы, измене­нии развития и протекания ИР и т. д. Такие лампы применяются для накачки лазеров на красителях, хи­мических и фотодиссоциоппых лазеров. Для накачки твердотельных лазеров созданы и се­рийно выпускаются сотни типов ИЛ с гоковводами па основе металлической фольги, колпачков и переходных стекол. Проведено также много работ по определению (зная параметры внешней электрической цепи и свой­ства разрядного промежутка) временного хода мощно­сти излучения в определенном спектральном интерва­ле. Решены многие варианты обратной задачи: выбор параметров цепи и разрядною промежутка лампы в со­ответствии с данными ИС. Преимущества ИЛ проявляются в тех случаях пере­дачи информации, когда используется малоинерциоп - ная регистрирующая аппаратура, либо когда сам про­цесс продолжается короткое время. Именно этим объ­ясняется тенденция использования импульсных посы­лок излучения как способа улучшения параметров оп­тической системы с целью увеличения скорости, повы­шения точности, расширения диапазона и автоматиза­ции процессов в новейшей технике. Существуют ИЛ, основанные на использовании хи­мической реакции горения (лампы одноразового дейст­вия). Эти лампы-вспышки заполнены металлической фольгой, сгорающей в атмосфере кислорода или фтора. В магниевых фотовспышках или фотобомбах металли­ческий порошок мгновенно сгорает благодаря выделе­нию кислорода из смешанной с ним богатой кислоро­дом соли. Во всех развитых странах в больших количествах выпускаются ИЛ с энергиями импульсов от долей Дж (для внутриполостной медицинской фотографии и пор­тативных электронных фотовспышек) до сотен тысяч Дж для ночных аэросъемок и накачки лазеров. В стро­боскопах ИЛ работают с частотой повторения импуль­сов в несколько кГц, так же, как и в осветителях для скоростной киносъемки. Они используются в медицин­ской, биологической и других специальных видах фото­графии. Устройства с ИЛ применяются в автоматике и телемеханике - приборах со световыми каналами управления и передачи информации. Это - оптические дистанционные контактирующие устройства, датчики «угол - число» ЭВМ, аппаратура световою огражде­ния, управление преобразователями на высоковоль­тных линиях постоянною тока, толщиномеры и т. п. Они находят также применение в оптической локации и связи (измерители высоты облачности, другие даль­номеры, оптическая телефония). Создается много све­тосигнальных приборов: световые трассеры, маяки, бортовые огни самолетов, огни других транспортных средств. ИЛ используются для получения отметок вре­мени. фоторегистрации, микрофильмирования, съем­ки, полиграфии, фотолитографии, фотометрии и т. н. Разрабатываются ИЛ для технологических применений. Нели ИЛ помешена в какое-либо светооптичсское устройство, содержащее отражающие поверхности, часть собственного излучения может возвратиться в столб разряда и частично поглотиться плазмой. Погло­щенное излучение эквивалентно дополнительной под­водимой к разряду мощности, вызывающей повыше - ниє температуры плазмы, возрастание яркости столба плазмы, а также перегрев конструкции лампы, из-за которого снижаются сс предельно допустимая энергия и долговечность. Наибольшее прояшіепие этого эффек­та происходит в предельно малом отражателе, плотно окружающем колбу лампы. Амплитуда разрядного тока в трубчатой лампе возрастает при этом на 20%. Дли­тельность импульса разрядною тока несколько умень­шается. Прирост спектральной яркости (420 пм) в тес­ном отражателе достигает 60%. В отражателе лампа имеет длительность фронта импульса на 15-20% мень­шую, а длительность импульса па уровне 0,35 пикового значения на 15% большую, чем у этой же лампы в от­крытом пространстве. При уменьшении энергии разря­да и давления газа различия во временном ходе ихіуче - пия открытых ламп и ламп, помещенных в отражатель, уменьшаются. У шаровых ИЛ такою действия отраженного излу­чения не наблюдается, т. к. отражатель практически пе концентрирует ею на канале разряда лампы. О современных светодиодных лампах можно почитать

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.

Работа стробоскопа основана на так называемом стробоскопическом эффекте. Суть его состоит в следующем: если осветить движущийся в темноте объект очень короткой яркой вспышкой, он зрительно будет казаться как бы неподвижно “застывшим’ в том положении, в каком его застала вспышка. Освещая, например, вращающееся колесо вспышками, следующими с частотой, равной частоте его вращения, можно зрительно остановить колесо, что легко заметить по положению какой - либо метки на нем.

Для установки момента зажигания запускают двигатель на холостые обороты и стробоскопом освещают специальные установочные метки. Одна из них - подвижная - размещена на коленчатом валу (либо на маховике, либо на шкиве привода генератора), а другая - на корпусе двигателя. Вспышки синхронизируют с моментами искрообразования в запальной свече первого цилиндра, для чего емкостный датчик стробоскопа крепят на ее высоковольтном проводе.

В свете вспышек будут видны обе метки, причем, если они находятся точно одна против другой, угол опережения зажигания оптимален, если же подвижная метка смещена, корректируют положение прерывателя-распределителя до совпадения меток.

Основным элементом прибора является импульсная безынерционная стробоскопическая лампа Н1 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. 1. Прибор состоит из двухтактного преобразователя напряжения на транзисторах VI, V2, выпрямителя, состоящего из выпрямительного блока VЗ и конденсатор С1, ограничивающих резисторов R5, R6, накопительных конденсаторов С2, С3, стробоскопической лампы Н1, цепи поджига лампы, состоящей ял конденсаторов С4, C5 и разрядника F1 и защитного диода V4.

Рис.1. Электрическая принципиальная 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 V1, V2 преобразователя подается с делителей R2-R1, R4-R3. Транзисторы V1, V2 начинают открываться, причем один из них обязательно быстрее. Это закрывает другой транзистор, так как к его базе при этом с обмотки w2 или wЗ будет прикладываться запирающее (положительное) напряжение. Затем транзисторы V1, V2 поочередно открываются, подключая то одну, то другую половины обмотки w1 трансформатора Т1 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.

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 стробоcкопической лампы Н1. Лампа зажигается, и накопительные конденсаторы С2, С3 разряжаются через нее. При этом энергия, накопленная в конденсаторах С2, С3, преобразуется в световую энергию вспышки лампы. После разряда конденсаторов С2, С3 лампа Н1 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 поджига 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.

В случае замены германиевых транзисторов П214А кремниевыми типа 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. 1, впаять вместо транзисторов П214А, например, транзисторы КТ837Д, ничего не изменяя, преобразователь 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. питания, предотвращают возникновение высокочастотной генерации.

Мощность, рассеиваемая в транзисторах, резко возрастает, и транзистор через несколько минут выходят из строя.
На рис. 2 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 следовательно, большей крутизне фронтов импульсов преобразователя; выше и надежность преобразователя. Рассмотрим особенности этой схемы. Конденсаторы С1, С7, включенные между базами транзисторов преобразователи и минусом источника питания, предотвращают возникновение высокочастотной генерации.

Рис.2. Электрическая принципиальная схема автомобильного стробоскопа на кремниевых транзисторах

Начальное отпирающее смещение на базы транзисторов V6, V7 подается с достаточно высокоомных делителей напряжения R3, R2, R1, R9, R1О, R11 с 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 w1, w3 протекает через низкоомные резисторы R1, R11 (10 Ом). Таким образом, удается выполнить два противоречивых требования: получить высокоомный делитель для начального смещения при низкоомном резисторе в цепи тока базы.

Цепи С2, R5 и С3, R4 уменьшают до допустимого уровня выбросы напряжения, возникающие при закрывании транзисторов V6, V8, являющиеся следствием их чрезмерного быстродействия. Значения С2, С3, R4, R5 подбираются экспериментально для каждой конкретной конструкции трансформатора Т1. Резистор R8 обеспечивает разряд конденсаторов С4, С5, C6 в промежутках между этими выбросами, благодаря чему напряжение на конденсаторах при 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.

К сожалению, срок службы импульсных ламп невелик, да и приобрести новую, нужного типа непросто. С появлением на рынке отечественных светодиодов с силой света более 2000 мкд (для сравнения - у светодиодов серии АЛЗО7-М при таком же токе значение этого параметра 10...16 мкд) возможным использование их в любительских стробоскопических приборах. В ниже описываемой конструкции использована группа из девяти светодиодов КИПД21П-К красного свечения.
Питают прибор от бортовой сети автомобиля. Диод V1 (см. схему на рис. 3) защищает стробоскоп от ошибочной перемены полярности напряжения питания.

Рис.3. Электрическая принципиальная схема автомобильного стробоскопа на светодиодах.

Емкостным датчиком прибора служит обычный зажим “крокодил”, который прицепляют на высоковольтный провод первой запальной свечи двигателя. Импульс напряжения с датчика, пройдя через цепь С1 R1 R2 поступает на тактовый вход триггера DD1.1, включенного одновибратором.

До прихода импульса одновибратор находится в исходном состоянии, на прямом выходе триггера - низкий уровень, на инверсном - высокий. Конденсатор С3 заряжен (плюс со стороны инверсного выхода), заряжается он через резистор R3. Импульс высокого уровня запускает одновибратор, при этом триггер переключается и конденсатор начинает перезаряжаться через тот же резистор R3 с прямого выхода триггера. Примерно через 15 мс конденсатор зарядится настолько, что триггер будет снова переключен в нулевое состояние по входу R.

Таким образом, одновибратор на последовательность импульсов емкостного датчика реагирует генерацией синхронной последовательности прямоугольных импульсов высокого уровня постоянной длительностью - около 15 мс. Длительность импульсов определяют номиналы цепи RЗСЗ. Плюсовые перепады этой последовательности запускают второй одновибратор, собранный по такой же схеме на триггере DD1.2.

Длительность импульсов второго одновибратора - до 1,5 мс. На это время открываются транзисторы VT1 - VT3, составляющие электронный коммутатор, и через группу светодиодов НL1-НL9 протекают мощные импульсы тока - 0,7...0,8А.

Этот ток значительно превышает паспортное значение максимально допустимого импульсного прямого тока (100 мА), установленное для светодиодов. Однако, поскольку длительность импульсов мала, а их скважность в нормальном режиме не менее 15, перегрева и выхода из строя светодиодов не отмечено. Яркость же вспышек, которую обеспечивает группа из девяти светодиодов, оказывается вполне достаточной для работы со стробоскопом даже днем.

Для того чтобы убедиться в надежности прибора, был проведен контрольный электропрогон светоизлучателя при токе в импульсе 1 А в течение часа. Все светодиоды выдержали испытания, при этом их перегревания не было обнаружено. Заметим, что обычно время пользования прибором не превышает пяти минут.

Экспериментально установлено, что длительность вспышек должна быть в пределах 0,5...0,8 мс. При меньшей длительности увеличивается ощущение недостатка яркости освещения меток, а при большей - увеличивается их “размытость”. Необходимую длительность легко подобрать визуально во время работы со стробоскопом подстроечным резистором R4, входящим во времязадающую цепь R4С4 второго одновибратора.

Назначение первого одновибратора - защитить светодиоды от выхода из строя при случайном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя в процессе пользования стробоскопом.

Нами была создана модель автомобильного стробоскопа на светодиодном принципе (см. рис. 4 (а, б)). Корпусом является корпус от фонаря.

Рис.4(а). Стробоскоп электрический в сборе.

Рис.4(б). Стробоскоп электрический в сборе.

Испытания собранного прибора были произведены успешно, он используется в гараже Ставропольского Государственного Аграрного Университета.

Функции стробоскопа можно расширить, превратить его тахометр. Т.к. многие автомобили старого образца, которые еще эксплуатируются, не имеют данного прибора на щитке водителя.

С этой целью собран генератор регулируемой частоты (ГРЧ) следования импульсов 10 – 15 Гц, что соответствует частоте вращения коленчатого вала в пределах 600-900 об / мин. В этом диапазоне и лежит обычно минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя при холостых оборотах, при которой производится настройка начального угла опережения зажигания.

Рукоятку переменного резистора включенного в частотозадающую цепь RC генератора снабдили шкалой проградуированной с помощью лабораторного цифрового частотомера.
Выходной сигнал ГРЧ поступает на вход вместо датчика на вход стробоскопа.

Автомеханик, подключив прибор, направляет прерывистый световой поток, как и в предыдущем случае настройки зажигания на шкив коленчатого вала и в случае необходимости регулирует ее до значения, указанного заводом-изготовителем для данного транспортного средства.

После настройки частоты вращения коленчатого вала он преступает к настройке момента зажигания по вышеописанной методике см 1-2.

Т.к. точность определения частоты вращения коленчатого вала невысока, то это позволило нам взять такое простое решение, не прибегая к разработке цифрового варианта тахометра.

Список используемой литературы:

1. Беляцкий П. Светодиодный автомобильный стробоскоп /П.Беляцкий – «Радио» - 2000 - №9, с. 43
2. Синельников А.Х. Электроника в автомобиле/ А.Х. Синельников – Москва: Радио и связь, 1985, с.82
3. Ютт В.Е. «Электрооборудование автомобиля» - Москва: Транспорт, 1995
4. Чижков Ю.П. Анисимов А.В. «Электрооборудование автомобиля» - Москва: «За рулем», 1999
5. Банников С.П. «Электрооборудование автомобиля» - Москва: Транспорт, 1993
6. Сига Х. Мидзутани С. «Введение в автомобильную электронику»- Москва: МИР, 1989

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Схема 1
V1, V2	Биполярный транзистор	П214А	2			В блокнот
V3	Диодный мост	КЦ402А	1			В блокнот
V4	Диод	КД202А	1			В блокнот
C1	Конденсатор	0.1 мкФ	1			В блокнот
C2, C3	Конденсатор	0.5 мкФ	2			В блокнот
C4, C5	Конденсатор	10 пФ	2			В блокнот
R1, R3	Резистор	24 Ом	2	0.5 Вт		В блокнот
R2, R4	Резистор	1.8 кОм	2	0.5 Вт		В блокнот
R5, R6	Резистор	6.2 кОм	2	2 Вт		В блокнот
F1	Разрядник		1			В блокнот
T1	Трансформатор		1			В блокнот
H1	Стробоскопическая лампа	СШ-5	1			В блокнот
X1, X2	Клемма	1 контакт	2			В блокнот
X5, X6	Клемма	2 контакта	1			В блокнот
	Схема 2
V6, V8	Транзистор	КТ839Д	2			В блокнот
V1-V4	Диод	КД209В	4			В блокнот
V5, V10	Диод	КД209А	2			В блокнот
V7, V9	Диод	КД208А	2			В блокнот
V11	Стробоскопическая лампа	СШ-5	1			В блокнот
C1, C7	Конденсатор	0.01 мкФ	2			В блокнот
C2, C4	Конденсатор	0.1 мкФ	2			В блокнот
C3	Конденсатор	680 пФ	1			В блокнот
C5, C6	Конденсатор	0.5 мкФ	2			В блокнот
C8, C9	Конденсатор	10 пФ	2			В блокнот
R1, R11	Резистор	10 Ом	2	1 Вт		В блокнот
R2, R10	Резистор	91 Ом	2	0.25 Вт		В блокнот
R3, R9	Резистор	910 Ом	2	1 Вт		В блокнот
R4	Резистор	56 кОм	1	1 Вт		В блокнот
R5	Резистор	10 Ом	1	0.25 Вт		В блокнот
R6, R7	Резистор	6.2 кОм	2	2 Вт		В блокнот
R8	Резистор	680 кОм	1	1 Вт		В блокнот
F1	Разрядник		1