Електронна система запалювання зі статичним розподілом енергії
Сигнал на цьому висновку - це з'єднання з "масою" в момент "зарядки" індуктивності, при розриві комутатора на ньому генерується високовольтний імпульс (амплітудою до 300В), після чого він приходить до значення напруги бортової мережі (12-15В). Тахометр та ЕПХХ реагують саме на високовольтну частину імпульсу. Спроби якось виділити імпульси з двох котушок і сумувати їх у Дімона не здобуло успіху ще на першій його подібній системі. Однак там тахометр був переналаштований на змінену частоту імпульсів, а ЕПХХ просто не було на тій машині. Тут же, лізти в штатний тахометр та ЕПХХ жодного бажання не було, однією з умов встановлення була можливість простого повернення до штатної системи у разі потреби.
Отже, було прийнято рішення виконати блок узгодження, який виконуватиме "підсумовування" сигналів K1 і K2 з датчика і формуватиме високовольтний імпульс, схожий на оригінальний 2 рази на оборот колінчастого валу двигуна. Розглянувши сигнали з датчика маємо таку картину:
Отже, бачимо, що комутатор з котушкою К1 видає імпульс під час переходу сигналу К1 з +8 У 0, аналогічно працює другий комутатор, але реагуючи на сигнал К2. При цьому вигляді сигналів К1 і K2 просто підсумувати їх вийде, оскільки завжди К2 є інверсний К1, тобто. це протифазні сигнали, які в сумі дадуть 0. Однак, якщо розглянути накладені графіки, то видно, що високовольтний імпульс на тахометр і ЕПХХ потрібно формувати при обох змінах сигналу (з 0 на +8 і з +8 в 0) на будь-якому висновку К1 чи К2. Тобто, можна використовувати мікроконтролер, який вміє робити перериваннящодо будь-якої зміни вхідного сигналу! Структура блоку узгодження відразу набуває наступного вигляду:
Тобто сигнал, що приходить на вхід МК PCIE викликає переривання PCIE за будь-якою зміною стану входу, в обробнику якого виконує: 1. Подаємо сигнал відкриття транзисторного ключа 2. Витримуємо певний час для "накачування" індуктивності котушки L1 3. Закриваємо ключ, генеруючи високовольтний сплеск на виході.
Однак, тут виникають деякі складнощі. По-перше, сигнал із датчика має амплітуду 8В і вище, а більшість МК працюють із сигналами "логічних рівнів" 3,3 - 5В. По-друге, таке пряме управління транзистором можливе за досить високого коефіцієнта передачі транзистора. Легко знайти високовольтний транзистор з високим HFE у Дімона не вийшло, при цьому були польові транзистори типу IRF840, які дуже добре вписувалися за параметрами в якості ключа, але вимагають хоча б найпростішого драйвера для управління ними. По-третє, живлення МК безпосередньо від бортової системи 12В неможливе, напруга живлення МК серії ATtiny становить ті самі 3,3-5В. Отже, слід вирішити одержані проблеми :-)
Для узгодження вхідних сигналів Дімон вирішив використовувати опторазв'язку (оптопару). Це елемент, що складається з світлодіода та фототранзистора, він часто використовується в імпульсних блоках живлення для організації зворотного зв'язку з вторинних ланцюгів у первинні. Завдяки оптиці вхідні ланцюги та вихідні не мають жодного гальванічного зв'язку, тому можуть перебувати під великою різницею потенціалів. Для підключення світлодіода оптопари з датчика виведені сигнали ОРТО+ та ОРТО-.
Для забезпечення живлення МК встановлений лінійний стабілізатор, а також конденсатори та дросель для забезпечення відсутності перешкод на МКхарчування при спрацьовуванні високовольтних ланцюгів.
Управління MOSFET транзистором забезпечує драйвер, зібраний на біполярних транзисторах VT2, VT3, VT4.
Отримана схема наведена малюнку.
Розробляємо плату для блоку погодження (Діма використовує програму SPRINT LAYOUT). Щоправда, розведення плати містить помилку - резистор R6 приєднаний не до ніжки РВ4 МК, а в базу VT4. При монтажі Дімон використовував перемичку та СМД резистор, щоб виправити її. Також розведення висновків транзистора VT4 не збігається з розміченою на платі, і довелося вигинати висновки для правильного монтажу. Насправді блок можна спростити, використавши як вихідний транзистор біполярний складовий (транзистор Дарлінгтона) з потрібними характеристиками (NPN 400В, 2А, hFE 500). Тоді відпаде необхідність транзисторах VT2 — VT4, резисторах R4, R5, R6. Правда, у такому випадку, потрібно змінити прошивку (зараз відкриття вихідного транзистора відбувається при лог.0 на виході РВ4, а з біполярним транзистором воно відбуватиметься за лог.1).
Плата розроблялася з умовою мініатюризації. Використовувалися СМД компоненти. Насправді виявилося, що корпус, який спочатку планувався для розміщення блоку узгодження не дуже підходить, і був використаний інший корпус, значно більших розмірів, тому можна було не гнатися за мініатюрністю.
Дімон виготовив плату аналогічно до плати датчика.
Запаяна нижня сторона
І верхня, крім котушки L1. Котушка L1 може бути використана індуктивністю 5 і більше мГн, розрахована на струм більше 0,3 А. Вона повинна бути намотана на незамкнутому (стрижневому) сердечнику. Можна спробувати використовувати котушку від автомобільного реле, але Дімон використавкотушку (дросель) 7,5 мГн 1А від якогось блоку живлення, намотану на великий феритовий "гантелі"
Робимо шлейфік програматора і заливаємо в МК тестову прошивку. Вона генерує на виході сигнали з частотою, що відповідає 4000 об/хв, але час, який відповідає за відкритий стан транзистора VТ1 зменшено до 67 мкс (параметр затримки delaytime дорівнює 10) (Чому 10 = 67? Справа в тому, що підпрограма затримок написана під МК із тактовою частотою 8 МГц, а АТTiny13A за умовчанням працює на частоті 1,2 МГц, тобто в 6,67 разів повільніше.
Після цього підключаємо до контактів, де має припаюватися котушка котушку, послідовно з резистором 2Вт 1Ом. До резистори підключаємо осцилограф, включаємо чутливість 0,5 В / справ. Підключаємо живлення (бажано 15В, це трохи більше максимуму в автомобільній мережі) та спостерігаємо за імпульсами на екрані осцилографа. Вони показують розмах струму, поточного через котушку, причому 1 розподіл відповідає 0,5 А. Підбором величини затримки і перепрошивка контролера досягаємо максимального струму імпульсу 0,75-1А (для цієї котушки 7,5 мГн 1А). Після цього можна підключити до виведення OUT і GND неонки (Дімон підключав газорозрядний цифровий індикатор), щоб переконатися в наявності високовольтних імпульсів. НЕ торкайтеся виводу OUT!
Тепер, маючи величину затримки, вписуємо в текст програми основний прошивки. Програма прошивки дуже проста - вона складається з налаштування портів та переривання PCIE, порожнього головного циклу та підпрограми тимчасової затримки. Обробник переривань при надходженні сигналу подає балку. 0 на виведення порту, що відкриває транзистор VТ1, витримує час затримки, за який струм у котушці L1 наростає до 0,7-1А і подає на виведення порту сигнал лог 1 (насправді переводить порт у стан входу,лог.1 створюється підтягуючим резистором). У цьому на виході формується високовольтний імпульс.
Димон також вирішив ввести в прошивку тест тахометра при включенні живлення. У його версії тесту тахометр повинен показувати послідовно значення 1-2-3-4-5-6-4-2 тис об. Час індикації кожного значення – 0,3-0,5 с. Щоправда, при тесті з реальним тахометром спостерігалося "підвисання" стрілки на останній індикації 2 тис. про десь на 2-4 секунди. Як зрозумів Дімон, тахометр неадекватно реагує на різке пропадання вхідного сигналу. Блок у цей час вже був "упакований" у корпус, і розкривати його та нести додому на перепрошивку ми не стали. Поки що буде так.
Корпус використовували від реле поворотів "Москвича 2140", він великий, має роз'єм та нібито герметичний (має гумову прокладку), що дозволяє без проблем розміщувати його під капотом. Правда про всяк випадок плату слід покрити лаком.
Корпус із платою блоку узгодження розмістили на пластині з комутаторами між ними.