Схема и изготовление своими руками стробоскопа для установки зажигания (УОЗ)

Светодиодный стробоскоп для установки зажигания позволяет быстро и с высокой точностью выставлять оптимальный угол опережения зажигания (УОЗ) в автомобиле. Данный параметр играет важную роль в корректной работе двигателя. Небольшое смещение в момент зажигания приводит к потере мощности, вследствие возросшего расхода топлива и перегрева двигателя.

Несмотря на большой ассортимент промышленно выпускаемых приборов для проверки и установки УОЗ, актуальность создания стробоскопа своими руками не потеряла смысл и в наши дни. Представленная схема самодельного стробоскопа для автомобиля не требует наладки после сборки и изготавливается из доступных деталей.

Принципиальная схема стробоскопа

Схема разработана и представлена в девятом издании журнала «Радио» в далеком 2000 году. Однако, благодаря своей простоте и надежности, остается актуальной и в наши дни.

В принципиальной электрической схеме стробоскопа для авто можно условно выделить 4 части:

1. Цепь питания, состоящая из выключателя SA1, диода VD1 и конденсатора С2. VD1 защищает элементы схемы от ошибочной смены полярности. С2 блокирует частотные помехи, предотвращая сбои в работе триггера. Для подачи и отключения питания используется выключатель SA1, для этого подойдет любой компактный выключатель или тумблер.
2. Входная цепь, которая состоит из датчика, конденсатора С1 и резисторов R1, R2. Функцию датчика выполняет зажим «крокодил», который закрепляется на высоковольтном проводе первого цилиндра. Элементы С1, R1, R2 представляют собой простейшую дифференцирующую цепь.
3. Микросхема триггера, собранная по схеме двух однотипных одновибраторов, которые формируют на выходе импульсы заданной частоты. Частотозадающими элементами являются резисторы R3, R4 и конденсаторы С3, С4.
4. Выходной каскад, собранный на транзисторах VT1-VT3 и резисторах R5-R9. Транзисторы усиливают выходной ток триггера, что отражается в виде ярких вспышек светодиодов. R5 задаёт ток базы первого транзистора, а R9 – исключает сбои в работе мощного VT3. R6-R8 ограничивают ток нагрузки, протекающий через светодиоды.

Принцип работы

Схема стробоскопа питается от автомобильного аккумулятора. В момент замыкания выключателя SA1, триггер DD1 переходит в исходное состояние. При этом на инверсных выходах (2, 12) появляется высокий потенциал, а на прямых (1, 13) – низкий потенциал. Конденсаторы С3, С4 заряжены через соответствующие резисторы.

Импульс с датчика, пройдя через дифференцирующую цепь, поступает на тактовый вход первого одновибратора DD1.1, что приводит к его переключению. Начинается перезаряд С3, который через 15 мс заканчивается очередным переключением триггера. Таким образом, одновибратор реагирует на импульсы с датчика, формируя на выходе (1) прямоугольные импульсы. Длительность выходных импульсов с DD1.1 определяется номиналами R3 и С3.

Второй одновибратор DD1.2 работает аналогично первому, уменьшая длительность импульсов на выходе (13) в 10 раз (примерно до 1,5 мс). Нагрузкой для DD1.2 служит усилительный каскад из транзисторов, которые открываются на время импульса. Импульсный ток через светодиоды ограничен исключительно резисторами R6-R8 и в данном случае достигает величины 0,8 А.

Не стоит пугаться столь большого значения тока. Во-первых, его импульс не превышает 1 мс, со скважностью в рабочем режиме не менее 15. Во-вторых, современные светодиоды обладают гораздо лучшими техническими характеристиками в сравнении с их предшественниками из 2000 года, когда эта схема впервые получила практическое применение. Тогда нужно было поискать светодиоды с силой света в 2000 мкд. Сейчас белый LED (от англ. Light-emitting diode) типа C512A-5 мм от компании Cree с углом рассеивания 25° способен выдать 18000 мкд при постоянном токе в 20 мА. Поэтому использование сверхъярких светодиодов позволит значительно снизить ток нагрузки путём увеличения сопротивления R6-R8. В-третьих, время пользования стробоскопом обычно не превышает 5-10 минут, что не вызывает перегрев кристаллов излучающих диодов.

Печатная плата и детали сборки

Самодельный стробоскоп для установки зажигания можно собрать как на недорогих отечественных радиоэлементах, так и на более прецизионных импортных элементах. Ниже представлена плата с применением отечественных компонентов для штыревого монтажа.

Плата в файле Sprint Layout 6.0: plata.lay6

Диод VD1 – КД2999В или любой другой с малым падением прямого напряжения. Конденсатор С1 должен быть высоковольтным с емкостью в 47 пФ и напряжением 400 В. Конденсаторы С2-С4 неполярные серии КМ-5, К73-9 на 0,068 мкФ 16 В. Все резисторы, кроме R4, типа МЛТ или планарные с номиналами, указанными на схеме. Подстроечный резистор R4 типа СП-3 или СП-5 на 33 кОм.

Триггер ТМ2 лучше использовать 561 серии, которая отличается высокой помехоустойчивостью и надёжностью. Но можно заменить его микросхемой 176 и 564 серии, учитывая их распиновку. Транзисторы VT1-VT2 подойдут КТ315 Б, В, Г или КТ3102 с большим коэффициентом усиления. Выходной транзистор – КТ815, КТ817 с любой буквенной приставкой. Светодиоды HL1-HL9 лучше взять сверхъяркие с малым углом рассеивания. Их располагают на отдельной плате по три в ряд. При отсутствии каких-либо деталей схемы их можно заменить более современными аналогами, немного усовершенствовав плату.

Готовую плату управления стробоскопа и плату со светодиодами удобно разместить в корпусе переносного фонарика. При этом необходимо предусмотреть отверстие в корпусе под регулятор R4, а в качестве SA1 можно использовать штатный выключатель.

Настройка

В схеме установлен подстроечный резистор R4, регулировкой которого можно добиться нужного визуального эффекта. Вращая ручку регулятора можно наблюдать, что уменьшение импульса тока ведёт к недостатку освещенности меток, а увеличение – к размытости. Поэтому во время первого запуска стробоскопа необходимо подобрать оптимальную длительность вспышек.

Длина экранированного провода от печатной платы к датчику не должна превышать 0,5 м. В качестве датчика подойдет 0,1 м медного проводника, припаянного к центральной жиле экранированного провода. В момент подключения его наматывают на изоляцию высоковольтного провода первого цилиндра автомобиля, делая 3 витка. Для повышения помехоустойчивости намотку производит максимально близко к свече. Вместо медного проводника можно взять зажим типа «крокодил», который также следует припаять к центральной жиле, а его зубья слегка загнуть внутрь, чтобы не повредить изоляцию.

Установка УОЗ стробоскопом

Прежде чем рассмотреть работу автомобильного стробоскопа, нужно понять суть стробоскопического эффекта. Если движущийся в темноте объект на мгновение осветить вспышкой, то он будет казаться застывшим в месте, где произошла вспышка. Если на вращающееся колесо нанести яркую метку и освещать его яркими вспышками, совпадающими по частоте с частотой вращения колеса, то в момент вспышек можно зрительно фиксировать местоположение метки.

Перед регулировкой момента зажигания автомобиля наносят две метки: подвижную на коленчатом валу (маховике) и стационарную – на корпусе двигателя. Затем присоединяют датчик, подают питание на стробоскоп и включают двигатель в режим холостого хода. Если во время вспышек метки совпадают, то УОЗ выставлен оптимально. В противном случае следует произвести корректировку до полного их совпадения.

Представленный стробоскоп для установки зажигания, собранный своими руками, позволит за несколько минут отладить систему зажигания автомобиля. В результате корректировки вырастет КПД двигателя и увеличится срок его службы.

Что такое автомобильный стробоскоп и как им пользоваться

Работа известного многим автолюбителям стробоскопа основана на стробоскопическом эффекте, который еще называют зрительной иллюзией. Этот эффект применяется во многих областях: техника, медицина, механика. В автомобильной сфере он занимает особое место и широко используется в процессе наладки системы зажигания автомотора. Однако не всем известно, что такое автомобильный стробоскоп и для чего нужен.

Что такое стробоскоп и чем он полезен автовладельцам

Этот технический прибор, работающий от электричества, помогает отрегулировать угол опережения зажигания с помощью зрительной иллюзии, возникающей из-за совпадения частоты вращения коленвала мотора с частотой мигания прибора. Для этого применяются метка на валу и шкала на корпусе автомотора.

Угол опережения зажигания – это угол, образуемый между мгновением возгорания горючего и приходом поршня к верхней мертвой точке. Если воспламенение смеси происходит в неправильный момент времени, то максимальная мощность, КПД, ресурс двигателя уменьшаются. Важно, чтобы этот угол рос по определенной косой линии при нарастании оборотов. По этой причине для его выставления на холостом ходу и фиксации изменений при росте оборотов до пяти тысяч используется стробоскоп.

Как устроен стробоскоп

Чтобы понять, как пользоваться автомобильным стробоскопом, нужно изучить принцип его действия. Самое простое устройство включает в себя следующие элементы:

• преобразователь электронапряжения;
• импульсная световая лампа;
• блок поджога;
• индукционный датчик точки искрообразования.

С помощью преобразователя вольтаж аккумуляторной батареи 12 B преобразуется в 300 B для энергопитания лампочки. Он сохраняет свои функции при перепадах электронапряжения в промежутке от 7 до 15 B. Прохождение электротока по первичным намоткам преобразователя обеспечивается открывающимися транзисторами. Это обеспечивает рост напряжения во второй обмотке, которое после поступления на диодный мост дает заряд конденсатору до 400 B. Через лампу и сдерживающий ток варистор заряжается конденсатор узла воспламенения.

Датчик точки образования искры собран с использованием катушки индуктивности, транзистора и тиристора. Катушка наводит электродвижущую силу на закрывающийся базис транзистора, а положительно заряженный вольтаж передается через резистор на главный электрод тиристора. Благодаря его открытию, разрежается конденсатор, величина емкости которого определяет яркость вспышки.

Схема автомобильного стробоскопа представлена на рисунке.

Инструкция по работе с автомобильным стробоскопом модели ПАС-2

Эта марка прибора является одной из самых надежных и приемлемых по цене.

Перед началом работы необходимо подготовить сам прибор: протереть корпус с линзой сухой мягкой тканью. Контрольные метки рекомендуется обозначить мелом, так как это упростит наблюдение за ними. Присоединить советующий зажим к положительной клемме аккумулятора, а другой зажим к корпусу двигателя машины. Поместить сенсор на высоковольтный электропровод свечи зажигания, произвести отсчет частоты вращательного движения коленвала двигателя по шкале прибора, при этом показания прибора умножить на 100.

Что лучше: купить стробоскоп в магазине или сделать собственноручно?

Этот прибор без затруднений получится купить в любом автомагазине. Автомобильный профессиональный стробоскоп работает эффективно и дает очень точные измерения. Но его основным минусом является высокая цена. Стоимость приборов начинается от 1 000 рублей и может доходить до 20 000 рублей. Это объясняется тем, что при их производстве используются дорогие газоразрядные лампы. При выходе из строя такой лампы ее замена будет сопоставима по стоимости с покупкой нового прибора.

Именно поэтому многое автолюбители отдают предпочтение самодельным стробоскопам. Собрать его достаточно легко, для этого потребуются светодиоды, фонарик или лазерная указка. Стоимость нужных материалов не превысит шестисот рублей, но при этом вы получите такой же точный и надежный прибор, как при покупке промышленного варианта.

Как изготовить автомобильный стробоскоп своими руками

Чтобы произвести сборку устройства в домашних условиях потребуются следующие элементы:

• медные провода;
• диодный фонарик;
• конденсаторы с1;
• низкочастотный диод V2;
• специализированные зажимы;
• тиристор КУ112А;
• резисторы 0.125 Вт;
• кабель для питания длиной один метр;
• реле с индексом RWH-SH-112D.

Все упомянутые элементы продаются в любом магазине радиоэлектроники. В качестве корпуса подойдет каркас старого фонарика.

Схема автомобильного стробоскопа для установки зажигания представлена ниже.

Чтобы собрать прибор нужно проделать дырку в корпусе для шнура питания. На концы электропроводов приварить фиксаторы, не забывая при этом об их полярности, после чего совершить монтаж измерителя с любой стороны корпуса. Проволока из меди должна быть подпаяна к центральному кабелю. Для надежной, точной и долговечной работы требуется произвести изоляцию все штифтов.

Еще одним хорошим вариантом для самостоятельного монтажа является автомобильный стробоскоп на светодиодах. В его базисе лежит микрочип, для работы которой требуются минусовые стимулы. Модель прибора нарисована ниже.

Важно применить резисторы R3, R2, R1, так как с их помощью лимитируются отклонения впускного сигнала. Протяженность импульсов создает условия для мощности C4 вместе с сопротивлением R6. Питание схемы идет от аккумулятора.

Проверка и настройка стробоскопа

Чтобы сделанное своими руками устройство работало без погрешностей требуется выполнить настройку. Для этого необходимо:

1. Запустить движок машины, прогреть его в течение нескольких минут и оставить работать на холостых оборотах;
2. Присоединить устройство к аккумуляторной батарее авто;
3. Нацелить свет на метку и определить статичную точку на маховике;
4. Прокручивать обшивку зажигания, пока оба момента не соединятся, после чего произвести его фиксацию.

Как показывает практика, приборы, сделанные самостоятельно, практически ни чем не отличаются от заводских по точности своей работы. Необходимо правильно собрать схему и проверить работоспособность собранного стробоскопа.

https://ledjournal.info/shemy/stroboskop-dlya-ustanovki-zazhiganiya.html
https://avtolife.net/chto-takoe-avtomobilnyj-stroboskop-i-kak-im-polzovatsya/