Электрификация

Справочник домашнего мастера

Как сделать генератор импульсов 12 вольт?

Содержание

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ С РЕГУЛИРОВКОЙ ЧАСТОТЫ

Как-то попросили меня сделать простую мигалку, чтоб реле управлять или маломощной лампочкой мигать. Собирать простейший мультивибратор, будь то симметричный или не симметричный, как-то банально, да и схема нестабильна и не совсем надежна, при том что работать она должна при напряжение 24 вольта в грузовом автомобиле, да и еще размеры иметь не слишком большие.

Схема

Поискав по сети схемы, решил по даташиту включить популярную микросхему NE555N. Прецизионный таймер, стоимость которого очень мала – порядка 10 рубликов за микросхему в дип корпусе! Но так как нагрузка у нас не совсем слабая, и может потребоваться большие токи относительно питания таймера, то нам нужен какой-то ключ, которым и будет управлять сам таймер.

Можно взять обычный транзистор, но он будет греться ввиду больших потерь из-за больших падений на переходах – поэтому взял высоковольтный полевой транзистор на несколько ампер тока, такому ключу при токе даже в 2 ампера не потребуется радиатор вообще.

Сам таймер 555 имеет ограничения в питающем напряжение – порядка 18 вольт, хотя уже и при 15 может смело вылететь, поэтому собираем цепочку из ограничительного резистора и стабилитрона с фильтрующим конденсатором по входу питания!

В схему введен регулятор, дабы можно было вращая ручку регулятора изменить частоту импульсов вспышки лампочки или срабатывания реле. Если же регулировка не требуется, можно подстроить частоту на нужные, замерить сопротивление и впаять потом готовое. На приведённой выше — сразу 2 регулятора, которыми меняется скважность (отношение включенного состояния выхода к выключенному). Если требуется соотношение 1:1 — убираем всё кроме одного переменного резистора.

Видео

Часть элементов выполнено в дип корпусах, часть в смд — для компактности и лучшей компоновки в целом. Схема генератора импульсов заработала после включения практически сразу, осталось только подстроить под нужную частоту. Плату желательно залить термоклеем или поставить в корпус из пластика, дабы автовладельцы не догадались ее прикрутить напрямую к корпусу или положить на что-то металлическое.

Схемы автоматики

Схемы простых генераторов импульсов

Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств. Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 6.1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом. Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания. На рис. 6.2, 6.3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 6.1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.

Рис. 6.1

Рис. 6.2

Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис. 6.4, 6.5.

На рис. 6.4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей. Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3. На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-щий экран).

Рис. 6.3

Рис. 6.4

Генератор переменной частоты (рис. 6.5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание . При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора СЗ 500 мкФ). Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6. Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора СЗ. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.

Рис. 6.5

Рис. 6.6

Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6.6 . Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для упрощения схемы генератора достаточно соединить эмиттеры транзисторов конденсатором. Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 6.7, возрастает рабочая частота генерации.

Рис. 6.7

Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения. Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100… 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов, см. также главу 2.

Для контроля работы сигнал с генератора (рис. 6.6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 6.7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.

Рис. 6.8

Рис. 6.9

На рис. 6.8, 6.9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений. Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты. Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое. Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 6.8) можно включить генератор по схеме на рис. 6.9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.

Генератор импульсов (рис. 6.10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамиче-ский излучатель BF1). Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА. Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.

Рис. 6.10

Рис. 6.11

На рис. 6.11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.

Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 2.1).

Устройства (рис. 6.11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.

При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи. Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации. В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.

Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА. Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 6.11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.

Генераторы импульсов (рис. 6.12, 6.13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или их аналогах (см. рис. 2.1). Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора. Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.

Рис. 6.12

Рис. 6.13

Рис. 6.14

Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 6.14 , 6.15 и 6.16. Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.

Рис. 6.15

Электропастух своими руками, вторая версия

Дошли руки сделать усовершенствованную версию электропастуха. По сравнению с предыдущей, она более энергоэффективна и имеет независимую регулировку частоты импульсов и мощности разряда. Сразу посмотрим как работает электропастух, на видео демонстрируется разряд и регулировка частоты.

Частота разрядов регулируется примерно от 1.7 до 16 герц, чего, как я считаю, более чем достаточно. Теперь посмотрим схему.

Схема электропастуха

Плата имеет размеры 65х30мм:

Печатная плата электропастуха Размер файла 71,18kB · Последнее изменение авг 12, 11:37 · Счетчик загрузок 314

Условно схема состоит из регулируемого преобразователя напряжения 12 > ~400 вольт на шим контроллере UC3845 и генератора импульсов на 555 таймере. Преобразователь заряжает конденсатор C4 до необходимого напряжения после чего происходит его разряд на первичную обмотку катушки зажигания в соответствии с заданной частотой, высоковольтный выход катушки идет на электроизгородь, общий провод подключается к реальной земле.

Напряжение до которого будет заряжен конденсатор регулируется с помощью обратной связи состоящей из элементов R8, R9, R10, C8. При текущих номиналах оно может быть в диапазоне ~200-400 вольт, от напряжения зависит мощность импульса. Помимо этого обратная связь также служит цепью разряда конденсатора, и после отключении питания плату можно безопасно брать в руки спустя буквально несколько секунд.

Разряд конденсатора при отключении питания, цена клетки 100 вольт, 1 секунда.

Частота разрядов и выходное напряжение преобразователя независимо друг от друга регулируются переменными резисторами R5 и R9, демонстрацию чего можно посмотреть на следующем видео, цена клетки 100 вольт, 100 миллисекунд.

Сборка устройства

Трансформатор Т1 преобразователя намотан на Ш образном сердечнике ЕЕ25х10х6.35мм. Вторичная обмотка имеет 80 витков провода 0.1мм одним проводом, первичная обмотка 4 витка проводом 0.4 в три провода параллельно. Под крайние керны необходимы прокладки ~0.12 мм для обеспечения зазора.

Подойдет практически любой сердечник примерно этих размеров – главное не забыть про зазор. Сначала мотается вторичная обмотка виток к витку, межслойная изоляция два витка обычного скотча. Провод можно взять 0.08-0.12мм. Поверх вторичной обмотки идет первичная в 4 витка проводом 0.3-0.6мм жгутом из 3-4х проводов распределенным по всей длине каркаса.

Во время настройки трансформатор Т1 и катушку зажигания не подключаем. Собираем на плате весь узел на UC3845, 2-й вывод (VFB) временно подключаем на землю и подаем питание. На выходе должен получится сигнал как на картинке ниже:

Частота около 50kHz, длительность импульса ~2us.

Далее собираем весь узел на 555 таймере и проверяем выход, переменным резистором R5 частота должна регулироваться от ~1.7 до ~16 Герц.

Устанавливаем трансформатор и проверяем напряжение на конденсаторе С4, с помощью резистора R9 оно должно регулироваться от ~200 до ~400 вольт, если все в порядке подключаем катушку зажигания и наслаждаемся разрядами, если напряжение на конденсаторе мало и ощущается нагрев транзистора преобразователя – неправильная фазировка трансформатора, необходимо поменять местами концы первичной или вторичной обмотки. Все диоды можно заменить на 1N5819 или HER208.

Следует соблюдать правила безопасности т.к. на схеме присутствует высокое напряжение. Потрогав детали руками в процессе работы, можно неприятно удивиться разрядом конденсатора 400-630 вольт в тело. На переменные резисторы также следует установить пластиковые рукоятки.

На мой взгляд для работы устройства в качестве электропастуха частота разрядов более трех Герц просто не нужна, спокойное животное получив разряд тут же отпрыгнет от изгороди, но если оно агрессивно или запуталось, нет никакого смысла «жарить» его высокой частотой разрядов.

Пробивное расстояние при текущих номиналах составляет до полутора сантиметров чего вполне достаточно. Для любителей «помощнее» следует заменить конденсатор С4 на 2.2uf 630 вольт и пересчитать делитель обратной связи, или же поставить два конденсатора С4 параллельно, что так же увеличит мощность разрядов. В этом случае длина искры будет как и в первой версии электропастуха:

Контакт подписанный на схеме «земля» не имеет связи с «минусом» схемы и представляет собой металлический штырь вбитый в землю и подключенный к общему контакту катушки зажигания.

Если будете повышать напряжение хорошо бы сделать защитный разрядник что бы исключить пробой вторичной обмотки катушки зажигания. Разрядник делается из любой тонкой пластиковой трубки в которую устанавливается два гвоздя с промежутком около 3-х сантиметров, концы заливаются термоклеем и подключаются на выход катушки зажигания.

В отсутствии контакта с животным искра будет образовываться в разряднике а отсутствие искры косвенным образом будет сигнализировать о коротком замыкании или иной поломке. Но опять же, по факту все это не нужно.

При небольшой частоте потребление составляет несколько десятков миллиампер, а значит от одного заряда автомобильного аккумулятора электропастух сможет работать круглосуточно неделями.

При желании могу изготовить данное устройство, пишите. Всего наилучшего!

Opel Astra 1.8 AT ↯Синяя Молния↯ ›
Бортжурнал ›
Блок катушек зажигания (ремонт)

Во время движения машина начала дергаться, загорелась ошибка двигателя.
Как выяснилось позже, полетел блок катушек зажигания (модуль зажигания).

Оказалось у GM это слабое место, обычно на других авто, катушки стоят отдельно по 1шт, на Opel блок цельный и при выходе одной катушки, меняется весь блок.
В общем блок катушек на Opel как расходник 🙂

Полный размер

Блок катушек зажигания Opel

Причина выхода из строя (в моем случае) — свечи, сильный износ и большой зазор для искры, прошли 50тыс что превышает все нормы. Нужно менять свечи по регламенту 30 тыс, но при плохом бензине советуют через 20-25.

Полный размер

Свечи зажигания (износ)

Свечи:
Родные свечи стоят около 300 руб/шт, номер по каталогу: 1214031

Были куплены японские DENSO — говорят по качеству лучше чем GM.
Цена: 560 руб за комплект (140 руб/шт). Каталожный номер: KJ16CRL11

Но замена свечей проблему не решает, блок уже пробит.
Движок по прежнему троит, чек энжин светится.

Как ведет себя авто:
Едет плохо… тарахтит как дизель и тупит страшно. на холостых дергается раз в секунду с сильными импульсами по кузову от мотора. Если едешь больше 50 км час то загорается кран (можно убить катализатор)

По информации из сети: при одной пробитой катушке, машина еще может ехать, при двух еле заводится.
Были случаи когда народ проезжал еще 500 км с пробитой катушкой, до места ремонта и все ок. У других он выходил из строя через 20 км пробега. Катализатор разогревается от того что в каком то цилиндре пропуски искры и не сгоревший в цилиндре бензин догорает в катализаторе, если так долго ездить он выходит из строя.

Новый блок (фирмы Delphi, родной но без клейма GM) можно купить за 5800 руб.
Каталожный номер: CE2000912B1
Более дешевые аналоги от 3600 руб.

В сети нашел информацию по ремонту:
1. Меняй свечи.
2. Ремонт блока своими руками занимает 30 мин. и обходится в стоимость эпоксидки
2.1) локализуем место прогара
2.2) счищаем весь образовавшийся уголь (ибо это хороший проводник)
2.3) заливаем все эпоксидкой

Звучит обнадеживающе, приступим 🙂

Локализуем пробему:
Без снятия блока — можно считать коды ошибок с панели, подробнее тут: goo.gl/RbMFtI
Первые четыре цифры кода — это номер самой ошибки, а две последних цифры — значение ошибки (номер цилиндра). Пример: код ошибки 030301 — пропуск зажигания в 1-м цилиндре.

Снимаем блок катушек (нужна бита T40). Как снять блок, подробнее . Определить какая из 4х катушек пробита, можно по запаху паленого пластика либо снять все уплотнители.

Полный размер

Блок катушек

В большинстве случаев пробивает в одном и том же месте (там видимо обшивка тоньше всего).
Искра от пятака катушки идет не на пружину и свечу, а пробивается через пластик на метал. кожух.

Схема катушки

Снимаем резиновый уплотнитель и смотрим на кожухе место пробоя.
Фото слева — все ок, справа — паленая рваная бороздка от искры.

Полный размерПолоска пробоя на пластике
Так же полоска пробоя видна на внутренней стороне колпачка уплотнителя.

Счищаем весь образовавшийся уголь (ибо это хороший проводник).
Зачистил полоски пробоя, на катушке и на колпачке.
Нижняя точка дорожки (место пробоя) была высверлена сверлом 2,5 до металла (чтобы убрать весь проводящий уголь).

Полный размерЗачистка

Далее заливаем эпоксидной смолой.

Полный размерЭпоксидка

После высыхания можно пользоваться.

Удачи на дорогах и меняйте вовремя свечи 🙂

Виды, устройство и принцип работы катушки зажигания

Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.

Принцип работы катушки зажигания

Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).

Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.

Схема работы катушки зажигания в автомобиле

При повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода.

Затем высокое напряжение в виде импульса поступает к распределителю, который разделяет его и подает к электродам свечей зажигания. Между электродами образуется искра, воспламеняющая топливовоздушной смесь.

Расположение катушки зажигания зависит от ее типа и компоновки моторного отсека. В современных автомобилях для каждой свечи зажигания предусмотрена своя катушка, так называемая индивидуальная. Она надевается непосредственно на свечу и устанавливается на клапанной крышке двигателя. Общие или двухвыводные катушки обычно располагаются сбоку от верхней части мотора. Основная идея заключается в том, чтобы сократить длину высоковольтных проводов. Подробнее о типах катушек ниже.

Виды катушек зажигания

Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:

  • Индуктивность первичной обмотки — способность накапливать энергию.
  • Коэффициент трансформации — во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
  • Сопротивление обмоток. Для каждой модели есть свой диапазон, так для обмотки низкого напряжения сопротивление может быть 3-3,5 Ом, а для обмотки высокого – 5000-9000 Ом.
  • Энергия образующейся искры.
  • Напряжение пробоя — величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.

Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая, индивидуальная и двухвыводная.

Классическая конструкция катушки зажигания

Общее устройство катушки зажигания

Самые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.

Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка расположена внутри первичной и соединена одним концом с обмоткой низкого напряжения.

Второй конец также выведен на крышку бобины и предназначен для подключения цепи, соединяющей трансформатор со свечой. Внутри обмоток находится железный сердечник, увеличивающий силу формирующегося внутри магнитного поля.

Такие конструкции на сегодняшний день практически не применяются в автомобилестроении. Однако их еще можно встретить при ремонте старых авто и других транспортных средств.

Конструктивные отличия индивидуальных катушек

Этот тип используется преимущественно в электронных системах. Принцип работы индивидуальной катушки зажигания аналогичен классической. Конструктивно она также имеет обмотки высокого и низкого напряжения, но в отличие от классической схемы, первичная находится внутри вторичной. Также, вместо одного сердечника, их два — внешний и внутренний.

Индивидуальные катушки зажигания. Компактная (слева) и стержневая (справа)

Первый находится внутри первичной обмотки, а второй — вокруг вторичной. Обмотка высокого напряжения индивидуальных катушек зажигания оснащается специальным диодом. Он отсекает токи высоких напряжений.

Индивидуальные катушки разделяют на два типа, которые отличаются конструкцией сердечника: компактные и стержневые. Последние могут объединяться в модули по четыре штуки. За один цикл индивидуальная катушка формирует одну искру, что обуславливает необходимость синхронизации всех катушек относительно распредвала двигателя.

Двухвыводные катушки зажигания

Конструкция сдвоенной (двухвыводной) катушки зажигания аналогична классической схеме, но единственным отличием является наличие двух выводов от обмотки высокого напряжения. Такая конструкция позволяет формировать искру одновременно на двух свечах (на два цилиндра двигателя). В первом из них зажигание происходит в конце такта сжатия топливовоздушной смеси, а во втором — на этапе выпуска отработавших газов (вхолостую).

Двухвыводная катушка зажигания

Такие конструкции используются в двигателях с четным числом цилиндров. Они позволяют упростить систему зажигания, а также исключить из схемы распределитель. Подключаются сдвоенные трансформаторы двумя способами:

  • оба контакта соединяются со свечами высоковольтной проводкой;
  • один контакт соединен наконечником (напрямую со свечой), а второй — высоковольтной проводкой.

Для четырехцилиндровых двигателей могут применяться четырехвыводные катушки, которые фактически являются системой из пары двухвыводных.

Сухие и маслозаполненные катушки

В классической конструкции катушки системы зажигания внутреннее пространство заполнено трансформаторным маслом. Это необходимо для того, чтобы под действием тока ее обмотки не перегревались. Сам корпус такой бобины изготавливается из металла, что не всегда рационально.

Поэтому в большинстве современных автомобилей используется альтернативная конструкция — «сухой» трансформатор. Она не имеет корпуса, а покрыта слоем эпоксидного компаунда, который служит одновременно и корпусом, защищающим от загрязнений и влаги, и системой охлаждения.

Помимо этого, в ряде импортных автомобилей используются комбинированные модели, объединяющие контактный коммутатор и сухую катушку или же предполагающие интеграцию катушки в распределитель.

Срок службы и неисправности катушек зажигания

Теоретически современные катушки зажигания имеют срок эксплуатации 60-80 тысяч километров пробега автомобиля. Однако реальные показатели во многом зависят от условий эксплуатации. Причин возникновения неисправностей может быть множество:

  • Короткое замыкание на обмотках.
  • Перегрев катушки.
  • Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации.
  • Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения.
  • Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы.
  • Повреждение корпуса.

В современных автомобилях бортовой компьютер сигнализирует о неисправности катушки включением на приборной панели индикатора Check Engine. Помимо этого, признаками нарушения работы являются:

  • Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
  • Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
  • Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
  • Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
  • Слабый разгон автомобиля.

Из-за особенностей конструкции ремонт катушек зажигания невозможен, и при обнаружении неполадок они просто меняются на новые. Проводить диагностику состояния и их замену лучше в сервисных центрах, поскольку от точности работы этого элемента системы зажигания зависит работа двигателя и автомобиля в целом.

Как сделать простейший преобразователь высокого напряжения из катушки зажигания и реле

Существует много интересных проектов электрических самоделок, для реализации которых требуется преобразить низкое постоянное напряжение в высоковольтное переменное. Это может понадобиться при сборке самодельной плазменной лампы, или просто для зрелищной демонстрации бьющей искры. Самым простым решением для преобразования напряжения от обычного блока питания на 12 В 1,5 А в 10000 -30000 В является использования автомобильной катушки зажигания. Ее применение позволяет собрать схему для генерации высоковольтного напряжения буквально за считанные минуты.

Материалы:

  • автомобильная катушка зажигания;
  • электромагнитное реле;
  • конденсатор 1мкФ 250 В;
  • источник питания 12 В;
  • провода, лучше автомобильные.

Схема преобразователя

Важным условием для преображения напряжения 12 В в высоковольтное, является подача на катушку зажигания пульсирующего тока. Однако блок питания или аккумулятор дают постоянный ток, поэтому между источником электричества и катушкой требуется наличие реле. Электромагнитное реле воспринимает постоянный ток, и выпускает его короткими вспышками, за которыми следует кратковременная пауза. В результате катушка получает от реле уже пульсирующий ток, что ей и нужно.
Простейшая схема получения высоковольтного напряжения подразумевает просто подачу по проводам питания от источника на реле, и через него непосредственно далее на катушку. Однако принцип работы реле заключается в разрывании контактов, что сопровождается образованием искры в его корпусе. В таком режиме оно быстро выходит со строя. Его контакты обгорают и перестают работать. Чтобы частично снизить силу искры внутри корпуса реле, необходимо добавить в схему конденсатор 1 мкФ 250 В, как указано на схеме. Он просто припаивается обычным припоем.
Конденсатор устанавливается между общим контактом питания реле и нормально замкнутым контактом. Сделав подключение таким образом, при условии прозрачного корпуса реле, можно визуально увидеть, что при подаче напряжения от блока питания размер побочного искрения снижается. При этом параметры высоковольтного тока на выходе вторичной обмотки катушки не пострадают.
Наличие конденсатора без изоляции на реле не несет опасности, поскольку 10000В образуются непосредственно внутри катушки зажигания. Таким образом, доработанное реле не нуждается в особом отношении.

Компания «ЭнергоТехАвтоматика» предлагает надежные и долговечные трансформаторы розжига котла собственного производства с гарантией производителя и полной комплектацией для установки и эксплуатации.

НАЗНАЧЕНИЕ

Трансформатор розжига котла – розжиговый (запальный) трансформатор, который необходим для включения нагревательных газовых, а также жидкотопливных горелок.

Для высоковольтного розжига газовых и жидкотопливных основных или запальных горелок.

Трансформаторы осуществляют розжиг горелки между двумя электродами, или электродом и заземлённым корпусом горелки.

Назначение трансформатора розжига котла

Устройство предназначено для того, чтобы вырабатывать и подавать на горелку котла высоковольтную искру, которая в свою очередь разжигает в камере сгорания топливно-воздушную смесь.

Появление искры – результат передачи высокого напряжения к электродам розжига. Таким образом, трансформатор розжига котла – это источник напряжения, который провоцирует дугу для воспламенения газа или воздушной топливно-газовой рабочей смеси.

Искровой розжиг применяется:

  • В запальниках котельного оборудования не зависимо от мощности работы, производительности;
  • В газовых, мазутных и дизельных котлах не зависимо от способа их установки;
  • В теплогенераторах;
  • В обжиговом оборудовании и т. д.

Преимущества трансформаторов розжига от нашей компании:

  • Все трансформаторы розжига котла имеют защиту от обрыва «земля».
  • Простота конструкции.
  • Высокое качество материала корпуса и составных частей, которые являются источниками напряжения и появления дуги.
  • Безотказность рабочего состояния.

Монтаж

Подключение проводов кабеля питания:

-желто-зеленый провод (ЗЕМЛЯ) соединить с корпусом запальника или горелки.

-коричневый провод (ФАЗА) подключить к фазовой линии сети 220В

-синий провод (НУЛЬ) подключить к нулевой линии сети 220В.

Высоковольтный провод подключить к искровому разряднику запальной горелки или других газогорелочных устройств. Рекомендуемая длина высоковольтного кабеля 1м. Увеличение длинны кабеля дает снижение мощности искры.

Снижение электромагнитных наводок

  • Кабель питания, высоковольтный кабель прокладываются отдельно в пластиковом трубопроводе, отдельно от других кабелей.
  • Использовать свечной наконечник с сопротивлением, поставляемый в комплекте. Подключение свечного наконечника – высоковольтный кабель вставляется в свечной наконечник и наворачивается в установленный в нем винт-саморез.

Комплектность

Наименование Количество
Трансформатор ТРИ 1
Кабель питания – 1,5м 1
Провод высокого напряжения 1,5м 1
Свечной наконечник угловой, R 5kOm 1
Технические характеристики ТРИ-220
Входное (первичное) напряжение 220-230, В50-60, Гц
Ток, не более 1 А
Выходное (вторичное) напряжение, не менее 9 кВ
при холостом ходе 15 кВ
ток в режиме КЗ 30 мА
Длительность одного включения при розжиге горючей смеси,не более, (периодичность включения не менее 2 мин) 45 сек
Рекомендуемый искровой промежуток, мм 3 – 5 мм
Длина кабеля питания 2 м
Длина высоковольтного кабеля 1,5 м
Температура окружающей среды, оС от минус 40 до плюс 60
Степень защиты по ГОСТ 14254 IP54
Габариты, не более, 110*73*92мм
Масса, не более 2,5кг

Габаритно-установочные размеры ТРИ-220

СКАЧАТЬ

Краткое описание

Каталог продукции 2015

Паспорт

Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.

Зачем нужна катушка?

Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:

  • мощность электрического разряда порядка 20 тыс. вольт;
  • подача импульса на свечу при достижении поршнем верхней точки с опережением 5° оборота коленчатого вала;
  • зазор между электродами – 0,8–1,0 мм.

За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.

Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:

  1. Когда поршень в одном из цилиндров приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), завершается такт сжатия.
  2. Электронный блок управления, получающий информацию от датчика положения коленчатого вала, дает команду на искрообразование, отправляя сигнал размыкающему реле.
  3. В режиме ожидания катушка постоянно находится под напряжением бортовой сети – 12 В. Реле по команде контроллера размыкает данную цепь и питание обмотки прекращается.
  4. В момент разрыва элемент вырабатывает высоковольтный импульс, отправляемый по изолированным проводам к электродам соответствующей свечи.

Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.

Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.

Конструкция и принцип действия

Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:

  • металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
  • вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
  • поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
  • сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
  • обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.

Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.

К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.

Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:

  1. К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
  2. Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
  3. Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
  4. Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.

После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.

Виды высоковольтных элементов

Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.

В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:

  • с двумя контактами высокого напряжения;
  • индивидуальные.

Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.

На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.

Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.

Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:

  • первичная и вторичная обмотка поменялись местами – вторая находится сверху;
  • габариты устройства существенно уменьшились;
  • мини-катушка устанавливается прямо на центральный контакт свечи;
  • высоковольтные провода отсутствуют.

Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.

Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.

О неисправностях и способах устранения

Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.

В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:

  1. Причиной преждевременной поломки элемента часто становится длительный перегрев.
  2. С годами свойства изоляционных материалов внутри обмоток ухудшаются. Повышается вероятность межвиткового замыкания, ведущего к перегреву и перегоранию проводников.
  3. В силу особенностей конструкции высоковольтная катушка не подлежит ремонту и восстановлению. Некоторые модели можно разобрать и попытаться устранить обрыв или замыкание, но практика показывает, что надежнее и дешевле поставить новую запчасть.
  4. Для нормальной работы элемента и стабильного искрообразования нужно обеспечить минимальное напряжение бортовой сети 11,5 вольт. Если из-за неисправности генератора либо разрядки аккумуляторной батареи вольтаж не достигает нормы, износ трансформатора ускоряется.
  5. По той же причине уменьшается мощность искрового разряда на электродах свечей, рабочая смесь воспламеняется и сгорает хуже.
  6. Пробой изоляции или обрыв высоковольтных проводов, вызывающий искрение на кузов машины, сокращает срок службы катушки. Если игнорировать неполадку в течение длительного времени, она придет в негодность.
  7. Мини-катушки индивидуального типа иногда выходят из строя из-за вибрации силового агрегата. Причина – внутренний обрыв проводников.

За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх