• Схема управления опрежением
• Угол опережения зажигания
• Дополнительные функции
• Датчик Холла
• Шторка-модулятор
• Коммутатор
• Катушка зажигания
• Регулировка зажигания
• Схема включения зажигания в бортсеть

 

    Штатное контактное зажигание оппозитов обычно оставляет желать лучшего, потому сразу по приобретение своего мотоцикла я дополнил его сперва транзисторным коммутатором, а затем и электронным блоком опережения с датчиком Холла, полностью избавившись от механики. Изначально зажигание предназначалось для установки на мотоциклы Урал и Днепр, но позже было проверено и на двухтактном мотоцикле (с холостой искрой). Проект полностью открытый и к нему прилагается всё необходимое.

• Особенности зажигания:
• управляющий микроконтроллер PIC16F84 или PIC16F628;
• возможность установки как на 12-ти вольтовую бортсеть так и на 6-ти вольтовую;
• безконтактный датчик Холла (от а/м ВАЗ);
• коммутатор типа *.3734 (от а/м ВАЗ) или самодельный;
• возможность переключения между тремя характеристиками УОЗ;
• доступны характеристики УОЗ как для оппозитов так и для двухтактных мотоциклов;
• два входа дополнительных функций, могут быть выбраны двигатель-стоп, ограничение оборотов, защита и др.;
• отключение катушки зажигания при простое двигателя через 3-4 секунды (актуально для самодельных коммутаторов).

    Благодарю Manowar'а за советы по схеме, Pilot666 за консультации по вазовскому коммутатору, VICA и Max Madness за помощь по двухтактникам.

Саруман

    Здесь тема в форуме OPPOZIT.RU по обсуждению этого зажигания.


Схема управления опрежением

     Схема показана на рисунке, предназначена для работы в паре с коммутатором *.3734. Жёлтым цветом обозначены типы элементов, которые необходимо использовать в 6-ти вольтовой бортсети (в таком варианте схема может работать и на 12-ти вольтах). Темным цветом на схеме обозначены необязательные элементы, их можно не ставить, если не собираешся пользоваться соответствующей функцией. Если нет необходимости в переключении между характеристиками УОЗ на ходу, можно поставить на плате переключатели или перемычки без помехогасящей схемы (цепи VD3-C7-R6 и т.д.). Вывод микроконтроллера RB2 является инверсным сигналом управления и необходим при подключении некоторых самодельных коммутаторов.
    Чтобы правильно включить диод (VD1, VD2) или стабилитрон (VD3-VD7) необходимо его прозвонить: положение, в котором он будет прозваниваться (или иметь меньшее сопротивление), соответствует минусу на том выводе куда указывает "стрелка" на схеме (катод). Вместо стабилизатора КР142ЕН5А можно использовать 78M05 (78С05, 7805 и др.), ставить радиатор нет необходимости. При установке на 6-ти вольтовую бортсеть лучше поставить стабилизатор с низким падением напряжения (low drop out) КР1158ЕН5В, а выпрямительный диод по входу поставить Шоттки (подойдёт любой на 0.5 и более ампер). Нумерация выводов триодов дана с их лицевой стороны: у КР142 там, где маркировка; у VT1 там, где срез на корпусе. Мощность резисторов может быть 0,125Вт и меньше.
    Кварцевый резонатор ZQ1 полезно заменить на керамический резонатор. Обычно он 3-х выводный и имеет встроенные емкости, в схеме обведен пунктиром. Такой резонатор лучше переносит вибрацию и температуру, но достать его сложнее.
    Для удобства проверки и программирования микроконтроллер лучше не запаивать, а разместить на колодке. Это позволит легко его заменить в случае неисправности. Практика показала, что в колодке контроллер держится хорошо.
    Размещать блок опережения во внутренних отсеках двигателя нельзя, там слишком высокая температура. Крупные элементы (транзисторы, кварц и пр.) желательно залить термоклеем, чтобы их не сорвало вибрацией.

    Также настоятельно рекомендую поставить свечные колпачки с помехогасящими резисторами (или силиконовые провода, или свечи со встроенным резистором), это значительно снизит уровень помех в сети, стабилизирует работу устройства и повысит его надежность.

    Я использую свечные колпачки NGK LB05FP со встроенным сопротивлением 5КОм. При установке других колпачков или силиконовых проводов с распределённым сопротивлением, желательно обеспечить сопротивление в 5-10КОм.

    Исходный текст программы и файл прошивки микроконтроллера генерируются программой IgnMaster. Программа написана для микроконтроллеров фирмы Microchip PIC16F84 и PIC16F628. Контроллеры даже одной марки отличаются по своим характеристикам, что можно определить только по их полной маркировке. По максимальной рабочей частоте PICи бывают на 4, 10 и 20МГц, нам подойдет любой из них. По температурному диапазону в коммерческом (0...+70С), в индустриальном (-40...+85С) и в расширенном (-40...+125С) исполнении. Последние найти врядли удастся, поэтому останавливаемся на индустриальных. Таким образом, пример полной маркировки требуемого контроллера: PIC16F84-04I/P, здесь PIC16F84 - марка МК, 04 - максимальная рабочая частота, I - индустриальный диапазон, P - корпус PDIP для монтажа в отверстия (SO - SOIC для поверхностного монтажа).

    Маркировка рекомендуемых микроконтроллеров:
    PIC16F84-04I/P
    PIC16F84-10I/P
    PIC16F84A-04I/P
    PIC16F84A-20I/P
    PIC16F628-04I/P
    PIC16F628-20I/P
    PIC16F628A-I/P


Угол опережения зажигания

    В программу микроконтроллера может быть включено до 3-х характеристик УОЗ. Переключение между ними осуществляется замыканием на массу или отключением от массы выводов SELECT1 и SELECT2:
    график опережения зажигания по умолчанию - выбирается когда выводы SELECT1 и SELECT2 отключены от земли;
    график опережения зажигания 1 - выбирается замыканием вывода SELECT1 на землю, при этом SELECT2 отключен от земли;
    график опережения зажигания 2 - выбирается замыканием вывода SELECT2 на землю, при этом состояние SELECT1 не имеет значения.

    С версии 2.0 программа позволяет наглядно построить желаемый график по нескольким опорным точкам. Для этого нужно выбрать необходимый угол, из падающего списка, для каждой из частот вращения двигателя. На частотах 5000 об/мин и выше можно отключить опережение (выбрать НЕТ), и тем самым ограничить обороты двигателя (на двухтактных моторах может не пройти, лучше использовать дополнительную функцию). Частота вращения и угол опережения зажигания берутся по коленвалу двигателя. Также можно выбрать из нескольких готовых графиков. График снятый с Уктуса полностью не поместился, т.к. система не даёт такого высокого опережения, поэтому он дан с запаздыванием примерно на 5-10 градусов.

Дополнительные функции

    Программа микроконтроллера поддерживает до двух дополнительных функций. Включение необходимой функции осуществляется замыканием на массу выводов FUNC1 и FUNC2. Какому выводу соответствует дополнительная функция можно выбрать в диалоге программы IgnMaster.

• Доступные дополнительные функции:
• ДВИГАТЕЛЬ-СТОП - при включении функции двигатель глохнет, когда функция отключена двигатель работает;
• ПРОГРЕВ СВЕЧЕЙ - когда двигатель заглушен (нет сигнала с датчика) и включена данная функция, контроллер непрерывно даёт искру с частотой примерно соответствующей 1500 об/мин, если двигатель запущен эта функция не работает;
• ЗАЩИТА 1500 или 2000 ОБ/МИН - в этом режиме двигатель может работать только на низких оборотах, при превышении некоторого числа оборотов (1500 или 2000 об/мин) коленвала, двигатель отключается, индикаторный светодиод при этом постоянно горит, после срабатывания защиты вновь запустить двигатель можно только выключив и включив зажигание;
• ОГРАНИЧЕНИЕ ОБОРОТОВ 3000, 3500, 4000, 5000, 6000 ОБ/МИН - при включении данной функции контроллер ограничивает обороты двигателя на соответствующей частоте, причем двигатель не глохнет, а за счет пропуска искры перестает набирать обороты. Эта функция может использоваться при обкатке.

Датчик Холла
 

Можно использовать датчик Холла от а/м ВАЗ (аналог Honeywell 2AV50A), работает он в диапазоне температур -40...+125С и в диапазоне напряжений питания 5...16В. В журнале МОТО (№08 2003 стр.102) печаталась отличная статья о выборе датчика Холла, посмотреть можно здесь: часть 1, часть 2. Часто причиной того, что двигатель с новым зажиганием не набирает обороты является именно некачественный датчик.     Для питания датчика можно использовать 5-ый контакт разъема коммутатора *.3734 или собрать отдельную схему питания, при питании от 6-ти вольт датчик можно подключить напрямую, но подальше от катушки зажигания, иначе будете менять датчики каждую неделю. Запитывать датчик напрямую от 12-ти вольт не рекомендуется.     Провода к датчику желательно использовать экранированные, хотябы там где они проходят вблизи катушки и высоковольтных проводов, иначе попавший на них разряд может вывести из строя датчик или микроконтроллер.

Шторка-модулятор
 

Модулятор должен быть выполнен из стали с хорошими магнитными свойствами, подойдет Сталь 20 или Сталь 30. В исполнении для оппозитов модулятор насаживается на распределительный вал и имеет два металлических сектора по 30 градусов или две прорези по 30 градусов разнесенные на 180 градусов. Конфигурацию с сектором легче изготовить самому, а конфигурацию с прорезью удобнее изготавливать на токарном станке. При использовании программы для генерации прошивки микроконтроллера (IgnMaster) необходимо указать конфигурацию используемого модулятора.     Модулятор имеет такую замысловатую форму в связи с тем, что распредвал оппозитов имеет значительные осевые биения (особенно на изношенных двигателях) и при иной форме шторки может разбить датчик.     От точности исполнения модулятора будет зависеть равномерность работы зажигания по цилиндрам, поэтому нужно отнестись к этому с особой ответственностью. При этом важен не столько размер лепестков (допустимо отклонение ±3 градуса) сколько их симметричность. Доступные чертежи модуляторов: Модулятор с сектором 30 градусов: modul_01.pdf; Модулятор с вырезом 30 градусов: modul_02.pdf; Модулятор с вырезом 30 градусов под распредвал нижнеклапанных мотоциклов: modul_03.pdf.     Стенки модуляторов изготовленных по чертежам сделаны с запасом по длине, поэтому их нужно подрезать уже по месту. Для закрепления модулятора на распредвалу нижнеклапанных мотоциклов, вал нужно доработать - просверлить по оси отверстие и нарезать резьбу M4 или М5 под болт, перед этим конец вала надо отпустить. Различные варианты установки модулятора и датчика можно посмотреть здесь.

    При установке на двухтактный двухцилиндровый двигатель шторка имеет два сектора (или выреза) по 60 градусов разнесенные на 180 градусов, при установке на одноцилиндровый двигатель сектор должен быть только один. Также следует помнить, что на двухтактных двигателях имеется проблема с перемагничиванием шторки из-за близости генератора. Решается или экранированием и качественным ДХ или установкой самодельного оптического датчика. Более полно эта тема освещена на ижевских сайтах.

Коммутатор
 

Устройство предназначено для работы в паре с коммутатором *.3734 устанавливаемом на а/м ВАЗ. Этот коммутатор имеет функцию многоискрового режима при пуске и пониженном напряжении питания, при простое двигателя автоматически отключает катушку без искры. Я могу рекомендовать коммутаторы следующих моделей: 96.3734, 961.3734, 133.3734. Цоколёвка разъёма коммутатора изображена на рисунке. Коммутаторы завода ВТН 0529.3734 и 0729.3734 часто имеют проблемы при работе в паре с данным зажиганием и лучше их не применять. О решении некоторых проблем связанных с коммутатором можно узнать здесь.

 

 

    Также могут использоваться и предложенные транзисторные схемы коммутаторов, но они примитивнее и никаких преимуществ не дают, хотя практика показала их высокую надёжность. Эти коммутаторы я эксплуатировал только со стандартными уральскими двухвыводными катушками.

 

Коммутатор взят с просторов интернета. Схема проста и требует минимума элементов. При использовании этого коммутатора в схеме опережения цепочка VT1-R4-R14 не нужна. Мощность резистора R1 - 1Вт, резисторов R2 и R3 - 0,125Вт и ниже. Нумерация выводов транзисторов дана со стороны маркировки. Транзистор VT1 необходимо установить на радиатор. Транзистор КТ898А1 имеет изолированный корпус и не требует диэлектрических прокладок (только не забудьте теплопроводную пасту типа КПТ-8). Если использовать КТ898А, то его теплоотвод соединен с коллектором (вывод 2), и сажать его на радиатор без изоляции нельзя! Необходимы слюдяные прокладки и диэлектрические шайбы для изоляции винтов.

 

Коммутатор взят мной с сайта тамбовских байкеров: http://twolfs.narod.ru. Этот коммутатор подключается к выводу RB2 микроконтроллера и цепочка VT1-R4-R14 на схеме опережения не нужна. В скобках указаны значения для 6-ти вольтовой сети. Мощность резисторов составляет: R1 и R5 - 0.5Вт, R2 и R3 - 2Вт, R4 - 5Вт, но вполне может быть снижена до R3 - 0.5Вт, R4 - 2Вт. Как прозванивать стабилитрон VD1, написано выше. Нумерация выводов транзисторов дана со стороны маркировки. Транзисторы необходимо установить на радиатор. Размер радиатора может быть небольшим (штыревой 30x50мм лишь незначительно греется). Т.к. теплоотвод транзисторов соединен с коллектором (вывод 2), то сажать их на один радиатор без изоляции нельзя! Необходимы слюдяные прокладки и диэлектрические шайбы для изоляции винтов. Радиатор нужно прикрепить к плате винтами, нельзя чтобы он висел только на транзисторах (оторвет)! Силовые дорожки (все к транзистору VT2) на плате сделать по возможности более широкими и покрыть слоем припоя, чтобы не было пережиганий.

Катушка зажигания
 

Катушку зажигания можно использовать любую из двухвыводных (на фото слева направо): стандартную оппозитную с разрядниками, или катушки высоких энергий от а/м Газель 3012.3705, от а/м Ока 4412.3705 и другие.

 

Регулировка зажигания

    Светодиод включается при входе активного элемента модулятора (лепесток или вырез) в датчик Холла и гаснет при его выходе. При начальной регулировке для оппозитных двигателей момент выхода шторки из датчика (и соответственно отключения светодиода) должен примерно совпадать с ВМТ, именно в этот момент будет происходить искрообразование на пусковых оборотах. Для двухтактных двигателей шторка должна быть смещена примерно на 10-15 градусов в сторону раннего зажигания.
    Естественно допускается поворачивать шторку в сторону более раннего или более позднего зажигания, подбирая наиболее подходящий режим работы двигателя.

Схема включения зажигания в бортсеть

    Схема для 12-ти вольтовой бортовой сети с внешним блоком электронного опережения зажигания и коммутатором типа *.3734. Второй вывод катушки зажигания можно подключать или к замку зажигания или прямо на аккумулятор (лучше через предохранитель). Последний вариант более помехоустойчив.