Автолюбителю две схемы устройств сигнализации и отсечки оборотов ДВС

Описывается пара простых устройств предупреждения о предельно-допустимом количестве оборотов в минуту и (как опция) отсечки оборотов при достижении заданного значения об/м. Устройства предназначены в первую очередь для начинающих автолюбителей, не имеющих навыков своевременного переключения скорости. Опция отсечки оборотов не является основной, но востребована некоторыми автолюбителями, постоянно доводящими «до совершенства» свои машины.

↑ Схема № 1

Принципиальная схема первого устройства приведена на рис.1. Устройство выполнено на 3х микросхемах (не считая интегрального стабилизатора напряжения U1). Формирователь входных импульсов (одновибратор) выполнен на интегральном таймере NE555 и способен работать с любым датчиком оборотов по входу, выходные сигналы которого имеют формат, совместимый с ТТЛ-или-КМОП-логикой.

рис.1

Кроме того, входной формирователь допускает работу с механическими прерывателями и любыми ключами с открытым выходом. U2 формирует импульсы определенной, достаточно стабильной длительности при любых возможных оборотах коленвала. Длительность выходных импульсов задается цепью, состоящей из компонентов C7, R6, PR1. U2 так же управляет ключом на транзисторе Q1, транслирующим импульсы с датчика на вход коммутатора.

Интегрирующая цепь на выходе таймера (R9, R10, C8) преобразует частоту следования импульсов в некоторый, зависимый от частоты, уровень постоянного напряжения, который подается на инверсный вход компаратора U3 (LM311). Прямой вход компаратора соединен через резистор R16 и потенциометр PR2 c движком потенциометра PR3, с помощью которого устанавливается порог срабатывания компаратора на максимальное количество оборотов коленчатого вала.

С помощью резистора R16 и потенциометра PR2 осуществляется установка гистерезиса срабатывания компаратора. Диод VD5 так же принимает участие в формировании гистерезиса. Гистерезис позволяет компаратору иметь два порога срабатывания – «прямой», обеспечивающий низкий уровень на выходе компаратора при наличии максимального уровня постоянного напряжения на его инверсном входе; обратный, возвращающий компаратор в исходное состояние при минимальном уровне напряжения на инверсном входе.

Разница между порогами «прямого» и «обратного» срабатывания может регулироваться (PR2, PR3) от нескольких сотен милливольт до единиц Вольт (1…4В) в зависимости от выбранных номиналов потенциометров (PR2, PR3). При «прямом» срабатывании компаратора зажигается светодиод HL3, запускается (заблокированный до этого момента низким уровнем на выводе 4) генератор на таймере U4, обеспечивающий прерывистое звучание активному звуковому капсюлю LS1.

Таким образом, выполнена световая и звуковая сигнализация о достижении необходимого числа об/м. В схеме реализовано два способа отсечки оборотов. Первый способ предполагает отключение формирователя импульсов на МС U2 низким уровнем на выводе 4, управляемым выходом компаратора U3 (вывод 7). В этом случае выход таймера U2 (вывод 3) при достижении установленного «верхнего» числа оборотов в минуту (частоте вращения вала в Гц, - можно и так) прекращает трансляцию импульсов. Искрообразование в ДВС прекращается.

При этом происходит резкое падение напряжения на инверсном входе U3 (определяется входной интегрирующей цепью), независимое от спада оборотов коленвала, и компаратор вновь «включает» МС U2, - искрообразование восстанавливается.

Второй способ заключается в блокировке транзистора Q1 при «прямом» срабатывании U3. В этом случае возобновление искрообразования будет зависеть от времени спада оборотов коленвала до значения, допускающего «обратное» включение U3. Коммутация способов отсечки производится джамперами J1, J2.

Печатная плата имеет установочные места для установки регулировочных компонентов PR3, PR3, как под переменные резисторы с регулировочной осью, так и под (отверточные) триммеры типа RM063.

Соединение платы устройства с датчиками и коммутаторами должно выполняться витой парой либо экранированным проводом, несмотря на наличие одноименного соединения (GND) по питанию.

↑ Видео работы устройства № 1

↑ Схема № 2

Второе устройство собрано по принципиальной схеме, изображенной на рис. 2.

рис.2

Устройство выполнено на 2х микросхемах (не считая интегрального стабилизатора напряжения U2). Устройство имеет два входных узла. Входной узел 1 выполнен на полевом транзисторе 2N7002 (Q1) пороговые свойства которого несколько лучше аналогичных свойств биполярного транзистора и работает исключительно на интегрирующую цепь R4/C1, выполняющую функцию преобразования «частота-напряжение». При максимальной частоте входной импульсной последовательности, напряжение на конденсаторе C1 – максимально, при минимальной частоте напряжение на конденсаторе - минимально возможное.

Входной узел 2 является «трансляционным», являясь «врезкой» между датчиком оборотов коленвала и коммутатором. Выполнен узел 2 на элементе U3.3 микросхемы CD4093 и полевом транзисторе 2N7002 (Q2). Транзистор Q2, являясь ключом с открытым выходом, имитирует работу прерывателя (датчика Холла) для коммутатора. Входные узлы 1 и 2 для устранения взаимовлияния разделены диодной развязкой (VD1, VD2).

На микросхеме U1 выполнен двухпороговый компаратор, где U1.1 является компаратором верхнего уровня и срабатывает при максимальном значении напряжения на инверсном входе, которое сравнивается с напряжением установки на прямом входе компаратора, в зависимости от выставленного значения с помощью подстроечного резистора (потенциометра) PR1.

При достижении максимального значения на выходе компаратора (вывод 1) U1.1 устанавливается низкий логический уровень. При этом на элементе триггера U3.1 (вывод 3) появляется логическая единица, зажигая светодиод HL1 и разрешающая работу генератора-прерывателя на элементе U3.4 (формирующего «прерывистость» звука) и управляемого этим генератором активного спикера LS1. Спикер «выдает» прерывистый звук с частотой основного сигнала 400-900Гц (устанавливается производителем спикера и значением питающего напряжения), с прерыванием частотой 1-2Гц (устанавливается компонентами C6/R16).

Логический «0», появляющийся при этом на выходе второго плеча триггера (вывод 4 элемента U3.2), запрещает элементу U3.3 трансляцию входных импульсов на выход устройства. Коммутатор, подключаемый к выходу устройства, прекращает процесс искрообразования в цилиндрах ДВС.

Возобновление процесса искрообразования происходит при срабатывании компаратора нижнего уровня после падения числа оборотов в минуту и, следовательно, спада напряжения до определенного уровня, определяемого значением «установочного» напряжения на выводе 6 микросхемы U1.2. Установка этого значения производится подстроечным резистором PR2 относительно значения на выводе 3 (U1.1). При этом на выходе U1.2 появляется логический «0», опрокидывая триггер на элементах U3.1-U3.2 в противоположное состояние. При этом конфликта элементов триггера (единовременное присутствие на входах триггера логических «0») не происходит т.к. до начала срабатывания компаратора нижнего уровня, на выходе компаратора верхнего уровня появляется логическая «1», а зоны срабатывания компараторов разделены по уровням напряжения падением напряжения на PR2. Спикер прекращает звучание, гаснет HL1 и загорается HL2, трансляция импульсов с датчика оборотов на коммутатор разрешена, искрообразование восстановлено.

Разработанная для устройства печатная плата имеет размеры 4,5Х4см. Для разовой установки настроек на плату в качестве PR1, PR2 устанавливаются подстроечные резисторы. Если планируется периодическая смена настроек срабатывания устройства, то на плату (или за ее пределы) предпочтительнее устанавливать потенциометры, с предварительно нанесенной градуировкой значений.

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений +10…+20В при частоте входных импульсов от 0 до 1кГц. Плата устройства может быть смонтирована на приборной панели автомобиля. Соединения с датчиком оборотов и с коммутатором должны выполняться витой парой или экранированным проводом.
Налаживание устройства необходимо производить до установки по месту. Для настройки необходим генератор импульсов, частотомер или осциллограф.

Для установки верхнего предела об/м, на вход устройства необходимо подать последовательность прямоугольных импульсов с частотой, соответствующей выбираемому числу об/м. Требуемая частота определяется по формуле F=N*I/30*U*G, где U - тактность, G - число катушек зажигания, N - обороты в минуту, I - число цилиндров. Так, например, если для переключения передачи (или отсечки) выбрать число 4000об/м, то частота, при которой следует установить срабатывание устройства по верхнему уровню, будет равна 133Гц. Срабатывание устройства на предупреждение (отсечку оборотов) регулируют с помощью PR1.

Выбрав частоту, соответствующую «обратному» срабатыванию (например, при 2500об/м) – 83Гц, с помощью PR2 устанавливают нижнее значение числа оборотов. При градуировке потенциометров рядом значений, используется та же методика. Следует при этом учесть, что с помощью PR2 устанавливается нижнее значение относительно верхнего. Поэтому при перестройке максимального числа об/м, соответственно будет изменено и нижнее число.
При эксплуатации стабильность выбранных значений будет определяться стабильностью напряжения стабилизатора и температурной зависимостью примененных деталей.

↑ Видео работы устройства № 2

Спасибо за внимание!