Преобразователи напряжения для электронного зажигания

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.

Источник

Система зажигания с новым способом воспламенения

Система зажигания с новым способом воспламенения

Проблема загрязнения окружающей среды, возникшая вместе с цивилизацией и обостряющаяся по мере ее развития, требует в настоящее время все большего внимания. Обусловлено это тем, что человечество продолжает использовать в качестве энергоносителей наиболее доступные и дешевые источники, т.е. углеводородное топливо. В последнее время стало ясно, что наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили. Особенно это касается больших городов. Помимо относительно безвредного углекислого газа (парниковый эффект пока не считаем), двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу целый ряд химических соединений, наличие которых в выхлопных газах не поддается контролю используемыми в настоящее время газоанализаторами. Ведь камера сгорания двигателя — это высокотемпературный химический реактор, заправленный такими реагентами как азот, углерод, водород, свинец, кислород, сера и другие. За рубежом получили широкое распространение каталитические нейтрализаторы, использующие свойство металлов платиновой группы (платина, родий, палладий и т.д.) способствовать доокислению (дожигу) в выхлопной трубе всего того, что не успело сгореть в камере сгорания. Правда, они недолговечны, а стоят достаточно дорого (порядка 10% стоимости автомобиля). Но остается открытым вопрос, что делать с нашим не очень «молодым» парком автомобилей, который будет еще эксплуатироваться непонятно сколько. Из создавшейся ситуации возможен следующий выход. Нужно разработать такую систему зажигания, которая способна по возможности сжечь все в камере сгорания, вдобавок повысив за счет этого экономичность двигателя. Задачу более полного сгорания воздушно-топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания в определенной степени удалось решить с помощью системы зажигания, работа которой основана на новом способе воспламенения топлива [1, 2]. Как ни странно, современные системы воспламенения топливно-воздушной смеси, используемые в распространенных марках автомобилей, основаны на том же способе воспламенения, что и в начале эры автомобилизма. Это искровой разряд между электродами свечи зажигания. Описание процессов, происходящих в момент воспламенения топливно-воздушной смеси, и самого процесса горения сопровождаются в литературе, как правило, ссылками на отсутствие единой теоретической модели этого процесса и различными объяснениеми его разными авторами. Известно, что КПД двигателя внутреннего сгорания зависит от температуры газов в камере сгорания, зависящей, в свою очередь, от скорости сгорания топливно-воздушной смеси. Соответственно, с увеличением этой скорости увеличивается КПД двигателя и, как следствие, уменьшается удельный расход топлива.

При разработке новой системы зажигания было сделано предположение, что увеличить скорость сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания можно ослабив эффект «шнурования» плазмы, образующейся между электродами свечи за счет протекания в искровом промежутке постоянного тока. Ток в этом случае поддерживается за счет энергии, накопленной в катушке зажигания. В новой системе используется принцип накопления энергии в конденсаторе, обеспечивающий в искровом промежутке свечи зажигания биполярный импульсный ток. В течение первого периода колебаний напряжения на электродах свечи происходит подготовка смеси и ее воспламенение, а в течение последующих — ее сжигание. На рис.1 изображен график изменения напряжения на электродах свечи. В двух последних периодах импульсы напряжения имеют форму, близкую к прямоугольной.

Схема электронного зажигания представлена на рис.2. Она работает следующим образом. Конденсаторы С5. С7 заряжаются от вторичной обмотки преобразователя на транзисторе VT1 до напряжения, значительно превышающего ЭДС аккумуляторной батареи. При размыкании контакта прерывателя, включенного между точками ПР и М, через, управляющий электрод тиристора VD8 проходит импульс тока, сформированный RC-цепью R1, R2, R5, С1. Тиристор открывается, и начинается колебательный разряд конденсаторов через первичную обмотку катушки зажигания, подключенной к точке КЗ. В течение первого полупериода ток протекает через тиристор, а в течение второго — через диоды VD9, VD10.

Процесс повторяется до тех пор, пока конденсатор С4 не зарядится до напряжения, при котором открывается ключ на транзисторе VT2, что предотвращает очередное отпирание тиристора. После замыкания контакта прерывателя остаточное напряжение конденсатора С4 прикладывается к управляющему переходу тиристора и надежно запирает его. Конденсатор С4 при этом разряжается через резистор R3 и диод VD4, однако ключ VT2 некоторое время после замыкания контакта остается открытым, что предотвращает случайное отпирание тиристора за счет дребезга контактов прерывателя.

В случае применения коммутатора в системе зажигания с датчиком Холла, последний непосредственно управляет работой ключа. Процессы, происходящие при этом в схеме, аналогичны описанным выше. Предлагаемая схема зажигания позволяет подавать на электроды свечей зажигания напряжение, полярность которого меняется в течение одного такта работы двигателя. Подбором элементов схемы управления обеспечивается оптимальная продолжительность разряда в свече. Применение описанного способа зажигания дает возможность повысить топливную экономичность двигателя, его мощность и приемистость, уменьшить содержание окиси углерода в выхлопных газах и увеличить ресурс свечей зажигания.

Трансформатор преобразователя блока зажигания имеет послойную рядовую намотку (виток к витку). Изоляция между обмотками — два слоя лакоткани (Uпр>1000В). Изоляция между слоями — один слой лакоткани. Число витков: 1 — 35 вит. ПЭТВ-2-1,0; 2 — 48 вит. ПЭТВ-2-0,42; 3 — 420 вит. ПЭТВ-2-0,25. Порядок намотки обмоток — 2 — 3 — 1. Сердечник трансформатора ферритовый Ш12х15 марки 2000НМ-1, собирается с зазором 1 мм, в который вставляется диэлектрическая прокладка из гетинакса.

Схема подключения разработанного блока (ОН-427) к системе зажигания автомобиля показана на рис.3 и 4. При подключении и отключении блока зажигание должно быть выключено, а клемма «Масса» («-«) отсоединена от аккумулятора. Блок электронного зажигания, изготовленный по данной схеме, прошел испытания на грузовых автомобилях и сравнивался с различными штатными системами зажигания.

Были выбраны автомобили ГАЗ-52 с классической контактной системой и ГАЗ-53 с более совершенной транзисторной системой и индукционным датчиком зажигания. Испытания проводились по методике, разработанной НПМП «Витар». Результаты испытаний разработанного блока приведены на рис.5. Анализ результатов свидетельствует об эффективности разработанного устройства и позволяет предположить, что характер происходящих при воспламенении топливно-воздушной смеси процессов в какой-то степени соответствует описанным.

Литература
1. Патент РФ N2056521. Способ поджига топливной смеси и коммутатор для его осуществления.
2. Патент РБ N1429. Способ поджига топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания и коммутатор для его осуществления.
3. Блок системы зажигания ОН-427. Паспорт. — ОАО «МНИПИ», г.Минск.

Источник

Повышающий преобразователь напряжения +12V для облегчения зимнего запуска двигателя автомобиля

Схема повышающего преобразователя для авто

Рис. 1-а
Схема работает следующим образом. В положении переключателя S1, указанном на схеме, напряжение на приборы искрообразования подаётся напрямую и зажигание работает в штатном режиме. Чтобы применить наше устройство, нужно переключить S1 в нижнее положение.
При включении зажигания запускается таймер на D1 (о его назначении ниже) и контактами реле подается напряжение на преобразователь на D2, на выходе которого имеем стабильно ок. 13,6 Вольт в любой мороз!

Вариант схемы для пятивольтового реле (при сильной просадке)

Может случиться совсем невероятная ситуация — может оказаться недостаточно бортового напряжения для удержания реле. В таком случае можно применить реле на 5В и включить по следующей схеме:

Преобразователь

выполнен по общеизвестной схеме. Стабилитроном VD5 подбирается напряжение на выходе преобразователя (у меня 13,6 В). Это напряжение через диод VD6 попадает на цепи искрообразования и на катод диода VD1, который запирается, отделяя цепи искрообразования от бортовой сети с ее аккумулятором и стартером.
При работе преобразователя по входу от 7 до 16 В – напряжение на выходе практически не изменяется.

Таймер

Все-таки не хотелось бы долговременно питать зажигание от даже самого наилучшего преобразователя – присутствует элемент ненадежности и зажигание может отказать в самый неподходящий момент. Поэтому было решено включать преобразователь на 15 сек. Примерно столько времени рекомендуется вращать стартером коленвал при запуске двигателя. Время работы таймера можно изменить резистором R2.
Через 15 секунд преобразователь выключается, и на анод диода VD1 подается напряжение уже от генератора, при этом напряжение на катоде отсутствует. Диод открывается, и зажигание продолжает работать в штатном режиме уже через диод VD1.
Диод VD6 запирается напряжением от генератора, предотвращая подачу этого напряжения на неработающий преобразователь. Устройство можно отключить тумблером S1.

О деталях

Дроссель L1 содержит 45-52 витка провода
Конденсатор С11 лучше применить типа LowESR, но у меня стоит обычный. Напряжения всех конденсаторов — 25 В. Мощность резисторов 0,25 Вт.
Реле на ток контактов не менее 5 А, я применил от выгоревшей автосигнализации.
Полевики выпаяны из б/у материнки, тип даже не смотрел, только проверил тестером. Подойдут любые, нужного типа проводимости канала и расчитанные на рабочий ток.

Печатная плата

Печатная плата разработана в SL6 под китайский корпус Z7-C (37×54×104 мм).

Рис. 3
Отверстие в центре платы – под стойку в корпусе. Полевые транзисторы – ключи из дохлой материнки (SMD) – для них на плате есть две площадки.

Подключение

В автомобиле (у меня ВАЗ 2108) разрезается провод, идущий к 12-вольтовой клемме катушки зажигания (от нее же идет провод на ЭСЗ) и подключается, как на фото.

Рис. 4, 5. Красный — «+», черный – «масса», желтый – на катушку зажигания.

Файлы

Итого

Действие прибора почувствовалось сразу — мотор в морозы стал запускаться гораздо охотнее.
Ни жезла всем, ни гвоздя!

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector