Автомобілісти знають, наскільки важлива правильна установка моменту запалювання палива в циліндрах карбюраторного двигуна. Для цього використовують стробоскопи. У статті П. Білецького "Світлодіодний автомобільний стробоскоп" ("Радіо", 2000, № 9) описаний простий прилад з ліхтарем у вигляді збірки з яскравих світлодіодів замість імпульсної фотолампы.
Автор цієї статті пропонує зібрати прилад на базі лазерної указки.
Пропонований увазі читачів стробоскопічний прилад дозволяє не тільки встановити оптимальний кут випередження запалювання (ОЗ) на холостих обертах двигуна, але і знайти несправну свічку, перевірити роботу котушки запалювання, проконтролювати роботу відцентрового і вакуумного регуляторів кута на 03 частоті обертання колінчастого валу до 3000 хв-1 (велика частота небезпечна для двигуна, що працює без навантаження). Прилад не розрахований для використання на станціях техобслуговування, але може надати неоціненну послугу автолюбителю, застряглій в дорозі з-за збоїв в системі запалювання.
Схема стробоскопа зображена на рис. 1. Імпульси з високовольтного свічкового дроти, пройшовши через вхідний вузол, що складається з диференціюючою ланцюга С1, R2 і обмежувального резистора R1, запускає одновібратор, зібраний на елементах DD1.1, DD1.2. Вихідні імпульси одновібратора тривалістю близько 0,15 мс надходять на базу складеного транзистора VT1VT2, працюючого підсилювачем струму. В колекторних ланцюг транзистора включено лазерна указка BL1, що служить навантаженням підсилювача. Оскільки вихідні імпульси одновібратора мають високий рівень, на час їх дії складовою транзистор відкривається і лазер формує указки світлові спалахи.
Указка розрахована на напругу живлення 4,5 В, а в стробоскопе вона працює від бортової мережі з напругою 13,8 В, тому тривалість вихідних імпульсів одновібратора не повинна перевищувати 0,15 мс - значення експериментально підібрано і коштувало кількох "згорілих" лазерів. При тривалості імпульсу більш як 0,15 мс середня розсіюється лазером потужність досягає гранично допустимої і різко підвищується ризик спалити указку, а при меншій мітка на шківі колінчастого стає візуально "тою, що важко вхопити". Необхідно також пам'ятати, що і частота спалахів понад 100 Гц (відповідає частоті обертання колінчастого вала двигуна 3000 хв-1) небезпечна для указки, що працює при підвищеній напрузі.
Конструктивно стробоскоп складається з датчика імпульсів запалювання, прицепляемого до свічкового проводу першого циліндра двигуна, і власне указки, всередину якої вміщені всі інші деталі. Датчик, з'єднаний з указкою екранованим кабелем завдовжки 50 див.
Основою датчика імпульсів запалювання служить білизняна прищіпка, на бічній грані якої розміщені деталі С1, R1, R2 вхідного вузла. На одну з половин прищіпки в місці, де розташовано робоче полуотверстие, намотують виток стрічки шириною не більше 3 мм з жерсті або тонколистової міді у вигляді бандажа (рис. 2). До нього припаюють висновок конденсатора С1. Висновок резистора R1 припаюють до центрального проводу з'єднувального кабелю, а резистора R2 - до екрану. Кабель дротяним бандажем прикріплюють до ручки прищіпки. Зверху деталі вхідного вузла слід покрити силіконовим герметиком і захистити від ударів планкою іг текстоліту (на малюнку не показана).
Для установки деталей стробоскопа указку потрібно спочатку розібрати. Відгвинтивши насадку, встановлюють під неї кільце-знімач з осьовою товщиною 1...2 мм так, щоб воно впиралося в край циліндричного кожуха. Потім нагвинчують із зусиллям насадку, поступово выпрессовывая "начинку" з кожуха. Якщо необхідно, операцію повторюють з кільцем більшої товщини.
Спроби розібрати указку без кільця-знімача призводять, як правило, до пошкодження кромки кожуха, виготовленого з м'якого алюмінієвого сплаву. Видавлювання "начинки" з кожуха з боку батарейного відсіку, як показала практика, також пов'язане з великим ризиком пошкодження указки.
З плати розібраної указки (рис. 3) випоюють кнопковий вимикач і бічними кусачками акуратно, щоб не пошкодити резистор, укорочують її до штриховий лінії (друковані провідники показано сірими). Якщо резистор все-таки виявився пошкодженим, не біда, досить висновки його замкнути перемичкою, а опір резистора R5 на схемі (див. рис. 1) збільшити до 270 Ом.
Деталі одновібратора і вихідного підсилювача струму розміщують на друкованій платі з фольгованого з обох сторін склотекстоліти товщиною 0,5 мм Креслення плати показаний на рис. 4 (а - сторона друку; б - сторона деталей). Обидва транзистора і конденсатор С2 припаюють з боку друку безпосередньо до друкованих майданчикам.
Отвори під мікросхему повинні бути такими, щоб її можна було змонтувати можливо ближче до плати - так буде легше вставити плату в кожух указки при збірці. Вивід 7 мікросхеми і один з висновків резистора R3 необхідно пропоїти з обох сторін плати. Оскільки плата досить "тісний", постарайтеся заздалегідь продумати послідовність монтажу деталей, щоб не довелося потім відпоювати вже встановлені. Мікросхему монтуйте в останню чергу. Контактні майданчики квадратної форми на обох сторонах плати необхідно з'єднати відрізками мідного дроту і пропоїти. Під транзистор VT2 слід вкласти тонку ізоляційну прокладку.
Перш ніж з'єднувати зібрану плату стробоскопа з підготовленою платою указки, доцільно перевірити його роботу з світлодіодом замість лазера. Світлодіод (наприклад, АЛ307Б) тимчасово припаюють анодом до плюсового виводу живлення, а катодом - до резистора R5.
Для того щоб можна було налагодити стробоскоп в лабораторних умовах, доцільно зібрати за схемою на рис. 5 випробувальний мультивібратор. Він виробляє короткі імпульси високого рівня з частотою повторення, що регулюється змінним резистором R2.
Імпульси подають на вхід стробоскопа і підбирають резистор R3 таким, щоб тривалість вихідних імпульсів не перевищувала 0,15 мс.
Після цього треба переконатися, що зібрана плата вільно входить в кожух указки.
До зібраної плати припаюють три гнучких виводу - загальний, вхідний (до резистора R1 датчика) і плюсовій живлення (+13,8), прикладають її до плати указки сполучними фольговыми майданчиками назовні, обидва складальні отвори плат вставляють по відрізку мідного дроту діаметром 0,5 мм і пропаивают. Не забудьте окремим провідником з'єднати плюсової висновок лазера на платі указки (див. рис. 3) з плюсовим проводом живлення на платі стробоскопа. Ще раз перевірте, чи увійде конструкція в кожух указки.
Якщо все в порядку, всередину кожуха вставляють згорнутий у трубку ізолятор з тонкою жорсткої пластикової плівки і вводять в нього лазер з платою. Торець з висновками указки заливають герметиком. Гнучкі виводи живлення оснащують затискачами "крокодил" з маркуванням полярності або роз'ємом для підключення до розетки переносної лампи.
У всіх випадках доцільно в розрив плюсового проводу ввести діод, захищає стробоскоп від випадкового включення стробоскопа в зворотній полярності (на схемі рис. 1 цей діод не показаний). Підійде будь-який діод на зворотне напруга не менше 50 В і середній випрямлений струм не менше 100 мА. Змонтувати діод можна поблизу зажим "крокодил".
Крім цього, враховуючи, що кожух лазерної указки електрично з'єднаний з плюсовим проводом живлення, її необхідно ретельно ізолювати і під час користування не допускати зіткнення з деталями автомобіля. Тим не менш працювати зі стробоскопом буде простіше, якщо послідовно з захисним діодом включити мініатюрний плавкий запобіжник на струм 0,16 А (на схемі теж не показаний).
Для роботи стробоскопа датчик-прищіпку чіпляють на свічковий високовольтний провід першого циліндра двигуна. Запускають імпульси надходять на прилад через ємність між високовольтним проводом і бандажем в робочому отворі датчика. Ємність повинна бути мінімально необхідною для сталого запуску.
Якщо ємність вибрати надмірно великий, амплітуда імпульсу, що запускає при несприятливих обставинах може перевищити допустиму для мікросхеми і стати причиною її псування. Тому на початку датчик слід встановлювати на провід через суху прокладку товщиною 1 мм з поліетилену або ПВХ. Якщо запуску стробоскопа не відбувається - ні миготливого світла лазера на найменших обертах двигуна, - прокладку треба замінити більш тонкою.
Працювати зі стробоскопом зручніше, коли його світлове пляма має витягнуту форму - це полегшує фіксацію обох міток в полі зору. Тому на указку надягають одну з додаткових насадок, витягають пляма в лінію. При роботі в світле час дня, але в тіні, можна обійтися і без насадки (яскравість плями буде більше), направляючи промінь тільки на рухому мітку. Нерухома мітка на корпусі буде цих умовах і так добре видно. Щоб захистити лазер і насадку від бруду та пилу при зберіганні, підберіть для неї відповідний чохол з пластику.
Можливо, комусь здасться легше зібрати одновібратор на стробоскопа мініатюрною мікросхемі К564ЛЕ5. Креслення плати для такого варіанту показаний на рис. 6. Тут на стороні деталей (рис. 6,б) припаяні тільки конденсатор С2 і транзистор VT2, інші деталі - з боку преси. Крім цього, з вхідним вузлом з'єднаний висновок 2 мікросхеми.
Перед роботою зі стробоскопом протріть білу фарбу на мітках на корпусі і шківі колінчастого вала двигуна автомобіля. Якщо мітки не пофарбовані, обов'язково треба це зробити - дуже стане в нагоді в майбутньому. Добре прогрітий двигун переведіть на холості оберти 600...800 хв-1. Підключіть затискачі харчування стробоскопа так, щоб його живлять дроти не стикалися з високовольтними. Встановіть датчик на високовольтний провід першої свічки і направте промінь лазера на нерухому мітку, розташовану на корпусі. Потім знайдіть променем лазера мітку на рухому шківі маховика - яскравість плями в цьому місці збільшується через відбиття від білої фарби. Якщо мітка не пофарбована, яскравість відбитого променя, навпаки, зменшиться, але це важче зафіксувати, особливо при яскравому освітленні.
Переконатися в тому, що знайдене місце - дійсно мітка, можна, трохи змінивши частоту обертання вала двигуна, при цьому мітка зміщується вперед або тому по ходу обертання шківа.
Якщо установка моменту запалення на вашому автомобілі порушена, рухома мітка може знаходитися далеко від нерухомої. На холостих обертах мітка на шківі маховика повинна знаходитися навпроти середньої нерухомої мітки, тобто кут випередження запалювання повинен бути дорівнює 5 град. Обертанням корпусу переривника-розподільника запалювання добийтеся збігу рухомий і нерухомої міток і зафіксуйте його в цьому положенні.
Короткочасно збільшують обороти і спостерігають розбіжність міток. При збільшенні частоти обертання колінчастого вала запалювання повинно ставати більш раннім. На частоті обертання 3000 хв-1 кут випередження запалювання для автомобілів ВАЗ повинен бути в межах 15... 17 град. [2].
Не збільшуйте частоту обертання понад 3000 хв-1 - це небезпечно і для двигуна, і для лазерної указки. Ні в якому разі не направляйте промінь лазера в очі!
У стробоскопе використана лазерна указка потужністю до 1 мВт. Останнім часом у продажу з'явилися лазерні указки в п'ять разів більш яскраві. Вони мають такі ж розміри, та їх застосування в автомобільному стробоскопе краще.
Література
- Біляцький П. Світлодіодний автомобільний стробоскоп. - Радіо, 2000. № 9, с. 43, 44.
- Єршов Б. В., Юрченко М. А. Легкові автомобілі ВАЗ. - Київ, "Вища школа", 1983.
Автор: Н.Заєць, сел. Вейделевка Бєлгородської обл.; Радіо №1 2004
Додаток
"Автомобільний стробоскоп з лазерної указки" - під таким заголовком у "Радіо", 2004, № 1, с. 45, 46 була опублікована стаття М. Зайця. Мені сподобалася ідея використання лазерної указки як ліхтаря стробоскопа. Для тих, хто хотів би повторити цю конструкцію, але не знає пристрою указки, пропоную познайомитися з нею докладніше.
На малюнку представлена "начинка" указки-брелока. Джерелом світла є напівпровідниковий випромінюючий кристал 3, припаяний до масивного підстави, службовця тепловідводом 2. Тепловідвід прикріплений до плати 1, на якій змонтовані кнопка включення, токоограничительный резистор і пружинний контакт батареї живлення. Тепловідвід з платою туго вставлені в прорізь втулки-утримувача 4, на іншому кінці якої нарізана зовнішня і внутрішня різьба.
Світло від кристала дуже неуважний і у тонкий промінь його збирає лінза 6. Положення лінзи щодо кристала можна регулювати різьбовий втулкою 7. Пружина 5 притискає лінзу до втулки.
Для використання указки в якості освітлювача стробоскопа краще розфокусувати пучок світла, вкрутивши втулку до упору (але не тисніть сильно!). В результаті діаметр світлової плями на відстані 1 м збільшиться приблизно до 6 див. На меншій відстані діаметр плями буде менше. У всякому випадку з більш широким, чим точка, плямою "тримати" мітки на шківі двигуна легше, та й небезпека для зору менше при випадковому попаданні променя в очі.
У багатьох статтях зроблений акцент на тому, що указка живиться від джерела напругою 4,5 В, але наявність в її конструкції токоограничительного резистора говорить про те, що напруга може бути будь-яким, достатньо лише підібрати необхідний струм. Саме так включений лазер в стробоскопе. Для розрахунку резистора треба виміряти струм лазера указки і падіння напруги на ньому. На зразках лазера, наявних у мене, падало 2,6 В при струмі 35 мА. При виборі токоограничительного резистора не треба забувати про вбудованому резисторі опором 68 Ом.
В процесі проведення дослідів по харчуванню указки завищеними струмом одна з них була зіпсована. Але, як виявилося, кристал залишився цілим, а отгорел його тонкий висновок. Працездатність лазера була відновлена краплею струмопровідного клею. Використані при цьому інструменти - швейна голка і лінза 6.
Автор: А. Чепурин, р. Чусовой Пермської обл.