Ця конструкція може бути рекомендована підготовленим радіоаматорам, які вже мають досвід виготовлення простих блоків запалювання і бажаючим мати пристрій, з якого, образно кажучи, "отримано" все, на сьогодні позірна можливим. За минулі роки стабілізований блок запалювання [ 1 ] повторили дуже багато авто - і радіоаматори, і незважаючи на виявлені недоліки, можна вважати, що він витримав перевірку часом. Істотно також, що в літературі поки не з'явилися публікації подібних по простоті конструкцій з аналогічними параметрами. Ці обставини спонукали автора зробити ще одну спробу ґрунтовно поліпшити показники блоку, зберігши його простоту.
Основна відмінність вдосконаленого блоку запалювання від [ 1 ] - помітне поліпшення його енергетичних характеристик. Якщо у вихідного блоку максимальна тривалість іскри не перевищувала 1,2 мс, причому вона могла бути отримана лише на найнижчих значеннях частоти іскроутворення, то у нового тривалість іскри постійна у всій робочій смузі 5...200 Гц і дорівнює 1,2...1,4 мс. Це означає, що на середніх і максимальних обертах двигуна - а це найбільш часто використовувані режими - тривалість іскри практично відповідає усталеним в даний час вимогам.
Відчутно змінилася і потужність, що підводиться до котушки запалювання. На частоті 20 Гц при котушці Б-115 вона досягає 50...52 мДж, а на 200 Гц - близько 16 мДж. Розширено також межі живлячої напруги, в яких блок працездатний. Впевнене искрообраэование при пуску двигуна забезпечується при бортовому напрузі 3,5 В, але працездатність блоку зберігається і при 2,5 Ст. На максимальній частоті іскроутворення не порушується, якщо живляча напруга досягає 6 В, а тривалість іскри - не нижче 0,5 мс. . Зазначені результати отримані головним чином за рахунок зміни режиму роботи перетворювача, особливо умов його порушення. Ці показники, які, на думку автора, знаходяться на практичному межі можливостей при використанні лише одного транзистора, забезпечені також застосуванням феритового магнітопровода в трансформаторі перетворювача.
Як видно із принципової схеми блоку, показаної на рис.1, основні її зміни відносяться до перетворювача, тобто генератора зарядних імпульсів, що живлять накопичувач-конденсатор С2. Спрощена ланцюг запуску перетворювача, виконаного, як і раніше, за схемою однотактного стабілізованого блокінг-генератора. Функції пускового і розрядного діодів (відповідно VD3 і VD9 за колишньою схемою) виконує тепер один стабілітрон VD1. Таке рішення забезпечує надійний запуск генератора після кожного циклу іскроутворення шляхом значного збільшення початкового зсуву на эмиттерном перехід транзистора VT1. Це не знизило тим не менш загальної надійності блоку, оскільки режим транзистора ні по одному з параметрів не перевищив допустимих значень.
Змінена і ланцюг зарядки конденсатора затримки С1. Тепер він після зарядки накопичувального конденсатора заряджається через резистор R1 і стабілітрони VD1 і V03. Таким чином, у стабілізації беруть участь два стабілітрона, сумарною напругою яких при їх відкриванні і визначається рівень напруги на накопичувальному конденсаторі С2. Деяке збільшення напруги на цьому конденсаторі скомпенсоване відповідним збільшенням числа витків базової обмотки II трансформатора. Середній рівень напруги на накопичувальному конденсаторі зменшений до 345...365, що підвищує загальну надійність блоку та забезпечує разом з тим необхідну потужність іскри.
У розрядній ланцюга конденсатора С1 використаний стабисторVD2, що дозволяє отримати таку ж ступінь перекомпенсації при зменшенні бортового напруги, як три-чотири звичайних послідовних діода. При розрядці цього конденсатора стабілітрон VD1 відкритий в прямому напрямку (подібно диоду VD9 вихідного блоку).
Конденсатор СЗ забезпечує збільшення тривалості і потужності імпульсу, що відкриває тріністор VS1. Це особливо необхідно при великій частоті іскроутворення, коли середній рівень напруги на конденсаторі С2 істотно знижується.
У блоках електронного запалювання з багаторазовою розрядкою накопичувального конденсатора на котушку запалювання [1,2] тривалість іскри і певною мірою її потужність визначає якість тріністора, оскільки всі періоди коливань, крім першого, створюються і підтримуються тільки енергією накопичувача. Чим менше витрати енергії на кожне включення тріністора, тим більше число запусків буде можливо і тим більша кількість енергії (і за більший час) буде передано котушці запалювання. Тому вкрай бажано підібрати тріністор з мінімальним відкриває струмом.
Гарним можна вважати тріністор, якщо блок забезпечує початок іскроутворення (з частотою 1 ...2 Гц) при живленні блоку напругою 3 Ст. Задовільного якості відповідає робота при напрузі 4...5 Ст. З хорошим тріністором тривалість іскри дорівнює 1,3...1,5 мс, при поганому - зменшується до 1...1,2 мс. При цьому, як це не здасться дивним, потужність іскри в обох випадках буде приблизно однаковою з причини обмеженої потужності перетворювача. 8 разі більшої тривалості конденсатор-накопичувач розряджається практично повністю, початковий (він же середній) рівень напруги на конденсаторі, що задається перетворювачем, дещо нижча, ніж у випадку з меншою тривалістю. При меншій ж тривалості початковий рівень більш високий, але високий залишковий рівень напруги на конденсаторі через його повної розрядки. Таким чином, різниця між початковим і кінцевим рівнями напруги на накопичувачі в обох випадках практично однакова, а від неї і залежить кількість введеної в котушку запалювання енергії [З]. І все-таки при більшій тривалості іскри досягається краще спалювання горючої суміші в циліндрах двигуна, тобто підвищується її ККД.
При нормальній роботі блоку формування кожної іскри відповідають 4,5 періоду коливань в котушці запалювання. Це означає. що іскра являє собою дев'ять знакозмінних розрядів в свічці запалювання, безперервно наступних один за іншим. Не можна тому погодитись із думкою (викладеним в [4]) про те, що внесок третього і тим більше четвертого періодів коливань не вдається виявити ні при яких умовах. Насправді кожен період вносить свій конкретний, відчутний внесок у загальну енергію іскри, що підтверджують і інші публікації, наприклад [2]. Однак, якщо джерело бортового напруги включений послідовно з елементами контуру (тобто послідовно з котушкою запалювання і накопичувачем), сильне загасання, що вноситься саме джерелом, а не іншими елементами, дійсно, не дозволяє виявити згаданий вище внесок. Таке включення якраз і використано в [4].
В описуваному блоці джерело бортового напруги в коливальному процесі участі не приймає і згаданих втрат, природно, не вносить.
Один з найбільш відповідальних вузлів блоку - трансформатор Т1. Його магнітопровід Ш15х12 виготовлений з оксифера НМ2000. Обмотка 1 містить 52 витка проводу ПЕВ-2 0,8; 11-90 витків дроту ПЕВ-2 0,25; III - 450 витків дроту ПЕВ-2 0,25.
Зазор між Ш-образними частинами магнітопровода повинен бути витриманий з максимально можливою точністю. Для цього при складанні між його крайніми стержнями поміщають без клею по гетинаксовой (або текстолітової) прокладці товщиною 1,2+0,05 мм, після чого деталі магнітопровода стягують міцними нитками.
Зовні трансформатор необхідно покрити декількома шарами епоксидної смоли, нитроклея або нітроемалі.
Котушку можна виконати на прямокутній шпулі без щік. Першою намотують обмотку III, в якій кожен шар відокремлюють від наступного тонкої ізоляційною прокладкою, а завершують тришарової прокладкою. Далі намотують обмотку II. Обмотку 1 відокремлюють від попередньої двома шарами ізоляції. Крайні витки кожного шару при намотуванні на шпулі слід фіксувати будь нитроклеем.
Гнучкі висновки котушки краще всього оформити по закінченні всієї намотування. Виводити кінці обмотки 1 і II слід у бік діаметрально протилежну кінців обмотки Й1, але всі висновки повинні бути на одному з торців котушки. В такому ж порядку мають і гнучкі висновки, які закріплюють нитками клеєм і на прокладки з електрокартону (пресшпану). Перед заливкою висновки маркують.
Крім КУ202Н, в блоці можна застосувати тріністор КУ221 з буквеними індексами А-Р. При виборі тріністора слід взяти до уваги, що, як показує досвід, КУ202Н порівняно з КУ221 мають у більшості випадків менший струм відкри-вання, але більш критичні до параметрів імпульсу запуску (тривалості і частоті). Тому для випадку використання тріністора з серії КУ221 номінали елементів ланцюга подовження іскри необхідно скоригувати - конденсатор СЗ повинен мати ємність 0,25 мкф, а резистор, R4 - опір 620 Ом.
Транзистор КТ837 може бути з будь-якими буквеними індексами, крім Ж, І, К, Т, У, Ф Бажано, щоб статичний коефіцієнт передачі струму не був менше 40. Застосування транзистора іншого типу небажано. Тепловідвід транзистора повинен мати корисну площу не менше 250см2. У ролі тепловідведення зручно використовувати металевий кожух блоку або його основу, які слід доповнити охолоджуючими ребрами. Кожух повинен забезпечувати і брискозахищеність блоку.
Стабілітрон VD3 також необхідно встановлювати на тепловідвід. У блоці він являє собою дві смуги розмірами 60х25х2 мм, зігнуті П-образно і вкладені одна в іншу. Стабілітрон Д817Б можна замінити послідовним ланцюгом із двох стабілітронів ДВ16В; при бортовому напрузі 14 В і частоті искрообра-тання 20 Гц ця пара повинна забезпечувати на накопичувачі напруга 350.. .360 Ст. Кожен з них встановлюють на невеликий тепловідвід. Стабілітрони підбирають тільки після вибору і установки тріністора.
Стабілітрон VD1 збірки не вимагає, але він обов'язково повинен бути в металевому корпусі. Для збільшення загальної надійності блоку доцільно цей стабілітрон забезпечити невеликим теплоотводомв вигляді обтискача із смужки тонкого дюралюмінію.
Стабистор КС119А (VD2) можна замінити трьома диадами Д223А (або іншими кремнієвими діодами з імпульсним прямим томом не менше 0,5 А), включеними послідовно. Більшість деталей блоку змонтовані на друкованій платі з фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм Креслення плати показано на рис.2. Плата розроблена з урахуванням можливості монтажу деталей при різних варіантах заміни.
Для блоку, призначеного працювати в місцевостях з суворим зимовим кліматом, оксидний конденсатор С1 бажано використовувати танталовий з робочою напругою не нижче 10 Ст. Його встановлюють замість великої перемички на платі, при цьому точки підключення алюмінієвого оксидного конденсатора (він-то і показаний на платі), придатного для роботи в переважній більшості кліматичних зон, слід замкнути перемичкою відповідної довжини. Конденсатор С2 - МБГО.МБГЧ або К73-17 на напругу 400...600 У.
У разі вибору для блоку тріністора з серії КУ221 нижню за рис.2 частина плати необхідно скорегувати так, як це показано на рис.3. При монтажі тріністора необхідно один з гвинтів його кріплення ізолювати від друкованої доріжки загального проводу,
Перевірку працездатності і тим більш регулювання слід проводити саме з такою котушкою запалювання, з якою блок буде працювати надалі. Слід мати на увазі, що включення блоку без котушки запалювання, навантаженої запального свічкою, абсолютно неприпустимо. Для перевірки цілком достатньо вимірювати піковим вольтметром напругу на накопичувальному конденсаторі С2. Таким вольтметром може служити авометр, має межа постійної напруги 500 У. Авометр підключають до конденсатора С2 через діод Д226Б (або подібний), а затиски авометра шунтують конденсатором ємністю 0,1.. .0,5 мкФ на напругу 400...600 У.
При номінальній напрузі живлення (14) і частоті іскроутворення 20 Гц напруга на накопичувачі повинно знаходитися в межах 345...365 В. Якщо напруга менше, то перш за все підбирають тріністор з урахуванням сказаного вище. Якщо після збірки буде забезпечено искрооб-разование при зниженні напруги живлення до 3 В, але на конденсаторі С2 при номінальній напрузі літанія буде підвищена напруга, слід підібрати стабілітрон VD3 з дещо зниженим напругою стабілізації.
Далі перевіряють блок на вищій частоті искрообраэования (200 Гц), підтримуючи номінальна бортове напруга. Напруга на конденсаторі С2 повинна знаходитися в межах 185...200 В, а споживаний блоком струм після безперервної роботи протягом 15...20 хв не повинен перевищувати 2,2 А. Якщо транзистор за цей час нагріється вище 60°С при кімнатній температурі навколишнього, тепловідвідні поверхню слід дещо збільшити.
Конденсатор СЗ і резистор R4 підбірки, як правило, не вимагають. Проте для окремих екземплярів тринисторов (як того, так і іншого типу) може знадобитися коригування номіналів, якщо на частоті 200 Гц буде виявлено нестійкість в искрообразовании. Вона проявляється зазвичай у вигляді короткочасного збою в показаннях вольтметра, підключеного до накопичувача, і добре помітна на слух.
В цьому випадку слід збільшити ємність конденсатора СЗ на 0,1...0,2 мкФ,а якщо це не допоможе, повернутися до колишнього значення і збільшити опір резистора R4 на 100...200 Ом. Одна з цих заходів, а іноді й обидві разом, зазвичай усувають нестійкість запуску. Зауважимо, що збільшення опору зменшує, а збільшення ємності збільшує тривалість іскри.
Якщо є можливість скористатися осцилографом, то корисно переконатися в нормальному протягом коливального процесу в котушці запалювання і фактичної його тривалості. До повного загасання повинні бути добре помітні 9-11 півхвиль, сумарна тривалість яких повинна бути дорівнює 1,3...1,5 мс на будь-якій частоті искрообраэования. Вхід Х осцилографа слід підключати до загальної точки обмоток котушки запалювання.
Типовий вид осцилограми показаний на рис.4. Сплески посередині мінусових півхвиль відповідають одиничним імпульсом блокінг-генератора при зміні напрямку струму в котушці запалювання.
Доцільно також перевірити залежність напруги на накопичувальному конденсаторі від бортового напруги. Її вигляд не повинен помітно відрізнятися від показаного на рис.5.
Виготовлений блок рекомендується встановлювати в моторному відсіку в передній, більш прохолодною його частини. Искрогасящий конденсатор переривника слід відключити і з'єднати його виведення з відповідним контактом розетки разьема Х1. Перехід на класичне запалювання виконують, як і в попередній конструкції, установкою вставки-замикача Х1.3.
На закінчення відзначимо, що спроби отримати настільки ж "довгу" іскру з трансформатором на сталевому магнітопроводі, навіть із сталі найвищої якості, не приведуть до успіху. Найбільша тривалість, яка може бути досягнута, - 0,8...0,85 мс. Тим не менш блок майже без змін (опір резистора R1 слід зменшити до 6...80м) працездатний і з трансформатором на сталевому магнітопроводі з зазначеними намотувальними характеристиками, та експлуатаційні якості блоку вище, ніж у його прототипу [1].
Література
Автор: Р. Карасьов р. Санкт-Петербург; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru