Блок зажигания-регулятор угла опережения зажигания на микроконтроллере PIC12F675 (новая версия).
Блок зажигания-регулятор угла опережения зажигания предназначен для замены штатного центробежного и вакуумного регулятора двигателей ВАЗ-2101 ...,2107, электронным аналогом, выполненным на микроконтроллере PIC12F675. Кроме ВАЗ-2101 ...,2107 устройство (в разных вариантах ) успешно применялось на карбюраторных двигателях ВАЗ-21213 (НИВА) , ВАЗ-2109 , ГАЗ-21 (форсированный , АИ-92) , TOYOTA COROLLA (1988г. в. двиг. 2Е объём 1.3 куб.) .MAZDA - 323 ,и др. Устройство формирует угол ОЗ в соответствии с Рис1.(Уточненная характеристика - для двигателя ВАЗ 2103 - на рисунке только 5 графиков УОЗ из 32 возможных)
Новая характеристика дополнительно улучшила динамику автомобиля по сравнению с предыдущими версиями программы.
Рис1.
1. Если на автомобиле контактная система зажигания – прерыватель и катушка Б117А, блок зажигания собирается по схеме Рис.3 . В качестве датчика ВМТ используется прерыватель, датчик разряжения самодельный индуктивный, этот вариант подробно описан в журнале “Радио” №11,2008 ,стр.36 .,но может быть применен и ДАД 45.3829 , подключение см. на Рис.4а, Рис.4б . В программе есть функция отключения катушки - если на входе GP5 постоянный низкий уровень, через 2..3сек на выходе GP1 устанавливается высокий уровень .Если на GP5 постоянный высокий уровень программа формирует импульсы многоискрового пуска. В диапазоне от 370 до 2000 об/мин программа формирует время накопления =12мс ,в диапазоне выше 2000 максимально возможное время накопления, это позволяет получить энергию искры достаточную для надежного воспламенения смеси во всех режимах работы двигателя и использовать катушку зажигания Б117А более эффективно . Уменьшается нагрев катушки на малых оборотах, легко достигаются максимальные обороты, не зависимо от зазора в контактах прерывателя. В диапазоне от 0 до 370об/мин , вместо одного импульса зажигания, программа формирует серию импульсов со следующими параметрами : 2,3мс отводиться на искру - 12 мс на накопление энергии в катушке, чем медленнее стартер вращает маховик КВ, тем больше искр при каждом размыкании контактов прерывателя (высоком уровне на входе GP5 ) . Много-искровой пуск гарантирует запуск двигателя в сильный мороз , нагаре на свечах и залитых свечах зажигания. В этой версии задействован дополнительный канал АЦП AN0 , который можно использовать для сдвига УОЗ на ± 10 град. , относительно исходной характеристики (Рис.1). Величина коррекции устанавливается потенциометром R4 .Вместо R4 на практике, удобнее использовать переключаемый делитель напряжения .При изменении напряжения на входе AN0 , в пределах от 0 до +5в, график на Рис. 1 смещается от -10 до +10град. ,относительно исходного , при напряжении равном 1/2 напряжения питания микроконтроллера ( +2,3в) , график соответствует Рис.1. Этот канал можно использовать для регулирования УОЗ на холодном и прогретом двигателе - управление от кнопки воздушной заслонки .Потенциометр R1 сдвигает УОЗ на +5град . при вытянутом "подсосе" на холодном двигателе (после настройки,R1 лучше заменить двумя постоянными резисторами) .Потенциометр R2 позволяет корректировать УОЗ вручную при полностью открытой воздушной заслонке (на прогретом двигателе) . Зависимость напряжения на движках потенциометров, от угла поворота - нелинейная . R2 - размещается в салоне автомобиля - это позволяет регулировать УОЗ "на ходу " .
В версии F675OK. HEX имеется функция поддержания оборотов ХХ = 930об/мин.Для этого ,на прогретом двигателе (фары должны быть включены) регулировками карбюратора установить обороты ХХ = 900...930 об/мин. При отклонении оборотов ХХ от 930об/мин программа изменяет УОЗ в диапазоне от 7 до 14град. , устанавливая обороты КВ 930об/мин (коррекция по каналу AN0 так же учитывается и плюсуется к диапазону 7 - 14град ) . На практике, после соответствующей регулировки, обороты остаются постоянными при включении / выключении дальнего света фар ,обогрева стекла и других потребителей вместе взятых. Раньше можно отключить “подсос” при прогреве двигателя. Можно получить стабильные обороты холостого хода при бедной топливной смеси. По ровной дороге двигатель “тянет” без дергания и рывков ,при отпущенной педали газа, на 1,2,3 и короткое время на 4й передаче ( это облегчает движение в условиях гололеда, в пробках, при езде по ухабам – “езда в натяг” ) . В программе есть функция автоматической настройки на диапазон изменения разряжения во впускном коллекторе двигателя, что упрощает настройку самодельного датчика разряжения ,а также позволяет использовать промышленный датчик абсолютного давления (ДАД 45.3829 ) . Программа самостоятельно определяет тип датчика разряжения ( по максимальному напряжению на входе AN2), поэтому чтобы не вводить программу в заблуждение не настраивайте самодельный датчик на напряжение больше 2,3в. При использовании самодельного индуктивного датчика разряжения, настройка сводится к установке максимального напряжения на входе АЦП при отсутствии разряжения, и минимального при максимальном разряжении (Рис.2). Для обеспечения большей точности формирования УОЗ (в соответствии с Рис.1 ) , следует настроить индуктивный датчик так, чтобы максимальное напряжение на входе АЦП было от 1,5в до 2,3в , а минимальное равно или меньше 0,9в.
Настройка датчика производится подбором C3 и R10 , до установки блока на автомобиль, разряжение имитируется перемещением штока вакуумной камеры от одного крайнего положения до другого.
Рис.3
2. Версию программы F675OK. HEX можно использовать для работы с бесконтактной системой зажигания ( вместо прерывателя - датчик Холла ) , формирователь угла ОЗ собирается по схеме Рис.4а (для катушки зажигания 27.3705 ) или Рис.4б (для катушки Б117А) .. При необходимости можно использовать самодельный индуктивный датчик разряжения, подключается также как на Рис.3 .
Работа формирователя проверена на автомобилях ВАЗ-2109 и ВАЗ-21213 (НИВА) .
Рис.4а
Рис.4б
Любой вариант можно применять в упрощенном виде - т. е. без регулировки по разряжению . Штатный вакуумный регулятор в этом случае не блокируется, вход AN2 соединяется с +5в, через резистор 10к. Эффективность устройства в упрощенном варианте, уменьшиться . Если вход AN0 не используется - на него нужно подать напряжение равное 1/2 питания микроконтроллера ( +2,3в ) , с делителя ,через резистор 10к .
На Рис.5, Рис 6, Рис. 7, формы импульсов на входе GP5 и выходе GP1 микроконтроллера на различной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Красным цветом в таблице обозначено время накопления недостаточное для надежного поджига смеси. Под "Мк не нормир." подразумевается время накопления формируемое версиями программ с QRZ. RU (03. 2008г.) и FTP журнала "Радио" (11.2008г.) .Из таблицы видно, что старые версии, с прерывателем в качестве датчика ВМТ и катушкой Б117А , могут формировать искру с достаточной энергией, только при Угле Замкнутого Состояния контактов прерывателя =65град. .
Печатная плата (Рис.8) универсальная и пригодна для изготовления любого варианта устройства. Элементы устанавливаются в зависимости от варианта применения . Плата рассчитана на применение SMD резисторов, но при необходимости можно применить резисторы МЛТ-0,125 . Все детали расположены со стороны проводников, фольга на противоположной стороне платы служит общим проводом и экраном. В местах соединения выводов деталей, с общим проводом просверлены отверстия .Транзистор КТ898А закреплен на радиаторе (металлическом корпусе ) через прокладку из слюды или фторопласта.
Рис.8
Прошивка микроконтроллера : F675OK. HEX
proshivka. rar
Рисунок печатной платы : F675OK. BAK
При установке устройства на автомобиль блокируется работа центробежного и вакуумного регуляторов - грузы центробежного регулятора должны быть зафиксированы при помощи скобок из проволоки вместо штатных пружин. Обойма подшипника на которой крепиться контактная группа прерывателя, или датчик Холла в бесконтактном варианте, фиксируется металлической пластиной связывающей штифт обоймы и корпус трамблера . Шланг отбора разрежения для регулятора угла ОЗ на микроконтроллере, соединен с патрубком отбора разряжения на карбюраторе или впускном коллекторе. Зазор между контактами прерывателя устанавливается минимально возможный (для уменьшения износа кулачка прерывателя ) , но обеспечивающий четкое размыкание и замыкание контактов. После этого устанавливается начальный угол ОЗ, он должен быть равен “0” по отношению к ВМТ, и установлен по меткам на шкиве коленчатого вала и блоке цилиндров при неработающем двигателе.
.
3. Существенно снизить погрешность формирования УОЗ на низких оборотах ,можно установив датчик ВМТ на шкиве коленчатого вала. Для этого необходимо изготовить накладку на шкив, с двумя прорезями через 180 град. В качестве датчика ВМТ , используется датчик Холла, установленный на кронштейне. В этом варианте формирователь собирается по схеме (если применен MH1SS1) Рис.3 , резистор R8 180ом отключается ,или Рис.4а, Рис.4б ( если применен автомобильный датчик Холла). На Рис.9 - пример установки датчика ВМТ на автомобиле TOYOTA COROLLA .
Рис.9
4. Избавиться от люфтов в приводе трамблера можно еще одним способом (кроме изготовления накладки на шкив КВ ) .Этот способ очень простой и применим практически на любом двигателе. Для этого клеим на шкив два магнита через 180 градусов (идеально подходят магниты от оптической системы CD-ROM , размером 6х6х1,5 мм ) ,на кронштейне крепим датчик Холла. Датчик Холла типа MH1SS1 ( Рис.11) от клавиатуры машинки Consul (высокий уровень на двух выходах 2 и 3 pin - при наличии магнитного поля, к одному из выходов через резистор можно подключить светодиод ) . Датчик срабатывает при зазоре между магнитом и кристаллом до 8мм ( для надежности установил зазор 2.5-3мм).
Датчик подключается вместо прерывателя , резистор 50-180ом (R8 на Рис.3 ),служащий для очистки контактов - необходимо отключить.
Вместо MH1SS1 можно применить штатный доработанный датчик Холла, для этого с датчика удаляется магнит. В схему также нужно внести изменения - установить на входе инвертирующий каскад на транзисторе см. Рис.4а, Рис.4б.
Кронштейн датчика, для ВАЗ 2101…. ВАЗ 2107 , Рис.10 – крепиться на шпильках , завернутых вместо болтов крепления крышки шкива.
Между кронштейном и крышкой на шпильках установлена проставка из текстолита или двух трубок ( можно обойтись без проставок, зафиксировав кронштейн на шпильках двумя гайками с обеих сторон ).
Поле магнита должно быть направлено по толщине пластины ( северный полюс на одной плоскости - южный на противоположной плоскости пластины ) .
a ) b ) Изменение уровня напряжения на выходе датчика Холла, при прохождении ВМТ :
a ) - MH1SS1 ( неинвертирующий - на выходе эмиттерный повторитель ) ;
b ) - для датчика Холла, применяемого на автомобилях, ( инвертирующий - на выходе открытый коллектор ) .
Рис.10
Рис.11
Вместо датчика Холла можно применить индукционный датчик – например ДПКВ от инжекторного двигателя, для согласования датчика с блоком зажигания в этом случае потребуется формирователь , усиливающий сигнал индукционного датчика до 5-7вольт, длительность импульса увеличивать не нужно т. к. версия F675OK. HEX "заточена" под короткие импульсы положительной полярности . Длительность импульса на входе МК должна быть меньше 1/2периода - на любой частоте в пределах диапазона 0...7500об/мин, но больше 5мкс = 0,000005с .
Если используется датчик ВМТ на шкиве коленчатого вала - грузики центробежного регулятора и шток вакуумной камеры можно не фиксировать .Возврат к контактной системе в этом случае производиться переключением катушки с выхода блока зажигания на прерыватель .
На Рис.12 конструкция блока зажигания с самодельным датчиком разряжения.
Рис.12
Запрограммировать PIC можно при помощи программы IC-Prog1.05D ( сделать это не сложнее чем отправить письмо по электронной почте , или сообщение на форум ) .
и этого программатора .
УРОК - КАК ПРОШИТЬ МИКРОКОНТРОЛЛЕР : urok. exe
Дополнительная информация :
1. Система зажигания без секретов : Сб. Автомобилист -86-М.: ДОСААФ,1986 .
2. Ю. Архипов “ ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ“(стр.129-149) РАДИОЕЖЕГОДНИК за 1991год.
3. Шкильменский В. Блок зажигания – регулятор угла ОЗ на микроконтроллере PIC16F676.Радио, 2008, №11, с.36.
4. “Радио”2009 , №4 ,ст.38.,.
5. ftp. radio. ru/pub/2008/11/bl_zg. zip
6 .Блок зажигания на микроконтроллере
Получить консультацию или поделиться опытом можно на :
1. Зажигание+октан Коректор На Микроконтролере - Форум по радиоэлектронике - Страница 64
2. Фуоз+Дпкв - Форум по радиоэлектронике - Страница 17
P. S.
Не следует ждать чуда от этого устройства.
“Жигули” не превратятся в “Феррари” , но ездить будут очень даже прилично и при этом заметно меньше расходовать бензина.
Подразумевается что двигатель в исправном состоянии , карбюратор отрегулирован в соответствии с заводскими требованиями.
Если Вас постигла неудача при повторении устройства, не стоит ругать автора и его программу – прочитайте внимательно текст на странице - найдете причину неудачи.
Очень полезно почитать “классику жанра” – книги А. Тюфякова и Ютта.
Не советую вносить изменения в схемы - кроме ухудшения работы и надежности ( а иногда и полной неработоспособности) , ничего не добьетесь (особенно касается замены КС147 на 7805 или ЕН5 – почему, догадайтесь сами) . Внешние устройства (самодельный тахометр) к портам микроконтроллера следует подключать через резисторы 3-10к ,причем резисторы должны находиться на плате блока зажигания –формирователя (формирователь будет работать даже при замыкании соединительных проводов тахометра на корпус) . Нельзя оставлять “в воздухе” запрограммированные , но не используемые входы микроконтроллера. Проверка прошивок в симуляторах – пустая трата времени, ни чего умного они (симуляторы) Вам не сообщат – если желаете убедиться в работоспособности - проверяйте на макете с применением двухканального осциллографа и генератора на PICе (см. последнюю страницу сайта ) .Без приборов работоспособность микроконтроллерной системы зажигания можно проверить следующим образом : подключите к высоковольтному проводу катушки свечу, разомкните контакты прерывателя (Рис.3) и включите зажигание – программа будет работать в режиме многоискрового пуска (можете даже прикурить от свечи сигарету - если забыли спички) .Для схемы Рис.4а, Рис.4б – отключите датчик и замкните вход формирователя на землю ( вход МК напрямую на землю замыкать нельзя - не исключена вероятность, что в этот момент он настроен как выход – это может привести к повреждению микроконтроллера).Этот режим можно использовать для прожига нагара и сушки свечей – но как правило с функцией многоискрового пуска потребности в этом нет – двигатель надежно запускается даже с сильным нагаром на свечах и залитых свечах . Переход к системе зажигания на микроконтроллере можно осуществлять поэтапно, только сначала нужно наметить для себя эти этапы - чтобы в последствии было меньше переделок схемы.
Поэтапный переход рассмотрим на примере самой универсальной и простой версии F675OK. HEX.
1 .На вашем автомобиле обычное контактное зажигание (прерыватель + катушка Б117А).Собираете блок по схеме Рис. 3 отключаете неиспользуемые входы АЦП (см. текст) фиксируете грузики ЦР и ездите в свое удовольствие. Если в дальнейшем собираетесь подключить самодельный датчик разряжения используйте корпус несколько большего размера для того чтобы потом разместить в нем датчик (если планируете подключить ДАД, установите в схему 5 вольтовый стабилизатор для питания ДАД - лучше на стабилитроне и резисторе - так надежней) .Для перехода на датчик ВМТ на шкиве на основе автомобильного датчика Холла включите в схему инвертирующий каскад на входе см. Рис.4а, Рис.4б - этот каскад можно разместить на отдельной плате рядом с датчиком (все равно для Холла потребуется стабилизатор - поэтому все это можно разместить отдельно от основной схемы ,на плате закрепленной на кронштейне датчика ), после проверки дополнительную плату залить эпоксидкой с пластификатором - чтобы не растрескалась при перепадах температуры) .
2. На вашем автомобиле бесконтактная система зажигания (БСЗ) .Для этого варианта справедливо все что сказано выше - сразу собираете схему на Рис.4а, Рис.4б - изменять схему при переходе на датчик на шкиве не потребуется, просто переткнете разьем с датчика в трамблере на датчик на шкиве.
Программа не предназначена для коммерческого использования.
Программа представлена как есть, не принимаются возражения типа :не работает вообще, работает хуже чем с механическим регулятором УОЗ и т. д. - эта версия программы, тщательно испытана на макете и работает полгода на автомобиле автора - претензий нет, но не исключено, что в будующем программа будет совершенствоваться.
В общем - желаю Удачи!
