Как собрать стробоскоп своими руками

Схема и изготовление своими руками стробоскопа для установки зажигания (УОЗ)

Светодиодный стробоскоп для установки зажигания позволяет быстро и с высокой точностью выставлять оптимальный угол опережения зажигания (УОЗ) в автомобиле. Данный параметр играет важную роль в корректной работе двигателя. Небольшое смещение в момент зажигания приводит к потере мощности, вследствие возросшего расхода топлива и перегрева двигателя.

Несмотря на большой ассортимент промышленно выпускаемых приборов для проверки и установки УОЗ, актуальность создания стробоскопа своими руками не потеряла смысл и в наши дни. Представленная схема самодельного стробоскопа для автомобиля не требует наладки после сборки и изготавливается из доступных деталей.

Принципиальная схема стробоскопа

Схема разработана и представлена в девятом издании журнала «Радио» в далеком 2000 году. Однако, благодаря своей простоте и надежности, остается актуальной и в наши дни.

В принципиальной электрической схеме стробоскопа для авто можно условно выделить 4 части:

1. Цепь питания, состоящая из выключателя SA1, диода VD1 и конденсатора С2. VD1 защищает элементы схемы от ошибочной смены полярности. С2 блокирует частотные помехи, предотвращая сбои в работе триггера. Для подачи и отключения питания используется выключатель SA1, для этого подойдет любой компактный выключатель или тумблер.
2. Входная цепь, которая состоит из датчика, конденсатора С1 и резисторов R1, R2. Функцию датчика выполняет зажим «крокодил», который закрепляется на высоковольтном проводе первого цилиндра. Элементы С1, R1, R2 представляют собой простейшую дифференцирующую цепь.
3. Микросхема триггера, собранная по схеме двух однотипных одновибраторов, которые формируют на выходе импульсы заданной частоты. Частотозадающими элементами являются резисторы R3, R4 и конденсаторы С3, С4.
4. Выходной каскад, собранный на транзисторах VT1-VT3 и резисторах R5-R9. Транзисторы усиливают выходной ток триггера, что отражается в виде ярких вспышек светодиодов. R5 задаёт ток базы первого транзистора, а R9 – исключает сбои в работе мощного VT3. R6-R8 ограничивают ток нагрузки, протекающий через светодиоды.

Принцип работы

Схема стробоскопа питается от автомобильного аккумулятора. В момент замыкания выключателя SA1, триггер DD1 переходит в исходное состояние. При этом на инверсных выходах (2, 12) появляется высокий потенциал, а на прямых (1, 13) – низкий потенциал. Конденсаторы С3, С4 заряжены через соответствующие резисторы.

Импульс с датчика, пройдя через дифференцирующую цепь, поступает на тактовый вход первого одновибратора DD1.1, что приводит к его переключению. Начинается перезаряд С3, который через 15 мс заканчивается очередным переключением триггера. Таким образом, одновибратор реагирует на импульсы с датчика, формируя на выходе (1) прямоугольные импульсы. Длительность выходных импульсов с DD1.1 определяется номиналами R3 и С3.

Второй одновибратор DD1.2 работает аналогично первому, уменьшая длительность импульсов на выходе (13) в 10 раз (примерно до 1,5 мс). Нагрузкой для DD1.2 служит усилительный каскад из транзисторов, которые открываются на время импульса. Импульсный ток через светодиоды ограничен исключительно резисторами R6-R8 и в данном случае достигает величины 0,8 А.

Не стоит пугаться столь большого значения тока. Во-первых, его импульс не превышает 1 мс, со скважностью в рабочем режиме не менее 15. Во-вторых, современные светодиоды обладают гораздо лучшими техническими характеристиками в сравнении с их предшественниками из 2000 года, когда эта схема впервые получила практическое применение. Тогда нужно было поискать светодиоды с силой света в 2000 мкд. Сейчас белый LED (от англ. Light-emitting diode) типа C512A-5 мм от компании Cree с углом рассеивания 25° способен выдать 18000 мкд при постоянном токе в 20 мА. Поэтому использование сверхъярких светодиодов позволит значительно снизить ток нагрузки путём увеличения сопротивления R6-R8. В-третьих, время пользования стробоскопом обычно не превышает 5-10 минут, что не вызывает перегрев кристаллов излучающих диодов.

Печатная плата и детали сборки

Самодельный стробоскоп для установки зажигания можно собрать как на недорогих отечественных радиоэлементах, так и на более прецизионных импортных элементах. Ниже представлена плата с применением отечественных компонентов для штыревого монтажа.

Плата в файле Sprint Layout 6.0: plata.lay6

Диод VD1 – КД2999В или любой другой с малым падением прямого напряжения. Конденсатор С1 должен быть высоковольтным с емкостью в 47 пФ и напряжением 400 В. Конденсаторы С2-С4 неполярные серии КМ-5, К73-9 на 0,068 мкФ 16 В. Все резисторы, кроме R4, типа МЛТ или планарные с номиналами, указанными на схеме. Подстроечный резистор R4 типа СП-3 или СП-5 на 33 кОм.

Триггер ТМ2 лучше использовать 561 серии, которая отличается высокой помехоустойчивостью и надёжностью. Но можно заменить его микросхемой 176 и 564 серии, учитывая их распиновку. Транзисторы VT1-VT2 подойдут КТ315 Б, В, Г или КТ3102 с большим коэффициентом усиления. Выходной транзистор – КТ815, КТ817 с любой буквенной приставкой. Светодиоды HL1-HL9 лучше взять сверхъяркие с малым углом рассеивания. Их располагают на отдельной плате по три в ряд. При отсутствии каких-либо деталей схемы их можно заменить более современными аналогами, немного усовершенствовав плату.

Готовую плату управления стробоскопа и плату со светодиодами удобно разместить в корпусе переносного фонарика. При этом необходимо предусмотреть отверстие в корпусе под регулятор R4, а в качестве SA1 можно использовать штатный выключатель.

Настройка

В схеме установлен подстроечный резистор R4, регулировкой которого можно добиться нужного визуального эффекта. Вращая ручку регулятора можно наблюдать, что уменьшение импульса тока ведёт к недостатку освещенности меток, а увеличение – к размытости. Поэтому во время первого запуска стробоскопа необходимо подобрать оптимальную длительность вспышек.

Длина экранированного провода от печатной платы к датчику не должна превышать 0,5 м. В качестве датчика подойдет 0,1 м медного проводника, припаянного к центральной жиле экранированного провода. В момент подключения его наматывают на изоляцию высоковольтного провода первого цилиндра автомобиля, делая 3 витка. Для повышения помехоустойчивости намотку производит максимально близко к свече. Вместо медного проводника можно взять зажим типа «крокодил», который также следует припаять к центральной жиле, а его зубья слегка загнуть внутрь, чтобы не повредить изоляцию.

Установка УОЗ стробоскопом

Прежде чем рассмотреть работу автомобильного стробоскопа, нужно понять суть стробоскопического эффекта. Если движущийся в темноте объект на мгновение осветить вспышкой, то он будет казаться застывшим в месте, где произошла вспышка. Если на вращающееся колесо нанести яркую метку и освещать его яркими вспышками, совпадающими по частоте с частотой вращения колеса, то в момент вспышек можно зрительно фиксировать местоположение метки.

Перед регулировкой момента зажигания автомобиля наносят две метки: подвижную на коленчатом валу (маховике) и стационарную – на корпусе двигателя. Затем присоединяют датчик, подают питание на стробоскоп и включают двигатель в режим холостого хода. Если во время вспышек метки совпадают, то УОЗ выставлен оптимально. В противном случае следует произвести корректировку до полного их совпадения.

Представленный стробоскоп для установки зажигания, собранный своими руками, позволит за несколько минут отладить систему зажигания автомобиля. В результате корректировки вырастет КПД двигателя и увеличится срок его службы.

Источник

Стробоскоп своими руками на 10 эффектов

Представляю автомобильный стробоскоп, хотя его можно не только на автомобиле применять, но и на мотоцикле, велосипеде, в общем везде, где пожелает душа и позволит фантазия. Представлено 2 варианта исполнения: более дешевый на биполярных транзисторах и более дорогой, но мощный вариант на полевых транзисторах. Главное различие, как указано, это допустимая мощность нагрузки. В первом случае у нас будет около 10 Вт допустимой нагрузки на канал, во втором 45 Вт и более (больше 45 Вт на канал не нагружал для проверки, но при такой нагрузке теплового нагрева ключевых элементов не было совсем).

Итак 2 схемы устройства:

Первая на полевых транзисторах:

И вторая на биполярных транзисторах:

Конструкция представляет собой микроконтроллер, управляющий силовыми ключами. Микроконтроллер можно использовать как в DIP корпусе, таки в SMD, однако на печатной плате предусмотрена установка только для SMD корпуса микроконтроллера. 1024 байта памяти микроконтроллера использованы полностью, поэтому количество эффектов ограничено 10, а жаль. В качестве силовых ключей можно использовать в первом варианте любые n-канальные полевые транзисторы с логическим управлением. Что это значит? У таких полевых транзисторов открывающие напряжения связаны с логическими уровнями, т.е. им достаточно на затвор подать 5 В, чтобы канал надежно открылся (пример выбора транзистора IRFZ44 и IRLZ44n: в данном случае IRLZ44n является полевым транзистором с логическим управлением, на что указывает буква l в названии, это то, что нам нужно для замены, IRFZ44 тоже подойдет, но будет чуть-чуть хуже, т.к. ему требуется подать большее напряжение для полного открытия, хотя работать тоже будет, просто сопротивление канала будет больше значения из даташита, а это значит, при бОльших токах больше будет греться). Чтобы ограничить ток заряда затвора, ставим ограничивающие резисторы R2, R3, чтобы не рисковать выбить вывод микроконтроллера. Резисторы R4, R5 необходимы, чтобы при отсутствии логической единицы прижимать затвор полевого транзистора к земле для надежного закрытия. Кнопку можно использовать абсолютно любую. На печатной плате кнопка дублируется двумя штырьками для возможности использования выносной внешней кнопки. Биполярные транзисторы можно использовать любый N-P-N структуры с запасом по мощности. Резистор R1 необходим для предотвращения сбоев работы микроконтроллера. Если не использовать этот резистор, на выводе reset могут появляться случайные помехи, из-за которых МК может презапускаться. Стабилизатор напряжения можно использовать любой на 5 В линейный (7805 или КР142ЕН5А) или заменить на импульсный преобразователь напряжения, при этом придется изменить немного и печатную плату (например MC34063 или LM2576 (LM2596)).

Чтобы прошить микроконтроллер, необходимо либо использовать отдельную планку для прошивки перед запаеванием на печатную плату, либо временно подпаяться к контактам на печатной плате стробоскопа. Программатор можно использовать любой, поддерживающий ISP программирование (например, USBasp или USBtiny). После прошивки устройство не требует никаких настроек или калибровок, работает сразу. Для прошивки необходимо установить fuse биты, новичкам советую использовать шестнадцатиричную форму (HIGH, LOW), чтобы не напортачить с галочками:

• 10 режимов: 1) горит 1 канал, 2) горит 2 канал, 3) горят оба канала (режим для ДХО), 4) моргают оба канала, 5) моргание 1 + 1, 6) 3 + 3, 7) 5 — пауза — 5, 8 ) короткое моргание обоих каналов, 9) бегущий огонь 2 канала в обе стороны, 10) быстрое непрерывное моргание каналов, 11) ничего не горит
• сохранение последнего использовавшегося режима перед выключением питания
• защита кнопки от дребезга и случайного и короткого нажатия (нужно удерживать кнопку примерно 0,85 секунды и смена эффекта происходит только после отпускания кнопки)
• напряжение питания 7,5 — 15 В
• малый размер печатной платы — примерно 3 х 3 см для варианта на биполярных транзисторах и 3 х 4 см для варианта на полевых
• простая и функциональная конструкция
• управление одной кнопкой

Сохранение последнего использовавшегося реализовано путем сохранения переменной, отвечающей за номер эффекта, в энергонезависимую память EEPROM микроконтроллера при выборе нужного эффекта. При подачи напряжения одним из первых дел считывается память EEPROM и определяется последнее состояние переменной:

Внешний вид готового устройства:

Конструкция и прошивка проверены в работе: багов и лагов не замечено. Любители китайской продукции в данном случае курят в сторонке, т.к. сравнительная стоимость данного устройства будет меньше и, что самое главное, более функциональная по сравнению с аналогами. Собрать такую схему у среднего радиолюбителя получится быстрее, чем сходить в магазин за китайским аналогом

К статье прилагаются файлы печатной платы, HEX файл прошивки микроконтроллера и проект Proteus, а также видео работы стробоскопа.

Источник

2 простые схемы для изготовления автомобильного стробоскопа

Процесс регулировки начального момента зажигания в значительной мере упрощается при использовании специальных устройств. В основе их работы лежит стробоскопический эффект. Смысл этого физического явления заключается в следующем: если осветить движущийся объект короткой световой вспышкой, то возникнет визуальная иллюзия, что он остался в том же положении, в котором его застала эта вспышка.

Сделать своими руками стробоскоп на светодиодах очень просто. Есть схемы простых устройств, повторить которые сможет даже малоопытный радиолюбитель.

Светодиодный стробоскоп на таймере NE555

Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.

В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.

Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.

Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.

Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.

Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.

Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.

Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.

Стробоскоп в сборе

Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.

Стробоскоп на ШИМ-контроллере TL494

Другая вариация сбора своими руками автомобильного стробоскопа на светодиодах построена на базе драйвера ШИМ TL494. Стоимость микросхемы лежит в пределах 10 – 20 рублей за штуку, поэтому дефицитной ее не назовешь. Кроме этого, извлечь требуемый компонент можно из старого блока питания ATX от персонального компьютера.

Как и в предыдущем случае, излучателем управляет MOSFET-транзистор. Здесь он может быть любого типа, отвечающего двум требованиям:

• Номинальный ток – от 2А;
• внутренняя структура – N-типа.

Примеры подходящих полевиков: AP15N03GH или IRLZ44NS.

Подстроечным резистором VR1 устанавливается скважность работы (длительность вспышек), а VR2 – их частота. Удобнее применять потенциометры с линейной зависимостью, так процесс настройки выполнять гораздо проще.

Источником света на данной схеме стробоскопа выступает один мощный светодиод. Чтобы подключить 12 вольтную светодиодную ленту, резистор R6 необходимо удалить, установив вместо него перемычку.

Остальные элементы схемы светодиодного стробоскопа могут быть любыми с указанными номиналами.

Печатная плата устройства

Минимизировать размер конструкции можно с помощью SMD-компонентов. Некоторые начинающие радиолюбители стараются избегать их применения, считая, что монтаж мелких деталей слишком трудозатратен. И напрасно! Немного практики поможет без труда справиться с этой задачей. Зато результат станет отличной наградой за проявленное терпение.

Образец реализации печатной платы светодиодного стробоскопа показан на рисунке.

Здесь применен двухсторонний метод разводки. Сверху устанавливаются крупные радиоэлементы: микросхема, клеммники и электролитические конденсаторы, снизу резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, MOSFET-транзистор в корпусе DPAK. Регулирующие резисторы заменены на подстроечные. Это было сделано для уменьшения конструкции.

Внешний вид платы готового устройства с обоих ракурсов представлен ниже. Для переноса на фольгированный текстолит рисунка с дорожками, применялся метод ЛУТ. Травление производилось в водном растворе хлорного железа.

При желании своими руками повторить схему стробоскопа на светодиодах, можно воспользоваться проектом для трассировщика Sprint Layot, изменив его при необходимости по собственным потребностям. Скачать файл проекта.

Рассмотрение в статье схемы стробоскопов отличаются простотой и низкой стоимостью электронных компонентов. Общая стоимость материалов обойдется в десятки раз меньше, если приобретать готовый стробоскоп на светодиодах. Кроме того, пользоваться самодельным прибором намного приятнее, а полученный в процессе работы опыт незаменим и бесценен.

Источник