© Ю. Архипов. 1991
Известно, что оптимально заданная и воспроизводимая зависимость угла опережения зажигания (0З) во всем диапазоне условий и режимов работы двигателя внутреннего сгорания способствует не только наиболее эффективному сгоранию рабочей смеси, получению максимальной мощности и приемистости двигателя, повышению его экономичности и снижению токсичности, но и достижению равномерности работы (плавности хода) и как следствие — увеличению ресурса двигателя. В современной практике автомобилестроения угол 0З на конкретном типе двигателя ставится в зависимость чаще всего от пяти следующих факторов:
Последовательность их перечисления полностью отражает историю совершенствования систем зажигания, а фактически — степень влияния этих факторов на качественный уровень двигателестроения. Исключение составляют два последних, которые следовало бы поменять местами. Однако учет влияния влажности воздуха до настоящего времени остается технически трудноразрешимой задачей и поэтому на практике реализуется редко. Причина—отсутствие компактных дешевых датчиков с приемлемыми характеристиками. А то, что это желательно, внимательный автомобилист отмечает всякий раз, сопоставляя «мягкую» ритмичную работу двигателя в сырую погоду со «звонкой» неровной — в сухую.
Перечисленные факторы можно разделить на быстроменяющиеся, зависящие от режима работы двигателя (частота вращения и нагрузка) и относительно долговременно действующие (все остальные). Поэтому первые из них должны учитываться автоматически, что на отечественных автомобильных двигателях осуществляется раздельно центробежным автоматом и вакуум-корректором (если он есть). Вторые же, если не учитываются автоматически, ввиду их инерционности можно было бы регулировать и вручную, тем более что корректировать (сдвигать или видоизменять) надо целиком всю кривую «угол ОЗ — частота вращения коленвала», т. е. j(N), являющуюся характеристикой центробежного автомата.
Подавляющее большинство автомобилистов, вспоминая об этом автомате, задаются обычно двумя вопросами: какой должна быть наивыгоднейшая регулировочная кривая «его» экземпляра двигателя и в какой степени ей соответствует реально воспроизводящаяся. На первый вопрос ответ дан в [1|, на с. 39: «Для каждого типа двигателя существуют свои оптимальные характеристики изменения угла опережения зажигания от частоты вращения и нагрузки. При использовании рекомендованного инструкцией топлива они практически не изменяются от одного экземпляра к другому». Далее на с. 40: «...характеристика центробежных регуляторов большинства современных двигателей при низкой частоте вращения коленчатого вала лежит значительно ниже оптимальной, что влечет за собой, естественно, потерю мощности на этом режиме (иногда до 5…10 %)».
В подтверждение этого на стр. 42 приведены три графика детонационных зависимостей и один — максимальной мощности, относящиеся к двигателю ВАЗ, которые представлены на рис. 1 без изменений. Как и в первоисточнике, на рис. 1 приведена также «заводская» характер истина распределителя зажигания типа 30.3706 при начальном (установочном) угле 0З j=7°.
Как видно, она далека от ближайшего к ней графика 2 не только и не только при N = 500…1500 об/мин, сколько в диапазоне 700...4700, т.е. как раз в области наиболее употребительной частоты вращения, соответствующей к тому же максимальным крутящим моментам. Теоретически такое рассогласование нетрудно в значительной мере исправить, если подогнуть кронштейн второй (жесткой) пружинки центробежного автомата так, чтобы она вступала в работу после N=3300 об/мин, продлив тем самым до этого же предела интервал работы первой (слабой) пружинки и, кроме того, заменить вторую пружинку более жесткой. Однако и после этого на участке 2700…3200 об/мин отклонение будет около 5°, а на малых частотах вращения остается прежним.
Как видно, она далека от ближайшего к ней графика 2 не только и не только при N = 500…1500 об/мин, сколько в диапазоне 700...4700, т.е. как раз в области наиболее употребительной частоты вращения, соответствующей к тому же максимальным крутящим моментам. Теоретически такое рассогласование нетрудно в значительной мере исправить, если подогнуть кронштейн второй (жесткой) пружинки центробежного автомата так, чтобы она вступала в работу после N=3300 об/мин, продлив тем самым до этого же предела интервал работы первой (слабой) пружинки и, кроме того, заменить вторую пружинку более жесткой. Однако и после этого на участке 2700…3200 об/мин отклонение будет около 5°, а на малых частотах вращения остается прежним.
Описываемый цифровой регулятор угла 0З (ЦифРУОЗ) представляет собой синтезатор функции j(N) на основе ППЗУ и вспомогательный корректор. Регулятор предназначен для использования вместо центробежного (механического) автомата совместно с автоматизированным блоком электронного зажигания (АБЭЗ) или любой другой электронной системой зажигания при условии согласования ее управляющего входа с выходом синтезатора по фазе, амплитуде напряжения и мощности импульса.
Погрешность представления исходных характеристик 0З определяется ступенчатой оцифровкой их значений, и при N более 615 об/мин не превышает ±0,3°. На меньшей частоте вращения устанавливается угол 0З, равный начальному. Максимальное число записанных в память характеристик и точность их аппроксимации ограничены только емкостью ППЗУ. Примененная ИМС К556РТ7 (или К556РТ18) позволяет записать две или четыре характеристики с отклонениями от исходных соответственно до ±0,3° и ±0,5°, а например, ИМС К556РТ5—только одну и с наибольшим из этих отклонений. Имеется возможность записанные зависимости «переключать» вручную согласно октан-характеристикам применяемых марок бензина и каждую из них плавно сдвигать по оси частоты вращения двигателя, а с помощью корректора, кроме того, регулировать наклон и изменять начальный угол 0З.
Синтезатор рассчитан на работу в основном с бесконтактным датчиком сигналов зажигания. Причем для записанных в память программ предполагается, что на каждом полуобороте коленчатого вала (четырехтактного четырехцилиндрового двигателя) датчик дает отношение сигнал/пауза 135°/45°. Если оно будет иным, то придется изменить таблицу программирования ППЗУ. Выбор указанного отношения обусловлен только более высокой точностью аппроксимации исходных характеристик. Синтезатор можно использовать и с прерывателем, для чего в составе регулятора имеется преобразователь управляющего сигнала к "виду сигнал/пауза 135°/45°. Одновременно он выполняет и функции упомянутого корректора.
Принципиальная схема регулятора представлена на рис. 2, а временные диаграммы работы — на рис. 3. В состав синтезатора входят генератор тактовых импульсов (ТИ) постоянной частоты, счетчик импульсов, количество которых характеризует период вращения коленчатого вала (Т) (иначе счетчик периода СчТ), счетчик импульсов для формирования управляющего сигнала (иначе счетчик управления СчУ), ППЗУ, устройство сравнения и триггер фиксации совпадения кодов, формирователь импульсов обнуления счетчиков, выходной каскад для формирования сигнала зажигания. Кроме того, в синтезаторе имеются индикатор его исправной работы и устройство импульсного питания ИМС ППЗУ. Корректор (он же преобразователь сигнала) состоит из RS-триггера, интегратора дифференциального типа и триггера Шмитта на операционных усилителях (ОУ), источника их двухполярного питания.
Генератор ТИ собран на двух логических элементах DD7.3 и DD7.4 (первый включен повторителем, второй — инвертором) по схеме, обладающей высокой термостабильностью частоты [2] —0,05...0,07 % на °С. Для ее улучшения еще в 2—3 раза в качестве С2 использован термокомпенсирующий конденсатор. И поскольку реальный температурный диапазон работы регулятора не превышает 60°, то максимальный уход частоты генератора ТИ вызывает сдвиг угла ОЗ не более 0,5°. Причем с увеличением частоты угол уменьшается, что следует признать благоприятным обстоятельством, так как установленный, например, под капотом регулятор будет реагировать на повышение температуры двигателя в желательном направлении. Длительность ТИ определяется времязадающей цепью R7C2 и равна 1.8...2,2 мкс, а частота - цепью R5R6R8C2, которая в зависимости от подробности записи характеристики в память может быть равна 28 или 14 КГц (соответственно R5 — 39 к и 75 к). Точное значение частоты устанавливается резистором R6, а ее оперативное изменение с целью сдвига характеристик по оси осуществляется резистором R8.
Счетчик длительности периода 10-разрядный, а счетчик управления 8-разрядный. Первый выполнен на ИМС DD1 и DD2.1, а второй — на ИМС DD3. Выходной код счетчика периода является адресным кодом ППЗУ (DD4).
Примененная ИМС (2048Х8 разр.) позволяет записать, как отмечалось, две или четыре характеристики ОЗ. Показанный на рис. 2 вариант соответствует двум характеристикам, которые можно переключать с помощью SAI, подавая на вход 21 старшего разряда адреса лог. «0» или «1». В случае записи четырех характеристик коммутировать надо еще и вывод 22— 10-й разряд адреса, отсоединив его от счетчика периода.
Устройство сравнения представляет собой восемь элементов «исключающее ИЛИ» — DD5 и DD6. К их входам поразрядными парами подключены выходы ППЗУ и СчУ, а к выходам — диодная сборка VD5 — VD10 с нагрузочным резистором R9. К выходу сборки подключен триггер фиксации совпадения кодов, в качестве которого использован счетчик DD2.2. Он управляет работой выходного каскада, собранного на элементе DD7.2 и транзисторе VT1. Диод VD12 и резистор R12 обеспечивают надежное закрывание транзистора при лог. «0» на выходе DD7.2, которому соответствует напряжение 0,3...0,5 В. При работе синтезатора совместно с АБЭЗ они не нужны, но эмиттер транзистора следует подключить к точке Uпит2. Необходимость в триггере фиксации совпадения кодов обусловлена задачей получения на коллекторе VT1 такого же по форме сигнала, как и на коллекторе VT5 АБЭЗ. Без него сигнал совпадения кодов существовал бы только в течение ТИ, поскольку ППЗУ имеет импульсное питание.
С началом положительного импульса в сигнале бесконтактного датчика (БД) F, т. е. измерительного интервала, которому соответствует 135°-й сектор поворота коленчатого вала (рис. 3, а), с помощью дифференцирующей цепи RIC1 и триггера Шмитта на элементе DD7.1 формируется положительный импульс длительностью 3...5 мкс для обнуления всех счетчиков, включая и DD2.2.
Рис. 2. Принципиальная схема цифрового синтезатора. 160 kb
Рис. 3. Временные диаграммы работы синтезатора. 34 kb
Одновременно на входах CN DD3 (выводы 1 и 9) устанавливается уровень лог. «1», исключающий воздействие ТИ на входы СР (выводы 2 и 10). С помощью инвертированного сигнала датчика Fинв (рис. 3,б) на входах CN DD1 и DD2.1 устанавливается уровень лог. «0», разрешающий счет импульсов (рис 3,г). Кстати, оба сигнала датчика, прямой и инвертированный, это напряжения на коллекторах соответственно VT5 и VT4 АБЭЗ. Триггеры примененных в синтезаторе счетчиков переключаются в моменты спада положительных импульсов на входах СР. Первый ТИ, возникающий одновременно с импульсом обнуления (рис. 3,в), счетчиком СчТ не учитывается, поскольку вход R — преобладающий [3].
По окончании измерительного интервала логические уровни на входах CN изменяются на противоположные, СчТ останавливается, а СчУ начинает счет тактовых импульсов. Когда его выходной код станет одинаковым с выходным кодом ППЗУ, на всех выходах схемы сравнения установятся «0», а на резисторе R9 возникнет спад положительного импульса (рис. 3,д), который переведет младший выходной разряд DD2.2 в «1» (рис. 3,е). После этого на выходе элемента DD7.2 установится лог. «0» (рис. 3,ж), поскольку на обоих его входах лог. «1», транзистор VT1 закроется и на коллекторе возникнет положительный импульс, являющийся сигналом зажигания (рис. 3,з). При работе с АБЭЗ к выходу синтезатора нужно подключить конденсатор С6, отключив его от коллектора VT5 (АБЭЗ). Удобнее всего вывести его на штырь разъема с двумя гнездами: к одному присоединить коллектор VT5 АБЭЗ, а к другому — коллектор VTI синтезатора.
С помощью диодов VD1, VD11 на ГТИ подаются положительные потенциалы, вызывающие срыв генерации (останов ГТИ). Это необходимо при переполнении СчТ, которое возможно на малых частотах вращения, а также при срабатывании устройства сравнения. В первом случае, не будь останова ГТИ. после переполнения счетчика СчТ код адреса ППЗУ, а вместе с ним и выходной код стали бы повторяться. После окончания измерительного интервала работа СчУ неизбежно привела бы к ложному, т. е. не соответствующему закону регулирования срабатыванию схемы сравнения и выходного каскада. Причем значение угла ОЗ могло бы оказаться любым, от начального до максимального, а должно быть равно именно начальному. Чтобы исключить это, возникающий при переполнении СчТ положительный импульс на выводе 5 DD2.1 принудительно устанавливает на выводе 8 DD7.3 («выходе 1») ГТИ уровень лог. «1». При этом на выводе 11 DD2.2 остается уровень лог. «1» и выходной каскад срабатывает по спаду положительного импульса в инвертированном сигнале БД, а это значит, что воспроизводимый угол ОЗ равен только начальному jн, который определяется установкой БД. Такой прием (останов ГТИ) предпочтительнее всех других потому, что с началом каждого нового измерительного интервала генерация тактовых импульсов начинается с одной и той же фазой. Это достоинство важно и во втором случае, особенно на частотах вращения 2500...3200 об/мин, для которых двум отличающимся на единицу адресам соответствует максимальное изменение угла ОЗ.
В синтезаторе применено импульсное питание ППЗУ, потому что при имеющейся большой скважности ТИ (15...40) это проще схемотехнически и конструктивно, экономичнее и выгоднее по тепловому режиму ИМС. Устройство представляет собой двухкаскадный усилитель мощности на транзисторах VT2, VT3. Управляющие сигналы на него подаются с «выхода 2» ГТИ (вывод 11 DD7.4), которые противофазны ТИ. Поскольку задержка переключения счетчиков (100...200 нс) значительно больше времени выхода ППЗУ после включения на рабочий режим (30...60 нс) [3,4], то фактически оно работает с адресными кодами как и при постоянном напряжении питания, что исключает ложное срабатывание устройства сравнения по неустановившимся кодам на выходе ППЗУ.
В составе синтезатора имеется индикатор отказа, включающий в себя VT4, VT5, R17 — R20, СЗ и светодиод HL1. Транзистор VT4 и интегрирующая цепь R18C3 составляют пиковый детектор, а VT5 — усилитель мощности. Контролируемыми сигналами являются положительные импульсы на выходе DD2.2. С уменьшением их скважности, что соответствует увеличению частоты вращения и (или) угла ОЗ, яркость сведения светодиода возрастает.
Для составления таблицы программирования по представленным на рис. 1 графикам можно воспользоваться множеством способов. Наиболее рациональным оказалось заменить характеристики ОЗ совокупностями полиномов невысокого порядка, проще всего—квадратичными параболами вида j=aN2+bN+c, где j и N — угол ОЗ и частота вращения, а, b, с — постоянные величины. Для этого график j(N) нужно расчленить на более или менее монотонные отрезки и для каждого из них выбрать по три опорные точки — две вблизи концов, одну — около середины.
Именно так для графика 2 получены две функции: одна при 0<N<2000, другая при 2000<N<3000 об/мин. Для первой параболы за опорные взяты точки (N в тыс. об/мин): N1=0.5, j1=8°; N2=1.0, j2=10.5°; N3=2.0, j3=20° и по формулам:
получена функция:
Для второй параболы: N1=2,j1=20°; N2=2.5, j2=26.5°; N3=3.0, j3=34.2°.
Проверено, что во всех других точках обе параболы совпадают с пятикратно увеличенным графиком 2 практически идеально (в пределах толщины линии, т. е. до 0,1°). Кривая 4 на рис. 1 с такой же точностью описывается одной параболой:
(опорные точки: N1=2,6, j1=30,4°; N2=4,0, j2= 34,95°; N3=6,0, j3=38,05°). Графики 2 и 4 пересекаются в точке 2820 об/мин, 31,25°. Аналогично, только с помощью большего числа параболических отрезков, можно функционально представить и графики 1, 3 и любой другой.
В синтезаторе таблица кодов ППЗУ составлена из расчета, что полупериоду вращения коленчатого вала 5 мс (6000 об/мин) соответствует 140 тактовых импульсов, а значит, измерительному интервалу— 105 (частота ТИ fти=28 кГц). Выходной код счетчика периода или, что одно и то же, адрес ППЗУ:
где Т=60/N, из чего следует N=90*fти/(4*А). При заполнении 10-разрядного СчТNмин=615 об/мин. Выходной код ППЗУ — Д, характеризующий, по сути, задержку сигнала, исчисляемую от момента окончания измерительного интервала, определяется формулой:
где jн — начальный угол ОЗ, задаваемый при установке БД.
Поэтому он должен быть минимальным из всех записываемых в память характеристик ОЗ при N=Nмин (в синтезаторе jн=6°). Примеры и порядок записи результатов вычислений по формулам (1) — (4) для ряда характерных точек зависимости j(N), составленной из графиков 2 (для бензина Аи-93) и 4, приведены в табл. 1. В ней имеются соответствующие данные и на случай записи j(N) при девятиразрядном адресе ППЗУ.
В табл. 1:
В табл. 2 представлена полная последовательность шестнадтиричных кодов являющейся колонкой Д16в табл. 1., начатая с адреса А10-10р=105 в сторону его увеличения до А10-10р=1023.
Эта таблица пригодна и для девятиразрядного адреса: начальным будет А10-9р=52, а соответствующие коды выхода ППЗУ расположены в ней через один, начиная с первого.
Как отмечалось, в синтезаторе предусмотрена возможность сдвигать записанные характеристики вдоль оси N. Действительно при увеличении частоты ГТИ относительно номинального значения некоторому неизменному измерительному интервалу будет соответствовать большее число просуммированных счетчиком СчТ т. е. как бы меньшее значение N и согласно зависимости j(N) меньший угол ОЗ, а в случае уменьшения частоты - наоборот. Например, для N=1500 об/мин при расчетном значении частоты ГТИ угол jоз=14,5°, а при 10%-ном ее увеличении он будет соответствовать на той же характеристике значению N=0.9*1500 об/мин и станет равен j(1350)=13.14° т. е. опережение уменьшится на 1,36°. В точке излома характеристики (2820 об/мин, 31,25°) j(0.9*2820)= 27.04°, так что опережение уменьшится на 4.2°. Угол же в 31,25° будет соответствовать значению 2820/0.9=3133 об/мин, для которого при номинальной частоте ГТИ jоз=32.30° и опять-таки угол ОЗ стал меньше на 1°. При 6000 об/мин разница составит 0.5°.
Смещение графика j(N) показано на рис.4. Как видно при изменении частоты ГТИ изменяется и вид графика, однако преобладающей тенденцией является сдвиг. Кстати, видоизменение получается благоприятным: при сдвиге характеристики ОЗ вправо (с увеличением частоты) крутизна ее детонации графика 2 становится меньше, а при сдвиге влево - больше. Верхняя же часть (график 4) остается фактически неизменной.
При работе синтезатора с бесконтактным датчиком в других регулировках практической необходимости не возникает. Имея 2-4 «переключаемые» зависимости j(N) и возможность изменения частоты ГТИ на ±7…5 %, можно с указанной выше точностью перекрыть всю область детонационных характеристик, соответствующих маркам бензина АИ-98 (95), АИ-93, А-76 и их суррогатам. Выбранный же при составлении таблицы программирования ППЗУ и единожды установленный начальный угол ОЗ в процессе эксплуатации двигателя, очевидно, регулировать не понадобится, ибо обычно БД не содержат изнашивающих деталей, влияющих на jн. Максимальную точность синтезатора (при 10-разрядном адресе ППЗУ) можно реализовать лишь с датчиком, который управляется непосредственно от коленчатого вала (конструктивно—чаще всего от маховика). Традиционный же привод датчика от вала распределителя зажигания вносит случайную ошибку угла ОЗ до ±0,5…1°. В этом случае рационально будет ограничиться 9-разрядным адресом, что позволит сократить необходимый объем памяти либо удвоить число записанных характеристик ОЗ.
Синтезатор можно использовать и с обычным прерывателем, если его дополнить преобразователем управляющих сигналов к требуемому виду (см. рис. 3,а). Принципиальная схема и временные диаграммы работы такого устройства представлены на рис. 5 и 6. Функционирует оно так.
Рис5. Схема корректора, .jpg 18kb
Рис6. Диаграммы работы корректора, .jpg 30 kb
При размыкании контактов прерывателя (рис. 6,а) на Q-выходе RS-триггера, собранного на логических элементах DD8.1 и DD8.2, устанавливается уровень «1» (рис. 6,6). Соответствующее ему напряжение воздействует на неинвертирующий вход интегратора DA1.1, а на инвертирующий — «0» с Q-выхода этого триггера. Выходное напряжение интегратора равно
([5], с. 139), где Uвх(+) и Uвх(-) напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах ОУ DAl.1, t1=(R3+R5)*C2, t2=R4*СЗ—постоянные времени, t—текущее время. Поэтому вслед за переключением RS-триггера напряжение на входе триггера Шмитта—неинвертирующем входе ОУ DA1.2—будет линейно возрастать (рис. 6,а). Когда оно достигнет порога переключения триггера, на катоде диода VD4 возникнет положительный перепад напряжения, т. е. уровень лог. «1», который переключит RS-триггер в противоположное состояние. После этого Uвых1 начнет линейно убывать до момента очередного размыкания контактов прерывателя либо до минимально возможного на выходе ОУ DA1.1 напряжения, если частота размыканий соответствует 400...500 об/мин. В начале нисходящей ветви графика Uвых1 триггер Шмитта вернется в исходное состояние. Таким образом, на его выходе при переключениях образуются короткие положительные импульсы (рис. 6,г), длительность которых определяется соотношением сопротивлений резисторов R8, R9 и величиной t1. При указанных на схеме значениях она равна примерно 0,5 мс, а ширина петли гистерезиса триггера Шмитта около 0,3 В. Порог срабатывания триггера равен напряжению на стабилитроне VD3, а термостабильность порога обусловлена суммарным ТКН этого стабилитрона и диода VD4.
Очевидно, длительность положительного импульса на Q-выходе RS-триггера соответствует измерительному интервалу в сигнале бесконтактного датчика, а пауза — интервалу управления. Соотношение между ними в пределах стабильности устройства и границ выходного напряжения интегратора не зависит от частоты размыканий прерывателя. С помощью резистора R3 его можно установить равным 135°/45° согласно записанной в ППЗУ программе. Характерно, что уменьшение (или увеличение) этого соотношения эквивалентно увеличению (или уменьшению) начального угла ОЗ при одновременном незначительном изменении крутизны зависимости j(N), как это следует из формулы (4).
Очевидно, длительность положительного импульса на Q-выходе RS-триггера соответствует измерительному интервалу в сигнале бесконтактного датчика, а пауза — интервалу управления. Соотношение между ними в пределах стабильности устройства и границ выходного напряжения интегратора не зависит от частоты размыканий прерывателя. С помощью резистора R3 его можно установить равным 135°/45° согласно записанной в ППЗУ программе. Характерно, что уменьшение (или увеличение) этого соотношения эквивалентно увеличению (или уменьшению) начального угла ОЗ при одновременном незначительном изменении крутизны зависимости j(N), как это следует из формулы (4).
Помимо коррекции угла ОЗ это устройство позволяет регулировать и наклон характеристик ОЗ, но только в сторону уменьшения крутизны. Для этого предназначена интегрирующая цепь R2C1, обеспечивающая независимую от величины N временную задержку переключения RS-триггера относительно момента размыкания контактов прерывателя. Диапазон времени задержки tз=0…0.7*R2*С1, а угол задержки jз= 180°*tз*N/30. При указанных значениях R2, С1 это составляет до 1,1° на 800 об/мин, до 3,9° на 2820 об/мин и до 8,2° на 6000 об/мин. Возможность введения jз вместе с корректировкой jн при незначительном изменении крутизны характеристики ОЗ подводят к выводу о том, что при работе с прерывателем предпочтительнее устанавливать поворотом распределителя зажигания начальный угол менее 6°, чем наоборот. Тогда корректировка jн с помощью R3 в сторону увеличения приведет к увеличению и крутизны характеристики, а ее можно уменьшить за счет введения задержки. За ненадобностью цепь временной задержки можно изъять, подключив R1 непосредственно к выводу 6 элемента DD8.2
Рис7. Источник питания корректора, .jpg 52 kb
Рис8. Общий источник питания, .jpg 71kb
Неизбежным неприятным следствием применения ОУ является необходимость в двухполярном источнике питания. Пример схемы такого автономного устройства приведен на рис. 7. На элементах DD8.3, DD8.4 собран RC-генератор импульсов типа меандр с частотой 20...40 кГц. Он управляет транзисторными ключами VT1, VT2, к эмиттерам которых подключены двухзвенные умножители напряжения по каждой полярности. Стабилизация напряжений осуществляется с помощью резисторов R16, R17 и стабилитронов VD9, VD10.
Если ЦифРУОЗ предполагается использовать совместно с АБЭЗ, то целесообразно изготовить общий источник электропитания по схеме, изображенной на рис. 8. В скобках указаны обозначения элементов, имеющихся в АБЭЗ, а подчеркнутые — в синтезаторе. Его достоинства основываются на перекомпенсированной стабилизации выходных напряжений блокинг-генератора, в состав которого входит и трансформатор Т1 (АБЭЗ) с дополнительными обмотками V и VI. Благодаря перекомпенсации даже нет необходимости стабилизировать напряжение U4 и U5 Все указанные номиналы напряжений обеспечиваются при изменении напряжения бортовой сети автомобиля Ea от 6 до 18 В (реально этот диапазон еще шире в обе стороны).
Характерно, что при Еа менее 8...9 В ток в катушки LI и (L3) поступает через диод VD25 (VD24 закрыт), так как амплитуда импульсов (обратного хода блокинг-генератора) на обмотке V выше этого значения, а при большем напряжении Ea—через диод VD24 (VD25 закрыт). Попутно диод VD24 отсекает возможные в бортовой сети импульсы напряжения помех отрицательной полярности. При использовании общего источника питания в АБЭЗ можно изъять диод VD21 и резистор R38, подключив эмиттер VT12 к Uпит2(+0.7 В). Кроме того, желательно общие точки резисторов R11 и R12 и эмиттера VT5 с конденсатором С3 синтезатора подключить к Uпит1 - В этом случае токи потребления будут таковы:
Цифровой регулятор конструктивно объединен с автоматизированным блоком электронного зажигания. Все его детали размещены на отдельной печатной плате (рис. 9) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, имеющей такие же размеры, что и платы упомянутого блока. На несущей пластине корпуса блока она установлена вместе с двумя другими платами ребром и также крепится винтами с помощью уголковых скобок. Корпуса микросхем приклеены к плате через тканевые прокладки толщиной около 1 мм выводами наружу, т. е. от поверхности платы. Соединения сделаны проводом ПЭЛ-1 0,12 непосредственно «с ножки на ножку», причем диоды с их проволочными выводами тоже использованы в качестве связующих элементов. Фольговыми проводниками выполнены только шины питания и «земля». Соответствующие выводы ИМС припаяны к ним посредством стоек из проволоки диаметром 0.5…0.7 мм. Для остальных деталей — транзисторов, диодов, конденсаторов и резисторов — печатный монтаж обычный.
Корпус транзистора VT1, автор использовал КТ342, вставлен на клею в просверленное в плате отверстие диаметром 5 мм. Нагрузочные резисторы ППЗУ (DD4) Rн1-Rн8 (по 15 к) установлены со стороны фольги. Для изоляции от нее использованы кусочки ватмана, выводы резисторов пропущены парами в четыре отверстия диаметром 1,5 мм, которые просверлены между корпусами DD2 и DD4. Если вывод 9 ИМС DD2.2 подключить к выводу 10 DD7, то сравнение выходных кодов СчУ и ППЗУ и срабатывание DD2.2 будут стробированы тактовыми импульсами.
Конденсаторы С1 — СЗ, С5 любые типа К10-7В, КЛС, КМ. Все резисторы — МЛТ или МТ. В качестве транзисторов VT1, VT2, VT4 можно применить любые КТ315. КТ342, КТ3102 и подобные им, VT5 — КТ361, КТ209, КТ3107 и аналогичные с любыми буквенными индексами. На месте VT3 необходим средне- или высокочастотный транзистор с допустимым импульсным током коллектора не менее 200 мА. Кроме любых КТ209. подойдут КТ208 (наилучший вариант), КТ502, КТ3107 и др. Диоды — любые из серий КД520, КД521, КД522, но можно применить и КД5ОЗ, КД509.
Катушка L1, как и в блоке зажигания, должна иметь индуктивность 5...15 мГ и сопротивление 40...80 Ом. Если предполагается работа синтезатора вместе с АБЭЗ, то лучше будет установить светодиод HL1 с. зеленым свечением, поскольку в блоке зажигания уже имеются желтый, оранжевый и красный.
Наиболее желательными микросхемами для синтезатора являются ИМС серии К564, ибо по всем электрическим и эксплуатационным параметрам они превосходят ИМС серии К561, а по диапазону допустимых температур (—60...+125 °С) они самые подходящие (для ИМС серии К561 всего —45...+85 °С). Правда, применение ИМС серии К564 прибавит трудностей в монтаже — у них очень тонкие мягкие выводы, а интервал между ними вдвое меньше, чем у ИМС серии К561.
ИМС программируемого ПЗУ можно взять любые из серии КР556, в том числе и с 4-разрядным выходом [4], подбирая их состав таким, чтобы для записи одной характеристики ОЗ имелось 512 слов*8 разрядов (или 1024Х8). Однако бессмысленно создавать объем памяти более чем на 4 характеристики, учитывая возможность их сдвига по оси N, а при наличии преобразователя-корректора (см. рис. 5) — и по оси углов ОЗ. Вместо этих ПЗУ можно применить и репрограммируемые типа ЛИЗМОП напр., К573РФ2 (2048Х8), которые лучше согласуются с КМОП-структурами ИМС серии К564 и К561. Но с ними есть опасность, что из-за самостирания информации через 3—5 лет появятся непредсказуемые изменения в записанной программе.
В преобразователе-корректоре вместо указанного сдвоенного операционного усилителя К140УД20 лучше даже применить более теплостойкую микросхему КМ551УД2А(Б) или неплохо себя зарекомендовавшую в системе зажигания ВАЗ-2108(-09) К140УД1. Однако приемлемы и многие другие варианты, например два ОУ К140УД7 и даже КР140УД1. RS-триггер и RS-генератор (см. рис. 5 и 7) можно собрать, конечно, не только на элементах с логикой «2 ИЛИ-НЕ». Пригодны «2 И-НЕ» и ряд других. Но в предложенном варианте все минимально необходимые элементы составляют один корпус, чего не получается в другом исполнении. Следует особо отметить, что при монтаже ИМС серий К561 или К564 обязательно нужно неукоснительно соблюдать предписанные ТУ требования, чтобы исключить возможность пробоя их входных цепей электростатическим напряжением.
В синтезаторе надо настраивать только частоту ГТИ. Делается это переменным резистором R6 при среднем положении движка потенциометра R8. Все остальное непременно будет нормально работать, если элементы исправны и правильно распаяны. Тем не менее, после сборки и проверки монтажа надо проконтролировать номиналы питающих напряжений и работоспособность транзисторов по принципу «открыт-закрыт». Работа счетчиков (обнуление, счет), соответствие выходных кодов ППЗУ таблице программирования и все остальные переключения хоть и долго, но просто проверяются способом пошагового счета. Для этого нужно шины сигнала F, Fинв и «выхода 1» ГТИ зашунтировать на «землю» через резисторы сопротивлением 10...30 к. После этого отключить две первые от транзисторов АБЭЗ, а третью—от вывода 10 DD7.3. Затем с помощью одного двухпозиционного тумблера подключить напряжение U3 либо к шине F, либо к Fинв, а через кнопку (или другой тумблер) это же напряжение подать на шину «выход 1». Далее, установив на шине F??? напряжение U3, что будет соответствовать измерительному интервалу, при включении-выключении кнопки можно проверить работу счетчика СчТ, а переключив тумблер в противоположное состояние,— работу СчУ. Установив таким образом какие-либо коды на выходах счетчиков, можно проверить работу ППЗУ и записанную программу, имитируя импульсное питание ИМС DD4 кратковременным (до 1 с) замыканием коллектора VT2 на «землю». Контролировать совпадение выходных кодов ППЗУ и СчУ можно по напряжению на резисторе R9. на выводе 11 DD2.2 и на коллекторе VТ1.
«Переключатель характеристик» ОЗ SA1 и потенциометр R8 крепятся вместе с SA1 и SA2 АБЭЗ на рулевой колонке. Чтобы легко можно было на ощупь оценить положение движка потенциометра, т. е. примерное значение частоты ГТИ и, стало быть, сдвиг характеристики ОЗ, на его ось насажена ручка-«клювик». Регулировочные элементы корректора — R3 и R2 расположены под кожухом блока, а оси этих резисторов выведены «под шлиц». Балансировочные потенциометры фактически заменены парами постоянных резисторов, в которых одно подбирается при настройке.
Светодиодный индикатор исправности ЦифРУОЗ подбором цепи R18C3 настраивается на редкое, но хорошо заметное вспыхивание при 1500...2000 об/мин.
Рис9. Печатная плата со стороны компонентов, .jpg 126kb
Рис10. Печатная плата со стороны фольги, .jpg 94kb
Литература
