Elektrika

Návod na stavbu regulátoru předstihu

Radek Tabara mi zaslal detailní popis svého regulátoru předstihu. Je určen pouze pro 12 V síť!!!

Regulátor předstihu (Direct Ignition V2.4)

Stručná charakteristika

Direct Ignition je zapalování s řízením předstihu zážehu pro spalovací motory sportovních a hobby strojů. Řízení předstihu je možné dle dvou nastavitelných křivek v rozsahu 0 až 90° při otáčkách 500 až 20.500 ot/min. Zapalování umožňuje spínání buzení jedné a nebo zcela nezávislé buzení dvou indukčních cívek.

Veškeré funkce a volitelné pracovní režimy zapalování je možné nastavit pomocí osobního počítače. K tomuto účelu slouží program Ignition Control, který současně umožňuje Online vizualizaci skutečných hodnot otáček, předstihu a všech analogových a digitálních vstupů. K propojení osobního počítače a zapalování slouží propojovací kabel opatřený konektory Cannon 9/ Jack 2,5.

Analogové a digitální vstupy a výstupy umožňují realizaci rozšířených funkcí, např.: přepínání křivek předstihu, blokování buzení, výstup otáčkoměru, spínání signalizace řadících otáček, připojení teplotního, podtlakového čidla a další. Řízení předstihu zážehu je realizováno přepočtem žádané křivky předstihu zážehu na tabulku časových zpoždění. V závislosti na aktuálních otáčkách motoru jsou jednotlivá časová zpoždění z tabulky vybírána a prostřednictvím mikroprocesoru přesně odměřována, čímž dochází k výslednému efektu řízení předstihu.

Základní technické parametry

Parametr Rozsah
Napájecí napětí 5,5 až 18V, (max. 25V, přepěť. ochrana 33V)
Pracovní otáčky 0 až 25.000 ot/min
Rozsah řízení předstihu 0 až 90°
Pracovní teplota -25 až 60°C
Otáčkový rozsah s řízením předstihu 500 až 20.500 ot/min
Řízení energie jiskry Max., Med., Min., Řízená (dle napětí sítě)
Spínání buzení indukčních cívek max. 15A
Měření napětí sítě (palubní napětí) 5,5 až 25V (tol. ±1%)
Analogové vstupy (AI1, AI2) 0 až 2,5V; 0 až 5V; 0,2 až 2,5kW; > 2,5kW
Analogové/digitální vstupy (AI3/DI3, AI4/DI4) 0 až 5V / 0 až 1V = L; 3 až 20V = H
Digitální vstupy (DI1, DI2) 0 až 1V = L, 3 až 20V = H
Digitální výstupy (DO1, DO2) Otevřený kolektor (max. 1A)
Automatické odpojení buzení indukčních cívek Odpojení za 5 až 120s po stopu motoru
Signalizace stavu kontrolkou Zelená + Červená

Schéma konektorů zapalování

Schéma konektorů zapalování

Význam vodičů konektoru K1

Význam vodičů konektoru K1

Význam vodičů konektoru K1



Označení Význam Rozsah, aktivní úroveň
+ Napájení 5,5 až 18V, (max. 25V)
G Zemnění 0V
Pa Snímač otáčení A -30 až 30V, vzestupná hrana 0 -> 1,2V
Pb Snímač otáčení B -30 až 30V, vzestupná hrana 0 -> 1,2V
1a Spínání indukční cívky A 15A
1b Spínání indukční cívky B 15A

Nahradíme stávající přerušovač směrovek elektronickým a kontrolku LED diodou.

Význam vodičů konektoru K2

Význam vodičů konektoru K2

Označení Význam Rozsah, aktivní úroveň
G Zemnění (Stínění) 0V
AI1 Analogový vstup 1 0 až 2,5V; 0 až 5V; 0,2 až 2,5kW; > 2,5kW
AI2 Analogový vstup 2 0 až 2,5V; 0 až 5V; 0,2 až 2,5kW; > 2,5kW
AI3/DI3 Analogový / Digitální vstup 3 0 až 5V / 0 až 1V = L; 3 až 20V = H
AI4/DI4 Analogový / Digitální vstup 4 0 až 5V / 0 až 1V = L; 3 až 20V = H
DI1 Digitální vstup 1 0 až 1V = L, 3 až 20V = H
DI2 Digitální vstup 2 0 až 1V = L, 3 až 20V = H
DO1 Digitální výstup 1 otevřený kolektor (max. 1A)
DO2 Digitální výstup 2 otevřený kolektor (max. 1A)
Res. Rezerva 15A

Instalace

Elektronické zapalování sice pracuje s bezpečným napětím do 25V, ale spíná indukční zátěž na které vzniká napětí několika tisíc voltů. Proto je nutné pracovat s elektronickým zapalováním maximálně obezřetně a jakékoli změny na elektrické instalaci zapalování vždy provádět při jeho vypnutém napájení. Napájení a veškeré vstupy zapalování jsou chráněny proti přepětí a proti přepólování. Stav přepětí a ani přepólování ovšem nesmí působit trvale, protože může dojít k přetížení ochranných prvků a k částečnému nebo úplnému poškození funkce zapalování. Výstupy zapalování nejsou chráněny proti zkratu a proto nesmí nikdy dojít k přímému připojení výstupu 1a, 1b, DO1 nebo DO2 k napájecí svorce. Rovněž nesmí dojít ke spojení s impedancí, která by způsobila překročení dovoleného proudu a tedy přetížení a následující destrukci daného spínacího prvku v zapalování.

Zapalování nesmí být nikdy instalováno na místech s přímým působením vody, chemických látek, vysokých teplot a silných vibrací. Působení kteréhokoli z těchto vlivů může vyvolat nevratné poškození nebo zničení funkce zapalování.

Správná a spolehlivá funkce instalovaného zařízení je v základu podmíněna jeho správným napájením. Veškeré použité výkonové vodiče (+, G, 1a, 1b) musí mít průměr minimálně 1,5mm (optim. 2mm). Napájení musí být provedeno vždy přes jistící prvek (tavnou pojistku 2A), která ochrání zapalování v případě přepólování, přepětí nebo jiné poruchy. Signálový vodič z indukčního, Hallova nebo i optického snímače otáčení musí být vždy ve stíněném provedení, pro eliminování případných rušivých vlivů vysokonapěťové elektroinstalace. Instalovaný snímač otáčení musí generovat kladnou vzestupnou hranu, která je zapalováním vnímána jako podnět pro časování zpoždění a následné generování jiskry.

Schéma zapojení

Základní schéma zapojení je uvedeno pro variantu se dvěmi indukčními cívkami. V případě varianty s jednou indukční cívkou odpadá snímač a cívka s označením II.

Schéma zapojení

Schémata zapojení vstupů a výstupů rozšiřujících funkcí nejsou vyznačena konkrétně pro daný typ čidla či zátěže, protože nelze pokrýt všechny možné varianty. Na analogové vstupy AI1 a AI2 je možné připojit snímače jejich výstupem je napětí nebo odpor, ale na vstup AI3 a AI4 lze připojit pouze čidla výstupem napětí. Signál z analogových čidel je vhodné vést stíněným kabelem, který způsobí významné omezení rušení.

Zapojení Zapojení

Analogové vstupy AI3 a AI4 je rovněž možné alternativně použít jako digitální vstupy DI3 a DI4. Změna logického stavu vstupů DI3 a DI4 se provádí připojením vnějšího napětí. Změna logické úrovně vstupů DI1 a DI2 se provádí pouhým přizemněním vstupu.

Zapojení Zapojení

Digitální výstupy lze použít pro spínání zátěže k nule s maximálním proudovým zatížením 1A. Lze zde tedy připojit např. cívku relé, cívku uzávěru paliva, kontrolku řadících otáček atd.

Zapojení

Snímač otáčení

Významným prvkem v soustavě elektronického zapalování je snímač otáčení. Lze použít jakýkoliv typ snímače, který splňuje podmínku vzestupné hrany (změny napětí) 0 -> 1,2V. Tento požadavek splňují indukční a Hallovy snímače otáčení. Při amatérské instalaci lze použít i optický snímač nebo mechanický (kladívkový) snímač. Pro dosažení maximální spolehlivosti je ovšem vhodné zvolit továrně vyráběný snímač otáčení. Signálový vodič ze snímače otáčení musí být vždy ve stíněném provedení, pro eliminování případných rušivých vlivů vysokonapěťové elektroinstalace.

Snímač otáčení

Na základě každého platného impulsu ze snímače otáčení je prostřednictvím soustavy zapalování a indukční cívky je generována jiskra.

Nastavení předstihu

Posledním a nejdůležitějším bodem instalace je správné nastavení zapalování tak, aby mohlo bezchybně plnit veškeré požadované funkce.

V první fázi je důležité si uvědomit jaký maximální předstih zážehu motor vyžaduje. Tento maximální předstih je nutné nastavit na snímači otáčení (např. 35°) a zároveň jej zadat jako referenční hodnotu do programu v záložce Křivka předstihu do položky Snímač otáčení. Vždy je tedy nutné, aby se hodnota předstihu nastaveném na snímači otáčení shodovala s předstihem zadaným v programu. Od tohoto údaje se odvíjí přepočet křivky předstihu do tabulky a zejména přesnost Online vizualizace aktuálního předstihu. Hodnotu předstihu na snímači otáčení je možné dodatečně opravit porovnáním skutečné hodnoty předstihu zjištěné např. stroboskopem a hodnoty předstihu udávané v Online vizualizaci.

Na motocyklových motorech se udávají předstihy zážehu pro snazší nastavení v [mm], proto program umožňuje automatický přepočet předstihu z [mm] na [°]. Okno přepočtu předstihu se aktivuje dvojklikem myši v záložce Křivka předstihu a položce Snímač otáčení.

Signalizační kontrolka

Profil všech funkcí zapalování je uložen v paměti zapalování, která si uchovává data i bez napájení. Obsah této paměti je nahrán z programu Ignition Control.

Jestliže paměť ještě nebyla nikdy nahrána nebo došlo k přerušení posledního nahrávání, bude tento stav po zapnutí signalizován krátkým zablikáním červené kontrolky. Veškerá nastavení pak budou daná výrobcem. Správný obsah paměti je signalizován trvalým zeleným svitem kontrolky. Zápis dat z počítače do zapalování je signalizován červeným nepřerušovaným svitem. Přejde-li zapalování do ochranného módu (motor neběží a režim je povolen) dojde ke zhasnutí zeleného svitu kontrolky (indukční cívky nejsou buzeny). Po příchodu impulsu ze snímače otáčení dojde opět k rozsvícení kontrolky (opětovné buzení).

Program Ignition Control

Elektronické zapalování obsahuje řadu funkcí jejichž nastavení lze s výhodou provést prostřednictvím osobního počítače programem Ignition Control. Komunikace s počítačem probíhá prostřednictvím komunikačního rozhraní RS232 s rychlostí 19200Bd. Proto musí být počítač vybaven alespoň jedním COM portem a nebo převodníkem USB/RS232.

Program Ignition Control je rozdělen do čtyř samostatných částí:

  • Online vizualizace
  • Křivka předstihu
  • Rozšířené funkce
  • Kalibrace čidel

Veškeré parametry zadané v příslušných záložkách Křivka předstihu, Rozšířené funkce a Kalibrace čidel, lze uložit do souboru položkou v hlavním menu Soubor -> Uložit nebo Soubor -> Uložit jako …, kdy bude zobrazeno i dialogové okno pro zadání cesty uložení souboru. Následně lze uložené data otevřít položkou Soubor -> Otevřít… Do souboru se ukládají veškerá data týkající se křivky předstihu, parametrů motoru a jeho čidel.

Při změnách křivky předstihu a jiných údajů, může dojít k nechtěné poruše původních dat. K tomuto účelu slouží funkce z hlavního menu Úpravy -> Zpět a Úpravy -> Vpřed. Program umožňuje 19 kroků vzad a následně vpřed. Pro přenos křivky předstihu do zapalování slouží položka Úpravy -> Přenos… Tuto funkci lze aktivovat i stiskem tlačítka F2. K nastavení aplikačních parametrů slouží dialog spouštěný položkou hlavního menu Nastavení -> Parametry … Zde je zejména poskytnuta možnost nastavení jazyka aplikace.

Významné funkční položky z hlavního menu jsou dostupné i na liště rychlé volby a případně jsou také spouštěna prostřednictvím tzv. horkých kláves např. F2, Ctrl+S, atd.

Online vizualizace

Vždy při instalaci, nastavení a provozu zařízení je důležité mít možnost zpětné kontroly nad instalovaným zařízením. Proto také i zapalování poskytuje možnost připojení a získávání aktuálních hodnot i za běhu motoru.

Online vizualizace zobrazuje tyto základní parametry:

  • Otáčky motoru
  • Předstih zážehu
  • Napětí sítě (Palubní napětí)
  • Digitální vstupy (Pa, Pb, DI1, DI2, DI3, DI4)
  • Digitální výstupy (DO1, DO2)
  • Analogové vstupy (AI1, AI2, AI3, AI4)

Ke spuštění Online vizualizace je vždy nutné propojení počítače a zapalování kabelem Jack 2,5 / Canon 9, otevření komunikačního portu a spuštění vizualizace tlačítkem Start. V případě, že se po stisku tlačítka Start nezobrazí aktuální data pak zkontrolujte správnost připojení komunikačního kabelu, případně číslo použitého komunikačního portu a správnost napájení zapalování.

Křivka předstihu

Základní vlastností zapalování je řízení předstihu v závislosti na aktuálních otáčkách motoru. K nastavení charakteristiky řízení předstihu slouží záložka Křivka předstihu.

Prvním krokem před nastavením křivky předstihu je určení maximálního předstihu, který bude nastaven na snímači předstihu a který musí být rovněž zadán v položce Snímač otáčení (více viz. Nastavení předstihu).

Dvojklikem na položce Snímač otáčení lze aktivovat okno pro přepočet předstihu z [mm] na [°]. Pro správnost přepočtu je nutné zadat i hodnotu zdvihu motoru.

Po zadání hodnoty nastavení snímače otáčení lze pokračovat zadáním maximálních povolených otáček motoru v položce Maximální otáčky. Zde je vhodné vybrat nejbližší vyšší hodnotu z nabízených otáček.

Tímto je vymezena oblast pro zobrazení křivky v grafu a její následné přepočty.

Kliknutím pravým tlačítkem myši na oblast grafu nebo tabulky dojde ke zobrazení menu nabízející funkce pro práci s křivkou.

Pro snadnou editaci křivky slouží Editor Křivky. Umožňuje rychlé vytvoření automatického průběhu křivky s lineárním nebo logaritmickým průběhem případně umožňuje zadání zkrácené tabulky.

Průběh křivky lze snadno upravit tahem myši od průběhu křivky směrem nahoru nebo dolu. Šířka záběru myši se nastavuje mezi vodorovnými šipkami v panelu Úprava křivky. V tomto panelu se vyskytují i tlačítka se svislými šipkami které po stisku přesouvají křivku o požadovaný počet stupňů.

Při úpravách křivky může dojít k porušení plynulosti průběhu křivky. Pro opravu tohoto stavu je určen Filtr křivky. Účinek filtru lze znásobit jeho opakovaným použitím.

Výběrovými políčky [1] a [2] je umožněno přepínání mezi průběhem křivky 1 a 2.

Pro optimalizaci typu indukční cívky a jejího buzení slouží položka Energie jiskry. Pro indukční cívky s odporem menším než 2 W je nutné nastavit buzení střední až minimální, které zamezí přebuzení indukční cívky a jejímu přehřívání. Pro cívky s odporem větším než 2 W slouží nastavení buzení střední a maximální. Kompromisem buzení indukční cívky je nastavení pro řízení energie jiskry, které řídí buzení na základě hodnoty palubního napětí.

Palubní napětí / otáčky Řízené buzení
< 9V Maximální
9V - 11,5V Střední
> 11,5V / pod 3300ot/min Minimální
> 11,5V / 3300 až 6500ot/min Střední
> 11,5V / > 6500ot/min Maximální

Rozšířené funkce

Zejména pro zvýšení bezpečnosti provozu a také pro vyšší možnosti při nastavení křivky předstihu zapalování slouží rozšířené funkce. Rozšířené funkce tvoří soubor digitálních vstupů DI1 až DI4, výstupů DO1, DO2 a analogových vstupů AI1 až AI4. Funkce jednotlivých rozšiřujících vstupů a výstupů lze libovolně povolovat a případně také invertovat.

Odpojení buzení 5 až 120s.

Povolení automatického vypnutí buzení indukčních cívek po uplynutí nastavené doby 5 až 120s. Toto opatření zamezuje zničení indukčních cívek trvalým budícím proudem.

Omezení otáček 1000 až 25000ot/min
Povolení funkce omezení otáček způsobí pravidelné přerušování buzení indukční cívky, po překročení zvolené meze otáček.

Bezpečnostní stop 1000 až 28000ot/min
Překročení nastavených otáček způsobí úplné přerušení buzení. Činnost buzení je opět obnovena po zastavení motoru.

DI1 - Přepínání Křivka 1 / Křivka 2
Umožňuje snadné přepínání křivek předstihu kdykoli za běhu motoru. Není-li funkce aktivována je pro řízení vždy použita Křivka 1.

DI2 - Blokování Buzení
Poskytuje okamžitou možnost blokování rozběhu nebo běhu motoru.

DI3 - Blokování Buzení
Poskytuje okamžitou možnost blokování rozběhu nebo běhu motoru.

DI4 - Rezerva
Vstup rezervovaný pro budoucí použití.

DO1 - Spínaní [x1/min]
Výstup na otáčkoměr

DO2 - Spínaní [1/min]> Zadané otáčky
Výstup spínaný na základě počtu zadaných otáček

Kalibrace čidel

Pro optimální diagnostiku motoru je důležité znát provozní stavy vybraných provozních veličin. Pro snímání signálů z čidel provozních stavů slouží čtyři analogové vstupy.

Vstupy AI1 a AI2 mají nastavitelné rozsahy 0-2,5V, 0-5V, 0-2,5kW, >2,5kW. Zbylé vstupy AI3 a AI4 mají pevný rozsah 0-5V. Alternativně mohou být používány jako digitální vstupy DI3 a DI4.

Kalibrace čidel umožňuje nastavení vlastního názvu vstupu, jednotky a tabulky převodu vstupního signálu v rozsahu 0 až 100% na hodnoty odpovídající skutečně měřenému signálu např. °C, kPa, %, atd. Do tabulky příslušného vstupu je nutné zadat minimálně dvě hodnoty, které mohou nabývat jak kladných tak i záporných hodnot.

Postup při kalibraci čidla:

  • Zadejte typ výstupního signálu z čidla do položky Typ čidla (0 až 2,5V; 0 až 5V; 0,2 až 2,5kW; > 2,5kW)
  • Snižte hodnotu měřené veličiny v okolí čidla (např. teplotu) na minimum
  • Hodnotu měřené veličiny v okolí čidla plynule zvětšujte na maximální vždy, když dosáhne měřený signál ve vstupním měřeném rozsahu některé z hodnot 0, 10, 20 … 100%, zapište ji do příslušného řádku tabulky odpovídající danému vstupu

Autor: Radek Taraba (radek.taraba@post.cz)
Datum: 8.4.2007

Zpět do sekce

Anketa

Využili jste naši Databázi servisů?

1323(58%)
 
287(13%)
 
652(29%)
 
Celkem 2263 hlasů.

Chat





22 uživatelů online

Vyhledávání

Odkazy

McLaren Unofficial Fan Site
Pro řidiče suverény...
motoride
motorky
[.:MotorBook.cz:.]
www.JAWAmania.info
Simson na fotce
MZ-CENTER
Honda CBR 125 Czech Forum :: Fórum
Simson klub Plzeň

© Tomáš Roštejnský 2006-2007