Сигнализатор неоптимального режима работы двигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

Описываемое в статье устройство предназначено для контроля параметров прерывателя-распределителя системы зажигания и частоты вращения коленвала автомобильного двигателя. При отклонении их от нормы подаются световой и звуковой сигналы, напоминая водителю о необходимости проведения соответствующих регулировок узла прерывателя или перехода на другую передачу для уменьшения расхода горючего.

Большинство отечественных легковых автомобилей ВАЗ, АЗЛК, ГАЗ и ЗАЗ оборудованы классической системой зажигания, центральным узлом которой является прерыватель-распределитель [1]. От его технического состояния и регулировок сильно зависят тяговые характеристики двигателя и, следовательно, расход топлива. Основные параметры этого узла - угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) прерывателя и их электрическое сопротивление. Отклонение этих параметров от нормы приводит к падению мощности искры, вызывающей неполное сгорание топлива. Контроль этих параметров довольно сложен, поэтому многие автовладельцы просто пренебрегают им, предпочитая оплачивать перерасход топлива и испытывая определенные трудности с запуском двигателя при низкой температуре окружающего воздуха.

Между тем в процессе работы двигателя электрический сигнал с прерывателя (рис. 1) содержит всю информацию, необходимую не только для измерения названных выше параметров, но и для замера УЗСК всех четырех цилиндров. Это позволяет вычислить отклонения углов от среднего значения и, таким образом, косвенно оценить состояние кулачка прерывателя и степень износа его валика. (Следует отметить, что неисправность может возникнуть не только вследствие износа, например, из-за недостаточной смазки деталей распределителя, но и при ослаблении креплений регулировочных элементов из-за вибрации). Кроме того, сигнал с прерывателя позволяет определить частоту вращения коленчатого вала двигателя. Если она чрезмерно мала при движении с включенной передачей или, наоборот, чрезмерно велика, то двигатель также работает неоптимально и расходует лишнее горючее. Такая ситуация свидетельствует о необходимости перехода на более низкую передачу в первом случае или на более высокую - во втором.

Как видно из рис. 1, сопротивление контактов характеризуется напряжением U0 (оно прямо пропорционально сопротивлению). УЗСК а для каждого из цилиндров можно вычислить (в градусах) по формуле α = 90ti1/(ti1+ti2); а частоту вращения коленвала двигателя F (в оборотах в минуту) - по формуле

где i - номер цилиндра.

Принципиальная схема сигнализатора показана на рис. 2. Его основа - МК Z86E0208PEC (DD1), тактовую частоту задает кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 8 МГц. Питается прибор от 12-вольтного аккумулятора автомобиля через параметрический стабилизатор напряжения R1VD1. Для ослабления помех в цепи питания предусмотрены оксидный конденсатор С1 и керамический С2.

Входной сигнал поступает через амплитудный ограничитель R2VD3VD5 на вывод Р32 порта Р3, являющийся неинвертирующим входом одного из двух встроенных компараторов МК [2] На вывод РЗЗ - общий для инвертирующих входов обоих компараторов - подается сигнал с интегрирующей цепи R3C6, обеспечивающей функцию аналого-цифрового преобразования [2].

Результат программной обработки поступивших сигналов выдается на светодиоды HL1, HL2 и звуковой пьезоизлучатель BQ1, подключенный непосредственно к выводам Р26 и Р27 порта Р2.

На основании результатов измерений прибор формирует следующие сигналы:

- зеленый световой сигнал (HL2) при достаточно низком сопротивлении контактов прерывателя и когда величины среднего значения УЗСК прерывателя и его разброса для разных цилиндров находятся в пределах нормы;

- красный световой сигнал (HL1) при отклонении указанных величин от нормы, свидетельствующий о необходимости проведения профилактики или ремонта прерывателя-распределителя;

- звуковой сигнал при слишком низкой или слишком высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, предупреждающий водителя о необходимости переключить передачу (при низкой частоте - низкого тона, при высокой - высокого).

Поскольку МК работает в условиях сильных помех, для предотвращения случайного его перехода в режим программирования ППЗУ в прибор введены (в соответствии с рекомендациями изготовителя) защитные диоды VD2-VD4 и конденсатор С5.

Настройка прибора на работу в том или ином классе автомобилей осуществляется выключателями SA1 и SA2 в соответствии с табл. 1.

Работа устройства поясняется графом переходов, показанным на рис. 3.

Граф включает в себя четыре вершины-состояния, соответствующие режимам:

• T_MEAS - (MEASURE TIME) - измерение времени;
• U_MEAS - (MEASURE U) - измерение напряжения;
• CALCUL - режим вычисления, в котором происходит обработка результатов измерений;
• DISPLAY - режим отображения результатов вычислений.

Переходы между состояниями, показанные ребрами графа, вызываются следующими событиями:

• TI - (TIMER INTERRUPT) - прерывание от таймера МК;
• Fl - (FALLING INTERRUPT) - прерывание по спаду входного сигнала;
• CI - (COMPARE INTERRUPT) - прерывание от встроенного в МК компаратора;
• ТЕ, UE, СЕ, DE - окончание процессов измерения времени, напряжения, вычисления и отображения соответственно.

После включения питания происходит автосброс МК и инициализируется состояние TMEAS. Вначале разрешается прерывание только по спаду входного сигнала (см. рис. 1), и при наличии спада МК "захватывает" его и начинает измерять временные интервалы. Затем разрешаются прерывания от таймера. Путем подсчета их числа вычисляется длительность первого временного интервала. При поступлении на вход МК фронта сигнала значение счета запоминается и начинается измерение следующего интервала. Подобным образом измеряется длительность всех восьми интервалов, после чего МК переходит в состояние измерения напряжения U0(U_MEAS).

В этом состоянии МК формирует на выходе Р00 потенциал лог. 1, благодаря чему начинается формирование квазилинейного нарастающего напряжения на входе РЗЗ с помощью цепи R3C6. Одновременно запускается таймер МК на время, соответствующее уровню U0 = 0,2 В. Разрешаются прерывания от таймера и компаратора. Если первым поступает прерывание от компаратора, то фиксируется факт нормального состояния контактов, а если от таймера, то состояние контактов неудовлетворительное.

Далее устройство переходит в режим CALCUL, когда вычисляются частота вращения коленвала, среднее значение УЗСК и величина его отклонения от этого значения. Причем последние два параметра рассчитываются только в том случае, если расчетная частота не превышает 1000 мин-1 (номинальное значение УЗСК измеряется только на холостом ходу). По окончании расчетов программа переходит в режим DISPLAY

В этом режиме считывается установленный выключателями SA1, SA2 код типа автомобиля, сравниваются вычисленные значения УЗСК и неравномерности УЗСК с соответствующими константами, "зашитыми" в ППЗУ, и по результатам сравнения выдается сигнал зажигания того или иного светодиода. Затем проверяется "попадание" текущей частоты вращения коленвала в выбранные границы и, если она оказывается за пределами установленных значений, включается звук соответствующего тона. Далее весь рабочий цикл повторяется.

Распечатка загрузочного модуля программы приведена в табл. 2. Объем программного кода - 504 байта.

(нажмите для увеличения)

Детали устройства размещают на печатной плате, изготовленной по чертежу, изображенному на рис. 4. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К50-35 (С1) и КМ (остальные), переключателей ПД9-2 (SA1, SA2), трехгнездной колодки КСК1.5-3. Для подключения микроконтроллера использована 18-гнездная панель.

Налаживание устройства начинают с проверки напряжения питания. Для этого, не устанавливая на место микроконтроллер, включают питание и измеряют напряжение на контакте 5 его панели. Оно должно быть не менее 4,5 В, в противном случае стабилитрон VD1 необходимо заменить другим, с нужным напряжением стабилизации. Затем проверяют исправность светодиодов (для этого поочередно соединяют отрезком провода контакт 5 панели МК с ее контактами 12 и 13).

Далее при отключенном питании устанавливают в панель запрограммированный МК и соединяют устройство с клеммой прерывателя. Если при включении питания прибор не заработает, к выводу 6 микросхемы DD1 подсоединяют осциллограф (с входным сопротивлением не менее 10 МОм) и проверяют, возбуждается ли тактовый генератор МК. Отсутствие колебаний синусоидальной формы частотой 8 МГц свидетельствует о том, что генератор не работает. В этом случае нужно проверить кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы C3 и С4.

В автомобиле устройство размещают на передней панели в поле зрения водителя.

Функции устройства можно существенно расширить, применив вместо Z86E0208PEC модификации МК с индексами 04, 08, совместимые по выводам и имеющие большие ресурсы памяти программ и данных.

Литература

1. Резник А. М. Орлов В. П. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 1981.
2. Гладштейн М. А. Микроконтроллеры семейства Z86 фирмы Ztlog. Руководство программиста. - М.: ДОДЭКА, 1999.

Авторы: М.Гладштейн, М.Пудов, г.Рыбинск

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Литий-ионный транзистор с твердым электролитом 22.11.2020 Одна из самых "горячих" областей прикладной физики, спинтроника, занимается устройствами, использующими для выполнения полезных функций спин электронов. Однако измерять это фундаментальное квантовое свойство и, вообще, манипулировать им, остается непростой задачей. Результаты исследования, предпринятого группой ученых Токийского научного университета и Национального института материаловедения (NIMS), должны помочь устранить некоторые из ограничений, свойственных современным устройствам спинтроники, такие как завышенный расход энергии, низкие рабочие температуры и потребность в редких и дорогостоящих материалах. Японские инженеры представили простую, но, вместе с этим, эффективную стратегию изменения угла намагниченности в типичном ферромагнитном материале - магнетите (Fe3O4). Команде удалось сконструировать окислительно-восстановительный (редокс) транзистор, содержащий тонкую пленку магнетита на оксиде магния и твердый электролит из силиката лития с микродобавкой циркония. Введение ионов лития в твердый электролит позволяло добиться вращения угла намагничивания при комнатной температуре и существенно изменить плотность электронных носителей. Это вращение намагниченности вызвано изменением спин-орбитальной связи из-за инъекции электронов в ферромагнетик. В отличие от прежних попыток управления углом намагниченности, в которых использовали сильные внешние магнитные поля или спиновые токи, новый подход основан на обратимой электрохимической реакции. После приложения внешнего напряжения ионы лития мигрируют из верхнего электрода (оксид литий-кобальта) через электролит в слой магнетита. Ионы внедряются в структуру этого материала, образуя соединение LixFe3O4 и вызывают заметное вращение его угла намагничивания из-за изменений в носителях заряда. Используя этот эффект, в экспериментах удалось обратимо изменять угол намагниченности примерно на 10°. Авторы смогли, увеличив напряжение, повернуть намагниченность даже на 56°, однако такие изменения уже не были полностью обратимыми из-за искажений кристаллической структуры, вызываемых ее перенасыщением ионами лития. Полученное устройство имеет сравнительно простую конструкцию, его легко изготавливать промышленным способом. Возможность же управлять намагниченностью при комнатных температурах существенно приближает появления экономичного спинтронного оборудования для широкого круга практических задач.

Другие интересные новости:

▪ Технология измерения времени с точностью до зептосекунд

▪ Оверклокерская память Kingston FURY Beast DDR5 RGB

▪ Металлические жидкие сплавы с рисунками

▪ Выявление деменции за десять лет до диагноза

▪ Жидкий лазер в воздухе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Океанская электростанция. История изобретения и производства

▪ статья Впадают ли белые медведи в зимнюю спячку? Подробный ответ

▪ статья Повар образовательного учреждения. Должностная инструкция

▪ статья Устройства с USB. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Литовские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026