|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Стенд для испытания блоков электронного зажигания бензопилы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби Предлагаемое устройство позволяет на рабочем столе выявить все неисправности и испытать блок электронного зажигания во всех режимах работы на всем диапазоне рабочих температур с возможностью непрерывного и длительного контроля параметров устройства измерительными приборами. В настоящее время у населения имеются различные механизмы с карбюраторными двигателями, на которых установлены блоки электронного зажигания. И хотя теоретически эти устройства должны быть высоконадежными, поскольку не содержат механических контактов, на практике они довольно часто отказывают. Ремонт таких блоков затруднителен по нескольким причинам:
Хочу поделиться собственным опытом по ремонту и проверке блоков электронного зажигания типа ЭМ1, МБ1 (несколько вариантов), МБ2, МБ22. Такие блоки чаще всего используют на бензопилах и лодочных моторах малой мощности. Несмотря на некоторые отличия в конструкции все они работают по одному принципу - это схема тиристорного зажигания с накопительным конденсатором. Рассмотрим принцип работы этих устройств.
На рис.1 изображена катушка питания L1, в которой при движении полюсов магнитов маховика двигателя мимо ее сердечника наводится переменное напряжение. Оно выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Через обмотку I высоковольтного трансформатора TV1 заряжается накопительный конденсатор С1. Катушка L2 (катушка управления) также находится в изменяющемся магнитном поле маховика двигателя. Когда поршень приближается к верхней "мертвой точке", на ее незаземленном выводе появляется напряжение положительной полярности, которое через резистор R1 и диод VD5 поступает на управляющий электрод тиристора VS1. Тиристор открывается, конденсатор С1 быстро разряжается через обмотку I трансформатора TV1, в обмотке II возбуждается импульс высокого напряжения. К выходу этой обмотки подключена свеча зажигания, где и образуется "искра". После разряда конденсатора С1 до некоторой величины тиристор закрывается. Начинается новый цикл заряда и все процессы повторяются. Параметры элементов схемы приведены в табл. 1.
Конструктивно блоки ЭМ1 и МБ1 выглядят, как показано на рис.2. В них сердечники катушек питания и управления разнесены в пространстве. Высоковольтный трансформатор крепят теми же винтами, что и катушку управления, но она не имеет внешнего сердечника, поэтому влиянию внешних магнитных полей подвержена слабо.
Все устройство находится в магнитном поле постоянных магнитов, закрепленных в маховике двигателя. Однако полюса магнитов сориентированы и расположены таким образом, что за один полный оборот коленчатого вала в катушке питания наводится четыре периода переменного импульсного напряжения, а в катушке управления - один. На рис.3 приведены осциллограммы напряжений, полученные на стенде, речь о котором пойдет ниже. Эти эпюры близки к реальным. При измерениях для исключения искажений формы исследуемых сигналов применяли делитель напряжения 1:10 и использовали открытый вход осциллографа. Поскольку эти напряжения являются определяющими для качественной работы блока, проанализируем их подробнее.
Для схемы на рис.1 катушка питания подключена к нагрузке через диодный мост VD1-VD4, поэтому форма напряжения на ней симметричная. Некоторые искажения одного полупериода возникают из-за несимметричности изменения магнитного поля, формируемого стендом, но это не имеет принципиального значения (рис.3,а). С каждым периодом конденсатор С1 ступенчато заряжается до напряжения, примерно равного напряжению на катушке питания (рис.3,г). После четырех циклов заряда на катушке управления возникает положительный импульс (рис.3,б). Об отрицательном всплеске этого импульса поговорим позднее. Управляющий импульс (рис.3,в) через ограничительный резистор R1 и защитный диод VD5 открывает тиристор. Конденсатор разряжается через обмотку I высоковольтного трансформатора до единиц вольт и далее процесс повторяется. Казалось бы теперь, когда мы знаем, как работает блок электронного зажигания, нет ничего проще его проверить. Однако в подавляющем большинстве случаев Вам этого сделать не удастся. Причем чаще всего бывает так, что если зарядить конденсатор С1 от внешнего источника постоянного напряжения и открыть тиристор, то искру можно получить, а на двигателе блок не работает. Приходилось ли Вам "встречать" бензопилу, которая хорошо запускается "на горячую"?. Это большая редкость. А еще двигатель работает с перебоями. Наступает бесконечная замена свечей, чистка карбюратора, а результат нулевой. Прежде чем перейти к разговору об испытательном стенде, который поможет выявить практически любое повреждение, вернемся к принципиальной схеме блоков ЭМ и МБ. Резистор R1 на рис.1 (вариант I) подбирают в процессе настройки в пределах 180...1200 Ом. В данном случае речь идет о разбросе параметров тиристоров, намагниченности постоянных магнитов ротора, зазоре между ними и сердечником катушки управления, а также параметрах самой катушки. Основное назначение этого резистора - ограничение тока управляющего электрода тиристора VS1. В последующей модификации МБ1 (вариант II), схема которой приведена на рис.4, катушка управления имеет короткозамкнутую обмотку II, которая уменьшает вероятность возникновения высоковольтных высокочастотных выбросов в обмотке I. При этом отпала необходимость подбора ограничительного резистора R1.
Обратите внимание, что в обоих вариантах конденсатор С1 заряжается от катушки питания через диодный мост. Поэтому полярность подключения ее выводов значения не имеет. В варианте III (рис.5) управляющий электрод тиристора зашунтирован стабилитроном VD2, который ограничивает напряжение управления тиристором. Поэтому оно мало зависит от числа оборотов двигателя.
От обмотки катушки управления выведен провод на кнопку "Стоп", которая при нажатии закорачивает цепь управления тиристором на корпус. Однако старайтесь никогда не пользоваться этой кнопкой, кроме аварийных ситуаций, иначе можно вывести из строя блок электронного зажигания. Во всех перечисленных вариантах диод VD1 защищает управляющий электрод тиристора от обратного управляющего напряжения. Общим для этих схем является и то, что этот же управляющий электрод практически "висит в воздухе". Такое решение отнюдь не способствует стабильности работы блоков, и только благодаря тому, что на тиристоре рассеивается сравнительно небольшая мощность, он в таком режиме еще как-то работает. Отличительной особенностью варианта III от вариантов I и II является то, что конденсатор С1 заряжается от катушки питания через однополупериодный выпрямитель VD3. Казалось бы, мощность генератора используется только наполовину, но искра в таких блоках интенсивнее и стабильнее. Однако переполюсовка выводов катушки питания изменяет момент заряда конденсатора С1 во времени. Это приводит к ухудшению работы блока или к полной его остановке. Эта катушка имеет другие параметры по сравнению с катушками в вариантах I и II. Поэтому их взаимная замена не равнозначна. Дальнейшее усовершенствование устройств электронного зажигания привели к схеме рис.6, названной блоком ЭМ1.
Конструктивно от предыдущих блоков он ничем не отличается, но в нем управляющий электрод тиристора зашунтирован резистором R2, что поставило его работу в стандартный режим. Диод VD2 не влияет на положительный всплеск управляющего напряжения, но шунтирует отрицательный. При этом катушка управления постоянно нагружена, что исключает ее высоковольтный пробой, чего нельзя сказать о катушках питания в блоках ЭМ и МБ в варианте III. Теперь давайте поговорим о неисправностях, которые возникают в процессе эксплуатации блоков. Их условно можно разделить на две группы: 1) не работает вообще; 2) работает с перебоями. Обнаружить повреждение при неисправностях 1-й группы, как правило, проще. Конечно, блок нужно снять с двигателя. При внимательном внешнем осмотре можно выявить механические повреждения: повреждение катушек ротором или предыдущим "специалистом", плохие пайки выводов, а также грубые попытки доступа к печатной плате. Можно попробовать прозвонить тестером обмотки катушек на обрыв. При этом следует иметь в виду, что их сопротивление имеет большой разброс, и речь может идти только о выявлении обрыва. Ориентировочно это такие величины: катушки питания 0,8...2,0 кОм; катушки управления 50...100 Ом; высоковольтный трансформатор: обмотка I 0,8 Ом, обмотка II 2...3 кОм. Наиболее просто отремонтировать катушку управления. Ее конструкция и направление намотки обмоток показаны на рис. 7.
Моточные данные приведены в табл.1. Не пытайтесь разматывать катушку. Обрыв обычно бывает в начале обмотки. Ее лучше разрубить ножом и молотком. Высокие выступы 4 втулок крепления позволяют однозначно определить направление намотки катушки управления и место крепления ее вывода. Изменение направления намотки сильно изменит угол опережения затухания. В какую сторону намотана шунтирующая обмотка - значения не имеет. Катушка управления намотана виток к витку с межслойной изоляцией. Однако для крепления сердечника катушки в намоточном станке необходимо изготовить приспособление, конструкция которого показана на рис. 8. Оно состоит из фигурной бобышки 2, которая на резьбе крепится к оси намоточного станка 5 и двух гетинаксовых пластин 1, посредством которых при помощи винтов 3 и 4 магнитопровод крепится к бобышке (если Вы никогда не занимались перемоткой моточных изделий, обратитесь за помощью к более опытному товарищу). Это же приспособление применяют и для перемотки катушки питания и высоковольтного трансформатора.
Катушка питания наиболее проста в конструктивном исполнении и намотана внавал на пластмассовом каркасе. Бывают две разновидности таких катушек: с бандажом стеклолентой (с последующей пропиткой лаком) и опрессованные полиэтиленом. При разборке этих катушек можно при желании частично сохранить ее обмотку, но это нецелесообразно. Их также лучше разрубить вышеуказанным способом, не разрушая каркас. Учитывая некритичность этой обмотки, ее можно намотать подходящим проводом без подсчета витков, ориентируясь по заполнению каркаса. Но при этом обмотка должна быть плотной, а выводы закреплены жестко, чтобы исключить трение при вибрации двигателя. Самым сложным в ремонте является высоковольтный трансформатор, или как его часто называют "бобина". Для его ремонта просто необходимы опыт работы с тонкими проводами и приличное терпение. Конструкция трансформатора приведена на рис. 9.
Для его разборки полиэтиленовый бандаж необходимо разрубить с трех сторон по линиям, показанным на рис.9,а,б,в. Образовавшаяся крышка открывается, как показано на рис.9,в. Сам трансформатор вынимают за магнитопровод. Но сначала нужно вынуть вывод первичной обмотки, а потом винтовой вывод высокого напряжения. Поскольку направление его обмоток особого значения не имеет, то их также проще разрубить. Не пытаясь сохранить первичную обмотку. Строго говоря, если обмотки трансформатора включить согласованно, то напряжение на высоковольтном проводе будет выше, хотя и не настолько, чтобы это можно было заметить. Если намотка первичной обмотки никаких трудностей не представляет, то со вторичной дело обстоит куда сложнее. Еще раз взгляните на табл.1, и если у Вас нет подходящей изоляции или провода указанного диаметра (можно несколько тоньше), то дальнейшая работа бессмысленна по следующим причинам: при диаметре провода или толщине изоляции, больше указанных обмотка не вмещается в бандаж, который защищает ее от механических и электрических повреждений. Если применить изоляцию из пропитанной маслом трансформаторной бумаги она долго не проработает, а фторопластовая пленка не позволит уложить провод виток к витку, что в конечном счете приведет к межвитковым пробоям. Но если под руками все есть, то после разборки катушки желательно сохранить проклеенную арматуру катушки вместе с закрепленным на ней высоковольтным выводом. Как показано на рис.9,е. По мере намотки вторичной обмотки оставляйте все большие поля по краям (рис.9,д) во избежание электрического пробоя между верхними и нижними слоями. Количество витков не требует строгого подсчета, но наружный диаметр обмотки необходимо соблюсти, иначе обмотка либо не поместится в бандаже, либо будет болтаться во время работы двигателя и неизбежно выйдет из строя. После установки арматуры высоковольтного провода ее нужно перевязать тонкими прочными нитками. Катушку можно проверить на стенде без бандажа. Если же блок будет установлен на двигатель - обязательно произведите полную сборку трансформатора в обратном порядке, вставив на свое место низковольтный вывод. Швы аккуратно заплавьте горячим паяльником, не допуская попадания припоя. Принципиальная схема стенда приведена на рис.10. Он состоит из генератора импульсов, собранного на VT1, DD1.1, DD1.2 с регулируемой частотой следования импульсов от 0 до нескольких сотен герц, устанавливаемой переменным резистором R3. Изменение частоты равносильно изменению числа оборотов двигателя.
Импульсы через инвертор DD1.3 подаются на базу транзистора VT2, нагрузкой которого служит импульсный трансформатор Т1. Открываясь, тиристор VD5 разряжает конденсатор С5 через обмотки возбуждения катушки питания L1 и L2, переключатель полярности возбуждения изменяет направление магнитного потока. Индикаторная лампочка HL1 служит для контроля наличия импульсов возбуждения и частоты их следования. На триггерах DD2 собран делитель частоты на 4 - в катушках возбуждения L3 и L4 обмотки управления импульсы тока формируются после каждого четвертого импульса в катушках L1, L2. Отличием этого канала возбуждения является лишь наличие цепи питания индикаторной лампы HL2, которая через повышающий трансформатор Т3 включена в цепь питания катушек. В блоке питания нужно установить резисторы R11, R12 и R13 необходимых номиналов. Если применить трансформатор с другими выходными напряжениями, то номиналы этих резисторов необходимо соответствующим образом изменить. Тумблером SA2 включается подогреватель, который с одной стороны позволяет повысить рабочую температуру блока, а с другой - подогревает компаунд до размягчения, не деформируя полиэтиленовую опрессовку катушек блока. Для этой цели использована часть спирали от электроутюга с фарфоровыми изоляторами. Силовой трансформатор должен обеспечивать мощность в нагрузках не менее 60 Вт. В описываемой конструкции использован готовый, поэтому на схеме приведены только напряжения на вторичных обмотках. Импульсные трансформаторы Т1 и Т2 намотаны на ферритовых кольцах К18Ч8Ч5 марки 2000HM. Все обмотки одинаковые и содержат по 40 витков изолированного провода D0,2 мм.
Катушки L1 и L2 содержат по 180 витков провода D0,3 мм, а L3, L4 - по 55 витков провода D0,6 мм. Все они намотаны на сердечниках, сделанных из разрезанных надвое по высоте башмаков обмотки возбуждения неисправного генератора мотоцикла ″Ява - 350/360.00″ (рис.11.,б). Однако предпочтительнее было бы изготовить его из трансформаторной стали, использовав для этой цели элементы конструкции какого-нибудь подходящего по диаметру электродвигателя. Башмаки закреплены на стальных изогнутых магнитных шунтах (рис.11,а), которые в свою очередь с помощью шарниров (рис.11,в), изготовленных из немагнитного материала, подвижно установлены на станине (рис.12).
Станина состоит из двух дисков (рис.13), стянутых между собой втулкой. Между дисками на асбестовой прокладке проложена спираль подогрева. Для теплоизоляции эта конструкция на поддоне стенда закреплена с помощью трех стоек.
Втулка и штифты служат для фиксации испытуемого блока на стенде. Остальные конструктивные элементы предельно просты и не требуют пояснений. На рис. 12 для простоты не показан узел возбуждения катушки управления, который конструктивно повторяет узел катушки питания. Оба они откидываются на шарнирах, удерживаясь в рабочем состоянии пружинами, что обеспечивает их плотное прилегание к сердечникам блока зажигания. В качестве искрового разрядника использован готовый грозозащитный реглируемый разрядник, широко использовавшийся в оборудовании связи. Концы разрядных винтов лучше заострить. При этом длина искры хотя и не будет соответствовать длине искры в свече зажигания, но позволит точнее установить режим разряда. Если же разрядные поверхности закруглить (как у свечи зажигания), то разрядный промежуток существенно уменьшится и его труднее будет регулировать. Детали стенда не требуют высокой точности и поэтому могут быть изготовлены кустарным способом в домашних условиях. Примерные габаритные размеры стенда: ширина 250 мм, высота 140 мм, длина 135 мм. Все органы управления и индикаторные лампы установлены на лицевой панели поддона (на рисунке не показаны). Порядок работы со стендом. Отверните поворотные узлы возбуждения и установите блок зажигания на станину. При этом он зафиксируется втулкой и штифтами в положении, когда высоковольтная катушка направлена в сторону разрядника. Отпустите узлы возбуждения. Они должны прижаться пружинами к блоку зажигания. Вставьте высоковольтный провод разрядника в высоковольтный трансформатор (второй вывод разрядника, естественно, заземлен). Установите зазор разрядника 1,5-2 мм, регулятор частоты - на минимум и включите питание. Поворачивайте регулятор до получения интересующей вас частоты. Искра в зазоре должна быть стабильной, без перерывов во всем диапазоне частот. В некоторых случаях на самой высокой частоте может не успеть закрыться тиристор, тогда уменьшите частоту и щелкните тумблером питания. Уменьшите и увеличьте зазор разрядника. При большом зазоре искра не должна пропадать (вплоть до 5...6 мм). Отклоните узел возбуждения катушки питания. Искра станет слабее и, наконец, пропадет - уменьшиться напряжение питания блока. По максимально возможному углу отклонения, при котором еще сохраняется искра, можно судить о качестве блока. Установите среднюю частоту, и если нужно испытать блок на электрическую прочность, потихоньку отклоните узел возбуждения катушки управления. Искра становится прерывистой, но мощной. Но в таком режиме блок долго работать не должен (и не может). Если после такого испытания он отказал, то на двигателе он наверняка не смог бы работать нормально. Включите питание подогревателя и установите среднюю частоту. При нормальной работе блока и зазоре 3 мм характер искрообразования в нагретом состоянии практически не изменяется. Теперь подключите к МБ осциллограф. Бескорпусные диоды удобнее заменить на КД102Б или на КД103Б (тоже с синей точкой, но у последнего цвет корпуса обязательно черный). Обратное напряжение у КД103Б всего лишь 50 В, но лучше установить диод 2Д102Б с оранжевой точкой. Обычно замена одного элемента существенных улучшений в работе блока не дает. Лучше диоды моста заменить все сразу. И если все же утечка осталась (осциллограф показывает пунктирный график (см. рис.3.г в РЭ7/2001), прежде чем приниматься за тиристор, попробуйте заменить конденсатор на заведомо исправный. При этом следует иметь ввиду, что искра будет зависеть от его емкости следующим образом: при ее уменьшении конденсатор успевает зарядиться до большого напряжения, и поэтому во вторичной обмотке трансформатора формируется импульс меньшей мощности, но большего напряжения. На первый взгляд искра становится вроде бы лучше, но в двигателе при этом происходит неполное сгорание топливной смеси. Если после этого все же "пила" осталась, а искра слабая и с перебоями, то придется заменить тиристор - на проводах вынести тиристор типа КУ202М, Н и закрепить его где-нибудь в подходящем месте. Так же, кстати, можно поступить и с высоковольтным трансформатором, если взять его от мопеда или мотоцикла. Можно взять кристалл от хорошего исправного тиристора и установить его вместо отказавшего следующим образом: сначала нужно разобрать тиристор КУ202М или Н (перед разборкой обязательно хорошенько его прозвоните, в том числе и в нагретом состоянии). Для этого бокорезами или надфилем аккуратно обрежьте выводы тиристора, чтобы освободить жгутики выводов кристалла. При этом важно не заклепать трубчатые выводы анода и управляющего электрода. Ножовкой по металлу у самого корпуса обрежьте резьбовой вывод катода. Зажав тиристор в тиски, не допуская его деформации, как можно ближе к корпусу по кругу обрежьте сварной шов крышки тиристора, повернув ее после этого пассатижами. Крышка отщелкнется. Аккуратно снимите ее верх, откроется доступ к кристаллу. Если он окажется квадратным, ваш труд пошел насмарку, кристалл отделить от корпуса невозможно (хотя тиристор по-прежнему можно использовать). Но если он круглый, прогрейте корпус тиристора мощным хорошо прогретым паяльником, захватив все выводы толстым пинцетом или длинногубцами как можно ближе к кристаллу. Для ускорения процесса демонтажа кристалла наберите на паяльник побольше припоя для увеличения площади теплопередачи. Если кристалл покрыт герметизирующим компаундом, предврительно аккуратно удалите его. При установке демонтированного кристалла на теплоотвод печатной платы управления сначала хорошо прогрейте место установки, а затем приложите к нему новый кристалл и позаботьтесь о быстром охлаждении конструкции, не допуская попадания оловяно-свинцового припоя на место пайки. Эту операцию необходимо производить как можно быстрее. Применяйте для пайки низкотемпературные припои, и поэтому выражение "хорошо прогреть" следует понимать в смысле расплавления остатков этого припоя на теплоотводе. Выводы тиристора не перепутаются: анодный длиннее и толще. И в заключение несколько слов о характерных неисправностях блоков ЭМ и МБ. Чаще всего выходят из строя высоковольтные трансформаторы. Тогда зажигание или не работает совсем, или дает очень слабую искру при всех нормальных осциллограммах. Как правило, при нагреве в диодах и тиристоре утечки появляются практически во всех блоках, но в большей или меньшей степени, поэтому, заменив диоды, не торопитесь менять и тиристор. Если все остальные элементы в норме, то с таким тиристором блок может работать удовлетворительно.
Случается, что после прогрева блок резко прекращает работать, а после остывания восстанавливается, причем также резко. Такое явление наблюдается при нарушении пайки вывода управляющего электрода тиристора. При нормальной работе импульс напряжения управления 3 В (рис.14,а), а при обрыве - до 50 В (рис.14,б). На рис.15 показана форма напряжения на катушке питания однополупериодного выпрямителя. Положительный импульс характеризует процесс заряда конденсатора, а отрицательный - закрытое состояние выпрямительного диода. Автор: В. М. Палей
Питомцы как стимулятор разума
06.10.2025 Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1
06.10.2025 Глазные капли, возвращающие молодость зрению
05.10.2025
▪ Уголь спасет человечество от жажды ▪ Шансы познакомиться с инопланетянами почти нулевые ▪ Расплавлен электронный кристалл ▪ Пластиковый транзистор усиливает биохимический сигнал
▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей ▪ статья Велоплуг. Чертеж, описание ▪ статья Почему на лошадях ездят в седле? Подробный ответ ▪ статья Пикетный узел. Советы туристу ▪ статья Узлы радиолюбительской техники. Разное. Справочник
Комментарии к статье: Анатолий После многочасового блуждания по поисковикам эта статья - бальзам на душу! Спасибо, дорогой Палей В.М. [up] Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua |
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники: