Электронный блок экономайзера на микросхеме К548УН1

114

Об электронных блоках экономайзера журнал «Радио» писал неоднократно (см., например, (1-3)).

Устройство, представленное ниже, в основе своей аналогично опубликованному в (3) и поэтому обладает всеми качествами прототипа, но значительно проще в изготовлении и регулировке. Тому способствовало использование в нем микросхемы К548УН1 — двухканального малошумящего усилителя 34.

Электронный блок экономайзера
В силу ряда достоинств, присущих этой микросхеме, на ее основе при минимальном числе навесных элементов удается реализовать самые различные узлы. Эти достоинства — внутренний стабилизатор напряжения, хорошее быстродействие и др. — позволили исключить три транзистора с сопутствующими им навесными элементами и операционный усилитель К553УД1А. При этом следует заметить, что микросхема К548УН 1 не дороже обычного операционного усилителя (К553УД1. К140УД7) и проще в применении.
Электронный блок (см. схему на рис. 1) состоит из ограничителя импульсов, преобразователя частоты в напряжение, сравнивающего устройства (компаратора напряжения)^ усилителя тока, нагруженного обмоткой электромагнита клапана. Входная цепь, состоящая из резисторов R 1, R2 и емкостного датчика импульсов, выполненного в виде бандажа из 4…8 витков монтажного провода на высоковольтном проводе вблизи катушки зажигания, представляет собой делитель импульсного напряжения. Более удобен съемный датчик, представляющий собой зажим «крокодил», прицепляемый на высоковольтный провод. Под зажим следует поместить на провод виток из тонкой жести шириной 15…20 мм.
Диоды VD1-VD3 ограничивают амплитуду входных импульсов, преобразовывают их в прямоугольные и одновременно защищают вход микросхемы от высокого напряжения. Усилитель DA1.1 включен по схеме одновибратора (описанного в) и выполняет преобразование частота-напряжение с обратной зависимостью.
Второй усилитель DA1.2 работает компаратором напряжения. Он сравнивает выходной сигнал одновибратора, снимаемый с делителя напряжения R4-R6, с образцовым напряжением источника, входящего в состав микросхемы. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации сигнала с выхода одновибратора.
Резистор R8 образует цепь положительной ОС, необходимой для образования «гистерезиса» компаратора. «Гистерезис» обеспечивает четкое включение и отключение электромагнита клапана при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя, не допуская «дребезга» клапана в моменты переключения.
Выходной сигнал компаратора управляет работой усилителя тока на транзисторе VT2. Резистор R10 и стабилитрон VD5 служат для согласования по напряжению входа усилителя с выходом компаратора. Транзистор VT2 работает в режиме переключения. Для его защиты от перегрузки при замыкании в цепи обмотки Y1 электромагнита предусмотрено устройство, собранное на транзисторе VT 1. Сопротивление резистора R 13 определяет ток срабатывания устройства защиты, который должен быть установлен в пределах 0,3…0,4 А. При увеличении тока через транзистор VT2 сверх установленного порога открывается транзистор VT 1, закрывающий транзистор VT2. В результате аварийный ток замыкания оказывается ограниченным на безопасном уровне.
Светодиод HL1 индицирует открытое состояние клапана. Его целесообразно разместить на панели приборов в кабине автомобиля.

Электронный блок экономайзера
Все элементы блока, за исключением светодиода HL1, электромагнита Y1 и контактного датчика SF1, смонтированы на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы представлен на рисунке выше. Форма и размеры платы рассчитаны на ее размещение в корпусе реле регулятора напряжения РР24-Г2. Монтаж должен соответствовать условиям эксплуатации блока на автомобиле.
В экономайзере использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроечный резистор R5 — СП5-2. Оксидные конденсаторы — ЭТО-2 (или К52-2. К52-5. К52-7А); остальные — КСО, К31-11, К73-9. К73-17. Стабилитрон КС191А может быть заменен на Д814Б, КС482А, КС190Б-КС190Д или КС 191 с любым буквенным индексом, а КС156А — на КС156Г. КС456А, КС168А, КС468А.
Резистор R13 — проволочный, намотанный на резистор МЛТ-2 сопротивлением более 300 Ом константановым (или другим высокоомным) проводом диаметром 0,35 мм. Транзистор КТ350А можно заменить любым маломощным кремниевым р-n-р транзистором, например, из серий КТ361, КТ3107, КТ3108. Вместо АЛ307БМ можно использовать любой светодиод из этой серии.
Для налаживания электронного блока экономайзера потребуется источник питания напряжением 13…15 В и током нагрузки до 1 А (можно использовать автомобильную аккумуляторную батарею), вольтметр постоянного тока с входным сопротивлением не менее 1 МОм (лучше использовать цифровой, например, В7-27, В7-50 и т.п.) и генератор прямоугольных (или синусоидальных) импульсов амплитудой до 5…10 В и частотным диапазоном от 20 Гц и выше. Полезным окажется и любой низкочастотный осциллограф.
Вначале проверяют работу усилителя тока. Вместо обмотки электромагнитного клапана Y1 включают в качестве нагрузки резистор сопротивлением 120… 130 Ом мощностью 2…5 Вт либо лампу накаливания на напряжение 12 В и ток 0,3 А (можно использовать автомобильную лампу А12-5 или А12-4). Резистор R10 отключают от выхода микросхемы ОА1.2.
После включения питания транзистор VT2 должен быть закрыт, напряжение на его коллекторе при этом отсутствует, светодиод выключен, нагрузка обесточена. При замыкании отключенного конца резистора R 1 Q на общий провод на коллекторе транзистора VT2 должно появиться напряжение, практически равное напряжению источника питания. Затем припаивают на свое место вывод резистора R10.
При отсутствии входного сигнала на компараторе транзистор VТ2 должен быть закрыт. При появлении входного сигнала напряжением 1,3 В и более (этот уровень определяется внутренним стабилизатором микросхемы) транзистор VT2 открывается.
При указанных на схеме номиналах резисторов R4-R6, отключенном датчике импульсов и питающем напряжении 13,2 В (номинальное напряжение аккумуляторной батареи) на выводе 7 микросхемы будет напряжение 7,45 В, а в точке соединения резисторов R4 и R5 — около 4,3 В. Измерения выполнены высокоомным цифровым вольтметром относительно общего провода. Эти значения — контрольные и могут свидетельствовать о правильной сборке и работе устройства.
Напряжение на конденсаторе СЗ в верхнем положении движка резистора R5 равно 4,3 В, в нижнем — около 1,5 В.
При подаче импульсного сигнала с амплитудой 3…5 В (прямоугольного или синусоидального) на вход устройства напряжение на конденсаторе СЗ в зависимости от частоты f (в герцах) будет равно Uи = Uo*(1-t*f), где Uи — входное напряжение компаратора, В, при подаче входных импульсов; Uo -входное напряжение компаратора, В, при отсутствии входных сигналов, устанавливаемое резистором R5; t — постоянная времени цепи зарядки-разрядки конденсатора С2, с.
Постоянная времени t = Rn*C2, где Rn — сопротивление в омах цепи зарядки и разрядки конденсатора С2, являющееся параметром микросхемы и равное для К548УН1 Rn = 430 кОм; С2 — емкость конденсатора С2, Ф. Для С2 = 0,015 мкф t=6,45*10^-3с.
Частота импульсов f и частота вращения коленчатого вала двигателя n, мин-1 связаны зависимостью f * n/30.
Подставив значения t и f в первую формулу, получим

А так как порог срабатывания компаратора 1,3 В, то его входное напряжение при отсутствии входных импульсов должно быть установлено равным

Отсюда следует простой способ предварительной регулировки электронного блока экономайзера при отсутствии входных импульсов. Так, для срабатывания блока на частоте вращения п = 1500 мин-1, которую рекомендуют в качестве оптимальной, Uo = 1,92 В.
С целью повышения топливной экономичности можно установить, например, n = 1200 мин-1, что соответствует UO = 1,75 В. Однако при этом следует иметь в виду, что при пониженной частоте переключения блока несколько усложнится вождение автомобиля, потребуется приобрести определенный навык.
Затем на вход устройства подают переменное напряжение (прямоугольное или синусоидальное) амплитудой 3…5 В и частотой соответственно 50 или 40 Гц. При этом на конденсаторе СЗ должно быть постоянное напряжение около 1,3 В. При понижении частоты f должен переключиться компаратор и открыться транзистор VT2, о чем будет свидетельствовать появление напряжения на нагрузочном резисторе (лампе) и включение светодиода. При увеличении частоты сверх порогового значения должно происходить обратное переключение компаратора.
Разность значений частоты («гистерезис»), при которых происходит включение и отключение, должна быть в пределах 3…5 Гц. Если она окажется больше, следует увеличить сопротивление резистора R8, и наоборот.
Окончательно правильность регулировки и работу блока проверяют после установки его на автомобиль. Частоту вращения коленчатого вала двигателя, при которой срабатывает устройство, контролируют по тахометру автомобиля и светодиодуHL1.
Дополнительные сведения по работе, регулировке и эксплуатации блока в автомобиле можно найти в.
Ю.РУНОВ
г. Гомель
ЛИТЕРАТУРА
1. Банников В. Янковский А. Экономайзер для автомобильного двигателя. — Радио, 1982, № 11, с. 27,28.
2. Замогиый С. Электронный блок управления экономайзером. — Радио, 1985, № 7, с. 29-31.
3. Федотов А. Электронный блок автомобильного экономайзера. — Радио, 1986, № 7, с. 45,46.
4. Рунов Ю. О некоторых применениях микросхем К538УН1 и К548УН1. — Радио, 1993, N 3, с.31,32.

0
Нравится схема? Поделитесь с другом.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

пять − четыре =