|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Automatyczny regulator kąta OZ na K1816BE31. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery Urządzenia zaprojektowane do automatycznego utrzymywania kąta wyprzedzenia zapłonu (OZ) silnika spalinowego na optymalnym poziomie są nadal dość skomplikowane. Można je uprościć, stosując mikroukłady o wysokim stopniu integracji. Jeden z przykładów pokazano poniżej. Najbardziej oczywistym sposobem na poprawę najważniejszych wskaźników benzynowego silnika spalinowego jest zastąpienie odśrodkowego regulatora kąta OZ elektronicznym z ręcznym, a jeszcze lepiej automatycznym. Podobne regulatory elektroniczne zostały już opisane w czasopiśmie [1; 2]. W oparciu o urządzenie [2] opracowałem prostszy automatyczny regulator kąta O3. Uproszczenie osiągnięto za pomocą mikrokontrolera K1816BE31. Obecność w nim dwóch cyfrowych szesnastocyfrowych timerów pozwala w sposób ciągły i jednocześnie mierzyć prędkość wału korbowego i kontrolować kąt OZ. W przeciwieństwie do pierwowzoru, styki wyłącznika pozostają w położeniu początkowego kąta 03, jak w przypadku mechanicznego regulatora odśrodkowego, co zapewnia normalny tryb zapłonu podczas uruchamiania silnika. Automatyczny regulator przeznaczony jest do współpracy z przerywaczem styków i elektronicznym układem zapłonowym. Opóźnienie iskry względem momentu rozwarcia styków jest równe różnicy między okresem iskrzenia (Ti - 1 / fi, gdzie fi jest częstotliwością rozwarcia styków wyłącznika) a czasem wyprzedzenia zapłonu (odpowiadającym kątowi OZ przy określonej prędkości obrotowej wału korbowego silnika). Obliczenie momentu iskry jest powtarzane co pół obrotu wału korbowego, co praktycznie zapewnia bezwładność regulatora. Przewiduje również wprowadzenie korekty czasowej przez korektor oktanowy, który ustala zarówno wartość, jak i znak poprawki. W zależności od położenia przepustnicy gaźnika i prędkości obrotowej silnika elektrozawór ekonomizera jest sterowany według standardowego algorytmu. Schemat ideowy sterownika cyfrowego pokazano na ryc. 1. Urządzenie składa się z jednostki procesorowej, układu kształtowania wejść, jednostki wyjściowej, korektora oktanowego, jednostki sterującej elektrozaworem ekonomizera, stabilizatora napięcia oraz obwodu izolacji galwanicznej od styków mikroprzełącznika.
Głównym elementem węzła procesora jest jednoukładowy mikrokontroler DD1, dołączony według typowego schematu z pamięcią zewnętrzną (przechowuje programy). Taktowanie mikrokontrolera zapewnia wbudowany oscylator, którego częstotliwość ustawia rezonator kwarcowy ZQ1. Chip DD3 - zatrzask adresu niskiego bajtu. Kształtownik, składający się ze wzmacniacza wejściowego na tranzystorze VT1, pojedynczego wibratora na elementach DD2.1, DD2.4 i wyzwalacza DD2.2, DD2.3, jest montowany zgodnie ze schematem z [2] i jest zaprojektowany w celu wyeliminowania skutków odbijania się styków wyłącznika i podania sygnału niskiego poziomu na wejście P3.2 sterownika w przypadku rozwarcia styków wyłącznika. Wejście shapera jest podłączone do wyłącznika silnika samochodu. Przełącznik SA1 pozwala na wyłączenie automatycznego regulatora i wysłanie sygnału z przerywacza bezpośrednio do zespołu zapłonowego. W szczególności umożliwia to uruchomienie silnika przy mocno rozładowanym akumulatorze, gdy napięcie sieci pokładowej jest niewystarczające do normalnej pracy maszyny. Korektor oktanowy zawiera przełączniki SB1, SA2 i enkoder na diodach VD8-VD22. Korekta momentu iskrzenia jest dyskretna, z krokiem programowym 0,7 stopnia. W zależności od położenia przełącznika SA2, sygnał w kodzie binarnym odwrotnym przez diody wchodzi na wejścia P1.0-P1.3 mikrokontrolera i ustawia dla niego liczbę kroków korekcyjnych. Z przełącznika SB1 na wejście P1.6 sterownika odbierany jest sygnał określający znak korekty. Oprogramowanie określa, że otwarte styki tego przełącznika odpowiadają wzrostowi, a zamknięte styki odpowiadają zmniejszeniu kąta wyprzedzenia zapłonu w stosunku do wartości nominalnej. Węzeł wyjściowy jest montowany na pojedynczym wibratorze DD4.1, DD4.3 ze wzmacniaczem opartym na tranzystorach VT3, VT5 zgodnie ze schematem z [1] i jest przeznaczony do generowania impulsów o dodatniej polaryzacji o amplitudzie 12 V i czasie trwania 500 μs, aby uruchomić elektroniczny układ zapłonowy. Jeśli wyjście elementu DD4.1 jest podłączone do wejść wolnego elementu DD4.4 (nie pokazanego na schemacie), wówczas sekwencja impulsów może zostać usunięta z wyjścia elementu DD4.4 w celu zasilania tachometru elektronicznego. Jednostka sterująca elektrozaworu jest montowana na elemencie DD4.2 i tranzystorach VT2, VT4 zgodnie ze schematem z [3]. Niski poziom logiczny na wyjściu P3.5 sterownika, po odwróceniu elementem DD4.2, otwiera tranzystory VT2, VT4. Przez otwarty tranzystor VT4 napięcie 12 V jest doprowadzane do uzwojenia elektrozaworu, który steruje przepływem paliwa do gaźnika silnika. Na przekaźniku K1 montowany jest węzeł, który zapewnia galwaniczną izolację wejścia mikrokontrolera od styków mikroprzełącznika czujnika, który jest zainstalowany na gaźniku i jest mechanicznie połączony z przepustnicą. Gdy klapa jest otwarta, styki czujnika są zwarte, a na uzwojenie przekaźnika K1 podawane jest napięcie 12 V. Poprzez zwarte styki K1.1 przekaźnika podawany jest niski poziom logiczny na wejście P1.7 sterownika, informując go o otwarciu przepustnicy. Automatyczny regulator jest zasilany z sieci pokładowej samochodu. Przez filtr wejściowy L1C13 napięcie prądu stałego jest dostarczane do stabilizatora DA1, z którego wyjścia napięcie 5 V jest dostarczane do mikroukładów i innych węzłów. Regulator włącza się jednocześnie z zapłonem samochodu. Po przyłożeniu napięcia zasilania kondensator C6 jest ładowany przez rezystor R8, generując sygnał resetowania, zgodnie z którym kontroler DD1 przechodzi w stan początkowy i wykonuje operacje przygotowawcze. Najpierw ustawia niski poziom na wyjściu P3.5, który po odwróceniu przez element DD4.2 i wzmocnieniu przez tranzystor VT2 otwiera tranzystor VT4, a napięcie sieci pokładowej jest dostarczane do uzwojenie elektrozaworu, umożliwiając w ten sposób dostarczanie paliwa do gaźnika silnika. Po drugie, impuls niskiego poziomu na dolnym wejściu elementu DD2.2 zgodnie z obwodem ustawia wyzwalacz DD2.2, DD2.3 do stanu początkowego, w którym wyjście elementu DD2.2 jest wysokie, i wyjście elementu DD2.3 jest niskie. Po trzecie, umożliwia przerwanie niskiego poziomu na wejściu P3.2. Po czwarte, ustawia wewnętrzne timery - liczniki TO i T1 na tryb 16-bitowy oraz umożliwia przerwanie z wewnętrznego timera T1. Timery kontrolera są zorganizowane w taki sposób, że ich stan jest zwiększany o 1 po 12 cyklach oscylatora. Przy częstotliwości taktowania 12 MHz stan timera inkrementuje się po 1 µs, co pozwala na pomiar okresu nie dłuższego niż 65535 µs, co odpowiada prędkości obrotowej wału korbowego silnika co najmniej 457 min-1. Gdy timer przechodzi ze stanu „wszystkich jedynek” do stanu „wszystkich zer”, w specjalnym rejestrze sterownika ustawiana jest flaga przepełnienia, zgodnie z którą, jeżeli przerwanie jest włączone, sterownik wykonuje odpowiedni podprogram obsługujący to przerywać. Następnie sterownik zeruje timery, uruchamia odliczanie timera TO i przechodzi w tryb oczekiwania na stan niski na wejściu P3.2. W ten sposób sterownik cyfrowy jest gotowy do uruchomienia silnika. Przy pierwszym otwarciu styków wyłącznika na wyjściu pojedynczego wibratora DD2.1, DD2.4 zostanie wygenerowany impuls o czasie trwania 500 μs, który po zróżnicowaniu przez obwód C7R11R12 przełączy wyzwalacz DD2.2. 2.3, DD2.2 i niski poziom zostanie ustawiony na wyjściu elementu DD3.2. Wchodząc na wejście PXNUMX sterownika wywoła odpowiednią procedurę obsługi przerwania, która zatrzymuje odliczanie czasu TO, zapisuje jego stan, wykonuje nastawę wstępną i restartuje w trybie zliczania. Następnie analizowana jest zapisana wartość licznika czasu konserwacji. Gdy silnik jest uruchamiany, prędkość wału korbowego jest mniejsza niż dozwolona dla pomiaru, w związku z czym timer konserwacji przepełnia się. W tych warunkach sterownik bezzwłocznie wygeneruje krótki impuls niskiego poziomu na wyjściu P3.4, który uruchomi wibrator pojedynczy DD4.1, DD4.3. Impuls niskiego poziomu o czasie trwania 500 μs, generowany na wyjściu pojedynczego wibratora, zamknie tranzystory VT3, VT5 i uruchomi elektroniczny układ zapłonowy silnika. Następnie kontroler z impulsem niskiego poziomu do dolnego wejścia elementu DD2.2 ustawia wyzwalacz DD2.2, DD2.3 do pierwotnego stanu i ponownie przechodzi w tryb gotowości do następnego przełączenia wyzwalacza. Gdy prędkość wału korbowego przekroczy 457 min-1, przepełnienie timera konserwacji nie występuje, a sterownik analizuje okres iskrzenia podczas wykonywania procedury przetwarzania przerwania na wejściu P3.2. Zgodnie z charakterystyką mechanicznego regulatora P147B, pokazanego na ryc. 2 (N - prędkość obrotowa wału korbowego).
Na swoim odcinku poziomym od zera do punktu 1 urządzenie generuje impulsy wyjściowe bez zwłoki tj. w momencie rozwarcia styków wyłącznika, w odcinkach 1 - 2 sterownik oblicza niezbędne opóźnienie powstania impulsu zapłonu zgodnie z formuła tset = (tmeas - φoz tmeas/180) - tcalc ± tcorr, gdzie tzad - czas opóźnienia zapłonu, μs; tmeas - czas między dwoma sąsiednimi otwarciami wyłącznika, µs; φoz - wartość kąta wyprzedzenia zapłonu przy określonej prędkości obrotowej wału korbowego silnika, w stopniach; tcalc - czas, jaki upłynął od momentu rozwarcia styków przerywacza do zakończenia obliczania opóźnienia zapłonu, μs; tcorr - korekcja czasu (korekta zapłonu), zależna zarówno od położenia przełącznika korektora oktanowego, jak i przełącznika znaku korekcji, μs. Wynikowa wartość opóźnienia jest odejmowana od 65536, wynik ustala licznik czasu T1, po którym zaczyna się, a zawartość licznika czasu zaczyna wzrastać o jeden co mikrosekundę. Równocześnie z zakończeniem obliczania opóźnienia zapłonu sterownik włącza lub wyłącza elektrozawór w zależności od położenia przepustnicy gaźnika i prędkości obrotowej wału silnika. Gdy przepustnica jest otwarta, sterownik stale utrzymuje niski poziom na wyjściu P3.5, umożliwiając w ten sposób dostarczanie paliwa do gaźnika. Gdy jest zamknięty, przekaźnik K1 zwalnia zworę, styki K1.1 otwierają się, a na wejście P10 sterownika jest podawany wysoki poziom przez rezystor R1.7. Sterownik porównuje zmierzony okres iskrzenia z progami czasowymi zdefiniowanymi przez oprogramowanie i odpowiednio otwiera lub zamyka zawór. Te progi czasowe odpowiadają progom ustawionym w jednostce sterującej ekonomizera, która została zamontowana w pojeździe. Po zakończeniu procedury przerwania na wejściu P3.2, sterownik ustawia wyzwalacz DD2.2, DD2.3 w stan początkowy i czeka na sygnał przerwania z timera T1. Po pewnym czasie timer T1 przepełnia się i generuje żądanie przetworzenia wektora przerwań. Sterownik wykonuje odpowiedni podprogram, zatrzymuje timer T1, uruchamia pojedynczy wibrator DD4.1, DD4.3 impulsem niskiego poziomu. Zamknięty tranzystor VT4 wygeneruje impuls rozruchowy dla jednostki zapłonowej. Po zakończeniu podprogramu, sterownik ponownie czeka na niski poziom, aby wejść do P3.2. Ponieważ styki wyłącznika otwierają się co pół obrotu wału korbowego silnika, czas mierzony przez timer TO w każdym cyklu odpowiada 180 stopni. Zmierzony czas jest programowo dzielony przez 256 (otrzymuje się wynik odpowiadający 0,7 stopnia) i mnożony przez kod wprowadzony z enkodera na diodach VD8-VD22. W rezultacie uzyskuje się czas korekty opóźnienia zapłonu tcorr, który jest uwzględniany w ostatecznym obliczeniu opóźnienia zapłonu z odpowiednim znakiem. Kąt korekcji przełącznika SA2 OZ można zmieniać w zakresie od 0 do +6,3 lub od 0 do -6,3 stopnia, co odpowiada górnym i dolnym przerywanym liniom na rys. 2. Zastosowanie kodu odwrotnego umożliwia zmniejszenie liczby diod w enkoderze. Przy nastawieniu kąta korekty ujemnej charakterystyka sterownika jest ograniczona programowo tak, że wynikowy kąt OC nie może przyjmować wartości ujemnych. Rozważmy kształtowanie się charakterystyk automatu-regulatora (takiego samego jak regulatora odśrodkowego), pokazanego na ryc. 2 (gruba przerywana linia). W regulatorze odśrodkowym tę postać charakterystyki ustalają dwie sprężyny o różnej sztywności, które włączają się jedna po drugiej wraz ze wzrostem częstotliwości obrotów wału rozdrabniacza. Linia składa się z czterech sekcji. Na pierwszym odcinku od początku do punktu 1 kąt 03 jest równy zeru. Pozostałe trzy sekcje - 1-2, 2-3 i 3-4 - są aproksymowane liniami prostymi i wyrażone układem trzech równań liniowych zależności kąta O3 od prędkości obrotowej wału korbowego, co ogólnie opisuje wzór φoz = K (N - N0) + φbegin, gdzie φoz to aktualny kąt OZ, stopnie; N - aktualna częstotliwość obrotów wału korbowego silnika, min-1; N0 - częstotliwość obrotów w punkcie początkowym odcinka, min-1; K - współczynnik uwzględniający kąt nachylenia terenu do osi N; φbegin - początkowy kąt OZ dla terenu, deg. Podstawiając te trzy równania dla każdej sekcji do wzoru na tset i wykonując przekształcenia, otrzymujemy układ trzech równań liniowych z zależnością czasu opóźnienia momentu iskrzenia od zmierzonego odstępu czasu między dwoma sąsiednimi otwarciami przerywacza: tset = (tmeas K1/256 - B1) - tpasch ± tcorr (dla sekcji 1-2); tset = (tmeas K2/256 - B2) - tpasch ± tcorr (dla 2-3); tset = (tmeas K3/256 - B3) - tpasch ± tcorr (dla 3-4), gdzie K1, B1, K2, B2, K3, B3 to obliczone współczynniki dla odpowiednich odcinków charakterystyki. W celu wyznaczenia tych współczynników napisano program (tabela 1) w języku programowania Q-Basic.
Początkowe parametry to charakterystyka regulatora odśrodkowego wyłącznika-rozdzielacza R147V samochodu Moskvich-2140, z opisu technicznego [4] - kąt obrotu i prędkość obrotowa wału korbowego silnika (nie mylić z prędkością obrotową, a jego obrót jest o połowę mniejszy od wału korbowego) w punktach 1, 2, 3 - tabela. 2.
w tabeli. 3 podsumowuje wyniki obliczeń dla wskazanego programu. Wartość prędkości obrotowej wału korbowego 6000 min-1 warunkowo przyjmuje się jako maksymalną, ponieważ odcinek od punktu 3 jest poziomy. Aby uprościć program sterujący sterownika, przyjmuje się wartości okresu iskrzenia na początku odcinków charakterystyki równe najbliższej wielokrotności 256.
w tabeli. 4 przedstawia kody programu, który jest umieszczony w pamięci ROM DS1; zapewnia działanie sterownika DD1.
Dzięki temu programowi automatyczny regulator ma podobne właściwości do wyłącznika-dystrybutora R147V i jednostki sterującej ekonomizera 252.3761 silnika samochodu Moskvich-2140, przeznaczonego do zasilania benzyną A-76. Za progi załączania i wyłączania elektrozaworu w zależności od częstotliwości obrotów wału korbowego przyjmuje się odpowiednio 1245 min-1 i 1500 min-1 [5]. Adresy programu, w którym wprowadzane są informacje określające charakterystykę regulatora, podano w tabeli. 5 i 6.
Treść programu jest zapisywana dwubajtowym kodem szesnastkowym, z wyjątkiem okresu iskrzenia na początku odpowiednich sekcji (T1, T2, T3), które są reprezentowane tylko przez starszy bajt. Progi przełączania elektrozaworu z postaci częstotliwościowej na czasową (tabela 6) przelicza się ze wzoru tpor = 3 · 107/Npor, gdzie tpor to czas w µs; Npor - prędkość w min-1. Aby używać maszyny z innymi regulatorami odśrodkowymi i jednostkami sterującymi ekonomizera, ich charakterystyki są zastępowane w obliczeniach. Automatyczny regulator montowany jest na płycie technologicznej o wymiarach 130x85 mm. Połączenia wykonuje się drutem MGTF. Przełączniki SA1, SA2, SB1 są zamontowane na płycie czołowej regulatora. Jeżeli sterowanie elektrozaworem nie jest konieczne, elementy R13-R15, R18, R19, VT2, VT4, VD6, VD7, K1 można pominąć. Widok urządzenia ze zdjętą pokrywą pokazano na rys. 3.
Jako mikrokontroler odpowiedni jest dowolny mikroukład z rodziny Intel51 (180x31, 180x51, 180x52) lub ich odpowiedniki krajowe (na przykład K1816BE51). Regulator wykonany z części serwisowalnych i bez błędów nie wymaga regulacji. Zalecenia dotyczące wymiany elementów i sprawdzenia działania podano w [1-3]. Granice regulacji dla korekcji kąta OZ można w razie potrzeby zwiększyć do ±10,5 stopnia za pomocą przełącznika SA2 na 16 pozycji z dodaniem odpowiedniej liczby diod do enkodera. Możliwe jest również zastosowanie enkodera w postaci przełącznika dla 4 kierunków i 10 lub 16 pozycji, jak w [1]. Regulator montowany jest na desce rozdzielczej samochodu i podłączony przewodem ekranowanym do wyłącznika, stacyjki, elektrozaworu i czujnika na gaźniku. Przed zainstalowaniem regulatora elektronicznego zamocuj krakersy regulatora odśrodkowego w ich pierwotnym położeniu. Moment otwarcia styków wyłącznika musi odpowiadać początkowemu kątowi OZ. Kondensator wyłącznika musi być odłączony. Podczas instalowania automatycznego regulatora w samochodach z czujnikiem śrubowym zainstalowanym na gaźniku (jego styki są zwarte, gdy przepustnica jest zamknięta), konieczne jest podłączenie rezystora R10 do zamkniętych styków przekaźnika K1. Mimo że urządzenie jest przystosowane do współpracy z wyłącznikiem stykowym i elektronicznym układem zapłonowym, przy odpowiednim dopracowaniu układu wejściowego i wyjściowego jest w stanie współpracować z wyłącznikiem bezdotykowym oraz innymi rodzajami zespołu zapłonowego. Tekst źródłowy programu dla K1816BE31 literatura
Autor: A. Obuchow, Perm
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Minielektrownia do ładowania gadżetów ▪ ultradźwiękowa magiczna różdżka ▪ Srebrny nanodrut zamiast folii ITO ▪ Nowy mikrokontroler od Maxim
▪ sekcja serwisu Przedwzmacniacze. Wybór artykułu ▪ Artykuł z brązu. Historia wynalazku i produkcji ▪ artykuł Kto jako pierwszy odkrył biegun północny? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca z narzędziami ściernymi i kolanowymi. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ papier zamienia się w pieniądze. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony