Оптический датчик для бсз иж планета 5 своими руками

Опыт с установкой БСЗ на Планету

Среди владельцев советских мотоциклов существовала довольно популярная забава — установка бесконтактной системы зажигания (БСЗ). Естественно, делали они это не просто так, на это их подбивали определенные преимущества БСЗ. Коммутатор позволяет скормить катушке зажигания ток побольше и получить искру посильнее, а датчик выдает более четкий сигнал строго в нужные моменты времени, поскольку проблема с искрением и дугой на разрывающемся контакте уже не существует.

Как я уже говорил, у меня тоже есть вполне себе советский Иж Планета-5, в котором я изредка ковыряюсь. С годами его братьев больше на дорогах не становится, но мой пока еще ездит. Поэтому сейчас пойдет рассказ о моей попытке добить прикрутить БСЗ к своему коню.

Идея БСЗ заключается в том, что вместо прерывателя на валу устанавливается «шторка» (модулятор), которая проходит через щель в датчике (оптическом или датчике Холла) и вызывает его срабатывание. Большим током через катушку занимается уже коммутатор, в котором есть силовой транзистор.

Изначально, после чтения кучи разных статей и постов сформировался такой список покупок:

Коммутатор от автомобиля ВАЗ, в моем случае с маркировкой 36.3734 (и вдогонку разъем с проводами)
Катушка зажигания 027.3705
Датчик Холла, так же от ВАЗ (забегая вперед — плохая идея)

Затем, когда все это было у меня на руках, соединил это добро по следующей схеме (кликабельно):

На электрической схеме это выглядит не особо сложно. Гораздо сложнее здесь конструкторская часть — думать, как все это прикрутить, ползать вокруг мотоцикла, протаскивать провода во всякие щели.

Более-менее просто дела обстоят с катушкой. Ей в любом случае место под баком. Но она ощутимо больше стандартной катушки от Планеты, так что воспользоваться тем же ухом не получится. У меня катушка была прикреплена вплотную к раме с помощью импровизированного хомута и болта (на фотографии). Если будете повторять этот вариант — следите, чтобы шляпа болта не протерла бензобак.

Для крепления коммутатора понадобилось две металлические детали и немного фантазии. Место было выбрано недалеко от клаксона, где дуги безопасности соединяются с рамой. Сначала на болты от дуг был посажен некий кронштейн, сделанный из какого-то профиля. Затем к этому кронштейну был прикручен «адаптер» под размеры коммутатора. По фотографиям должно быть более понятно, что я тут пытался сейчас описывать.

Датчик не будет работать сам по себе — ему нужна шторка, от которой он будет срабатывать. Материал шторки зависит от типа датчика. Для оптического — главное чтоб непрозрачный. Для датчика Холла шторка должна быть стальной. Форма зависит от того, как будет закреплен датчик и как в его зазор должна будет заходить шторка. На данном этапе это был полукруг (180 градусов) с отверстием для крепления на вал в середине.

Теперь надо прикрепить датчик и докинуть до него провода. Пункт назначения — генератор 🙂 Если справа открутить круглую крышку с логотипом ИЖ, то мы как раз увидим генератор и половину штатной системы зажигания — прерыватель, конденсатор и кулачок на валу. Прерыватель, естестенно, был демонтирован. Пропустим вопрос, как дотащить в эту область провода (это сложно, но интересного тут ничего нет), и перейдем к датчику Холла.

Фаза 1: Испытание датчика Холла

Думаете, я сейчас буду объяснять, как его крепить? Хрен там. Вместо этого поговорим о том, почему это НЕ нужно делать. Дело в том, что датчик на основе эффекта Холла реагирует на магнитное поле. Именно поэтому ВАЗовский датчик имеет встроенный магнит по другую сторону зазора и именно поэтому шторка должна быть стальной. Ну а как работает трехфазный генератор в мотоцикле? Внезапно, его работа тоже связана с магнитными полями! И если крепить датчик Холла рядом с трехфазным генератором (а мы вынуждены делать именно так), то датчик может наловить от генератора много помех.

Как можно догадаться, успехи с датчиком Холла были неважные. Изначально шторка была сделана полностью из стали, и в этом случае мотоцикл не заводился вообще. Затем была сделана новая шторка — ее край был стальным, а крепление из текстолита. Так было задумано ради «магнитной развязки» на случай, если магнитное поле передается от генератора на шторку через вал. Со второй шторкой двигатель завелся, но работал неустойчиво и глох на высоких оборотах. Получается, гипотеза подтвердилась, и развязка в какой-то степени помогает, но все еще недостаточно для практического использования.

Значит, придется отмести все эти народные сказки про работающие БСЗ с датчиками Холла. Возможно, их авторам повезло с генераторами на их мотаках, или еще с чем-то. Но нельзя расчитывать на везение — нужен план Б.

Остался лишь один путь — оптический датчик. БСЗ будет работать либо с ним, либо никак. Значит, нужно мастерить датчик на замену ДХ, реагирующий на появление шторки и имеющий выход с открытым коллектором.

Фаза 2: Оптический датчик — луч 940 нм в темном царстве

Первый вариант оптического датчика был на инфракрасном фотодиоде и двух транзисторах. В принципе, он как бы работал, но с ним сложно было проехать больше 5 километров — двигатель глох и повторно завести его получалось минут через 10. Возможно, что-то уплывало от температуры. Что ж, будем делать по-другому.

Второй (удачный) вариант оптического датчика был сделан на ИК-фототранзисторе и компараторе. Потому что зачем париться с термостабилизацией, если все есть в одной грамотно сделаной микросхеме? В инете можно найти статью про похожий датчик, подписаную ником Umka. Вот его схему я и взял за основу, немного переделав под свои потребности и возможности.

Во-первых, компаратор я взял LM393, потому что он был. Конечно, я немного очковал насчет его температурного диапазона (0..70 C), но в конечном итоге все прошло достаточно хорошо. Все-таки датчик далеко от двигателя, и в ралли Париж-Дакар я участвовать все равно не собираюсь 😉 Во-вторых, отказался от стабилизатора тока ИК-светодиода — ради экономии, в том числе места, потому что я собирался травить однослойную плату определенного размера. Вместо этого обощелся парой резисторов 1206 — меньше нельзя, тут нужно учитывать рассеиваемую мощность. В-третьих, добавил диод 4148 для защиты компаратора от переполюсовки — в моем случае разъем был без ключа и ошибиться было как нефиг делать.

Кроме перечисленного, я еще поставил фототранзистор в нижнее плечо вместо верхнего — можно как угодно, тут зависит от формы шторки и желаемого времени накопления заряда в катушке. Также я воспользовался тем фактом, что LM393 — сдвоенный компаратор, поэтому индикаторный светодиод (для установки угла) повесил на вторую половину. Одноименные входы на разных сторонах расположены удачно, так что разводка датчика в одном слое далась легко и практически без прыжков. Индикаторный светодиод выбрал синего света, на всякий случай, чтоб по спектру был подальше от инфракрасного. Ну и еще добавил небольшой керамический конденсатор. Внутри коммутатора уже приняты кое-какие меры по фильтрации питания датчика, так что здесь фантазию можно немного расслабить.

Принципиальная схема получилась такая:

UPD: Вообще, собранный по этой схеме датчик прекрасно работает, но если бы я делал этот датчик снова, то скорее всего поставил бы диод VD1 «пораньше». Хотя остальные части схемы и не нуждаются в защите от обратной полярности, диод понижает напряжение питания компаратора, а напряжению на входах нежелательно быть выше, чем напряжение питания (надо вписаться в Input Common Mode Voltage Range). С другой стороны, даташит так же говорит что either or both inputs can go to 36 V without damage, independent of the magnitude of V+, так что может здесь и нет повода для беспокойства.

Собранная плата крепилась на основании от найденого в закромах ненужного прерывателя (другого, демонтированный родной оставил в покое) через прокладку из толстого текстолита. Габариты на чертеже, результат на фото.

Выкладывать разводку мне смысла нет, пожалуй, поскольку я потом делал доработку и файлы платы немного не соотвествуют схеме. К тому же, тема не слишком актуальная, и моя цель здесь — скорее рассказать про свой опыт, чем выдать инструкцию для повторения.

Модулятор, или «да стой ты уже спокойно»

Кроме нового датчика была установлена и новая шторка. На этот раз это был сектор круга примерно 120 градусов. Такой угол был выбран из соображения, что коммутатор накачивает катушку в отсутствии шторки, а при ее появлении (спадающий фронт сигнала) прерывает ток и создает искру. Т.е. для данного угла накачка будет длиться 2/3 периода. На самом деле, при желании можно поиграться с углом и посмотреть, что получится.

Способ крепления был так же пересмотрен. У варианта с отверстием в центре существовала проблема — при затяжке болта на валу шторку утаскивала сила трения, что мешало выставить угол опережения зажигания. Поэтому шторка была приварена к еще одному специально раздобытому кулачку (эксцентрику), поскольку у него предусмотрен паз и установить его можно только в одном положении.

При первых попытках завести обнаружился интересный факт — БСЗ капризна по отношению к свечам. Мотоцикл отказался заводиться с той же свечой, с которой нормально ездил на штатном зажигании. Скорее всего, это возросшее напряжение вызвало пробой не там, где мне хотелось. После установки чистой свечи он прекрасно завелся и не менее прекрасно поехал, ни разу не заглохнув.

Описаное здесь приключение, конечно, не тянет на «проект выходного дня». Всякое было — работа руками, работа головой, провалы, успехи, перерывы. В итоге БСЗ собрать удалось, мотоцикл способен с ним ездить. Все, конец? Не совсем 😉 Теперь можно попробовать вклинить между датчиком и коммутатором формирователь угла опережения зажигания. Но это уже история для другой статьи.

P.S.: Относитесь к написанному критически. Повторять описанный опыт на свой страх и риск.

Статья опубликована 2019-08-24 19:01:34, её прочитали 7858 раз(а).

Источник

Мой опыт создания оптического датчика для БСЗ

Мотоцикл ИЖ — Юпитер 5

Я не стану рассказывать о том, что такое БСЗ и для чего оно нужно — об этом написано уже очень много и до меня. Речь немного о другом. Вдохновившись статьями с Мотоижа и других сайтов, и в виду необходимости, решил и я собрать оптический датчик, так как покупать его у кого-то за большие деньги мне, человеку, умеющему держать паяльник в руках, не хотелось.

Не стану пересказывать статью некоего Умки (ссылка на неё внизу), а напишу только о том, что получилось у меня.

Итак. Третья картинка — схема датчика из той самой статьи. Оптопару я также взял из мышки, хотя этот же самый фототранзистор и ик-светодиод можно купить в Чип-и-Дипе, например. А вот LM317 ставить не стал, поставил только токоограничивающий резистор. Дело вот в чём: по даташиту на ик-светодиод KM-4457F3C (который из мышки) его прямое напряжение — 1, 2В при токе в 20мА, откуда получается, что при питании от 12В последовательно с ним нужно поставить резистор минимум на 560Ом, я же ставил на 1кОм — с запасом (при 6В бортсети достаточно будет резистора на 240Ом). Моя схема на четвёртой картинке.

Так, теперь печатная плата. Её я разводил уже с нуля, так как предложенная в статье меня не устраивала из-за сложной конструкции модулятора. Расстояние между отверстиями для болтов крепления — 24мм, как у датчика Холла. На верхней части платы расположен ик-светодиод, на нижней — всё остальное. Для надёжности всё залито эпоксидкой. Да, выглядит не так, чтобы очень красиво, но для меня надёжность важнее.

С данным датчиком я откатал вторую половину прошлого сезона. За это время он меня ни разу не подвёл, и это при том, что пылинки я с него не сдувал.

Фото процесса сборки я, к сожалению, не сделал, но надеюсь, что представить это будет несложно.

Задавайте вопросы, буду рад на них ответить.

Источник

ИЖ Юпитер 2 установка БСЗ на оптическом датчике

Создание и сборка бесконтактного зажигания для мотоцикла)))

Ну что же преступим, искал я информацию на многих различных ресурсах и наткнулся на очень интересные статьи по адаптации мотоцикла на БСЗ. Цитирую многую информацию из статей.

Установка производится на линию оборудования уже для 12в цепи.

а). Коммутатор для бесконтактного электронного зажигания переднеприводного автомобиля «ВАЗ». Брать коммутатор только в оригинальной упаковке в АВТОМАГАЗИНЕ и с гарантией не менее года. Средняя цена 400 руб.

б). Оптодатчик(в дальнейшем ОД) и модулятор о них ниже.

П.С. Можно заменить на систему с датчиком «Холла», но эта система будет посложнее и надежнее. Если интересно ищите в интернете, статей много

в). Катушка зажигания двухвыводная, от «Газели», но обязательно с 406-го двигателя. Можно взять с «Оки» для электронного зажигания, разницы между ними абсолютно никакой. (580руб.)

г). Два силиконовых бронепровода с резиновыми колпачками. Цена от 300-500 руб. (у меня были, поэтому не покупал)

е) Мгновенная диагностика МД-1(это мне пришлось поискать по городу, как я понял их выпуск прекратили, поэтому крайне дефицитный товар) . Цены на это устройство в районе 200 руб

П.С. Также возможна установка модуля аварийного запуска АЗ-1, смысл в том что подает постоянную искру при выходе из строя датчика, но его я не стал добавлять в свою статью ибо не вижу в нем особого смысла, так как на плате есть «Горячий» резерв оптодатчика. Если интересно, ищите самостоятельно информацию.

ж) Комплект проводки с разъемами для бесконтактного зажигания ВАЗ цена 170руб.

Общая сумма покупки у меня вышла на 2000р с учетом компонентов платы и модулятора(заказ у токаря)

Ну что, спаяли и купили все, готовы собирать? Поехали.

Старая система зажигания (контакты прерывателя, катушки зажигания, конденсаторы, бронепровода) полностью упраздняется. Коммутатор устанавливается в правом бардачке, катушка зажигания под баком. К сожалению, на катушке нет никаких отверстий или креплений под кронштейн, поэтому я не придумал ничего лучше, как примотать ее к раме на толстый слой медной проволоки.

Устанавливаем модулятор и оптодатчик, устанавливаем все на штатный генератор, как приведено на рисунке:

Надеваем резиновые колпачки на бронепровода, а сами бронепровода (на них должны быть специальные медные наконечники) вставляем в надсвечники и в катушку. Сверху натягиваем вышеупомянутые колпачки. Не сделаете это — при езде в дождь будете пихать мотоцикл пешком. Сразу вставляем в наконечники свечи и обеспечиваем надежный контакт с «массой» мотоцикла.

С помощью проводки просто соединяем коммутатор, оптодатчик, катушку. Причем провода «пакуем» в трубку ПВХ или просто обматываем изолентой. Из всей купленной кучи нам понадобится вывести на «панель» только общий «плюс» системы. Его «ведем» к правому переключателю «Двиг-стоп», предварительно отпаяв с него штатные провода. Второй провод с онного переключателя подключаем на клемму «1» замка зажигания (второй провод с этой же клеммы идет на сигнал).

Вот собственно схема подлючения:

6 Оптодатчик(изображен как датчик холла, но не суть важно)

Ну что, вроде все собрали, можно и настраивать.

Проверка работоспособности- кидаем обе свечи на цилиндры, Берем любой продолговатый материал который пройдет в проеме между светодиодом и фоторезистором, вставляем в щель оптодатчика. В этот момент должна быть искра (на обоих свечах).

Если после вышеперечисленных действий искры все таки нет, проверьте правильность соединений. Уверяю, при использовании «не левых» комплектующих, все должно работать как надо.

Теперь настройка. Подгоняем поршень одного из цилиндров к ВМТ, отводим на 2.8 мм назад (при использовании бензина АИ-92 желательно уменьшить угол до 2.5 мм). Далее подключаем МД-1 вместо коммутатора и начинаем медленно крутить крепление ОД вокруг модулятора(по часовой стрелке). Как только «уловите»что загорелся индикатор «Д» на мгновенной диагностике, фиксируйте крепление ОД именно в этом положении.

Ну что могу сказать, вкручиваем свечи, надеваем надсвечники, вновь подключаем коммутатор, подкачиваем бензина. Дрын-дын-дын. Мягкий шелест двигателя, никакой детонации, холостые 500 об/мин и отличная зарядка акб. Теперь и у Вас есть бсз.

На последок несколько советов:

1. Не допускайте работу БСЗ при отключенном аккумуляторе. Проверьте надежность соединений во избежание внезапного отключения батареи.

2. Запрещается снимать надсвечники при включенном зажигании.

3. Если при установке крышки генератора БСЗ напрочь отказывается работать, поменяйте местами щетки обмотки возбуждения генератора.

4. Проверьте напряжение бортсети при работающем двигателе. Сильный разброс параметров может отразится на работе БСЗ, а то и вывести ее из строя (при превышении напряжения 16 В).

Опто-датчик

Печатная плата создавалась при помощи принтерно-утюжной технологии

В данной конструкции использовались:

Микросхемы LM211 (аналог LM311) – 2 шт. LM317D (аналог LM117D) – 2 шт.

Чип-резисторы (0603) 1 Килоом – 3 шт. 180 Ом – 1 шт. 47 Килоом – 1 шт.

Чип светодиод (0603) KPTD-3216SEC – 2 шт.

ИК светодиод и фототранзистор взяты из старой компьютерной мышки (с шариком).

Разъемы (мама)CWF-4 2шт. и (папа)CHU-4 1шт..

Датчик собран на двух микросхемах в корпусе Soic-8. Та что слева, интегральный регулятор напряжения LM317, включенный в режиме стабилизации тока (аналог КРЕН12). Ее можно было и не ставить, но так светодиод практически полностью защищен от перегорания. Да и яркость свечения от величины разряда батареи не будет меняться, а это более надежный запуск и устойчивость к «запылению». Микросхема справа – это логический компаратор. Он сравнивает два напряжения на входах (3 и 2 нога). До тех пор, пока напряжение на ножке 3 ниже чем на 2, выходной транзистор (внутри микросхемы) открыт, поэтому на выводе 7 (выход датчика) низкий уровень напряжения, поскольку большая его (напряжения) часть падает на резисторе R7. Как только напряжение на выв. 3 превысит напряжение на выв. 2, компаратор мгновенно переключится, закрыв выходной транзистор, создавая тем самым высокий уровень на выходе 7. Опорное напряжение на выв. 2 формируется делителем напряжения из резисторов R5, R6 и составляет половину напряжения питания. Напряжение на выводе 3 формируется измерительной цепью из фототранзистора и резистора R4, которые в эквиваленте составляют тот же делитель. Только величина сопротивления фототранзистора зависит от степени его освещенности, освещенность создает инфракрасный светодиод, а модулятор модулирует (прерывает) световой поток. Прошу прощения за каламбур. То есть на выходе мы имеем четкий сигнал практически прямоугольной формы на любых оборотах двигателя. Изменяя соотношение резисторов R5 – R6, или подбирая R4 можно подстроиться под любой фототранзистор и уровень освещенности (читай запыленности) датчика для достижения надежной работы. Собственно для 12В систем зажигания ничего подбирать думаю, не придется, т.к. и фототранзистор и микросхема имеют большой «запас» по уровню срабатывания. Так что забудьте о страшных историях про пыль и масло в зажигании и неработающий из-за этого оптический датчик!

Теперь о конструкции платы. В ней реализованы две идеи. Во первых – два датчика размещены на одной плате, которая непосредственно прикручена к статору генератора (и ничего не коротит!). Для этого устройство собрано на SMD (планарных) компонентах. Такой монтаж намного устойчивей к вибрации, а если залить лаком или эпоксидкой, то и к воздействиям внешней среды. Ну и плотность размещения деталей выше, да и «фирменнее» смотрится. Во-вторых, довольно удачно реализована идея использовать вертикальную оптическую щель и не сложный в изготовлении модулятор.

Общая форма модулятора и получившейся платы

Конструкция печатной платы.

Оптопару использовал от хорошо зарекомендовавшей себя в этом деле компьютерной мышки. Для установки на SMD плату пришлось подогнуть выводы на 90 градусов, параллельно дорожкам. После заливки эпоксидкой получилась очень прочная конструкция, из слоя лака торчит только краешек индикаторного светодиода и оптопара. Однако модулятору на пути ничего не мешается.

Два датчика на одной плате сделал для надежности, так сказать «горячий резерв». При выходе из строя одного датчика (что очень маловероятно в принципе), можно просто переткнуть провода в другой разъем, и не настраивая зажигание продолжать движение.

Такой датчик подойдет для всех конструкций БСЗ Юпитера без всяких переделок.

На фотографиях почему-то практически не видно эпоксидки которой залиты все детали. Почти не видно, хотя на самом деле детали все «под водой».

Наверняка Вы обратили внимание на разное расположение оптических элементов датчиков. Сделано это специально с целью на практике проверить как лучше. Хотя большой разницы нет, т.к. фототранзистор в таком расположении не склонен «засвечиваться» солнечным светом, но всеж надежнее конструкция с фототранзистором внутри круга модулятора. Хотя все это актуально только при снятой крышке на ярком солнце и если очень повезет. Так что можете делать, как Вам нравится или оставить как есть.

Индикаторный светодиод на нижнем (по рисунку платы) датчике, специально вынесен к месту траектории шторки модулятора, в попытке создать сторбоскоп. Для этого на модулятор нужно будет наклеить или нарисовать светлую полоску. Хотя собственно сторбоскоп нужен тем, у кого стоит ФУОЗ или октан-корректор. ИМХО.

Печатная плата нарисована в Sprint-Layout4 и так же сама плата. Диаметр шляпки модулятора 40мм. Также фото схемы самого модулятора

Источник