Схемы самодельного стробоскопа для установки зажигания
Для правильной работы автомобильного двигателя важна точная регулировка угла опережения зажигания. Даже небольшое отклонение приведет к потере мощности и перерасходу топлива. Выставить правильную настройку проще всего с помощью устройства, называемого стробоскопом.
Общий принцип работы стробоскопа для регулировки зажигания
Для достижения оптимального режима работы двигателя внутреннего сгорания, топливо должно воспламеняться строго в определенный момент – за несколько градусов до достижения поршнем в цилиндре верхней мертвой точки (ВМТ). В этот момент на свечу подается высокое напряжение. Точка воспламенения измеряется не в единицах времени (оно зависит от оборотов вала), а в градусах – в каком положении находится вал относительно ВМТ.
Угол воспламенения топлива
В автомобилях с электронной системой управления двигателем этот угол выбирается автоматически, а в карбюраторных ДВС его надо регулировать вручную. Большую помощь в этом окажет стробоскоп.
Шкала для проверки угла опережения зажигания
Принцип действия подобного прибора основан на стробоскопическом эффекте. Если вращающуюся деталь освещать вспышками света так, чтобы частота вспышек была равно частоте вращения вала (или была кратна ему), то деталь будет застигаться световым импульсом в одном и том же положении. Благодаря инерции человеческого зрения, ротор или вал в этом случае будет казаться неподвижным.
Для проверки правильности момента воспламенения топливной смеси в картере сцепления имеется специальный лючок. В него видно маховик с нанесенной на нем меткой ВМТ одного из цилиндров. Рядом имеется шкала, проградуированная в градусах. Если синхронизировать вспышки света с моментом подачи импульса высокого напряжения на свечу, можно увидеть положение вала в момент воспламенения относительно ВМТ. Дальше останется только при необходимости подкорректировать угол опережения.
Варианты схем
Стробоскоп можно приобрести в магазине. Но в личном гараже он применяется нечасто, а стоит он недешево. Поэтому есть смысл собрать его своими руками. Это не так сложно, хотя и потребует определенной квалификации.
В качестве источника света для стробоскопа лучше использовать светодиоды . И дело тут не столько в их экономичности, сколько в низкой инерционности. Они могут давать резкие вспышки даже с большой частотой. Чем короче вспышка и быстрее нарастают ее фронт и спад, тем более четко видно метку. Инерционность в данном случае приведет к размытию метки и уменьшению точности регулировки.
В качестве датчика для определения момента подачи высоковольтного импульса обычно используют отрезок гибкого медного провода длиной 10..15 см. Его можно намотать на время измерений поверх изоляции высоковольтного провода, идущего к свече первого цилиндра. Получится катушка индуктивности, в которой при прохождении импульса зажигания будет наводиться ЭДС. Эту ЭДС можно использовать для синхронизации стробоскопа.
Схема стробоскопа с применением электромагнитного реле
Вариант схемы прибора
Популярностью пользуется несложная схема стробоскопического устройства, которую можно найти в интернете. При подаче питания 12 вольт, конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R3. Напряжение с него через параллельную цепочку светодиодов и резистор R4 подается на базу транзистора V1, и он открывается.
В этот момент светодиоды не горят, так как ток через них ограничен достаточно большим сопротивлением R4.
После открытия транзистора срабатывает реле Р1, его контакты собирают цепь зажигания светодиодов. При поступлении открывающего импульса от датчика через разъем Х1, тиристор открывается, и конденсатор С1, разряжаясь, создает мощный импульс тока через светодиоды, формируя короткую вспышку. Когда конденсатор разрядится:
- напряжение на базе транзистора упадет;
- он закроется;
- контакты реле разомкнутся;
- конденсатор снова начнет заряжаться.
Цикл начнется сначала до прихода очередного импульса с датчика.
Недостаток данной схемы – в наличии электромагнитного реле. Оно снижает надежность работы, а главное – требует относительно много времени на срабатывание. Вспышка происходит с задержкой, что снижает точность измерения.
Стробоскопическое устройство с транзисторным ключом
Стробоскоп на цифровой микросхеме
Стробоскоп для установки угла зажигания можно выполнить на цифровой микросхеме К561ТМ2. На первом триггере микросхемы собран формирователь импульса заданной длины (одновибратор). Он запускается при поступлении на вход импульса от датчика зажигания и формирует импульс, длительность которого определяется номиналами R3 и С3. Выходной импульс запускает второй одновибратор, который генерирует короткий импульс. Его длину задают С4 и R4. Этот импульс снимается с вывода 13 микросхемы и используется для открывания ключа на транзисторах VT1..VT3. Нагрузкой ключа служит последовательно-параллельная матрица из светодиодов. Ток в каждой ветви ограничивают резисторы R6..R8. Транзистор VT3 должен быть рассчитан на полный ток нагрузки. Диод VD1 защищает схему от неверной полярности подключения.
Наладка схемы сводится к регулировке подстроечного резистора R4. С его помощью подбирается длительность вспышки так, чтобы метка ВМТ воспринималась зрением наиболее отчетливо.
Стробоскопический прибор на таймере 555
По похожему принципу построена и другая схема самодельного стробоскопа. Он выполнен на распространенной микросхеме 555 (отечественный аналог – КР1006ВИ1).
Стробоскопический прибор на импульсной лампе
Стробоскоп на ИСШ-15
Промышленные стробоскопические аппараты часто выполняют на базе импульсных ламп. Такое техническое решение имеет свои недостатки по сравнению с LED, но нельзя не отметить, что подобные устройства дают более мощную вспышку, которую хорошо видно даже при солнечном свете.
Схема самодельного стробоскопа для выставления угла зажигания на лампе ИСШ-15 приведена на рисунке. Светоизлучатель для своей работы требует напряжения около 300 вольт. Источник такого напряжения собран на микросхеме TL494 (широко распространенная и дешевая микросхема для импульсных блоков питания, в том числе для ПК). Частоту следования импульсов задают С1 и R1, а снимаются импульсы с выводов 9 и 10 микросхемы. дальше импульсы усиливаются ключами VT1, VT2 и подаются на первичную обмотку импульсного трансформатора T1. Его можно намотать на Ш-образном ферритовом сердечнике от того же блока питания ПК. Первичная обмотка содержит 2х12 витков провода диаметром 0,3..0,5 мм. Вторичная содержит 640..650 витков провода 0,15..0,25 мм. Вторичное напряжение выпрямляется мостом VD3..VD6 и сглаживается конденсатором С5.
Датчиком импульсов зажигания служит катушка индуктивности, намотанная на ферритовом кольце проницаемостью 1000..3000. Она содержит 35 витков провода 0,8 мм. Диаметр кольца выбирается так, чтобы его можно было надеть на провод зажигания, идущий к свече.
Как самостоятельно изготовить стробоскоп?
Стробоскоп – аппарат, создающий луч света, который быстро загорается и потухает. Имеет несложный принцип действия. Его используют в ночных клубах и других увеселительных заведениях. Кроме этого, его используют автолюбители для выставления угла опережения зажигания, или УОЗ. Регулировка позволяет отладить работу топливного, мощностного и силового элементов автомобиля. Руководствуясь инструкцией, можно сделать стробоскоп своими руками.
Принцип работы стробоскопа
Принцип работы прибора заключается в том, что короткие вспышки света возникают с частотой, запрограммированной пользователем, и лучи фиксируют предметы на короткий промежуток времени, создавая эффект их неподвижности. В переводе с греческого название аппарата означает «смотреть на беспорядочное кружение». Стробоскоп была разработан для создания повторяющихся ярких световых вспышек. Кроме этого, используя аппарат, можно передавать быстро движущиеся картинки.
Музыкальный стробоскоп представляет собой разновидность светодинамической установки, он генерирует вспышки с запрограммированной частотой импульсной лампы. Автомобильная разновидность аппарата работает по тому же принципу.
Разобравшись с тем, как работает стробоскоп, можно изготовить его самостоятельно в домашних условиях. Умельцы делают мигалку на светодиодах, что удешевляет стоимость аппарата и увеличивает срок его службы. Для конструкции потребуется схема, источники света и питания.
Схема стробоскопа
Чтобы собрать светодиодный стробоскоп, понадобится схема, распечатанная на бумаге в нужном формате и перенесенная на плату. Кроме этого, потребуется таймер LM555 – механизм, создающий вспышки, которые регулируются потенциометром или переменным резистором. Составляющие части можно приобрести в магазинах радиотехники, при этом дорогостоящие запчасти не потребуются.
Если раньше стробоскопы делали из ламп накаливания, то сейчас отдают предпочтение светодиодной лампе. Для мерцающей платы можно использовать любое количество светодиодов (4, 8, 16, 32 и т.д.), свет при этом может быть как теплым, так и холодным. Плата для небольшой дискотечной мигалки достигает габаритов 87 на 57 мм.
Сборка стробоскопа
После того как схема стробоскопа спаяна, приступают к конечному этапу сборки. Для этого готовят корпус и органическое стекло, в котором предварительно делают несколько отверстий. Выключатель соединяют с держателем батареи. Чтобы мигалка работала и в выключенном состоянии, в разъем можно подключить DC-адаптер.
Необходимые инструменты и компоненты
Для монтажных работ понадобятся такие канцтовары, как маркер и линейка. Из инструментов подготавливают:
- плоскогубцы;
- отвертку;
- нож;
- сверла (1, 3, 6 и 7 мм);
- сверлильный станок;
- дрель;
- паяльник.
Кроме этого, на разных этапах работы понадобятся наждачная бумага, припой и флюс.
Самодельный стробоскоп собирают из:
- пластикового корпуса;
- диодов;
- проводов;
- микросхемы;
- оргстекла;
- блока питания;
- резистора.
Для крепления деталей между собой понадобятся:
- винты 8xM3;
- 2 маленьких винта для установки переключателя;
- металлические держатели 4×10 мм и 4×22 мм.
Дискотечный «карманный» стробоскоп можно использовать и для отлаживания момента УОЗ. Принцип сборки автомобильного прибора немного отличается от аппарата для вечеринок, но работает так же.
Сборка электроники
После пайки элементов микросхемы происходит установка электроники. Подключается выключатель и регулируется частота возникновения импульсов. Отрегулировать этот момент можно будет и в уже собранном приборе, покрутив ручку переменного резистора R3 или другой его разновидности.
Подготовка корпуса
Чтобы прикрепить необходимые детали к корпусу, его нужно подготовить. В пластике сверлятся 4 отверстия и делаются необходимые разъемы, а сама панель окрашивается в нужный цвет. Внутри корпуса закрепляются микросхема, блок питания и элементы переключателя.
Для закрепления светодиодов и оргстекла используются 10-миллиметровые держатели, а 22-миллиметровыми скрепляются все остальные элементы прибора. Чтобы к скрытым элементам мигалки был удобный доступ, в корпусе предусматривают замок, простой для открывания, но надежный, чтобы предотвратить выпадение электронных элементов.
В качестве источника энергии можно использовать блок питания 12 В, но подойдет и 6-вольтовый. В помещении используют более мощный, а на открытой местности – с меньшей силой создаваемых вспышек.
Завершение работ
Пользоваться самостоятельно собранным аппаратом можно как на улице, так и дома. При этом запитываться он может от всех предусмотренных систем снабжения. Некоторые умельцы создают универсальные стробоскопы, то есть такие, которые работают и от батареек, и от электросети.
Для питания аппарата от сети 220 В нужно предусмотреть гальваническую развязку для напряжения, чтобы пользователя не ударило током. Если она не предусмотрена, к прибору во время работы лучше не подходить и не прикасаться к нему.
Настройка
Стробоскоп для дискотеки можно настроить при помощи таймера LM555, используя ручку для регулировки частоты вспышек. Яркость лучей зависит от ламп, установленных в приборе. Если аппарат запрограммирован на мерцание, то теплоотводы на него не ставятся.
Чтобы при помощи стробоскопа установить момент зажигания (УОЗ), автомобиль нужно завести и оставить работать на холостых оборотах. Нужно учесть, что вспышки должны попадать во все нужные места и освещать их. Например, за точку П (подвижную) принимают отметку на коленвале, а за точку Н (неподвижную) – на двигателе.
Клеммы стробоскопа подключаются к двигателю, а «микромолнию» аппарат испускает тогда, когда происходит искрообразование в запальной свече цилиндра. Чтобы мигалка не вышла из строя и показывала правильные данные, ее нужно периодически отключать, продолжительность таких перерывов должна равняться времени, в течение которого аппарат работал.
Стробоскоп своими руками
Стробоскоп представляет собой устройство для воспроизведения коротких повторяющихся вспышек света. Обычно применяется на дискотеках, концертах, в качестве светодинамической установки. В этой статье я расскажу, как сделать стробоскоп своими руками для наблюдения впечатляющих стробоскопических эффектов.
Если освещать быстрые периодические процессы стробоскопом, то можно наблюдать так называемый стробоскопический эффект, эта зрительная иллюзия, возникающая, когда частота вспышек света приближается к частоте периодического процесса. Для примера можно осветить стробоскопом лопасти вращающегося вентилятора, при совпадении частоты вспышек света с частотой вращения вентилятора, нам будет казаться, что лопасти неподвижны или вращаются очень медленно. Это происходит из-за того, что лопасти вентилятора делают один полный оборот между двумя вспышками света, и мы всегда видим одно и то же положение лопастей в пространстве.
Стробоскопический эффект может возникнуть во время съемки видео, при совпадении частоты съемки кадров видеокамеры и частоты периодического процесса. В результате чего, на отснятом видеоролике можно увидеть неподвижное колесо движущегося автомобиля, или неподвижные лопасти летящего вертолета.
Еще одно полезное применение стробоскопа – это настройка угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания. Для этого вспышки света, синхронизируют с высоковольтным разрядом в свече зажигания, при этом благодаря стробоскопическому эффекту можно наблюдать метку на вращающемся маховике коленчатого вала двигателя.
Как правило, в стробоскопах применяются импульсные газоразрядные лампы, способные выдать большой световой поток, для создания ярких вспышек, так как вспышки имеют малую длительность. В настоящее время можно приобрести дешевые и достаточно яркие светодиодные матрицы. Я приобрел в Китае матрицу на 100Вт (ссылка в конце статьи), на основе которой буду собирать светодиодный стробоскоп. 
Напряжение питания матрицы составляет 30-34В, ток потребления 3А. Для подключения матрицы я также приобрел в Китае повышающий преобразователь мощностью 150Вт (ссылка в конце статьи). Минимальное входное напряжение 10В, на плате имеется подстроечный резистор, с помощью которого можно регулировать выходное напряжение, я установил напряжение на уровне 34В. 
Схема стробоскопа своими руками
Для получения коротких вспышек света нужен генератор импульсов, я разработал его на основе микроконтроллере PIC12F675. Программа написана на ассемблере, скачать можно в конце статьи. Ниже представлена схема стробоскопа своими руками:
В схеме имеется два переменных резисторам R2, R3, для регулировки частоты и длительности импульсов соответственно. Полевой транзистор VT2 коммутирует светодиодную матрицу. Частота регулируется от 28 до 100 Гц, длительность от 50 до 500 мкс, этих пределов достаточно для наблюдения стробоскопических эффектов. При увеличении длительности импульсов, общая картина эффекта смазывается, из-за того что объект значительно смещается за время вспышки. Для качественного наблюдения эффектов, нужно уменьшать длительность импульсов, но при этом будет падать освещенность.
Генератор собран на односторонней печатной плате, все элементы стробоскопа закреплены на текстолитовой пластине. Светодиод прикреплен к прямоугольной алюминиевой пластине, которая выступает в качестве радиатора. Мощность, выделяемая на матрице во время работы стробоскопа невелика, так как импульсы имеют малую длительность. Для питания стробоскопа я использовал блок питания на 12В и 2А, максимальный ток потребления составил 0,4А.
В качестве генератора также можно использовать готовый модуль, который можно приобрести в Китае (ссылка в конце статьи). Модуль имеет ЖК-дисплей, отображающий параметры сигнала, и кнопки, с помощью которых можно регулировать частоту импульсов и коэффициент заполнения в процентах. Для частоты 50 Гц минимальная длительность импульса составит 200 мкс (коэфф. заполнения 1%), для 100 Гц соответственно 100мкс (коэфф. заполнения 1%), что в принципе достаточно для наблюдения стробоскопических эффектов.
С помощью стробоскопа собранного своими руками я наблюдал эффект остановки лопастей вентилятора, о чем писал выше. Кроме этого, можно зажать в патроне дрели табличку с надписью, и также наблюдать ее остановку или медленное вращение.
Еще один интересный стробоскопический эффект – это левитация воды. Для его наблюдения я дополнительно приобрел в Китае электромагнитный насос высокого давления от кофемашины, мощностью 56 Вт (ссылка в конце статьи). Питается насос переменным напряжением 220В. Главной особенностью насоса является то, что он перекачивает воду отдельными порциями с частотой сети 50 Гц. Если направить свет стробоскопа на падающую струю воды от насоса, то можно увидеть висящие в воздухе капли воды, просто невероятное зрелище. Регулируя частоту вспышек можно добиться плавного движения капель вниз или вверх, при этом капли возвращаются обратно в насос, как будто перемещаются назад во времени.
Также с помощью стробоскопа можно увидеть колебания диффузора динамической головки. Для этого я взял низкочастотный динамик 35гдн-1-8 и подал на него переменное напряжение 7В от обычного понижающего трансформатора. При этом диффузор колеблется с частотой сети 50 Гц.
Собрать стробоскоп своими руками не составляет труда, схема достаточно простая. Все стробоскопические эффекты, которые я повторил, можно посмотреть в видеоролике ниже:
Левитация капель воды
Для более качественного наблюдения левитации капель воды, я собрал установку на основе аквариумного мембранного насоса, так как электромагнитный насос от кофемашины не предназначен для длительной работы, и сильно нагревается. В отличие от обычного насоса с крыльчаткой, мембранный насос перекачивает воду отдельными порциями, что как раз и нужно для реализации эффекта левитации капель воды. Ниже в видеоролике я подробно рассказал о том, как собрать подобную установку:
Ниже представлена обновленная схема стробоскопа для наблюдения эффекта левитации капель воды, с возможностью регулировки оборотов насоса:
Вам также может понравиться
Регулировка яркости светодиода
Простые стробоскопы своими руками
Своими руками
Вот нашел решение, как сделать самые простые стробоскопы своими руками, возможно кто-то скажет зачем это нужно…но не все такие, может наоборот кто-то ищет именно такую схему, но так или иначе я всё же решил выложить такую схему, тем более, что проще варианта вы навряд ли найдёте. Итак, что нам понадобится :
- два реле поворотов 494.3787
- два переменных резистора на 20КОм.
- одно пятиконтактное простое автомобильное реле.
Теперь берем реле поворотов разбираем его и находим резистор (он обозначен на фото) выпаиваем его и вместо него впаиваем переменный резистор 20 Ком.
Со вторым реле проделываем тоже самое. Резисторы конечно лучше вывести потом в удобное для вас место так как ими вы будете регулировать скорость вспышек лампочек или светодиодов (противотуманок или ДХО) и скорость переключения между собой (правым и левым фонарем). Лучший вариант конечно подключить данную схему к ДХО .
Вот упращенный вариант схемы..
R1,R2 -переменные резисторы
РП1, РП2 – реле поворотов 494.3787
РС5 – простое 5-контактное реле (типа от стартера)
Но лучше конечно сделать вот такую схему (что ниже), немного посложней, но на ней вы можете будете пользоваться дневными огнями, а когда вам необходимо переключиться на стробоскопы, вы просто включаете выключатель и всё.
R1,R2 -переменные резисторы
РП1, РП2 – реле поворотов 494.3787
РС5 – простое 5-контактное реле (типа от стартера)