Платы я делал методом лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Пытаться создавать относительно большие (по кр. мере в понимании обычных не профи радиолюбителей) печатки по маркерной (или красочной) технологии не советую – скорее всего, получится на столько коряво, что монтаж элементов будет чрезвычайно сложен, а на выходе получится неопрятное изделие сомнительной надёжности. Не касается это, пожалуй, только художников…
Подробнейшее описание способа ЛУТ есть. Заниматься полным пересказом не вижу смысла, поэтому сначала читаем сцык, и только после этого продолжаем чтение моего отчёта!
Итак, ЛУТ. По данному методу изготовления плат у меня есть следующие пояснения. Печатаем обязательно 2-3 экземпляра разметки на фотобумаге (можно нечаянно потрогать, испортив, можно просто помять, вырезать криво и т.д.). Бумагу я использовал глянцевую Lomond (150 г/кв.см), её советую и вам.
Для отладочного экземпляра саруманки я использовал авторский файл «ign_pcb_02_lines» (а не «ign_pcb_02_lines_mirror»). Обычно под «отзеркаленным» имеется в виду изображение, готовое для ЛУТ-техногии (образно говоря, глядя на такое, мы видим дорожки платы сверху через текстолит), на сайте же Сарумана «зеркалом» обозначен рисунок, который мы видим на текстолите снизу. В общем, для наглядности см. фото:
АВТОРСКИЙ ЭСКИЗ ПЛАТЫ САРУМАНКИ
Собственно, это не столь важно, потому что авторский макет платы не фонтан: мало того, что центры контактных площадок не намечены, так местами сами «пятачки» вообще практически незаметны, а дорожки широковаты. Сделать по такому трафарету плату, разумеется, можно, но с затратой лишних сил и времени. Конечно же, автору саруманки огромнейший респект за полностью готовое решение с приложением всего необходимого (да и я, как уже сказал, отладочный вариант платы своего ФУОЗ делал по его макету). Однако на будущее я нарисовал несколько оптимизированную печатку в Sprint-Layout. Мой вариант (скачать можно в конце предыдущего поста) отличают:
- возможность установки дополнительного электролитического конденсатора после стабилизатора напряжения в случае использования TLE4274V50 (при использовании обычной «кренки» не устанавливается);
- чёткие контактные площадки с обозначенными центрами;
- оптимизированные под лужение дорожки;
- оптимизированная под прямо срезанные углы платы компоновка.
Сама исходная схема автора в части расположения элементов просто безупречна – необходимо было лишь немного поработать над проводниками. Собственно, на сайте автора начинают появляться и дополнительные проекты печаток, но свой вариант отправлять автору пока не стал, так как эскиз требует некоторого объёма пояснений, да и не особо актуален для мотоциклистов, эксплуатирующих свою технику только в тёплое время года.
МОЙ ВАРИАНТ ЭСКИЗА ПЛАТЫ
Как видим, расположение контактных площадок осталось прежним за исключением:
1) «выходная» точка диода VD1 немного смещена в сторону указанного диода для удобства работы с текстолитом (возможность срезать углы по прямой, без фигурных выемок);
2) смещены площадки керамического конденсатора С3 для возможности установки перед ним (только в комбинации с TLE4274V50) дополнительного электролитического конденсатора;
3) добавлены площадки для указанного дополнительного электролитического конденсатора;
4) смещены площадки выхода на индикаторный светодиод.
Текстолит режем ножницами для кровельного железа c более-менее длинной (от 50-70 мм) режущей частью (150-200 руб в любых стройматериалах). Пластинку для саруманки вырезать фигурно (или обтачивать выемки по углам) не обязательно, можно просто срезать углы ножницами (при этом нужно обязательно использовать мой вариант эскиза печатной платы – авторский на заготовку с прямо срезанными углами не ляжет).
НОЖНИЦЫ ПО МЕТАЛЛУ (И ПО ТЕКСТОЛИТУ)
ТЕКСТОЛИТ В ПРОЦЕССЕ РЕЗКИ
ВЫРЕЗАННАЯ ЗАГОТОВКА ПЛАТЫ
ЗАГОТОВКА ПЛАТЫ В КОРПУСЕ
Не забываем очистить фольгированную сторону с помощью самой мелкой шкурки (1500-2000) от окислов и обезжирить спиртом. Можно почистить и войлоком (до зеркала), но для наших «мегасхем» это лишнее. Обращаю особое внимание – даже чистая с виду медь покрыта невидимым слоем окислов, которые нужно обязательно удалить. Собственно, после удаления они перестают быть невидимыми и отлично видны, например, на руках (см. фото ниже).
ШКУРКА 2000
ОКИСЛЫ МЕДИ
ТЕКСТОЛИТ ДО И ПОСЛЕ ОЧИСТКИ
ИЗОПРОПАНОЛ
Далее накладываем трафарет на кусочек текстолита нужного размера (приклеивать не надо, просто прикладываем сверху). Кладём понятное дело глянцевой стороной вниз. Прижимаем бумажку утюгом и прижариваем, уделяя особое внимание краям. Утюжим до тех пор, пока бумага не начнёт темнеть. Крайне важно не стесняться и с нажимом, иначе часть дорожек может облезть при удалении бумаги. На фото видно, что от разогретой пластинки текстолита даже остался след на дереве.
ТРАФАРЕТ НА ЗАГОТОВКЕ
ЖАРЕНАЯ ЗАГОТОВКА ПЛАТЫ
Опускать разогретую плату под холодную воду категорически нельзя – это может привести к образованию трещин на будущих дорожках! Остужать на воздухе также не стоит. Вынутую из-под утюга заготовку опускаем исключительно в тёплую воду (45-50 и более градусов).
ПЛАТА В ТЁПЛОЙ ВОДЕ
Чтобы бумага отходила лучше можно замочить плату на некоторое время в горячей воде (тогда вовсе не обязательно драть бумагу металлической щёткой, как написано на сайте по ссылке выше).
ЗАМАЧИВАЕМ ПЛАТУ
После высыхания обязательно контролируем, чтобы между чёрными линиями разметки и внутри контактных площадок не было белых вкраплений высохшего клея! При наличии таких перемычек аккуратно удаляем клей с помощью иглы. Отлетевшую часть разметки (бывает и такое) дорисовываем маркером для надписей на CD.
ОЧИЩЕННЫЕ ОТ БУМАГИ МОКРЫЕ ЗАГОТОВКИ (саруманка и программатор)
ОЧИЩЕННЫЕ ОТ БУМАГИ СУХИЕ ЗАГОТОВКИ (саруманка и программатор)
ОСТАТКИ КЛЕЯ
Для травления используем хлорное железо (продаётся там же, где радиодетали). Чем выше концентрация и температура раствора, тем быстрее идёт процесс, но тем выше вероятность повреждения дорожек. В общем, концентрацию подбираем опытным путём, при этом не забываем теребить плату в растворе и внимательно следить за ней – в какой-то момент процесс смывки меди пойдёт очень быстро. Замешивать лучше в стеклянной банке с помощью пластиковой ложки (металлическую испортите, да и зачем переводить реагент). Опускать плату в раствор и шевелить её в процессе травления удобно с помощью наклеенного на голую сторону длинного отрезка изоленты.
ТРАВЛЕНИЕ ПЛАТЫ САРУМАНКИ
ТРАВЛЕНИЕ ПЛАТЫ ПРОГРАММАТОРА
После полного удаления ненужной меди промываем плату большим количеством воды, неплохо дополнительно помыть с мылом. Будьте внимательны: мыть плату с мылом ДО травления недопустимо, т.к. это может привести к отслоению рисунка тонера!
В случае же с протравленными платами после промывки получаем почти готовые образцы.
ПРОМЫВКА ПЛАТ В ВОДЕ
ПЛАТЫ ПОСЛЕ ТРАВЛЕНИЯ
Тонер с дорожек смываем жидкостью для снятия лака и только ей. Ацетон слишком вреден при вдыхании (а наверняка вы будете заниматься травлением дома), спирт же не растворяет тонер лазерного принтера, так что запастись «ногтевой» жидкостью нужно обязательно.
СМЫВКА ТОНЕРА
МЕДНЫЕ ДОРОЖКИ
После удаления тонера обязательно промываем плату спиртом, поскольку в жидкости для снятия лака кроме растворителей содержатся самые разные вещества, полезные для ногтей, но исключительно вредные для плат! Обратите внимание на состав жидкости на фото ниже – масла и прочие добавки на микросхеме не нужны!
ЖИДКОСТЬ ДЛЯ СНЯТИЯ ЛАКА
ГОТОВАЯ ПЛАТА САРУМАНКИ СО СТОРОНЫ КОМПОНЕНТОВ
Сверлим, понятное дело, со стороны дорожек. Перед сверлением обязательно намечаем центры отверстий в контактных площадках шилом или с помощью тонкого керна либо просто острого шурупа (в противном случае отверстия будут расположены криво)!
Обратите внимание – на фото ненужные в случае установки керамического резонатора четыре контактные площадки ёмкостей C4 и C5 не были протравлены по центрам (на эскизе имеют сплошное заполнение). В случае использования кварцевого резонатора (за неимением керамического) данные площадки необходимо просверлить, наметив отверстия прямо по меди либо дорисовав их перед распечаткой эскиза.
ОТВЕРСТИЯ НАМЕЧЕНЫ
Для сверления я использовал 1 мм сверло: в такое отверстие гарантированно лезут ноги практически всех деталей, более тонкие контакты без проблем фиксируются банальным добавлением припоя, под более толстые (например, штырьки некоторых COM-разъёмов, что зависит от производителя) можно раздраконить дырки тем же сверлом, либо пройти чуть более толстым (1,2-1,5). Микродрели у меня нет, цангового патрона-переходника тоже, поэтому использую аккумуляторный шуруповёрт. Если патрон шуруповёрта не «поддерживает» миллиметровые свёрла, то можно просто вставить сверло в изоляцию (кембрик) от провода 0,75 кв.мм. и зажать в стандартный патрон (такие обычно рассчитаны на свёрла от 1,5-2 мм). Использовать обычную дрель в данном случае не советую – слишком тяжёлая и большая для столь ювелирной работы. Сверлильный станок – другое дело, несмотря на громоздкость, будет идеальным вариантом (ну это если у кого он вообще есть).
НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ ФИКСАЦИЯ
ФИКСАЦИЯ В КЕМБРИКЕ
ВАЖНО: при использовании для сверления чего-либо кроме микродрели гнаться за дорогими тонкими свёрлами смысла нет – они очень твёрдые, но и очень ломкие, при малейшем перекосе лопаются. Другое дело дешёвые говёные китайские – могут спокойно гнуться под нажимом, благодаря чему не ломаются, при этом грызут плату более чем сносно. При затуплении можно заново заточить, либо просто выкинуть, одного сверла хватает на одну небольшую плату без проблем, а стоит оно 2-3 рубля.
Отверстия под боковые фиксирующие зубы разъёма программатора (COM female) следует делать сверлом 3 мм.
КИТАЙСКИЕ СВЁРЛА 1 ММ
Дырявить плату нужно до лужения дорожек, в противном случае, если облудите с наплывами, то сверлить будет неудобно и без микродрели уже не справишься. Если у вас мало опыта в пайке, то запаявшиеся после лужения отверстия можно пройти сверлом повторно, но уже со стороны текстолита, обратной от дорожек (залитые припоем отверстия со стороны дорожек будет и не найти), либо просто коснуться чистым жалом паяльника и лишний припой останется на нём.
СВЕРЛЕНИЕ ПЛАТЫ
ПЛАТЫ ПОСЛЕ СВЕРЛОВКИ (вид со стороны дорожек)
ПЛАТА САРУМАНКИ ПОСЛЕ СВЕРЛОВКИ (вид со стороны компонентов)
Лужение проводится для повышения надёжности и исключения образования трещин на токопроводящих дорожках. В принципе, для программатора можно этого и не делать (хотя, конечно же, лучше не лениться), а вот для саруманки лужение обязательно!
О лужении:
Как это ни странно, наиболее прочные дорожки не самые широкие, а те, что уже. Связано это как раз с процессом лужения – при дорожках шириной до 0,5-0,6 мм за счёт силы поверхностного натяжения расплавленный припой «ложится» горкой, в результате чего на поверхности платы получаем приличного сечения высокопрочные оловянные «арматурины» на медной подложке. При лужении же более широких дорожек припой растекается тонким слоем, лишь слегка прикрывая медь, в результате токопроводящие дорожки представляют собой не более чем полоски фольги.
О флюсах:
Кислотный флюс агрессивен к металлам и впоследствии может вызвать окисление и даже разрушение дорожек, поэтому использовать такой можно только для запайки дырявых кастрюль. Флюсы на основе канифоли не столь агрессивны и по большому счёту их можно не смывать, но определённое воздействие на металл они всё равно имеют, так что после сборки лучше, конечно же, плату отмыть (например, спиртом).
Наносим на дорожку паяльный флюс и лудим. При этом работаем быстро и паяльником на мощности не более 15 ватт (разогревать паяльник как выжигатель не нужно, при касании бумаги не должно оставаться коричневого горелого следа), иначе велик риск отслоения дорожек от текстолита (отслоившиеся подклеить практически невозможно даже с помощью суперклея, так что лучше до этого не доводить). Отмывать плату от флюса (особенно нейтрального) после лужения не обязательно – при сборке всё равно будем его наносить.
УСЁ, плата готова для сборки схемы!
ПЛАТА САРУМАНКИ ПОСЛЕ ЛУЖЕНИЯ
ПЛАТА ПРОГРАММАТОРА ПОСЛЕ ЛУЖЕНИЯ
Да, ещё один момент. В случае поломки сверла (либо по другим причинам) возможно повреждение медных дорожек. В этом случае проводник может быть восстановлен в процессе лужения с помощью кусочка проволоки (на фото плата одного из промежуточных экспериментальных блоков):
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЁННОЙ ДОРОЖКИ
Сборка
Схемы (принципиальную и монтажную) на стол, проверенные отобранные компоненты на лоток (так удобно), паяльник в розетку, флюс, пинцет, бокорезы…
КОМПОНЕНТЫ САРУМАНКИ НА ЛОТКЕ
Монтаж начинаем с низких элементов. Сначала устанавливаем резисторы и стабилитроны, затем входной диод и «кроватку» под микроконтроллер.
СБОРКА: ШАГ 1
Далее переходим к монтажу элементов средней высоты: керамических конденсаторов, резонатора (в моём случае тоже керамического, в случае использования кварцевого такой монтируется в следующей группе высоких деталей) и транзистора.
СБОРКА: ШАГ 2
Затем монтаж высоких элементов, но сначала небольшое отступление.
Про то, как уместить «кренку» в корпусе, Саруман писал, но, раз я сфоткал, то продублирую: отрезаем фланец стабилизатора (ножовкой по металлу):
ПОДРЕЗКА ИМПОРТНОГО ЛИНЕЙНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ TLE4274V50 (для финального блока, плата которого приведена на иллюстрациях)
ОБРЕЗОК ФЛАНЦА (получилась неплохая заставка на рабочий стол)
ПОДРЕЗКА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ КРЕНКИ 142ЕН5А (для отладочного блока)
После обрезки фланца нужно обязательно обезжирить ноги стабилизатора! В противном случае возможна некачественная пайка.
ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ ПРОЦЕДУРА
Итак, монтаж высоких элементов включает установку стабилизатора напряжения и электролитических конденсаторов. В случае установки кварцевого резонатора, как уже указывал выше – и кварц.
Напомню, при установке стабилизатора TLE4274V50 сразу после него необходима установка электролитического конденсатора объёмом не менее 22 микрофарад. Если же используется обычная «кренка», то необходим только керамический кондерсатор (либо в пустующее место можно поставить второй керамический 0,1 мкф, будет для подстраховки).
СБОРКА: ШАГ 3
Устанавливать винтовые клеммники в финальный вариант блока я не стал – в этом нет особого смысла, потому что проще запаять провода непосредственно в плату, возможность же демонтажа и быстрой замены блока будет реализована за счёт внешнего разъёма. Клеммы в данном случае это только лишние затраты и увеличенные габариты платы.
При использовании «безклемного» варианта платы отверстия в контактных площадках (точках выхода проводов) необходимо рассверлить сверлом 1,5 мм.
ФИНАЛЬНЫЙ БЛОК
ПРОВОДА ВМЕСТО КЛЕММ
ВАЖНО!
Ещё раз напомню о необходимости использования «отзеркаленного» эскиза печатной платы! При взгляде на распечатанный «трафарет» мы должны видеть дорожки так, как мы будем видеть их при взгляде на плату сверху через текстолит! Предложенные мной эскизы плат саруманки и программатора полностью готовы к распечатке, но в случае их доработки (вдруг кому-то захочется улучшить) либо при печати других эскизов будьте особо внимательны!
При сборке устройства на «неотзеркаленной» плате монтаж элементов, имеющих два вывода, может быть осуществлён без проблем, трёхвыводные потребуется развернуть, а вот монтаж «четырёхлапых» и более «ногастых» будет невозможен!
С целью проверки возможности монтажа саруманки на «обратную» плату один из экспериментальных блоков был собран мной с использованием «неотзеркаленного» эскиза (сначала сделал, потом подумал), в итоге смысл и важность правильности соответствия «трафарета» монтажной схеме дошли до меня только после полной сборки, когда я попытался проверить собранное устройство. Понятное дело, что ноги микроконтроллера оказались в противоположных необходимым гнёздах «кроватки»! Пришлось разбирать, но сфоткать описанный казус не забыл. Слева отладочный блок, справа – «безумный» (в плане зеркальности конечно, детали-то установлены какие положено).
ЗАЗЕРКАЛЬЕ
Контроль сборки
Проверка саруманки описана в ФАКе на сайте Сарумана, замечания же по проверке следующие. В случае, если что-то не так, первым делом надо проверить правильность установки всех компонентов (включая, казалось бы, второстепенные). Например, при сборке саруманки я поначалу неправильно установил ёмкости С7-С10 (бывает…).
НЕПРАВИЛЬНЫЙ МОНТАЖ (показано на примере отладочного варианта блока)
ПРАВИЛЬНЫЙ МОНТАЖ (отладочный блок)
ПРАВИЛЬНЫЙ МОНТАЖ (финальный блок)
Отдельно обращаю внимание на то, что при сборке разных вариантов блоков саруманки использованы компоненты разных производителей. В частности, именно поэтому у экспериментального блока бОльшая часть керамических конденсаторов (6 штук по 0,1 мкф) синие, а единственный на 0,01 мкф – жёлтый, у финального же блока цвета данных элементов противоположны – у 0,1 мкф жёлтый, а у единственного 0,01 мкф – синий. Это так, замечание для особо внимательных читателей…
Внимательно проверяем полярность диодов и стабилитронов! Если все компоненты установлены строго согласно схеме, то необходимо проверить дорожки на замыкания. Первым делом сравниваем рисунок платы с зеркальным отпечатком макета (желательно отмечая на листе все проверенные точки) – лишних перемычек быть не должно (к слову, данная процедура необходима в любом случае перед включением собранного прибора).
Для наглядности привожу фото содержащей ошибку платы программатора со стороны дорожек: сравните обведённый фрагмент с эскизом – имеется ненужная перемычка между ногами «1» и «2» микросхемы КР1533ЛА3 (плюс и минус). Для удаления такой «сопли» наносим на указанное место побольше флюса и проводим паяльником между контактными площадками.
ДЕФЕКТ ПАЙКИ
ЭСКИЗ ПЛАТЫ ПРОГРАММАТОРА
Много неприятностей могут доставить и волосяные замыкания: иногда при пайке образуются волосяные перемычки – тончайшие ниточки припоя, которые бывает трудно разглядеть без лупы, но вызывающие полнейшую ZAлупу и полную неработоспособность устройств. Смотрим схему и следим за тем, чтобы изолированные дорожки не звонились. При обнаружении «волосянок» просто проводим по ним нагретым паяльником и схема должна заработать как часы.
Что ещё до проверки саруманки – 8 нога панельки DIP-18 (RB2) в нашем случае никуда не подключена, поэтому при проверке напряжения на ней не будет ни при каких условиях (при правильной сборке). Всё остальное должно соответствовать тому, что описано на сайте автора, в противном случае повторно проверяем правильность монтажа и работоспособность компонентов.
Также неплохо проверить устройство повторно, но охладив его в морозилке – это позволит выявить возможные дефекты не только компонентов, но и пайки. Бывает что припой не «прилипает» к ноге какого-либо компонента, а только «прикладывается». При охлаждении в результате сжатия металла будет наблюдаться ухудшение или исчезновение контакта. Понятное дело, что лучше обнаружить это дома, чем в лесу.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
Отдельно пару слов о проверке программатора. Прежде чем устанавливать микросхемы (MAX232 и КР1533ЛА3) и сувать в него камень, а сам программатор в COM-порт, также необходим контроль. Про контроль правильности монтажа и пайки см. выше, о доп. проверке – ниже.
Для наглядности выкладываю фото собранного программатора:
СОБРАННЫЙ EXTRA-PIC
ВНИМАНИЕ: подключать/отключать программатор EXTRA-PIC к/от COM можно только при выключенном внешнем питании!
Естественно, что ставить/снимать микроконтроллер следует при полностью отключенном от всего (и порт, и питание) устройстве.
Итак, после проверки сборки первым делом подключаем питание, при этом должен загореться зелёный светодиод (D3). Далее вставляем в гнездо 3 COM-разъёма на программаторе проводник (например, кусочек тонкой проволоки), при касании проволоки пальцем (в крайнем случае – при подаче на проводник небольшого напряжения, хотя должно хватать и касания) должен загораться красный (у меня он оранжевый) светодиод (D4), а между 4 и 5 контактами DIP-18 панельки появляться напряжение выше 12 вольт.
Далее ставим и настраиваем софт (подробнее см. на соотв. сайтах об EXTRA-PIC, ссылки есть выше), подключаем программатор к компу (сначала без микросхем и камня). При включенном питании программатора (D3 горит) красный светодиод должен загораться при попытке выполнения любых операций с камнем (стирание, чтение, запись). Если светляк D4 загорается при «ручной» проверке, но не загорается при запуске программирования – дело в COM-порте компа. Например, при использовании переходника USB-COM может понадобиться переустановить драйвер либо поменять номер виртуального порта (так, у меня не хотел работать на СОМ-1 и СОМ-3, но отлично заработал на СОМ-2). К слову, переходник использовал готовый на микросхеме RS232, при желании можно изготовить такой и самостоятельно.
Если накроет творчество, можно вообще объединить адаптер USB-COM и программатор EXTRA-PIC в одном устройстве, получится USB-программатор ПИКов.
ИНДИКАЦИЯ ПИТАНИЯ (зелёный D3)
ПРОГРАММАТОР В АДАПТЕРЕ USB-COM
Прошивка микроконтроллера с помощью программатора
Если проведённая проверка показала работоспособность экстра-пика – устанавливаем микросхемы и камень (для максимального удобства установки-снятия проца можно пригнуть ёмкость C9 к плате, на двух фотках выше видно) в соотв. панельки и ШЬЁМ, после чего видим результат на экране (пляшем, скачем, радуемся). Предварительно неплохо провести процедуру стирания, причём если ранее в память микроконтроллера пытались что-то залить, то следует провести 2-3 цикла удаления данных – после одного «захода» иногда почему-то остаются отдельные заполненные ячейки.
ЧИСТЫЙ ПИК
ПРОШИТО ОК
Чтобы упростить задачу выкладываю свой вариант прошивки (сгенерирована программой Сарумана, но с оптимизированными для ATV графиками УОЗ). Скачать можно в Части 7: при программировании просто открываем данный файл из IC-Prog, после чего, нигде ничего не меняя, запускаем процесс программирования. Обратите внимание: моя прошивка подходит исключительно для процессора PIC16F628 и моей схемы оптического датчика, работающего с модулятором-лепестком!
Более подробно о создании своих прошивок см. ту же седьмую часть отчёта (о прошивках).
Отдельно хочу рассмотреть оптический датчик (ОД) системы зажигания, поскольку данная тема не нашла отражения на сайте автора описываемого ФУОЗ.
В принципе, изначально блоки МПСЗ для карбюраторных двигателей (включая саруманку) рассчитаны на применение датчика Холла (ДХ), поскольку именно такой датчик используется в традиционных трамблёрах БКЗ.
На валу трамблёра расположен металлический барабан с выборками в стенках (модулятор), стенки и прорези которого крутятся внутри П-образного корпуса датчика. Когда в зазоре датчика расположен металл, микросхема ДХ выдаёт на коммутатор напряжение определённого уровня – обычно от 4-5 до 8-9 вольт, в зависимости от авто. Если по большому счёту, то тут принципиально только чтобы напряжение было не менее 3-4 вольт (чтобы коммутатор мог распознать «плюс», либо чтобы блок управления зажиганием мог распознать логическую единицу), но не более тех же 8-9 вольт (просто чтобы ничего не повредить в коммутаторе/блоке). Когда же в зазоре ДХ оказывается выборка, то напряжение на выходе микросхемы стремится к нулю (не должно превышать 0,2-0,4 вольта). При этом осциллограмма сигнала представляет собой меандр с высокой частью во время нахождения в зазоре ДХ металла и низкой при прохождении выборки. Низкому уровню сигнала соответствует ВМТ цилиндра, в который необходимо подать искру.
МЕАНДР ДХ
Всё довольно просто. За исключением того, что датчик Холла нам подходит не лучшим образом.
1) Самая главная причина в том, что ДХ это магнитный датчик, ориентирующийся на магнитный поток. У нас же (имею в виду большинство ATV) датчик зажигания может быть установлен только под крышкой магнето в зоне сильного магнитного поля, которое будет сбивать ДХ с толку. Есть способы заставить работать ДХ в таких условиях более-менее сносно, но я даже не стану их описывать, ибо это есть чистый онанизм. Можно установить ДХ на распредвал, но в случае с ATV это отдельная история и тоже на онанистическую тему.
2) Датчик Холла довольно требователен к питанию (боится скачков напряжения и переплюсовки). При подаче питания с пятой клеммы коммутатора ВАЗ 2108 это не проблема, поскольку в цепи питания автомобильного коммутатора есть защитный диод, а в выходе на 5 клемму схема дополнительной стабилизации напряжения. Но это не меняет сути: ДХ хилое и капризное устройство, являющееся причиной выхода из строя системы зажигания в подавляющем большинстве случаев.
3) Для датчика холла нужно делать крепление, причём вписать всё сооружение придётся в довольно ограниченное пространство, а материалом для кронштейна в идеале должен быть немагнитный и токонепроводящий материал (например, текстолит). Рабочий элемент на маховике, напротив – должен быть из материала с хорошими магнитными свойствами, другими словами ко всему прочему требовалась фигурная обработка стали (а зазор ДХ очень мал). И оно надо?!
4) Датчик Холла нужно купить. И пусть его цена не особо пугает и колеблется от 90 до 300 руб (в зависимости от производителя и продавца), но, как говорится, «10 баксов-то не лишние!».
Собственно, для выявления возможной неисправности ДХ даже специально создана модификация коммутатора, показывающая, исправен ли датчик. Судя по всему, не от лёгкой жизни.
ВСТРОЕННАЯ ДИАГНОСТИКА ДХ
Честно говоря, я много слышал об оптических датчиках (ОД), но почему-то боялся их как огня, считая, будто они перестают работать при попадании малейшей пылинки. Поэтому сначала начал разрабатывать схему, конвертирующую сигнал штатного индукционного датчика (ИД) в сигнал датчика Холла. Но, когда схема была готова, я вспомнил, что штатная метка на нашем маховике не соответствует тому, что нужно для работы саруманки. Для нормальной работы пришлось бы увеличить длину метки, поэтому, с учётом того, что маховик у нас чугунный (попробуй-ка навари на него метку, да такую, на которую будет реагировать ИД), проект был отправлен в мусорное ведро.
В общем, ничего не оставалось кроме как продолжить ездить с зажиганием CDI…
Или углубиться в тему применения оптических датчиков в системах зажигания. На сайте оппозитчиков с такие датчики особо никто не ставит, потому что при расположении датчика и модулятора на распредвалу нормально функционируют и ДХ (до поры до времени). Данная тема более широко обсуждается на форумах владельцев отечественных (в широком смысле) 2-тактников (Иж, Ява и т.д.). Но оказалось, что многие из предложенных там схем ОД годятся только для работы в паре с коммутатором (транзисторным мотоциклетным либо автомобильным), а для блока МПСЗ (ФУОЗ) могут не подойти.
Сделаю небольшое отступление на тему: Чем может отличаться обработка сигнала датчика в коммутаторе и блоке МПСЗ (ФУОЗ). Хотя с натягом и можно сказать, что коммутатор использует логику, но его интерпретация сигнала отличается о настоящей логики, на которой построен ФУОЗ. Для сигнала на выработку искры катушкой достаточно посадить вход (№6) коммутатора с датчика на землю (что ФУОЗы, включая саруманку, и делают). То есть коммутатор может ориентироваться не только по классическому меандру (прямоугольным импульсам напряжения), но и просто по заземлению сигнального провода от датчика. Момент посадки сигнального провода ДХ на массу коммутатор считает сигналом о ВМТ. Эту простоту транзисторного коммутатора и используют многие владельцы мотоциклов – применяемая ими схема оптического датчика не выдаёт прямоугольные импульсы, а лишь в момент нахождения поршня в ВМТ сажает сигнальный провод на землю. Это вполне подходит для системы зажигания без регулировки УОЗ по оборотам либо с вакуумным и (или) центробежным регуляторами. Не совсем правильно, но коммутатор в силу своей приземлённости хавает.
Другое дело ФУОЗ на базе микропроцессора, для которого логическим нулём может быть как заземлённый, так и висящий в воздухе контакт, а сигналом о ВМТ будет не посадка сигнального кабеля на массу, а наоборот – отключение его от земли. То есть ФУОЗ (по кр. мере без доработки схемы) не воспринимает посадку сигнального провода на массу как сигнал к действию (либо не всегда может использовать такой сигнал для расчёта УОЗ, либо работает нестабильно). Для блока МПСЗ идеальным управляющим сигналом будет меандр, причём желательно правильной (прямоугольной) формы, без завалов фронтов и прочих отклонений. В прочем, саруманка имеет настолько гибкую схему, что может работать с различными алгоритмами датчиков. НО: я бы всё же советовал применять те, что могут обеспечить переключение между высоким (логическая единица) и низким (логический ноль) уровнями напряжения (чтобы потом не было жалоб на глюки). Самое интересное здесь то, что такие схемы проще «сажающих на массу»! В принципе, в любую схему можно добавить груду ненужных компонентов, но я решил использовать самую простую.
СХЕМА ОД
Основа ОД это фототранзистор и светодиод. Светодиод лучше использовать инфракрасного спектра (ИК), задача же у него только одна – постоянно светить (правда свечение это находится вне диапазона, различимого глазом). Фототранзистор отличается от обычного тем, что для появления проводимости между коллектором и эмиттером на базу подаётся не электрический сигнал, а световой. Проще говоря, в случае с ОД при освещении фототранзистор замыкает цепь, а при затенении разрывает. Также нам понадобятся три резистора. Первый (R1) необходим для подключения рассчитанного на небольшое напряжение питания (в моём случае 1,5 В) ИК светодиода к двенадцати (либо девяти в случае подключения к клемме 5 коммутутатора, что более правильно) вольтам. Использованный мной коммутатор выдаёт на датчик девять, при желании можно и вовсе запитать ОД от отдельного стабилизатора напряжения (что, в прочем, не нужно, поскольку нога 5 коммутатора и предназначена для питания датчика стабилизированными +9В). Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, а подобраны они таким образом, чтобы на сигнальном выходе датчика было примерно 3-4 вольта (перегружать сигнальный вход ФУОЗ более высокими значениями ни к чему). При этом фототранзистор VT1 расположен именно до разветвления сигнальной (резистор-выход) линии с тем, чтобы при затенении VT1 и снятии напряжения в сигнальном проводе ОД (логический ноль) сигнальный вход ФУОЗ не оставался подвешенным в воздухе, а был замкнут на массу через резистор R3 (обеспечение чёткого логического нуля и защита от наводок). В такой схеме R3 выполняет двойную функцию, работая не только как часть делителя напряжения, но и как элемент сопряжения логического входа ФУОЗ с массой для чёткого обозначения логического нуля. При данной схеме и лепестке в качестве активного элемента меандр будет аналогичным по форме сигналу от ДХ, ориентирующегося на прорезь: с соотношением продолжительности низкого и высокого уровней в пропорции один к пяти. Хотя в нашем случае то, будет ли более длинным положительный или «нулевой» импульс, по большому счёту не принципиально, поскольку саруманка очень универсальна и имеет возможность работать с сигналом ДХ как по прорези, так и по лепестку. Более важно строгое соотношение уровней сигналов – 1:5, поэтому и требуется активный элемент (в нашем случае это лепесток) длиной 60 градусов поворота КВ (L=360/6). При желании можно собрать схему ОД, работающую в противофазе с моей: высокий уровень будет только в момент прохождения лепестка (1/6 оборота КВ), в остальное время на выходе будет логический ноль (5/6 оборота КВ). Однако, на мой взгляд, схема с логическим нулём только в момент прохождения лепестка более помехоустойчива и имеет более чёткую форму сигнала, а самое главное – она апробирована на квадроцикле и показала себя с хорошей стороны. Ну а если кого-то обуяет фантазия, то можно сделать ОД даже со своей встроенной логикой, есть и такие примеры, правда это уже из серии «когда коту делать нечего…».
Что ещё важно – ОД может быть выполнен и в разнесённом варианте: при этом сам, образно говоря, датчик (оптопара) может быть размещён на пятачке менее 1 квадратного сантиметра, а часть схемы, содержащая резисторы, вынесена в любое удобное место (либо можно использовать крохотные SMD резисторы для поверхностного монтажа). Это будет актуально для тех квадров, в которых используется сверхкомпактный индукционный датчик и, соотв., места для нового датчика очень мало.
Теперь по компонентам ОД.
Резисторы обычные (либо для поверхностного монтажа), R1 для ИК светодиода VD1 лучше поставить 0,25 вт, но в принципе хватит и 0,125 (для делителя R2 и R3 так вообще более чем). ИК светодиод VD1 и фототранзистор VT1 можно использовать любые (некоторые берут оптопару от ориентирующего диска мышки с шариком, либо от колёсика прокрутки оптической). Я же, поскольку пока не очень шарю в теме оптоэлектроники, взял готовую оптимизированную пару хорошего производителя (Honeywell, ИК светодиод SEP8506-003, фототранзистор SDP8406-004). Обошлись аж в 100 рублей, но решил не экономить на данном узле. Пишу «аж» потому что можно было обойтись суммой в 15-20 руб за пару, причём думаю, что работали бы менее дорогие компоненты не хуже.
Как и в случае с датчиком холла потребуется модулятор. Для одноцилинрового 4-тактного двигателя с расположением модулятора на маховике (в случае с 500К – маховике магнето) лучше использовать лепесток, при этом, как я уже говорил (и как указано на сайте автора), для саруманки его размер должен составлять 60 градусов, а момент выхода лепестка из зазора ОД должен соответствовать ВМТ. Материал лепестка нужен непрозрачный, других требований нет.
Информацию об изготовлении ОД и модулятора на примере квадроцикла Stels ATV-500K, а так же об установке всей системы на данный квадр см. в следующей части отчёта!
