Автомобільний стробоскоп із лазерної указки. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Електронні пристрої

Коментарі до статті

Автомобілісти знають, наскільки важливою є правильна установка моменту запалювання палива в циліндрах карбюраторного двигуна. Для цього використовують стробоскоп. У статті П. Бєляцького "Світлодіодний автомобільний стробоскоп"("Радіо", 2000, № 9) описаний простий прилад з ліхтарем у вигляді збирання з яскравих світлодіодів замість імпульсної фотолампи.

Автор цієї статті пропонує зібрати прилад на базі лазерної указки.

Пропонований увазі читачів стробоскопічний прилад дозволяє не тільки встановити оптимальний кут випередження запалення (ОЗ) на холостих оборотах двигуна, але і знайти несправну свічку, перевірити роботу котушки запалювання, проконтролювати роботу відцентрового та вакуумного регуляторів кута 03 на частоті обертання колін3000 хв до 1 (Велика частота небезпечна для двигуна, що працює без навантаження). Прилад не розрахований для використання на станціях техобслуговування, але може надати неоціненну послугу автоаматору, який застряг у дорозі через збої в системі запалювання.

Схема стробоскопа зображено на рис. 1. Імпульси з високовольтного проводу свічки, пройшовши через вхідний вузол, що складається з диференціюючого ланцюга С1, R2 і обмежувального резистора R1, запускають одновібратор, зібраний на елементах DD1.1, DD1.2. Вихідні імпульси одновібратора тривалістю близько 0,15 мс надходять на базу складеного транзистора VT1VT2, що працює підсилювачем струму. У колекторний ланцюг транзистора включена лазерна указка BL1, що служить навантаженням підсилювача. Оскільки вихідні імпульси одновібратора мають високий рівень, на час їхньої дії складовий транзистор відкривається і лазер указки формує світлові спалахи.

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Указка розрахована на напругу живлення 4,5, а в стробоскопі вона працює від бортової мережі з напругою 13,8, тому тривалість вихідних імпульсів одновібратора не повинна перевищувати 0,15 мс - значення підібрано експериментально і коштувало декількох "згорілих" лазерів. При тривалості імпульсу більше 0,15 мс середня потужність, що розсіюється лазером, досягає гранично допустимої і різко підвищується ризик спалити вказівку, а при меншій мітка на шківі колінвала стає зорово "трудовловимою". Необхідно також пам'ятати, що частота спалахів більше 100 Гц (відповідає частоті обертання колінчастого валу двигуна 3000 хв-1) небезпечна для вказівки, що працює при підвищеній напрузі.

Конструктивно стробоскоп складається з датчика імпульсів запалювання, що причіпляється до проводу свічки першого циліндра двигуна, і власне указки, всередину якої вміщені всі інші деталі. Датчик з'єднаний із вказівкою на екранований кабель довжиною 50 см.

Основою датчика імпульсів запалення служить прищіпка для білизни, на бічній грані якої розміщені деталі С1, R1, R2 вхідного вузла. На одну з половин прищіпки у місці, де розташований робочий напівотвір, намотують виток стрічки шириною не більше 3 мм із жерсті або тонколистової міді у вигляді бандажу (рис. 2). До нього припаюють виведення конденсатора С1. Виведення резистора R1 припаюють до центрального дроту кабеля, а резистора R2 - до екрану. Кабель дротяним бандажом прикріплюють до ручки прищіпки. Зверху деталі вхідного вузла слід покрити силіконовим герметиком та захистити від ударів планкою іг текстоліту (на малюнку не показано).

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Для встановлення деталей стробоскопа вказівку необхідно спочатку розібрати. Відгвинтивши насадку, встановлюють під неї кільце-знімач з осьовою товщиною 1...2 мм так, щоб воно упиралося в край циліндричного кожуха. Потім нагвинчують із зусиллям насадку, поступово випресовуючи "начинку" із кожуха. Якщо необхідно, операцію повторюють з кільцем більшої товщини.

Спроби розібрати вказівку без кільця-зйомника призводять, як правило, до пошкодження краю кожуха, виготовленого з м'якого алюмінієвого сплаву. Видавлювання "начинки" з кожуха з боку батарейного відсіку, як показала практика, також пов'язане з великим ризиком пошкодження указки.

З плати розібраної указки (рис. 3) випоюють кнопковий вимикач і бічними кусачками акуратно, щоб не пошкодити резистор, вкорочують її до штрихової лінії (друковані провідники показані сірими). Якщо резистор все-таки виявився пошкодженим, не біда, достатньо висновки замкнути його перемичкою, а опір резистора R5 на схемі (див. рис. 1) збільшити до 270 Ом.

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Деталі одновібратора та вихідного підсилювача струму розміщують на друкованій платі з фольгованого з обох боків склотекстоліту товщиною 0,5 мм. Креслення плати показано на рис. 4 (а – сторона друку; б – сторона деталей). Обидва транзистори та конденсатор С2 припаюють з боку друку безпосередньо до друкованих майданчиків.

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Отвори під мікросхему повинні бути такими, щоб її можна було змонтувати якомога ближче до плати - так легше вставити плату в кожух указки при складанні. Висновок 7 мікросхеми і один із висновків резистоpa R3 необхідно пропаяти з обох сторін плати. Оскільки плата досить "тісна", постарайтеся заздалегідь продумати послідовність монтажу деталей, щоб не довелося потім відпоювати вже встановлені. Мікросхему монтуйте в останню чергу. Контактні майданчики квадратної форми на обох сторонах плати необхідно з'єднати відрізками мідного дроту та пропаяти. Під транзистор VT2 слід вкласти тонку ізоляційну прокладку.

Перед тим, як з'єднувати зібрану плату стробоскопа з підготовленою платою вказівки, доцільно перевірити його роботу зі світлодіодом замість лазера. Світлодіод (наприклад, АЛ307Б) тимчасово припаюють анодом до плюсового виведення живлення, а катодом - до резистора R5.

Щоб можна було налагодити стробоскоп в лабораторних умовах, доцільно зібрати за схемою на рис. 5 випробувальний мультивібратор. Він виробляє короткі імпульси високого рівня частотою повторення, регульованої змінним резистором R2.

Імпульси подають на вхід стробоскопа та підбирають резистор R3 таким, щоб тривалість вихідних імпульсів не перевищувала 0,15 мс.

Після цього слід переконатися, що зібрана плата вільно входить у кожух указки.

До зібраної плати припаюють три гнучкі виведення - загальний, вхідний (до резистора R1 датчика) і плюсового живлення (+13,8 В), прикладають її до плати вказівки сполучними фольговими майданчиками назовні, в обидва складальні отвори плат вставляють по відрізку мідного дроту діаметром 0,5 ,3 мм і пропаюють. Не забудьте окремим провідником з'єднати плюсовий вивід лазера на платі вказівки (див. рис. XNUMX) з плюсовим проводом живлення на платі стробоскопа. Ще раз перевірте, чи увійде конструкція у кожух указки.

Якщо все гаразд, всередину кожуха вставляють згорнутий у трубку ізолятор із тонкої жорсткої пластикової плівки та вводять у нього лазер із платою. Торець із висновками указки заливають герметиком. Гнучкі виводи живлення оснащують затискачами "крокодил" з маркуванням полярності або роз'ємом для підключення до розетки переносної лампи.

У всіх випадках доцільно в розрив плюсового дроту ввести діод, що захищає стробоскоп від випадкового включення стробоскопа у зворотній полярності (на схемі 1 цей діод не показаний). Підійде будь-який діод на зворотну напругу не менше 50 В і середній струм випрямлений не менше 100 мА. Змонтувати діод можна поблизу затиску "крокодил".

Крім цього, враховуючи, що кожух лазерної указки електрично з'єднаний з плюсовим проводом живлення, її необхідно ретельно ізолювати та під час користування не допускати дотику до деталей автомобіля. Проте працювати із стробоскопом буде простіше, якщо послідовно із захисним діодом включити мініатюрний плавкий запобіжник на струм 0,16 А (на схемі теж не показаний).

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Для роботи стробоскопа датчик-прищіпку чіпляють на високовольтний свічковий провід першого циліндра двигуна. Запускаючі імпульси надходять на прилад через ємність між високовольтним проводом та бандажом у робочому отворі датчика. Місткість повинна бути мінімально необхідною для стійкого запуску.

Якщо ємність вибрати надмірно великий, амплітуда імпульсу, що запускає, за несприятливих обставин може перевищити допустиму для мікросхеми і стати причиною її псування. Тому спочатку датчик слід встановлювати на провід через суху прокладку товщиною 1 мм з поліетилену або ПВХ. Якщо запуску стробоскопа не відбувається - немає миготливого світіння лазера на найменших обертах двигуна, - прокладку треба замінити тоншою.

Працювати зі стробоскопом зручніше, коли його світлова пляма має витягнуту форму – це полегшує фіксацію обох міток у полі зору. Тому на вказівку надягають одну з насадок, що додаються, витягують пляму в лінію. При роботі у світлий час дня, але в тіні можна обійтися і без насадки (яскравість плями буде більше), направляючи промінь тільки на рухливу мітку. Нерухлива мітка на корпусі буде в цих умовах і так добре видно. Щоб захистити лазер та насадку від бруду та пилу при зберіганні, підберіть для нього чохол із пластику.

Можливо, комусь видасться легше зібрати одновібратор стробоскопа на мініатюрній мікросхемі К564ЛЕ5. Креслення плати для такого варіанту показано на рис. 6. Тут на боці деталей (рис. 6,б) припаяні лише конденсатор С2 і транзистор VT2, решта деталей - з боку друку. Крім цього, з вхідним вузлом з'єднаний висновок 2 мікросхеми.

Перед роботою зі стробоскопом протріть білу фарбу на мітках на корпусі та шківі колінчастого валу двигуна автомобіля. Якщо мітки не пофарбовані, обов'язково треба це зробити - дуже знадобиться у майбутньому. Добре прогрітий двигун переведіть на неодружені обороти 600...800 хв-1. Підключіть затискачі живлення стробоскопа так, щоб його проводи живлення не стикалися з високовольтними. Встановіть датчик на високовольтний провід першої свічки і направте лазерний промінь на нерухому мітку, розташовану на корпусі. Потім знайдіть променем лазера рухливу мітку на шківі маховика - яскравість плями тут збільшується через відбиття від білої фарби. Якщо мітка не пофарбована, яскравість відбитого променя навпаки зменшиться, але це важче зафіксувати, особливо при яскравому освітленні.

Переконатися в тому, що знайдене місце - дійсно мітка, можна трохи змінивши частоту обертання валу двигуна, при цьому мітка зміщується вперед або назад по ходу обертання шківа.

Якщо встановлення моменту запалення на вашому автомобілі порушено, рухома мітка може бути далеко від нерухомої. На неодружених оборотах мітка на шківі маховика повинна знаходитися навпроти середньої нерухомої мітки, тобто кут випередження запалення повинен дорівнювати 5 град. Поверненням корпусу переривника-розподільника запалювання досягайте збігу рухомої та нерухомої міток і зафіксуйте його в цьому положенні.

Короткочасно збільшують оберти та спостерігають розбіжність міток. При збільшенні частоти обертання колінчастого валу запалювання має ставати більш раннім. На частоті обертання 3000 хв-1 кут випередження запалювання для автомобілів ВАЗ має бути в межах 15...17 град. [2].

Не збільшуйте частоту обертання понад 3000 хв -1 - це небезпечно і для двигуна, і для лазерної указки. У жодному разі не спрямовуйте промінь лазера в очі!

У стробоскопі використано лазерну указку потужністю до 1 мВт. Останнім часом у продажу з'явилися лазерні указки у п'ять разів яскравіші. Вони мають такі ж розміри, і їх застосування в автомобільному стробоскопі є кращим.

література

Біляцький П. Світлодіодний автомобільний стробоскоп. – Радіо, 2000. № 9, с. 43, 44.
Єршов Б. В., Юрченко М. А. Легкові автомобілі ВАЗ. – Київ, "Вища школа", 1983.

Автор: Н.Заєць, сел. Вейделівка Білгородської обл.; Радіо №1 2004

Доповнення

"Автомобільний стробоскоп із лазерної указки" - під таким заголовком у "Радіо", 2004, № 1, с. 45, 46 було опубліковано статтю М. Заєца. Мені сподобалася ідея використання лазерної указки як ліхтар стробоскопа. Для тих, хто хотів би повторити цю конструкцію, але не знає пристрої вказівки, пропоную познайомитись з нею докладніше.

На малюнку представлена "начинка" указки-брелока. Джерелом світла є напівпровідниковий випромінюючий кристал 3, припаяний до масивної основи, що служить тепловідведенням 2. Тепловідведення прикріплений до плати 1, на якій змонтовані кнопка включення, резистор струмообмежувальний і пружинний контакт батареї живлення. Тепловідведення з платою туго вставлені в проріз втулки-тримача 4, на іншому кінці якої нарізане зовнішнє і внутрішнє різьблення.

Автомобільний стробоскоп із лазерної указки

Світло від кристала сильно розсіяне і тонкий промінь його збирає лінза 6. Положення лінзи щодо кристала можна регулювати різьбовою втулкою 7. Пружина 5 притискає лінзу до втулки.

Для використання вказівки як освітлювач стробоскопа краще розфокусувати пучок світла, вкрутивши втулку до упору (але не тисніть сильно!). В результаті діаметр світлової плями на відстані 1 м збільшиться приблизно до 6 см. На меншій відстані діаметр плями буде меншим. У всякому разі з ширшою, ніж точка, плямою "тримати" мітку на шківі двигуна легше, та й небезпека для зору менша при випадковому попаданні променя в очі.

У багатьох статтях зроблено акцент на тому, що вказівка живиться від джерела напругою 4,5 В, але наявність в її конструкції струмообмежувального резистора говорить про те, що напруга може бути будь-яким, достатньо підібрати необхідний струм. Саме так включений лазер у стробоскопі. Для розрахунку резистора треба виміряти струм лазера вказівки та падіння напруги на ньому. На зразках лазера, що є у мене, падало 2,6 В при струмі 35 мА. При виборі струмообмежувального резистора не треба забувати про вбудований резистори опором 68 Ом.

У процесі проведення дослідів із харчування вказівки завищеним струмом одна з них була зіпсована. Але, як виявилось, кристал залишився цілим, а відгорів його тонкий висновок. Працездатність лазера була відновлена краплею струмопровідного клею. Використані при цьому інструменти - швейна голка та лінза 6.

Автор: О.Чепурін, м.Чусовий Пермської обл.

Дивіться інші статті розділу Автомобіль. Електронні пристрої.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Лазер охолоджує молекули 05.09.2017

Дуже холодні молекули, що майже не мають теплового руху, потрібні фізикам для різних досліджень, починаючи з вивчення властивостей самих молекул до створення квантових комп'ютерів. Вважають, що при цьому повинні уповільнюватися і різні реакції, що дозволить вивчити процеси, що відбуваються. Однак на шляху досягнення наднизьких температур природа встановила низку бар'єрів.

Автори рекордного досягнення з Центру холодної матерії в Імперському коледжі Лондона використовували найпоширеніший спосіб лазерного охолодження молекул – доплерівський.

Щоб зрозуміти його механізм, пригадаємо, що атом поглинає і випромінює фотони з енергією, що дорівнює різниці його рівнів енергії. У цьому методі частота лазерного випромінювання вибирається дещо менше, ніж потрібно для поглинання. Але через ефект Доплера, що рухається назустріч фотону, атом "бачить" у того велику частоту і поглинання все ж таки відбувається.

Потім збуджений атом спонтанно випромінює фотон, але більшої частоти. Тому при кожному такому циклі поглинання-випромінювання він втрачає частину своєї кінетичної енергії, а отже, охолоджується. На наздоганяючий промінь лазера атом не реагує, оскільки ефект Доплера йому ще більше знижує частоту, роблячи поглинання неможливим.

Декілька лазерних променів, що йдуть у різних напрямках, уповільнюють атоми за будь-якого напрямку їх руху. Складається враження, що атоми рухаються у в'язкій рідині на кшталт меду чи патоки. Такий метод охолодження отримав назву "оптичної патоки".

Однак таким способом не можна охолодити молекули та атоми до температур нижче, ніж кілька сотень мікрокельвінів. Справа в тому, що через співвідношення невизначеностей поглинаються фотони однієї частоти, а цілого діапазону частот. Фізики стверджують, що спектральна лінія має ширину. Але тоді за низьких швидкостей атомів поглинатимуться фотони з обох напрямків, і метод перестане працювати. Температура, за якої це відбувається, отримала назву доплерівської межі.

Інші цікаві новини:

▪ Термостійка плівка на основі рису

▪ Вимір складності

▪ Мікросхеми допомагають збирати меблі

▪ Гігантський тензорезистивний ефект

▪ Озонова діра стабілізувалася

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей

▪ стаття Будиночок Теремок. Поради домашньому майстру

▪ стаття За якої температури закипає вода на найвищій вершині світу - Джомолунгме? Детальна відповідь

▪ стаття Оператор завантажувальної та розвантажувальної установки. Типова інструкція з охорони праці