LUCRAREA NR.11

APRINDERI ELECTRONICE FĂRĂ CONTACTE

1.Scopul lucrăriiStudiul posibilităţilor de înlocuire a ruptorului cu traductoare de poziţie şi al schemelor de aprindere electronică fără contact.

2.Consideraţii teoretice2.1 Traductoare de poziţie

Funcţionarea în timp a ruptorului prezintă o serie de inconveniente şi anume: uzura contactelor, intreţinerea periodică, etc.A fost necesară cautarea unor soluţii de înlocuite a contactelor sale.Aceasta presupune găsirea unor dispozitive care să îndeplinească acelaşi rol şi anume: de asigurare a alimentarii şi întrerupere periodică a curentului în circuitul primar al bobinei de inducţie.Dispozitivul care furnizează în circuitul bobinei de inducţie impulsuri de tensiune, la momente de timp bine determinate, având o durată ti=T, precizată, este traductorul de poziţie. - procentul Dwell;T- perioada impulsului.

În acest fel, utilizând un traductor de poziţie în locul ruptorului, s-au realizat aprinderi fără contacte.

După principiul de funcţionare traductoarele de poziţie utilizate pot fi:-inductive cu reluctanţă variabilă;-de inducţie;-cu oscilator;-cu efect Hall;-cu efect Wiegand;-magnetorezistive;-fotoelectrice.

Indiferent de tipul de traductor utilizat, este esenţial ca semnul generat de el să fie în concordanţă cu poziţia pistonului aflat în faza de comprimare pentru realizarea avansului corespunzator la aprindere.

În continuare se prezintă cele mai frecvente traductoare de poziţie utilizate în practică.Traductorul de poziţie de inducţie – este un traductor energetic furnizând un semnal electric

(tensiune) fără a fi necesară o alimentare. Părţile componenete ale unui astfel de traductor didactic sunt prezentate în figura 11.1

1-ax

2-piesă polară având un nr. de proeminenţe egal cu nr.de cilindrii

3-magnet permanent 4-bobină 5-platou fix având acelaşi nr. de fante ca

şi piesa polara 4 6-motor de antrenare 7-traseul liniei de câmp

Fig.1.1

Funcţionare:Principiul de funcţionare se bazează pe legea inducţiei electromagnetice.Dacă se alimentează motorul (6) de la o sursa de tensiune continuă acesta va roti axul(1) cu piesa polară(3).La trecerea unei proeminenţe a piesei polare (3) prin dreptul unei proeminente a platoului (5), linia de câmp magnetic se închide pe traseul (7), inducţia magnetică având o valoare mare. În dreptul fantelor valoarea inducţiei magnetice este minimă.Deoarece bobina (4) se află în câmp magnetic creat de magnetul permanent (3) care este variabil în timp datorita formei constructive a pieselor polare şi mişcării de rotaţie rezultă că în aceasta se va induce o tensiune alternativă. Această tensiune se va aplica unui circuit formator de impulsuri care va da la ieşire o tensiune similară cu cea dată de ruptorul clasic.

Traductorul de pozitie cu efect Hall – este un traductor ce are la baza funcţionării sale efectul Hall. Efectul Hall se manifestă într-un conductor s-au semiconductor de forma unei plăci având lungimea mult mai mare decât lăţimea şi grosimea constantă – vezi figura 11.2

Fig.11.2

Dacă se plasează acesta într-un câmp magnetic de inductie B perpendiculară pe planul său şi se alimentează transversal între electrozii 1, 1’ cu un curent de comandă I, atunci între electrozii 2, 2’ va apărea o tensiune.Traductoarele Hall sunt incluse în senzori magnetici de diferite tipuri, cum ar fi de exemplu SM23X.

Schema bloc a senzorului magnetic comutator SM23X este prezentată în figura 11.3

Stabilizator de tensiune

Traductor Hall

Amplificator diferenţial

Comutator

Stabilizator de tensiune

1

3

2

Fig. 11.3

Ua

1

1’AAA2 2’

UH

BI

Configuraţia terminalelor unui circuit integrat din familia SM2XX este prezentată în figura 11.4

Fig. 11.4 Capsula SOT32

Funcţionarea circuitului SM230 şi a variantelor lui poate fi verificată cu circuitul din figura 11.5

Fig.11.5

În absenţa câmpului magnetic, voltmetrul indică o tensiune egală cu tensiunea sursei E (aleasă între 4,5V si valoarea maximă a tensiunii de alimentare a circuitului). Dacă se apropie un magnet permanent suficient de puternic (polul S spre faţa marcată sau polul N spre faţa cu radiator), tensiunea măsurată de voltmetru scade la cateva fracţiuni de volt. Rezistenţa R va avea o valoare mai mare decât E/I3max (I3max – date de catalog).

Elementele componente ale unui traductor de poziţie cu efect Hall sunt prezentate în figura 11.6.

3- traductor Hall 2- magnet permanent

3- piesa feromagnetică rotitoare având un număr de fante şi proeminenţe egal cu numărul de cilindri

Fig. 11.6

Bascularea senzorului magnetic comutator este amorsată în acest caz prin ecranarea câmpului unui magnet.Astfel, amplitudinea semnalului dat de traductor la ieşire se va modifica între două valori în funcţie de prezenţa sau absenţa fantelor piesei rotitoare feromagnetice (3) în spaţiul dintre senzor şi magnetul permanent.Când prin faţa senzorului trece o fantă amplitudinea semnalului de la ieşire este maximă iar când trece o proeminenţă amplitudinea semnalului este mică.În continuare semnalul de la ieşire este prelucrat electronic pentru a se obţine un semnal similar celui dat de ruptorul clasic.

Traductorul de poziţie fotoelectric – funcţionează pe baza variaţiei unei mărimi electrice într-un element fotoelectric sub acţiunea luminii.Elementele componente ele unui traductor de poziţie fotoelectric sunt prezentate în figura 11.7.

1- borna alimentare (+Vcc)2- borna masă (-)3- borna ieşire

SM23XE+-

1

2

3MAX

EAR 3

V

Fig

Când în dreptul sursei de iluminare se află o proeminenţă la ieşire se obţine un semnal de amplitudine minimă iar când se află o fantă amplitudinea sa este maximă.

2.2 Sheme electrice de utilizare a traductoarelor de poziţie la aprindere

a. Schema de aprindere electronică cu traductor de inducţie

Fig. 11.8

Funcţionare:În absenţa semnalului furnizat de traductorul de inducţie baza traductorului T1 este polarizată de

la “ + “ prin R2, R3, D1 astfel încât T1 conduce şi de asemenea T2, T3 saturate iar T4, T5 blocate. Pe alternaţa

1–sursa de iluminare2–elementul fotoelectric3–disc cu fante şi proeminenţe în nr. egal cu cel al cilindrilor

2

1

3

f

d

pozitivă a semnalului primit de la traductor situaţia rămâne neschimbată şi prin primarul BI nu va exista un curent de conducţie.

Pe alternanţa negativă a semnalului circuitul de la “ + “ se inchide prin R2, R3,D3,D2,R1, şi bobina traductorului, “-“ astfel încât potenţialul bazei lui T1 scade şi atunci T1 blocat, T2, T3 blocate, T4, T5 saturate şi prin primarul BI va exista curent de conducţie.b.Schema de aprindere electronică cu traductor Hall

Fig.11.9

Funcţionare:Când în dreptul senzorului se află o proeminenţă, rezultă ca la ieşire semnalul este minim,T1

blocat, T2 blocat, lampa L1 stinsă şi în punctul P potenţialul este ridicat.Când în dreptul senzorului se află o fantă, semnalul la ieşire este maxim, T1 saturat, T2 saturat,

lampa stinsă şi în punctul P potenţialul este scăzut.c.Schema de aprindere electronică cu traductor fotoelectric

Fig.11.10

Funcţionare:În lipsa iluminării, când prin dreptul diodei electroluminescente (LED) trece o proeminenţă,

fotodioda (FD) prezintă o rezistenţă mare (un curent invers foarte mic) ceea ce face ca potenţialul în punctul a să fie ridicat şi atunci T1 saturat, T2 saturat iar potenţialul în punctul P este scăzut.

Când fotodioda este iluminată (la trecerea unei fante prin spaţiul dintre ea şi LED) curentul invers creşte şi ca urmare potenţialul din punctul A scade, T1 se blochează, T2 se blochează iar în punctul P potenţialul este ridicat

3.Montajul şi aparatura necesară

Pentru efectuarea lucrării se vor folosi:- standardul ELKON;- osciloscopul catodic;- traductoare de poziţie şi machete cu aprinderi electronice inductive.

4. Desfăşurarea lucrării4.1 Se vor studia traductoarele de poziţie existente în cadrul laboratorului şi se va explica funcţionarea lor.4.2 Se va realiza practic montajul pentru o aprindere electronică inductivă cu traductor de poziţie de inducţie utilizând schema electronică din figura 11.8.Se va conecta fişa de înaltă tensiune de la bobină la un sistem de eclatori.Pentru aceasta se vor vizualiza la osciloscop şi se vor desena semnalele în punctele:P,A,B,C,D,E,F precizând ce reprezintă acestea, pentru o anumită turaţie.Se va calcula procentul Dwell.Obs.Turaţia se poate varia alimentând motorul de antrenare cu tensiunea variabilă.4.3Se va realiza practic montajul pentru o aprindere electronică inductivă cu traductor Hall şi se va urmări la osciloscop funcţionarea. Se vor desena semnalele vizualizate în punctele A , P – fig.11.9 şi în bazele tranzistoarelor aprinderii electronice. Se va calcula procentul Dwell.4.4 Se va înlocui corpul ruptor distribuitorului de pe stand cu cel ce conţine un traductor fotoelectric. Se va urmări funcţionarea acestuia conectat la o aprindere inductivă pentru diferite turaţii de antrenare. Se va desena forma de undă vizualizată la osciloscop în punctul P – fig. 11.10. Se va calcula procentul Dwell.

5.Conţinutul referatului

Referatul va conţine:- formele de undă vizualizate la osciloscop cu observaţiile corespunzătoare şi valoarea

procentului Dwell în cazul fiecărui tip de traductor;- răspunsurile la următoarele întrebări:

1. Explicaţi necesitatea realizării traductoarelor de poziţie ?2. Ce rol trebuie să îndeplinească acestea?3. Ce semnalizează lampa L1 din fig. 11.9. în momentul când este aprinsă ( din

punct de vedere al curentului prin primarul B.I.)?