Как сделать коммутатор своими руками

Обновлено: 06.07.2024

Системы зажигания для бензиновых двигателей отечественных легковых автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102 содержат в своем составе электронный коммутатор. Он предназначен для формирования импульсов тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания.

В электронных коммутаторах отечественного производства (серии 3620.3734; 36.3734; 78.3734) функции выходного токового ключа выполняет мощный транзистор, а функции управления параметрами токовых импульсов (нормирование скважности запускающих импульсов, программное регулирование времени накопления энергии в катушке зажигания, ограничение уровня тока в ее первичной обмотке и амплитуды импульсов первичного напряжения) выполняет слаботочная электронная схема, чаще в интегральном исполнении.

Первый отечественный электронный коммутатор с управляемыми параметрами импульсов зажигания (серия 36.3734) был разработан для автомобиля ВАЗ-2108. В коммутаторе использовались микросхема К1401УД1, мощный ключевой транзистор КТ848А и другие элементы отечественного производства.

Коммутатор явился прототипом для разработки последующих серий, которые имеют не сколько вариантов конструктивного и схемотехнического исполнения. Однако общим для отечественных коммутаторов по-прежнему служит комбинированная интегрально-дискретная технология сборки, делающая их ремонтопригодными.

В современных отечественных коммутаторах используются специализированные выходные ключевые транзисторы типов КТ890А, КТ898А1, BU931 (зарубежный) в нескольких конструктивных исполнениях: ТО-220, ТО-3, бескорпусном. В некоторых коммутаторах, например 78.3734 (рис. 4), в качестве управляющей микросхемы приме нен четырехканальный операционный усилитель типа К1401УД2Б.

В коммутаторах также широко применяется управляющая микросхема L497B фирмы SGS-TOMSON (отечественный аналог Р1055ХП1). Структурная схема и рекомендованный вариант ее включения приведены на рис. 1, а назначение выводов -в табл. 1.

Прежде чем приступить к поиску неисправностей и ремонту электронного коммутатора, следует:
• проверить целостность проводки автомобиля, надежность контактных соединений системы зажигания, исправность элементов системы зажигания (свечи, катушка зажигания, датчик Холла, провода высокого напряжения);
• проверить исправность автомобильного генератора, а также его интегрального регулятора напряжения;
• проконтролировать поступление напряжения от бортовой сети (при включенном замке зажигания) на контакт «П» соединителя датчика Холла.

Признаки, по которым проявляются неисправности электронных коммутаторов, наиболее вероятные причины этих неисправностей и способы их устранения сведены в табл. 2.

В заключение следует отметить следующее:

1. Близким аналогом зарубежного транзистора BU931 (см. схемы на рис. 2 и 3) является отечественный КТ898А1. Эти транзисторы имеют большой разброс параметров, что приводит к необходимости подбора номиналов радиоэлементов в его базовой и эмиттерной цепях, для каждого экземпляра транзистора в отдельности.

2. Резисторы R7 (см. рис. 2) и R6 (см. рис. 3) служат для задания требуемого значения тока через мощные ключевые транзисторы описанных коммутаторов.

Увеличение номинала резисторов приводит к уменьшению тока и наоборот.
Таким образом изменением номиналов этих резисторов можно подобрать оптимальный токовый и тепловой режимы работы выходных ключевых транзисторов.

3. При замене мощного ключевого транзистора следует обратить внимание на качество крепления транзистора к радиатору (корпусу) коммутатора. Также проверяют наличие теплопроводящей пасты между транзистором и радиатором (корпусом коммутатора).

4. Аналогом зарубежного стабилитрона 1N3029 (см. рис. 3) является отечественный КС524.

5. Аналогом зарубежной микросхемы L497В (см. рис. 1, 2, 3) является отечественная КР1055ХП1.

6. После замены неисправных радиоэлементов в коммутаторе каждый новый элемент на плате и место его пайки следует покрыть нитролаком. При сборке корпуса коммутатора его крышку по периметру уплотнения необходимо промазать водостойким герметиком (например, «Гермесилом»).

Коммутатор – это электронный компонент для обеспечения работы бесконтактной системы зажигания. Она является переходной между контактной и микропроцессорной. Последняя, наиболее совершенная, позволяет управлять моментом при помощи данных, считываемых с датчиков – кислорода, скорости, оборотов двигателя и других. Но на дорогах все еще немало автомобилей, в которых установлены и контактные прерыватели, и бесконтактные. Поэтому для обслуживания и диагностики нужно знать назначение всех элементов, а также методы поиска неисправностей и их основные признаки. Перед тем как проверить коммутатор, внимательно изучите все детали.

Бесконтактная система зажигания

Всего существует три огромные группы систем – контактная, бесконтактная, микропроцессорная. Первая делится на две подгруппы – контактная и с применением транзистора, работающего в режиме ключа. В конструкции бесконтактной системы зажигания тоже применяются транзисторы. Использоваться активно такая схема стала в начале 80-х годов прошлого века. И она имеет ряд преимуществ, о которых будет рассказано несколько ниже. Схема коммутатора несложная, она может быть реализована как на транзисторах, так и на контроллере.

Но у бесконтактной системы зажигания имеется и много недостатков, если сравнивать ее с микропроцессорной. Последняя позволяет контролировать практически все параметры двигателя. БСЗ делать это не позволяет, также не может она нормально использоваться на инжекторных моторах. Причина устаревания бесконтактной системы заключается не только в развитии электроники и автомобилестроения, но и в принятии жестких мер по обеспечению экологичности двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, уменьшить количество вредных веществ в выхлопе позволяет только микропроцессорное управление.

Основные элементы системы

Конечно, первыми стоит указать свечи зажигания. Они установлены в головке блока цилиндров, электроды выходят с внутренней части. Это те элементы, которые позволяют воспламенить топливовоздушную смесь. Но с помощью одних только свечей двигатель работать не сможет. Необходимо контролировать положение коленчатого вала, чтобы знать, в каком положении находятся поршни в цилиндрах.

Для этой цели используется индуктивный датчик, работающий на эффекте Холла. Он входит в конструкцию другого элемента – распределителя зажигания. Датчик выдает импульс, который поступает на коммутатор. Это устройство позволяет слабый сигнал усилить до напряжения в 12 Вольт, чтобы затем подать его на катушку. Катушка – не что иное, как простой трансформатор (повышающий). У него вторичная обмотка имеет большее число витков, нежели первичная. За счет этого происходит повышение напряжения и уменьшение силы тока. Напряжение в БСЗ на свечи подается при значении 30-35 кВ (в зависимости от модели автомобиля).

Чем БСЗ лучше контактной?

Внимательно прочитав предыдущий раздел, можно увидеть, что в системе применен индуктивный бесконтактный датчик Холла. Преимущество очевидно – нет трения и коммутации. Для сравнения обратите внимание на контактную систему. В ней прерыватель коммутирует напряжение, величина которого равна 12 Вольт. Как ни крути, но металлические контакты все время соприкасаются друг с другом, постепенно стираются, покрываются нагаром.

По этим причинам необходимо постоянно следить за прерывателем, регулировать зазор, проводить своевременную замену. БСЗ лишена этих недостатков, поэтому без стороннего вмешательства система работает значительно дольше. Датчик Холла выходит из строя очень редко, как и коммутатор. Это повышает надежность системы, но требуется и соблюдать меры предосторожности, в частности, соединение коммутатора с кузовом должно быть максимально плотным, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. Кроме того, БСЗ позволяет улучшить работу двигателя, увеличить, хоть и незначительно, его мощность, наряду с повышением надежности.

Как работает коммутатор

По сути, коммутатор – это простой усилитель сигнала. Можно сравнить даже со сборкой Дарлингтона, которая используется в микроконтроллерной технике для преобразования слабого сигнала с порта выхода до необходимого уровня. Основа этой сборки – полевые транзисторы, работающие в режиме ключа. На них подается рабочее напряжение, на управляющий вывод поступает сигнал, который усиливается и снимается с коллектора.

Коммутатор зажигания имеет практически аналогичную схему работы. Только используется сигнал с датчика Холла. Он имеет три вывода – управление, общий, плюс питания. При появлении в области датчика металлической пластины происходит генерация тока, который подается на вход коммутатора. Далее происходит усиление сигнала, а также подача его на первичную обмотку катушки. Питание всей системы происходит только лишь после включения зажигания (после поворота ключа).

Основные элементы коммутатора

Схема коммутатора достаточно простая, но самостоятельное изготовление этого блока бессмысленно, так как готовый вариант купить окажется намного проще. Монтаж должен выполняться максимально грамотно, иначе работа устройства окажется неправильной. Кроме того, при использовании транзисторов нужно тщательно выбирать их по параметрам, а для этого необходимо иметь качественную измерительную аппаратуру. К сожалению, у двух одинаковых полупроводников разброс характеристик может быть очень большим. А это влияет на работу устройства.

Подключение коммутатора

Случаи бывают разными, не исключено, что придется вам менять проводку. Поэтому потребуется принимать во внимание назначение всех выводов на штекере коммутатора. Это позволит правильно провести подключение, причем риска вывести его из строя не будет. Первый вывод коммутатора – это выход. Другими словами, с него снимается усиленный сигнал. Его нужно соединять с выводом катушки «К». Второй контакт соединяется с массой – минусом аккумуляторной батареи.

Все три провода от датчика Холла идут на коммутатор ВАЗ. Причем сигнальный провод соединяется с шестым выводом коммутатора. Пятый – это вывод для питания (на нем напряжение стабильно 12 Вольт). Третий вывод коммутатора – масса (минус питания). Третий соединен внутри блока со вторым. А вот между четвертым, на который подается питание от АКБ, и пятым имеется постоянное сопротивление и стабилизатор напряжения.

Как осуществить проверку

Ничего сложного нет в этой процедуре. Самый простой способ – это использовать заведомо исправный узел, так как проверить коммутатор таким образом можно буквально за считанные минуты. Но если такового нет, а нужно определить точно, неисправность в катушке либо же в коммутаторе, разумнее использовать другие способы. Потребуется простая лампа накаливания. Если не знаете, где взять ее, то выкрутите из плафона освещения салона либо же из габаритных огней.

Один вывод лампы соединяете с минусом аккумуляторной батареи. Второй подключаете к выводу «1» коммутатора. Это тот самый вывод, с которого снимается усиленный сигнал. Если лампа загорается, то устройство исправно. Более совершенный метод проверки осуществляется при помощи осциллографа. На экране можно видеть величину и форму сигнала, а также сравнить его с эталонным.

Настройка зажигания

Корпус трамблера вращается вокруг своей оси, чтобы производить более точную регулировку. И этого оказывается достаточно. Чтобы точно установить момент, можно использовать простейшую схему, в качестве индикатора используется в ней простой светодиод. Датчик Холла отключается от системы, на его минусовой вывод подается плюс питания. Между «+» и сигнальным включается светодиод, для снижения напряжения последовательно с ним включается сопротивление 2 кОм. А вот плюс датчика Холла соединяется с массой. Теперь остается только медленно вращать корпус распределителя. Момент, когда засветится диод, будет являться искомым.

Выводы

Много преимуществ дает такой простой узел в бесконтактной системе зажигания, как коммутатор. Это и повышение мощности, пусть даже незначительное, и уменьшение расхода топлива, и значительное улучшение двигателя с точки зрения надежности. А главное – отпадает необходимость в постоянном контроле и своевременной настройке системы. Современному водителю не хочется заниматься ремонтом автомобиля, ему нужно средство передвижения. Причем надежное, которое не подведет в самый ответственный момент. Независимо от того, какой коммутатор используется в БСЗ, эффективность у него намного выше, нежели у контактного прерывателя.

Итог:
1. Искра стала длиннее (субъективно- на вид более стабильно, насчёт усиления — вряд ли, длиннее -возможно).
2. Контакты на трамблёре не искрят — не изнашиваются (объективно — видно на глаз, искрения нет).

Так же поставил провода нулевого сопротивления вместо родных высоковольтных (разницы — НЕ почувствовал).

Цена транзистора VT2- 70 грн. Плата-30 грн. Остальное 20 грн.

По факту — баловство. Можно контакты прерывателя чистить раз в год и не заморачиваться.

Примечание: Заводская катушка В115 (1.5 Ом) — грелась на холостом ходу.
Поменял на Б117 (3.5 Ом) теперь не греется.
По факту должна быть искра меньше, хуже работать двигатель, больше расход.
Враньё, как было так и есть, расход меньше 5-ти литров всё равно (как по паспорту был 4.9 так и остался).
Правда в гонках участия не принимаю, быстрее 110 — стараюсь не ездить.
Максимальная скорость (163 кмч) не изменилась.
Но, справедливости ради, можно отметить, что на холостом ходу нет провалов (двигатель работает стабильнее)
Поэтому разговоры о преображении автомобиля с транзисторной системой зажигания считаю ерундой.
Сложно, ненадёжно, дороже — БЕЗРЕЗУЛЬТАТНО! (исключая холостой ход).

При разработке данной схемы ставилась задача сделать компактную универсальную плату коммутатора, которая позволяла бы быстро и без перепайки деталей повторить разные варианты существующих промышленных образцов, из тех, которые можно купить в магазине. Выглядят они все примерно так, как показано на Рисунке 1.


Рисунок 1.	Внешний вид и «начинка» коммутаторов.

Основной недостаток этих коммутаторов – низкая надежность. При этом ремонтировать их не представляется возможным, поскольку сама электронная плата в корпусе залита компаундом.

В Интернете можно найти множество вариантов электронных схем таких коммутаторов, и различия их, в принципе, незначительны. Каждый производитель делает схему под свой тип двигателя. На Рисунке 2 приведено несколько примеров таких схем.

Рисунок 2.

Варианты схем электронных коммутаторов.

Все эти схемы можно в изобилии найти в Интернете, как правило, без подробных описаний и конкретных примеров применения. Как видно, схемы различаются, в основном, наличием или отсутствием RC-элементов в цепи управляющего электрода тиристора и количеством диодов, что позволяет получать различные параметры управляющих импульсов и, таким образом, менять угол опережения зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

В данной статье приведен пример универсальной платы такого электронного коммутатора, позволяющей с помощью подстроечных элементов подобрать подходящий вариант без перепайки схемы. После настройки схемы с конкретным типом двигателя в различных режимах его работы все подстроечные элементы нужно будет заменить на постоянные, подобрав соответствующие номиналы.

Рисунок 3.

Принципиальная схема электронного коммутатора.

В схеме (Рисунок 3) использованы диоды 1N4007 (1000 В, 1 А) или любые с аналогичными параметрами, отечественный тиристор типа КУ202Н (можно поставить импортные, например 1N4202, BT151-400…800, TYN1012, 2P4M; они меньших размеров, и их выводы припаиваются к соответствующим проводникам печатной платы).

Для подключения внешних элементов (конденсаторов и дополнительного диода 1N4007) удобно использовать любые малогабаритные разъемы. На схеме они обозначены J1 … J4. Допустимое напряжение конденсаторов С, как и С1, должно быть не менее 400 В.


Рисунок 4.	Внешний вид прототипа электронного коммутатора.

Следует иметь в виду, что печатная плата устройства, показанного для примера на Рисунке 4, рисовалась без учета цоколевки реального разъема, которого на тот момент просто не было под рукой, поэтому разъем был установлен позже с обратной стороны платы (со стороны печатных проводников). Ниже приведен «нормальный» вариант платы (Рисунок 5), с учетом цоколевки, поэтому стандартный разъем на ней следует устанавливать со стороны деталей. Расположение деталей на печатной плате показано на Рисунке 6.

Рисунок 5.

Печатная плата коммутатора (размеры 40 × 60 мм).

Рисунок 6.

Расположение деталей на печатной плате коммутатора.

Необходимо еще раз напомнить, что схема разрабатывалась как отладочная, поэтому для ее использования в реальных уличных условиях после всех настроек и регулировок следует заменить подстроечные элементы на постоянные с такими же или наиболее близкими номиналами и поместить плату в подходящий герметичный корпус, либо залить эпоксидной смолой или каким-нибудь другим изолирующим компаундом.

Для питания одной IP камеры по одному проводу требуется POE адаптер.
А ели камер более чем одна? Кучу адаптеров? Да ещё соединять через коммутатор кучу проводов и блоков питания.
Решено сделать самодельный коммутатор с питанием IP камер в стиле аля POE.
Со стороны камеры я просто подключусь к синей и коричневой паре на + -. Сама по себе камера с POE может даже не стартанёт.
PoE расшифровывается как Power over Ethernet — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet.

Сильно раздумывать про варианты питания PoE не буду и выберу самый простой вариант при котором питание (+) пойдёт через синюю пару, а питание (-) пойдёт через коричневую пару витой пары.

Современные 100 мегабитные коммутаторы которые заполонили рынок совершенно не подходят так-как имеют ущербные 4 контакта из восьми в разъёме RJ45, раньше такого безобразия позволить уважающий себя производитель телекоммуникационного оборудования не смог.
Выпаивать и менять разъём это уже совсем не то что хотелось бы.
Значит лезем в ящик с сетевым барахлом.
Первый подходящий экземпляр — коммутатор ACORP 5 портовый.

Хоть по факту тут 6 разъёмов RJ-45, но UPLINK и 1й порт запараллелены.
Все 8 жил в разъёме как положено. Не то что щас бомжы…

Разбираем!

Смотрим в схеме питания присутствует микросхема стабилизирующая на выходе напряжение равное 3.3 вольтам, на вход возможно подавать до 15 вольт.

Значит блок питания коммутатора будет 12 вольтовый, от него запитаем и POE.

Сам принцип питания и переделки poe нарисую так

Звоним по схеме и видим ненужные подтягивающие резисторы между синей и коричневой парами!
ДЕМОНТИРУЕМ !

Теперь берём сопли и припаиваем по схеме!


Рисунок 1.	Внешний вид и «начинка» коммутаторов.