Podstawy
Samochodowe urządzenia zapłonowe
część 1
Postęp w elektronice motoryzacyjnej w ostat- Podstawowe różnice ok. 0,3ms dla typowej cewki 9,4mH/3,3&!.
nich latach jest ogromny. Po wprowadzeniu w działaniu zapłonu Na zewnątrz widać silne iskrzenie styków
układów wtryskowych i mikroprocesorowych klasycznego przerywacza i maksymalną iskrę na uzwoje-
układów zapłonowych, właściwie już nie ma i elektronicznego niu wtórnym o długości 3-4mm. Dołączmy
możliwości żadnych ulepszeń, a jedynie po- Szczegółowy opis działania zapłonu klasycz- teraz kondensator zapłonowy Cp i popatrzmy
zostaje obsługa świec i utrzymanie w czysto- nego wraz z towarzyszącymi wzorami jest na przebieg z rysunek 1b  krzywa 2. Prze-
ści dostępnych elementów elektrycznych. w każdej książce dotyczącej elektrotechniki bieg do momentu B będzie taki sam jak po-
Problem zapłonu powraca przy restauracji samochodowej i powtarzanie go tu nie ma przednio, ale od momentu B zaczynają się
starszych pojazdów zabytkowych czy kulto- sensu. Wiadomo, że powstawanie siły elek-  piękne oscylacje w postaci malejącej  har-
wych, a także tych wyposażonych w gaz
nik tromotorycznej (SEM) samoindukcji polega monijki , trwajÄ…cej do 1ms. Na zewnÄ…trz nie
i elektroniczny układ zapłonowy, tzw. I gene- na gwałtownym przerwaniu prądu (Im) pły- widać już prawie iskrzenia styków przerywa-
racji, czyli moduł elektroniczny sterowany nącego przez uzwojenie pierwotne cewki za- cza, a na iskierniku utworzonym z drutu od
czujnikiem bezstykowym i regulatorem od- płonowej. SEM ta jest tym wyższa, im zanik gniazda wysokiego napięcia do plusa zasia-
środkowym. Pojazdów takich jest jeszcze prądu jest szybszy. Popatrzmy na rysunek 1b. nia (lub drugiego końca uzwojenia pierwot-
dużo i mimo że mają sporo lat, to często nie- W momencie A przerywacz włącza prąd nego cewki) przeskakuje iskra o długości do
wielkie przebiegi, i opłaca się jeszcze przy cewki zapłonowej, który nie ma od razu peł- ok. 15mm. Jednak przy powolnym kręceniu
nich  pomajstrować . Zupełny brak artyku- nej wartości, lecz rośnie według krzywej wy- wałka aparatu zapłonowego iskra jest mniej-
łów o układach zapłonowych w  EdW ra- kładniczej i osiąga po dłuższym czasie ma- sza, a iskrzenie przerywane większe. Powol-
czej nie wynika z posiadania przez Czytelni- ksimum wynikające z prawa Ohma, czyli np. niejsze rozwieranie styków wywołuje wła-
ków samych nowoczesnych pojazdów, a z te- 12V/3&!=4A. Cewki przystosowane do tego śnie iskrzenie, powolniejszy zanik prądu Im
go, że urządzenia zapłonowe traktowane są typu zapłonu mają właśnie rezystancję ok. a
jako coś nieznanego i trudnego. Tymczasem 3&!, dlatego prąd bezpieczny dla przerywa- mniejsze napięcie na uzwojeniu wtórnym.
są to dość proste układy elektroniczne w po- cza powinien wynosić około 4A. Dodatkowo poszczególne przebiegi począt-
równaniu z urządzeniami powszechnego Zamiast nawijać uzwojenie pierwotne kowe są różnej wysokości. Wspomniana
użytku czy urządzeniami konstruowanymi cienkim drutem uzyskując pożądaną rezy-  harmonijka , czyli oscylacyjny zanik prądu
przez amatorów. Pracują one na nieco innych stancję, można wykonać uzwojenie grub- Im jest związany z wymianą energii między
zasadach, a poznanie ich na pewno zachęci szym drutem, uzyskując ok. 1,5&!, a dodatko-
wielu majsterkowiczów do zajęcia się bliżej wo, poza cewką włączyć w szereg rezystor
układem zapłonowym własnego pojazdu. Po- ok. 1,5&!. Cewka wtedy mniej się nagrzewa, Rys. 1 Schemat klasycznego układu
prawa parametrów silnika, jego łatwiejszy ale nieco komplikuje się układ połączeń. do pomiarów wyładowania
rozruch w zimie może sprawić wiele saty- Komplikacji można unik- iskrowego
sfakcji przy stosunkowo niewielkich ko- nąć włączając w doprowa-
sztach. Poznanie  wnętrza i diagnostyki dzenie napięcia przewód
układów zapłonowych może uchronić przed rezystancyjny, jak to jest
kupowaniem  w ciemno modułów, cewek we fiacie 126p. Indukcyj-
zapłonowych itp., gdy tymczasem przyczyna ność cewki pozostanie bez
niesprawności jest zupełnie inna. zmian, bo zależy od liczby
Najbardziej rozpowszechnionym ukła- zwojów. Szybkość narasta-
dem jest zapłon akumulatorowy często nazy- nia prądu zależy właśnie
wany klasycznym czy bateryjnym, wykorzy- głównie od indukcyjności
stujący energię zmagazynowaną w cewce za- cewki i czym jest ona więk-
płonowej za pomocą akumulatora. Wynala- sza, tym osiągnięcie prądu
zek ten ma już około 100 lat i właściwie ten Im trwa dłużej. Powróćmy
rodzaj przetwarzania energii stosowany jest jednak do przebiegu prÄ…du
również w najnowszych samochodach, tyle w cewce. W momencie
że cewką zapłonową steruje tranzystor po- B prąd zostaje przerwany
przez komputer pokładowy, a nie jak dawniej przez podniesienie mło-
 przerywacz z kondensatorem. teczka przerywacza pod
Kilkanaście lat temu swoje  pięć minut działaniem krzywki na osi
miały układy zapłonowe oparte na gromadze- aparatu zapłonowego. Jeśli
niu energii w kondensatorze, zwane tyrystoro- na zaciskach przerywacza
wymi. Obecnie są one jeszcze stosowane tam, nie będzie dołączony kon-
gdzie nie ma akumulatora, np. kosiarki, pilar- densator zapłonowy (naj-
ki, motorowery. W samochodach nie sÄ… stoso- częściej 0,25µF), to prze-
wane ze względu na trudności w miniaturyza- bieg będzie taki jak na ry-
cji (budowa przetwornicy 12/400V) oraz bar- sunku 1b  krzywa 1. Zanik
dzo krótki czas wyładowania iskrowego, co prądu jest dość powolny,
prowadzi do pogorszenia parametrów silnika. ma kształt pierzasty i trwa
Elektronika dla Wszystkich
62
Podstawy
kondensatorem a cewką zapłonową. Kąt, momentu B będzie prawie równe zeru (poza Im będzie teraz tranzystor mocy wysokiego
o jaki obraca się wałek aparatu zapłonowego niewielkim napięciem na stykach przerywa- napięcia (WN), darlington np. typu
(lub wału korbowego  WK) między mo- cza, rzędu 0,1...0,2V). W momencie B (rys. BU323(A), BUX37, BU921(Z), natomiast
mentami A i B nazywa się kątem zwarcia 1b) następuje zanik prądu w postaci oscyla- przerywacz będzie tylko elementem sterują-
i oznaczony jest ²z, a wyraża dokÅ‚adnie kÄ…t cyjnej jak pokazuje krzywa 2 i wytworzona cym (w samochodzie jest jednoczeÅ›nie ele-
zwarcia styków przerywacza. SEM samoindukcji będzie miała podobny mentem synchronizującym). Jeśli nie posia-
KÄ…t ²z ustalany jest przez konstruktorów przebieg o wartoÅ›ci poczÄ…tkowej od damy takiego tranzystora, bo nie jest to ele-
kompromisowo między czasem narastania +300V do -300V, czyli dynamika wyniesie aż ment powszechnego użytku i nie jest łatwy
prądu przy dużych obrotach (związanym z in- ok. 600V. Ta część początkowa wyładowania do nabycia, to zmontujmy układ według ry-
dukcyjnością cewki zapłonowej) a czasem iskrowego nazywa się fazą pojemnościową sunku 2b. Tranzystory typu BU208, BU326,
przerwy Im, gdzie musi siÄ™ zmieÅ›cić wyÅ‚ado- i trwa ok. 25µs. Oscylacje sÄ… coraz sÅ‚absze BU508, KT838 sÄ… wszechobecne w każdym
wanie iskrowe, trwające ok. 1,5ms, a także i osiągają minimum w momencie C, ale po- sklepie z drobnicą elektroniczną. W układzie
stratami cieplnymi (zależnymi też od liczby ziom względem masy (- zasilania) wynosi ok. z rys. 2a rezystor sterujący R3 przewodzi
cylindrów). Aby możliwa była obserwacja 30V. Nietrudno obliczyć, że po stronie wtór- prąd cały czas, jeśli przewodzi T1, to przez
prądu Im za pomocą oscyloskopu, należy nej wyniesie to 30V razy przekładnia cewki, niego, a jeśli T1 będzie zatkany, to przez złą-
między obudowę aparatu zapłonowego a mi- czyli ok. 2400V. Jest to faza indukcyjna wyła- cze BE T2. A ponieważ monolityczny dar-
nus zasilania włączyć rezystor pomiarowy Rp dowania iskrowego i trwa ok. 1,5ms, ale mo- lington ma duże wzmocnienie (rzędu 200-
o wartości ok. 0,1&!, jak na rysunku 1a. że się zmieniać w zależności od wartości prą- 700 przy Im=4A), to rezystor R3 może mieć
Oczywiste jest, że takiego pomiaru nie należy du Im, indukcyjności i sprawności cewki, dość dużą wartość, rzędu 200-470&! i moc do
wykonywać w samochodzie, tylko na stole, a także od wielości przerwy iskrowej (w silni- przyjęcia. Tranzystory mocy z rys. 2b mają
napędzając aparat zapłonowy np. za pomocą ku przerwy na świecy). Oczywiste jest, że małe wzmocnienie rzędu 4-8 przy Im=4A,
wiertarki z regulacją (lub autotransformato- zwiększenie Im wydłuża wyładowanie, więc musi być rezystor R103 o niewielkiej
rem) sprzęgniętej gumowym wężykiem. zwiększenie przerwy skraca czas wyładowa- rezystancji, a ponieważ w podanym układzie
Teraz przełączamy oscyloskop na więk- nia, cewka sprawniejsza (zamknięty obwód przewodzi on prąd tylko wtedy, gdy zwarte
szy zakres, tak aby zmieścił się przebieg magnetyczny)  wyładowanie dłuższe. Od są styki przerywacza, to moc ogólna będzie
o wartości ą300V. Przełączamy też zacisk momentu C do D obserwujemy zanikający znacznie mniejsza od tej, gdyby był włączo-
pomiarowy na przewód przerywacza połą- przebieg oscylacyjny na poziomie napięcia ny cały czas. Jeśli tranzystory mocy będą
czony z cewką zapłonową i obejrzymy wyła- zasilania; ponieważ przerywacz jest otwarty, w obudowach TO3, to niepotrzebne będą ra-
dowanie iskrowe po stronie pierwotnej. Re- to oscyloskop mierzy praktycznie +Uz. diatory, natomiast jeśli w TO218 lub TO220,
zystor pomiarowy Rp można już usunąć, W momencie A styki przerywacza zamykają to można je zamontować na kawałku blachy
chociaż jego obecność nie przeszkadza. się i cykl się powtarza. Przebieg po stronie aluminiowej o grubości 1-2mm i powierzch-
UWAGA! Podczas tego pomiaru nie dotyka- wtórnej jest podobny, lecz napięcia fazy po- ni 15-20 cm2. Jeśli mamy do dyspozycji tran-
my do punktów obwodu łączącego przery- jemnościowej i indukcyjnej są tyle razy więk- zystor darlingtona BU921 lub BU931 z liter-
wacz z cewką zapłonową, bowiem występu- sze, ile wynosi przekładnia cewki. Jeśli prze- ką Z, to zbędna będzie dioda D2, ponieważ
je tu napięcie impulsowe ok. ą300V, co gro- kładnia wynosi 70, to będzie to 21000V fazy mają one wysokonapięciową diodę Zenera
zi nieprzyjemnym porażeniem, a dotyczy pojemnościowej i ok. 2100V fazy indukcyj- w strukturze własnej.
także tego miejsca w samochodzie przy pra- nej, ale cewka ma jeszcze straty i tyle może Po sprawdzeniu połączeń uruchamiamy
cującym silniku. Uzyskamy przebieg iden- nie być. Po stronie wtórnej obserwuje się je- układ i mierzymy oscyloskopem przebiegi
tyczny lub podobny jak na rys. 1b, krzywa 3. szcze niewielki impuls ujemny o wartości do prądowe na rezystorze Rp, a napięciowe na
Przed momentem A oscyloskop wskaże 2kV w momencie A, czyli zwarcia przerywa- kolektorze tranzystora mocy. Od momentu
napięcie zasilania, czyli ok. 12V. W A zosta- cza, ale nie ma on wpływu na pracę silnika, Az rysunku 2c prąd przebiega tak samo jak
ją zwarte styki przerywacza i napięcie aż do bo ma za małą wartość do przebicia przerwy wukładzie klasycznym, natomiast w momen-
iskrowej. cie B krzywa 1 urywa się i dokładnie od tego
Zmontujmy teraz prosty układ elektro- miejsca zaczyna się linia zerowa. Moment za-
Rys. 2 Schemat układu stykowo-tran- niczny w postaci  pająka według schematu niku prądu Im jest bardzo szybki i na ekranie
zystorowego do pomiaru wyłado- z rysunku 2a. Elementem kluczującym prąd zupełnie niewidoczny. Czasem pojawiają się
wania iskrowego różne  śmieci i oscylacje, je-
śli tranzystor mocy poprze-
dzony jest wtórnikiem emite-
rowym, szczególnie z cewką
4226. Przełączamy teraz
oscyloskop na taki zakres,
aby zmieściły się przebiegi
o amplitudzie 300-400V i do-
Å‚Ä…czamy oscyloskop do masy
i kolektora tranzystora mocy.
Faza pojemnościowa jest
o ok. 10% wyższa od tej
z układu klasycznego, ale
półfala ujemna jest niska
w wyniku istnienia diody
wstecznej na złączu K-E tran-
zystora mocy. Oscylacje
przejściowe są bardzo słabe
(rys. 2c), a faza indukcyjna
Elektronika dla Wszystkich
63
Podstawy
prawie gładka, w formie  siodełka i o ok. ne na rys. 2a i 2b mogą być wykonane na zywa się kątem wyprzedzenia zapłonu
15% dłuższa niż wukładzie klasycznym. Na- płytkach i zainstalowane w samochodzie i oznacza się + ąz. W praktyce regulatorem
wet przy najwolniejszym obracaniu aparatu przy współpracy z cewką wysokorezystan- zwiększającym + ąz jest mechanizm od-
zapłonowego przebiegi są idealnie równe cyjną, czyli ok. 3,2&!, stosowaną powszech- środkowy zamontowany na osi aparatu za-
i nie ma spadku napięcia wysokiego jak nie w układach klasycznych, oczywiście po płonowego, rzadziej wału korbowego. Czas
w układzie klasycznym. Przerywacz też nic usunięciu rezystora Rp i połączeniu emitera spalania mieszanki nie jest stały i zależy od
nie iskrzy, bo przerywa niewielki prąd bezin- tranzystora mocy z masą. Praktycznie, mon- wielu czynników, tj. od temperatury silnika
dukcyjny niewymagający kondensatora, ale tując taki układ w samochodzie, uzyskamy i otoczenia, wilgotności powietrza, kształtu
niewielki prąd jest jednak potrzebny do sa- poprawę rozruchu w niskich temperaturach, komory spalania, stopnia sprężenia, ale naj-
mooczyszczania styków, i stąd obecność re- mniejsze zużycie przerywacza i większą bardziej (po prędkości obrotowej) od zagę-
zystora R1 o niewielkiej rezystancji i sporej równomierność pracy silnika. Zwiększenia szczenia mieszanki w cylindrze, czyli od
mocy. Przeglądając schematy modułów pro- energii wyładowania jednak nie uzyskamy, stopnia otwarcia przepustnicy (potocznie
fesjonalnych, często spotyka się na złączu K- jeśli będzie nadal cewka z układu klasyczne- mówi się - od obciążenia silnika). Aby otrzy-
E tranzystora mocy kondensator 220nF. Włą- go. Znaczną poprawę parametrów silnika mać silnik  elastyczny , należy zamontować
czamy jeszcze na chwilę cały układ i obej- uzyskamy dopiero instalując układ zapłono- dodatkowy regulator, który opóz
niałby
rzyjmy przebiegi prądu i napięcia wyjścio- wy z cewką niskorezystancyjną, umożliwia-
wego po dołączeniu tego kondensatora. Co jącą uzyskanie większego prądu Im, ale
się okazało? Przebiegi są identyczne jak o tym dalej. Teraz wypada zająć się kątem
w klasycznym układzie, jedynie obcięte są wyprzedzenia zapłonu ąz, a doborem kąta
ujemne półfale przez diodę wsteczną D2. zwarcia zajmiemy się przy projektowaniu
Przebiegi są oscylacyjne, krótsza fala induk- przesłony do optoelektronicznego czujnika
cyjna, niższa faza pojemnościowa. Wniosek bezstykowego.
jest oczywisty: kondensator natychmiast usu-
nąć i  wrzucić kamyczek do ogródka kon- Kąt wyprzedzenia zapło-
struktorom tych modułów. Osobiście wyko- nu
nałem kilkaset różnych urządzeń zapłono- Aby silnik pracował prawidłowo, wyładowa-
wych, nigdy nie montowałem kondensato- nie iskrowe musi nastąpić w odpowiednim
rów na złączu K-E tranzystora mocy i nie za- momencie. Czas spalania mieszanki (ts) po-
uważyłem nigdy awarii tranzystora z tej cząwszy od przeskoku iskry do osiągnięcia
przyczyny (od tego są wysokonapięciowe maksymalnego ciśnienia w cylindrze (MC)
diody Zenera). Mimo że tranzystor mocy wynosi kilka ms. Maksymalne ciśnienie po-
 kradnie ok. 1V napięcia zasilania, to i tak winno występować w ok. 15o OWK (obrotu
wszystkie parametry są lepsze niż w klasycz- wału korbowego) po zwrocie zewnętrznym
nym układzie zapłonowym. Układy pokaza- (ZZ rysunek 3a). Nietrudno obliczyć, że aby
utrzymać MC w stałym punkcie, należy mo-
ment zapłonu przyspieszać wraz ze wzrostem Rys. 3 Wyjaśnienie zasady wyprze-
Wykaz elementów uniwersalnego
prędkości obrotowej silnika (ts1, ts2, ts3 ry- dzenia zapłonu
modułu zapłonowego (patrz rysunek 4)
sunek 3b). Kąt zawarty między punktem za-
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150&!/2W
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
5
0
&!
/
2
W
płonu mieszanki a zwrotem zewnętrznym na- Rys. 4 Schemat uniwersalnego mo-
R2,R206 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
R
2
,
R
2
0
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
k
&!
dułu zapłonowego
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k&!
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
,
6
k
&!
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30k&!
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
0
k
&!
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
k
&!
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
R
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
k
&!
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330&!/1W
R
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
3
0
&!
/
1
W
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .620&!
R
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6
2
0
&!
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33&!
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
3
&!
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,15&! drutowy (dobierany)
R
1
0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
0
,
1
5
&!
d
r
u
t
o
w
y
(
d
o
b
i
e
r
a
n
y
)
R101,R201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&!
R
1
0
1
,
R
2
0
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
&!
R102,R202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
R
1
0
2
,
R
2
0
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
k
&!
R103,R203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
R
1
0
3
,
R
2
0
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
,
2
k
&!
R104,R204 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!/0,5W
R
1
0
4
,
R
2
0
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
&!
/
0
,
5
W
R205 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7k&!
R
2
0
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
,
7
k
&!
R206 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
R
2
0
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
k
&!
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22µF/16V tantal
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
µ
F
/
1
6
V
t
a
n
t
a
l
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF/100V MKSE020
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
n
F
/
1
0
0
V
M
K
S
E
0
2
0
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF...1µF/250V MKSE020
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
n
F
.
.
.
1
µ
F
/
2
5
0
V
M
K
S
E
0
2
0
C4,C101,C201 . . . . . . . . . . . . . . .100nF/100V MKSE020
C
4
,
C
1
0
1
,
C
2
0
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
/
1
0
0
V
M
K
S
E
0
2
0
C202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF/100V MKSE020
C
2
0
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
n
F
/
1
0
0
V
M
K
S
E
0
2
0
T1-T4,T201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC337/25...40
T
1
T
4
,
T
2
0
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B
C
3
3
7
/
2
5
.
.
.
4
0
T5 . . . . . . . . . . . .BU931ZP, BU323(A,P), BUX37 (²e"200)
T
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B
U
9
3
1
Z
P
,
B
U
3
2
3
(
A
,
P
)
,
B
U
X
3
7
(
²
e"
2
0
0
)
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE555
U
S
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
N
E
5
5
5
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
N
4
1
4
8
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4002...7 lub BA157...9
D
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
N
4
0
0
2
.
.
.
7
l
u
b
B
A
1
5
7
.
.
.
9
D3 . . . .1 x 5KE 350-400 lub 2 x BZX (BZV) 85C200, lub 2
D
3
.
.
.
.
1
x
5
K
E
3
5
0
4
0
0
l
u
b
2
x
B
Z
X
(
B
Z
V
)
8
5
C
2
0
0
,
l
u
b
2
x BZYP01C 180-200
x
B
Z
Y
P
0
1
C
1
8
0
2
0
0
D101,D201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5V1 0,4W-1W
D
1
0
1
,
D
2
0
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
V
1
0
,
4
W
1
W
D102,D202 . . . . .8V2 1W-1,3W, np. BZX85C lub BZV85C
D
1
0
2
,
D
2
0
2
.
.
.
.
.
8
V
2
1
W
1
,
3
W
,
n
p
.
B
Z
X
8
5
C
l
u
b
B
Z
V
8
5
C
TS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .transoptor szczelinowy
T
S
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
t
r
a
n
s
o
p
t
o
r
s
z
c
z
e
l
i
n
o
w
y
Elektronika dla Wszystkich
64
Podstawy
kąt + ąz jednocześnie ze zwiększeniem 2) 0,7V:0,12&!=5,8A jest to wartość zale- 0,7V i przy znacznym prądzie rzędu 5,5A
otwarcia przepustnicy. W aparatach klasycz- cana do cewek niskorezystancyjnych, jak oraz kÄ…cie zwarcia 50% (45o) dla silnika
nych rolę tę pełni regulator podciśnieniowy, 4226 i BAE800DK. czterocylindrowego wydzieli się znaczna
wykorzystujący różnicę siły ssania przy róż- Prawidłowe i nieprawidłowe przebiegi moc. Obliczmy: 0,7Vx5,5Ax50% = 2W. Dla
nych otwarciach przepustnicy w otworze prądu Im podane są na rysunku 5. Jeśli rezy- silnika dwucylindrowego (fiat 126p) z cewką
umieszczonym w kolektorze dolotowym tuż stor wykonujemy sami, to tylko z materiaÅ‚u 4240, 4,5A i ²z=60o bÄ™dzie to ok. 1W. Taka
przed zamkniętą przepustnicą. Znacznie gor- dającego się lutować (np. nowe srebro), na- moc wystąpi przy małych obrotach, ponie-
sza jest sytuacja w dawniejszych silnikach wijając drut Ć0,6-0,7 z materiału oporowego waż linia narastania prądu jest wtedy prawie
dwusuwowych, gdzie dla uproszczenia za- na rezystorze starego typu lub jako powietrz- pionowa. Dwukrotne zmniejszenie mocy
stosowano stały kąt + ąz. Nietrudno się do- ny na drucie lub gwoz
dziu Ć4mm. Dokładny strat na rezystorze pomiarowym można uzy-
myślić, że jedynym ratunkiem dla takiego prąd Im można wtedy ustawić przez zlutowa- skać montując ogranicznik według schematu
silnika jest układ ze zmiennym punktem za- nie sąsiednich zwojów rezystora. Gdy krzy- z rysunku 6. Na rezystorze R10 będzie tylko
płonu regulowanym samoczynnie za pomo- wa aparatu rozłączy styki przerywacza, przez połowa napięcia, czyli 0,35V, a resztę napię-
cą elektroniki. Obecnie jeżdżę na takim rezystor R1 i R3 zostaje wysterowany tranzy- cia brakującego do otwarcia tranzystora
urządzeniu zamontowanym we fiacie stor T1, który przechodzi w nasycenie bloku- ograniczającego trzeba wziąć z napięcia zasi-
126p i jeśli będzie zainteresowanie Czytelni- jąc tranzystor mocy, a tym samym powodu- lania. Dioda Schottky ego wypełnia lukę na-
ków, proszę pisać do Redakcji EdW, to chęt- jąc zanik prądu Im i oczywiście w tym mo- pięciową i dodatkowo kompensuje złącze B-
nie udostępnię opis takiego urządzenia, jak mencie następuje wyładowanie iskrowe E tranzystora T4. Rezystor R9 zwiększa sku-
również innych z elektronicznymi regulato- o przebiegu poprzednio opisanym. Ponowne teczność regulacji prądu Im rezystorem R11,
rami + ąz. zwarcie przerywacza powoduje przepływ ale jeśli mamy jeszcze diodę germanową
prądu cewki i cykl się powtarza. Już od ostrzową, to można ją zamontować zamiast
Uniwersalne proste
pierwszego impulsu napięciowego na wej- diody D4 i rezystora R9. Dioda germanowa
urządzenie zapłonowe ściu w punkcie B (przerywacz otwarty) przez ma bardziej stromą charakterystykę napię-
Skoro już wiemy jak powstaje iskra zapłono- rezystor R2 i diodę D1 ładuje się kondensa- ciową i rezystor R9 jest zbędny. Rezystor
wa, a mamy jakiś starszy pojazd wyposażo- tor C1 do napięcia około 4,5V, wprowadzając R10 o wartości 0,06-0,08&! można uzyskać
ny w klasyczny układ zapłonowy, to najwyż- tranzystor T2 w stan nasycenia i blokując albo z drutu oporowego, albo z połączenia
szy czas zbudować jakieś nieskomplikowa- tranzystor T3. Tranzy-
ne, ale dobre urządzenie zapłonowe. Z zało- stor T3 nie przewodzi
żenia powinno być nadal sterowane przery- i nie ma wpływu na pra-
waczem (ale tylko chwilowo), z możliwo- cę tranzystora mocy.
ścią zamontowania czujnika bezstykowego, Gdy jednak nie wyłączy-
najlepiej transoptora, dostosowane do pracy my napięcia zasilania
z cewką klasyczną, ale z możliwością zas- modułu, a przerywacz
tosowania niskorezystancyjnej (w celu pozostaje zwarty, to
zwiększenia energii wyładowania), a także w punkcie B nie ma na-
wyposażone w automatykę samowyłączania pięcia doładowującego
prądu Im przy niewyłączonej stacyjce oraz kondensator C1, a wtedy
zbudowane z łatwo dostępnych elementów. rozładowuje się on po-
Schemat modułu zapłonowego przedstaw- woli przez rezystor R4
iony jest na rysunku 4a. Jest to stopień i złącze B-E tranzystora
sterujący, stopień mocy z ogranicznikiem T2 aż do momentu, gdy
prÄ…du i automatykÄ…, przeznaczony do T2 przestanie przewo-
sterowania przerywaczem, ale jeśli ktoś ma dzić. Wówczas przez re-
zamiar wykonać układ bezstykowy, teraz zystor R5 zostaje wyste- Rys. 5 Przebiegi prądu Im w różnych sytuacjach
czy w przyszłości, to płytkę lepiej od razu rowany tranzystor T3,
zaprojektować na pełną wersję. Układ działa który przechodzi w na- Rys. 6 Ogranicznik prądu z małymi stratami oraz skom-
następująco: sycenie i blokuje tranzy- pensowany temperaturowo (częściowo - korzystnie)
Po zwarciu styków przerywacza napięcie stor mocy. Kondensator
w punkcie B ma wartość prawie zerową, C2 i rezystor R6 nie do-
tranzystor T1 zostaje zablokowany i nie prze- puszczają do wyładowa-
wodzi, wówczas przez rezystor R7 zostaje nia iskrowego w mo-
wysterowany tranzystor mocy i płynie prąd mencie blokowania tran-
cewki o wartości zależnej od rezystancji zystora mocy. Rezystor
cewki, jeśli jest klasyczne, lub wartości R4 ustala czas zadziała-
rezystora R10, jeśli zastosowana jest cewka nia automatyki, czyli sa-
niskorezystancyjna, tzw.  elektroniczna . mowyłączenia prądu Im,
Tranzystor T4 pracuje jako ogranicznik Im. na prawie 3 sekundy. Je-
Gdy napięcie na rezystorze osiągnie wartość śli chcemy, aby samo-
ok. 0,7V, zaczyna przewodzić tranzystor T4 wyłączenie nastąpiło po
ograniczając wysterowanie tranzystora mocy nieco dłuższym czasie 
i nie dopuszczając do dalszego wzrostu rezystor należy zwięk-
prądu. Prąd ten łatwo obliczyć dzieląc 0,7V szyć. Na rezystorze po-
przez wartość rezystora R10, np.: miarowym R10 w czasie
1) 0,7V:0,15&!=4,6A jest to wartość zale- przepływu prądu Im wy-
cana do cewek 4240 lub 101 stępuje napięcie około
Elektronika dla Wszystkich
65
Podstawy
dwóch rezystorów np. 0,12&!. Najlepszym Aby skutecznie usunąć oscylacje pasożytni-
i najprostszym rozwiązaniem jest zastosowa- cze, trzeba też przekonstruować nieco ogra-
nie monolitycznego darlingtona wysokiego nicznik prÄ…du Im. Ta wersja ogranicznika mo-
napięcia o maksymalnym prądzie kolektora że być zastosowania do wszystkich układów
10-15A i napięciu K-E rzędu 400-500V. elektronicznych. Nie polecam natomiast mon-
Tranzystorów takich jest bardzo duży wybór, towania wtórnika emiterowego do sterowania
ale w katalogu. W popularnych sklepach na tranzystora mocy: czy to darlingtona monoli-
ogół nie ma, ale w większych czasem można tycznego czy składanego. Pozornie taki układ
znalez
ć najczęściej stosowane jak: pracuje poprawnie, są nawet mniejsze straty
BU323(A,P), BU931(ZP), BUX37. Jeśli nie sterowania tranzystora końcowego, ale bardzo Tabela 1
uda się zdobyć wymienionych tranzystorów, trudno pozbyć się różnych  śmieci , jakie wy- Dobór rezystora sterującego w zależ-
to pozostaje złożenie układu Darlingtona stępują zamiast niewidocznej linii zaniku prą- ności od współczynnika wzmocnienia
z dwóch pojedynczych tranzystorów 400- du, oraz różnych oscylacji pasożytniczych. prÄ…dowego ² zastosowanych tranzy-
500V/8-15A z rysunku 7a. Diody zabez- Szczególnie  wredna pod tym względem jest storów mocy
pieczające D3 pełnią jednocześnie funkcję cewka  4226 i trochę  101 . Zdecydowanie
diody wstecznej i muszą mieć moc powyżej czyściejszy impuls wyjściowy Im jest przy za- Tabela 2
1W. Czasem udaje się kupić specjalne: typu stosowaniu 3-stopniowego darlingtona. Rozszerzone parametry cewek zapło-
1.5 KE400 o mocy ok. 3W, ale wystarczą Wzmocnienie ogólne darlingtona składanego nowych spotykanych najczęściej
BZYP01C 180-200 lub BZX (BZV)85C 200, jest iloczynem wzmocnienia poszczególnych na rynku krajowym
2 szt. Może się też komuś nie spodobał brak tranzystorów, a dobór rezystora sterującego WL - energia wyładowania iskrowego
zapasu napięcia K-E tranzystora mocy w sto- R7 podany jest w tabeli 1. Przy montażu tran- WL I- energia wyładowania iskrowe-
sunku do napięcia diody Zenera. Katalogowe zystorów wchodzących w układ Darlingtona go po stronie pierwotnej = 0,5
napięcie np. 400V praktycznie jest większe trzeba pamiętać o tym, że egzemplarze mniej- x L x Im2 [mI, mH, A]
1,5-2 razy np. tranzystor BU326A wytrzy- szej mocy, w mniejszych obudowach lub izo- WL II- energia wyładowania iskrowe-
muje 700-900V, gdy w katalogu jest 400V. lowane należy przyjąć jako sterujące. Jako go po stronie wtórnej = 0,5
A
atwo dostÄ™pne, a wiÄ™c dyżurne tranzystory tranzystory maÅ‚ej mocy x L x Im2 x · [mI, mH, A]
wysokiego napięcia typu BU508, BU326, w zasadzie mogą być wyko-
BU208 lub ich japoÅ„skie zamienniki z serii rzystane dowolne o ²>200,
25C... i 25D... mają na ogół małe wzmocnie- ale BC337 lub 338 z grupy
nie w granicach 5-10. Nieco lepsze ² majÄ… 25 lub 40 sÄ… najlepsze, bo
uniwersalne, np. BUT54, BUX80(81) w gra- mają małe napięcie nasyce-
nicach 10-14. Składając układ Darlingtona, nia, są szybsze w pracy im-
należy wybrać te o największym wzmocnie- pulsowej i odporniejsze na
niu przy prądzie 4A. Podczas pomiaru lepiej drobne przepięcia. Jeśli tran-
nie włączać w obwód cewki zapłonowej zystor mocy jest składany
(przepięcia), a rezystor ok. 1&!. z dwóch pojedynczych tran-
Podawane często w katalogach h na ogół zystorów i rezystora R7
FE
nie zgadza się z rzeczywistością, bo jest mia- o wartości 100-150&!, to
rodajne przy małych prądach kolektora, rzędu tranzystory T1 i T3 należy wybrać o więk- nia sygnału czujnika przez elementy modułu.
0,5-1A. Do współpracy z cewką niskorezy- szym wzmocnieniu tj. e"300 (z grupy 40) w ce- Wukładzie z pojedynczym tranzystorem war-
stancyjną można wykorzystać dostępne tran- lu zapewnienia małego napięcia nasycenia tość ta nie ma znaczenia, bo w punkcie S albo
zystory o małym wzmocnieniu, montując po- tych tranzystorów i pewnego kluczowania jest U fototranzystora czujnika, albo U
CEsat B-
trójny układ Darlingtona, jak na rysunku 7b. tranzystora mocy. Aby otrzymać układ ze ste- E
tranzystora T201. Zmontowany ze sprawdzo-
rowaniem bezstykowym, trzeba jeszcze dobu- nych elementów moduł nie wymaga specjalne-
Rys. 7 Tranzystor Darlingtona złożony dować człon wzmacniający słaby i powolny go strojenia, ale jeśli po zwarciu zacisków wej-
z tranzystorów pojedynczych W.N. impuls z czujnika. Może to być ściowych Bi Cprąd odbiega od założonej war-
wzmacniacz operacyjny lub kom- tości podanej w tabeli 2 dla danego typu cewki
parator o napięciu wyjściowym zapłonowej, należy dobrać rezystor R10. Więk-
w stanie niskim bliskim 0, np. sza wartość powoduje zmniejszenie prądu Im.
LM393, LM358, ale wymaga to Jeśli budujemy układ z ogranicznikiem według
użycia sporej liczby elementów. rysunku 6, to prąd Im ustawić rezystorem na-
Znacznie prostsze jest zastosowa- stawnym jako R11, a po zmierzeniu wlutować
nie  wszechmogącej kostki najbliższy rezystor stały. Nie należy przesadzać
NE555 (może być wersja CMOS z dokładnością, wystarczy z szeregu 5%. Jeśli
555) lub nawet tylko jednego tran- mamy zmontowany też układ przyspieszający
zystora małej mocy z dodatnim po- do czujnika bezstykowego, to przepływ prądu
jemnościowym sprzężeniem Im kluczujemy przez zwieranie punktu S do
zwrotnym z kolektora tranzystora masy. Odczyt prądu będzie ograniczony cza-
sterującego T1 (rys. 4a, b). Dioda sem zadziałania automatyki, i jeśli chcemy  za-
Zenera 5V1 na wejściu układu 555 trzymać Im dłużej, to zwieramy bazę tranzy-
jest dobrana tak, aby zmniejszyć stora T3 do masy, ale nie za długo, bo nagrze-
amplitudę sygnału z czujnika, wa się tranzystor mocy. Jeśli uruchamiamy
a tym samym zwiększyć szybkość układ bezstykowy, to usuwamy rezystor R1.
przełączania komparatora 555, co
owocuje zmniejszeniem opóz
nie- Stefan Roguski
Elektronika dla Wszystkich
66