Или электронный модуль управления трехканальный — ЭМУ-3К

Предназначен для работы как с внешними устройствами искрообразования (коммутатор, блок зажигания), так и непосредственно с катушками зажигания посредством встроенных высоковольтных коммутаторов. Разработан для 6- цилиндрового ДВС.

Схема устройства изображена на рис.1 и содержит

1. универсальный вход (для работы с датчиком Холла и контактом прерывателя), выполненный на микросхеме U4 (U4.2-U4.4). Светодиод HL1 служит индикатором состояния датчика, диоды D1, D2 предотвращают повреждение элемента U4.4 в случае попадания на вход элемента напряжения, превышающего напряжение питания микросхемы. Резистор R8 создает положительную ОС с выхода элемента U4.3 на вход элемента U4.4, образуя триггер Шмитта, что необходимо для формирования четкого прямоугольного сигнала на выходе U4.3. Конденсатор С2 предотвращает возможный дребезг при работе с механическим контактом.
2. вход для работы с индуктивным датчиком выполненный на транзисторе Q1, выполняющего инверсию входного сигнала и согласование датчика с входом логического элемента U4.4, преобразуя синусоидальное напряжение с выхода индукционного датчика в сигнал, приближенный к прямоугольному ТТЛ-уровней.
3. 3-канальный распределитель импульсов, построенный на регистре U3.1 и элементе 2ИЛИ-НЕ (U4.1), формирующем на выходах регистра Q1-Q3 последовательность импульсов кратной 3 по отношению на его входе (CLK) со смещением по фазе на 120о относительно друг друга.
4. формирователи импульсов управления выходными ключами выполнены на таймерах LM555, включенных по схеме обновибратора (U5-U7), с достаточной стабильностью удерживающих длительность выходных импульсов (а, значит, и время открытого состояния силовых ключей Q9-Q14) в пределах заданного временного значения. Синхронная регулировка значений длительности импульсов на выходах формирователей осуществляется переменным резистором PR2.
5. драйверы выходных высоковольтных ключей, допускающие использование различных типов транзисторов в качестве ключей – микросхемы U8-U10
6. силовые транзисторные ключи для коммутации тока в катушках зажигания (транзисторы Q9-Q14)
7. калибровочный регулируемый генератор (имитатор работы датчиков) выполнен на микросхеме U1 (LM555)
8. индикаторы а) питания, б) работы датчиков / генератора, в) режимов «генератор-вход», г) выходных импульсов
9. переключатель режима «генератор-вход» позволяет произвести проверку ЭМУ-3К без использования внешних устройств подачей сигнала на вход ЭМУ с выхода встроенного генератора.
10. выходы для управления внешними устройствами (транзисторы Q5-Q7) позволяют использовать альтернативные коммутаторы
11. защиту от переполюсовки на стабилитронах VZ1, VZ2
12. выход на электронный тахометр, буферизированный транзисторами Q8, Q15, Q16

Характеристики ЭМУ-3К

• напряжение питания 9-19В
• ток, потребляемый ЭМУ в диапазоне рабочих напряжений питания без нагрузки не более 40мА;
• частота встроенного генератора импульсов 40-300Гц;
• длительность выходных импульсов (время протекания тока через КЗ) не менее 2,6мс, не более 3,0мс при оборотах двигателя 800-6000 об/м
• допустимый ток нагрузки для каждого ключа не менее 15А
• сигналы управления входом DH — TTL (0…+5В) или последовательность замыканий с общим проводом
• сигнал управления входом IND — переменное напряжение синусоидальной формы до 30В
• сигналы на выходах OUT A, OUT B, OUT С, — последовательность замыканий входа управляемого устройства (коммутатора) на общий провод с частотой коммутации каналов (имитация работы контакта прерывателя) при токе 200мА

​

Подключение ЭМУ-3К к цепи питания и внешним устройствам показано на рис. 2

Работа ЭМУ-3К осуществляется следующим образом.

При подаче питающего напряжения на соответствующие клеммы (на плате имеются дублирующие — с одноименными обозначениями — площадки с металлизированными отверстиями для подпайки проводов), на плате зажжется светодиод индикации питания HL5. Одновременно с ним зажжется HL4 (индикатор формирователя импульсов) и один из индикаторов HL2 /HL3 — в зависимости от состояния (нажат — отжат) двухпозиционного переключателя S1 «генератор-вход». Если включен режим генератора, то индикаторы HL6, HL7, HL8 будут мерцать с частотой коммутации каналов. В режиме «вход» эти индикаторы погашены до подачи на вход ЭМУ последовательности сигналов (т.е., — в режиме выключенного зажигания). При работе двигателя эти индикаторы так же будут мерцать с частотой коммутации канала (равной 1/3 от частоты входного сигнала). Для этого соответствующий вход ЭМУ необходимо подключить к датчику частоты вращения коленвала (датчик Холла, контактный прерыватель, индуктивный датчик). Импульсы, поступающие на любой из входов ЭМУ, подаются на схему распределения. При этом частота входной последовательности импульсов уменьшается втрое, длительности импульсов нормируются и образуются три канала с последовательностью импульсов, смещенной на 120о относительно такой же последовательности на двух других каналах. Нормирование длительности выходных импульсов необходимо для сокращения избыточного времени протекания тока через первичную обмотку катушки зажигания и силовой ключ, что исключает перегрев этих компонентов при работе на малых оборотах;  для увеличения времени протекания тока через первичную обмотку катушки зажигания при высоких оборотах, когда входной импульс может оказаться слишком коротким для создания нормальной искры. Таким образом, нормирование длительности импульса позволяет обеспечить стабильное искрообразование в широком диапазоне оборотов ДВС. Для большинства КЗ время прохождения тока через ее первичную обмотку должно быть не менее 2,4мс. Для ЭМУ-3К время импульса «заряда» индуктивности КЗ выбрано в диапазоне 2,6-3,0мс.

Каждый из каналов ЭМУ имеет драйвер с высокой нагрузочной способностью, способный управлять парой мощных силовых ключей. В качестве ключей возможно использование мощных транзисторов MOSFET-, IGBT-, или составных транзисторов (Дарлингтон) биполярной структуры n-p-n. Параметры транзисторов должны быть не хуже, чем 15А (по току) и 350В (по напряжению). Транзисторы, используемые в качестве ключей при испытании ЭМУ-2К: IRF460 (MOSFET), RHJ3047 (IGBT), BU931ZP (Darlington), КТ834А. Каких-то особых различий при работе ЭМУ с применением данных транзисторов замечено не было.  В ЭМУ-3К исключено прохождение тока через любую из КЗ при отсутствии входных импульсов (при выключенном зажигании), что исключает разогрев КЗ при выключенном зажигании и отбора мощности от бортовой сети.

Для безопасной эксплуатации:

1. плату ЭМУ необходимо разместить в герметичном влагозащитном корпусе (кожух), имеющим минимальную площадь теплоотводящей поверхности 200см2; 
2. монтажная сторона платы ЭМУ не должна иметь никаких электрических соединений кроме общего провода (GND) с поверхностью корпуса;
3.  корпуса выходных транзисторов необходимо закрепить на внутренней поверхности корпуса через специальные теплопроводные (силиконовые или слюдяные) прокладки;
4. несмотря на защиту схемы ЭМУ от переполюсовки питающего напряжения, переполюсовка — запрещена;
5. запрещено подключение-отключение КЗ от / к ЭМУ в процессе эксплуатации;
6. запрещена регулировка (изменение настроек) формирователей импульсов при работающем в связке с ЭМУ ДВС;
7. запрещено касание компонентов на плате ЭМУ при работе;

ЭМУ-3К не нуждается в какой-либо предварительной настройке кроме установки длительности импульсов на выходе драйверов силовых ключей (микросхемы U8-U10) с помощью подстроечного резистора PR2. При настройке используется встроенный генератор (при переключении кнопки S1 в соответствующее положение), осциллограф или измеритель длительности импульсов, частотомер с соответствующим режимом. Ширина импульса не должна выходить за пределы диапазона 2,6-3мс при изменении частоты генератора  от 40 до 400Гц.

При установке ЭМУ в корпус (кожух) необходимо убедиться в отсутствии замыкания соединений схемы ЭМУ на корпус (только общий провод), закрепить транзисторы на корпусе через изолирующие прокладки и так же убедиться в отсутствии замыкания фланцев транзисторов на поверхность корпуса. Провода с платы ЭМУ необходимо вывести на разъем, установленный на применяемом корпусе.

При установке мощных транзисторов на радиатор или на металлический кожух необходимо использовать диэлектрические теплопроводящие прокладки. Несмотря на малый нагрев при лабораторном тестировании, работа в реальных условиях подкапотной температуры в течении длительного времени будет провоцировать прирост температуры кристаллов мощных транзисторов.