Форум РадиоКот

Здравствуйте!
Век живи, век учись, как говорят. Думал, что знаю достаточно для своего уровня в электронике, но не тут то было
Столкнулся с интересной задачкой. Сразу оговорюсь. Я хочу РАЗОБРАТЬСЯ и ПОНЯТЬ. Не просто слепить чтобы работало по советам, а именно ПОНЯТЬ и в дальнейшем использовать полученные знания.

Собственно, задача. Хочу сделать тахометр для своего старенького автомобиля с контактным зажиганием. Сигнал хочу снимать с прерывателя и минусового провода. По идее, там должен быть нормальный прямоугольный сигнал 0-14 вольт. Но не тут то было. Катушка стреляет импульсами при размыкании ее цепи прерывателем. При чем стреляет как прямо, так и обратно (полярность). Импульсы эти достигают иногда 1000 вольт. Может, может быть, что больше.

Нужно снять полезный сигнал не воздействуя на источник, затем срезать с него эти «шпичаки», выпрямить (отрезать обратку) и сгладить, так как (смотрите осциллограмму) на фронтах от высокого уровня просаживает до низкого и снова возвращается обратно. Хочется получить нормальный прямоугольный сигнал.



Мои соображения. Сначала я думал поставить неполярный TVS диод и срезать им импульсы до 15-30 вольт, затем поставить диод Шоттки чтобы полностью обрезать обратку, затем стабилитрон для более точной стабилизации до 12 или около того вольт. После этого уже можно ставить резистор с оптопарой и выход с оптопары подключать к микроконтроллеру, кстати, на выход оптопары поставить какую-нибудь емкость, которая сгладит те кратковременные просадки.

Но:

1) В момент высоковольтного импульса TVS диод сделает КЗ. Куда пойдет это напряжение? Обратно в катушку. Как это скажется на работе системы зажигания? Не думаю, что хорошо. Что-то терзают меня сомнения по этому поводу.
2) Можно было бы поставить резистор последовательно, перед TVS диодом. Но тут вопрос. Где взять резистор, который выдержит условно 2000 вольт без пробоя? Такие то есть. Но что-то удовольствие дорогое и пока не понятно где такое заказать.
Думал поставить 10 резисторов 1206. У них номинальное напряжение 200 вольт. То есть в теории, пробоя не должно быть. Прав ли я? Или их все равно пробьет? Тут вопрос к вам как раз о теории.
Дальше. Рассеиваемая мощность. При 2000 вольтах и 10 резисторах последовательно по 1 кОму, на каждом резисторе будет рассеиваться 40 Вт! Опять таки, прав ли я? Понятно, что речь идет о кратковременных импульсах, но все равно при мощности обычных SMD резисторов в корпусе 2512 в 1 Вт, вызывает сомнение, не станет ли это печкой?

Смотрел я существующие схемы тахометров. На некоторых вообще ставят резистор и стабилитрон ну и дальше на логику. Все. Что-то мне такие схемы не особо внушают доверие.

В общем, мне бы хотелось хорошего теоретического подхода к данной задаче. Скорее даже такого, где мы забудем, что это обычное автомобильное зажигание, а примем это как источник сигнала с такими вот помехами, на который нельзя влиять и нужно снять с него сигнал.
Спасибо!

Поставить резисторный делитель: в верхнем плече - 10-15 (чтоб с гарантированным запасом) резисторов 1206, в нижнем - один. Верхнюю цепочку еще и силиконом бескислотным залить (как умножители напряжения - чтоб исключить поверхностный пробой по пыли-влаге и пр).
Номиналы посчитать так, чтоб напряжение делилось 10:1, и чтоб мощность не превышала допустимой для каждого резистора. Параллельно нижнему поставить TVS, он уберет случайные выбросы, ограничит напряжение, и конденсатор (рассчитать, чтоб давил высокую частоту, но оставлял полезный импульс). Точку выхода делителя - на компаратор или Шмитта. Ну, потом по месту поиграться навесом вокруг, чтоб вся вот эту высоковольтная-высокочастотная хрень не пролезала. А с выхода компаратора/Шмитта - уже на МК.

А что мешает на вв провод датчик емкостной поставить? Да и можно с генератора сигнал брать до мостика

https://cxem.net/beginner/beginner102.php
https://dzen.ru/a/Yyqt-GLWXhFnb85K

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586638#p4586638"]...Импульсы эти достигают иногда 1000 вольт...[/uquote]

А вы когда осциллографом смотрели на выход вашего источника сигнала какую-нибудь нагрузку существенную повесили? Если нет, то не удивительно, что выбросы такие огромные: катушка в источнике на паразитную ёмкость проводов только могла разряжаться. Повесьте 1 кОм, 200 Ом, 47 Ом мощщей по-больше, посмотрите как ведут себя выбросы, как падает полезный сигнал, за одно прикинете выходное сопротивление вашего источника. Вещь, которую полезно знать, в купе с нагрузочной способностью.

Пример прикидки (в заданных условиях):
Верхнее плечо - 11 резисторов 1206 по 8,2 к, суммарное сопротивление - 90,2 к; нижнее плечо - резистор 1206 10 к, общее сопротивление делителя - 100 к.
Ток цепочки (по выбросу 2000 В): 2000\100 000 = 20 мА. По 14В - совсем мало. После установки параллельно нижнему резистору TVS на, например, 5,6В - ток цепочки возрастет на 5% (прикидочно), что также несущественно. Теперь установленный TVS никакого влияния на катушку не окажет, но зато гарантированно срежет "верхний" выброс. А нижний - можно давить диодом типа 1N4148 в обратносмещенном включении.
Напряжение на резисторах: 8,2К *0,02А=164В, 10к*0,02 = 200 В.
Полезный же сигнал (14В условные) поделится 10:1 и составит порядка 1,4 В.
Если не нравится, что на нижнем резисторе напряжение предельное - его можно и уменьшить, да хоть до тех же 8,2 К, тогда и на нем будет 164В. Можно увеличить число резисторов в верхнем плече, оставив тот же номинал 8,2 К - тогда уменьшатся и ток делителя, и напряжение на каждом резисторе; а можно, увеличив число, уменьшить номинал - тогда ток плюс-минус тот же будет, но уменьшится падение на каждом резисторе.
В общем, есть с чем поиграться.

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586638#p4586638"]Катушка стреляет импульсами при размыкании ее цепи прерывателем. При чем стреляет как прямо, так и обратно (полярность). Импульсы эти достигают иногда 1000 вольт. Может, может быть, что больше.
...
Я хочу РАЗОБРАТЬСЯ и ПОНЯТЬ. Не просто слепить чтобы работало по советам, а именно ПОНЯТЬ и в дальнейшем использовать полученные знания.[/uquote]
Теперь Вы увидели воочию что такое ЭДС самоиндукции. Школьный курс Физики.
Как бороться? А никак. Что бы Вы не предприняли, это негативным образом отразится на работе системы зажигания и/или показаниях тахометра. Выход один - использовать свой собственный датчик вращения для работы тахометра.

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586638#p4586638"]Хочу сделать тахометр для своего старенького автомобиля с контактным зажиганием. Сигнал хочу снимать с прерывателя и минусового провода. По идее, там должен быть нормальный прямоугольный сигнал 0-14 вольт. Но не тут то было. Катушка стреляет импульсами при размыкании ее цепи прерывателем. При чем стреляет как прямо, так и обратно (полярность). Импульсы эти достигают иногда 1000 вольт. Может, может быть, что больше.[/uquote]Ну давайте разбираться, как работает контактное зажигание. Конечно, никаких 14 В, там должно быть вольт триста. Почему столько? Да потому что на свечку надо подать киловольты, а коэффициент трансформации бобины столько не позволяет; остальное - за счёт взаимоиндукции на свечках, самоиндукции на контактах прерывателя. Зачем киловольты? Не забывайте два ухудшающих обстоятельства. Первое: напряжение пробоя сжатой бензовоздушной смеси заметно больше, чем при атмосферном давлении. Второе: по ходу тока находится трамблёр, в котором между контактом кулачка распределителя и неподвижными контактами на его крышке имеется зазор, который тоже надо пробивать.
Что делать с этими сотнями вольт, вам уже рассказали. Я, кстати, уверен, что никакого киловольта в штатном режиме там нет, посмотрите рабочее напряжение конденсатора, что подключается параллельно контактам прерывателя.

Stass48, --- Я хочу РАЗОБРАТЬСЯ и ПОНЯТЬ---
Растянуть осциллограмму , развёртка 1 мсек/дел и уровень запуска (триггер) вверх на +10+20 В.
Увидите быстро затухающий колебательный процесс.

Stass48 писал(а):Хочется получить нормальный прямоугольный сигнал.

идём в тему радиоуправление... https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=28&t=190542
и получаем нормальный сигнал... на любом микроконтроллере))

Stass48 писал(а):Смотрел я существующие схемы тахометров.

нормальные люди делают всё на датчике Холла...

Всем говорю спасибо за ответы и участие. Постараюсь в потоке информации ответить на что могу.

Николай_С уверен в том, что эта затея вообще не заработает, но остальные люди в этой теме дают подсказки как сделать чтобы заработало. Получается, мнения разделились. Где же правда? Систему зажигания автомобиля нарушать НИКАК нельзя! Ни при каких условиях. Хотелось бы определиться.

Cheshirski, огромное спасибо за подсказку. По сути мой вопрос теоретический. Суммируются ли напряжения пробоя диэлектриков при их последовательном соединении или нет? В данном случае это резисторы. То есть, правда ли, что если взять 10 резисторов, рассчитанных на 200 вольт и соединить их последовательно, то через эту цепочку можно пропускать 2000 вольт? Ответьте пожалуйста кто-нибудь именно на этот вопрос, это мне очень пригодится в будущем. По идее то, с конденсаторами именно так и происходит, но в голове почему-то некие сомнения. Внесите ясность пожалуйста, форумчане.

B@R5uk, какая-то нагрузка там есть. Щуп с делителем на 10.

Динозавр, в целом, я понимаю что это. Тут вопрос как решить задачу) Осциллограф купил только недавно, знаю что такое режим захвата, но пока не разобрался как им пользоваться.

kalobyte, очень полезная информация по защите микроконтроллера. Спасибо)

mickbell, благодарю за объяснение принципов работы контактного зажигания. Полезно!

Рабочее напряжение конденсатора на трамблере не указано. Указана только емкость. В Интернете пишут, что он на 600 В и этого должно хватать, но стоит ли этому верить? Я бы не верил)

Stass48 писал(а):То есть, правда ли, что если взять 10 резисторов, рассчитанных на 200 вольт и соединить их последовательно, то через эту цепочку можно пропускать 2000 вольт?

Да, суммируется. Так, правда, делать не совсем корректно - поскольку все на пределе, в районе границы максимально-допустимых значений. Потому и написал про "10-15 резисторов, чтоб с гарантией".

Stass48 писал(а):какая-то нагрузка там есть. Щуп с делителем на 10.

Считай, и нету нагрузки. Входное у осциллографа в районе 1МОм или больше, значит, с делителем будет 10 МОм или больше. Собственно, вход осциллографа умышленно делают крайне высокоомным, чтобы он (вход) как можно меньшую погрешность вносил в исследуемый сигнал.

Посмотрите схемы электронного зажигания для контактных трамблёров.

К них на входе стоят цепочки выделения импульсов с прерывателя. Посмотрите, как это просто организуется и без всяких микроконтроллеров.

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586776#p4586776"]Рабочее напряжение конденсатора на трамблере не указано. Указана только емкость. В Интернете пишут, что он на 600 В и этого должно хватать, но стоит ли этому верить?[/uquote]Стоит. Там триста-четыреста вольт в пике.

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586776#p4586776"]...но остальные люди в этой теме дают подсказки как сделать чтобы заработало. Получается, мнения разделились. Где же правда?[/uquote]
Сколько людей, столько и мнений. Каждое мнение основывается на личных знаниях и опыте, или просто на желании поддержать беседу. Разобраться в этом можно перепробовав все данные советы.
Ну что, будем искать правду?

P.s. Если ДА, то тему можно переименовывать в "Выделить полезный совет".

Так реально работающих конструкций достаточно. Выборка уже готовая есть.

Поддерживаю. Вот например, можно глянуть входной формирователь:

https://cxem.net/avto/electronics/4-15.php

[uquote="Stass48",url="/forum/viewtopic.php?p=4586776#p4586776"]Суммируются ли напряжения пробоя диэлектриков при их последовательном соединении или нет? В данном случае это резисторы. То есть, правда ли, что если взять 10 резисторов, рассчитанных на 200 вольт и соединить их последовательно, то через эту цепочку можно пропускать 2000 вольт?[/uquote]
А давайте подробно рассмотрим ситуацию:
С одной стороны, если резисторы одинакового номинала, то напряжение между ними распределяется поровну. Получается, что вроде как суммируется. Проблема только в том, что даже в одной партии резисторов из-за технологического разброса не существует двух одинаковых номиналов. Допуски необходимо учитывать при проектировании схемы.
С другой стороны данную цепочку можно рассматривать как схему из последовательно соединённых элементов, вероятность разрушения которой обратно пропорциональна количеству этих самых элементов. И это действительно так. Предположим, что один из резисторов оказался некачественным и его сопротивление начало со временем увеличиваться. Напряжение на нём возрастает и при каком-то значении даже менее 2 кВ его пробивает накоротко. Теперь напряжение распределяется вежду оставшимися исправными элементами цепи, превышая допустимое значение на каждом из её элементов. Пробивается следующий элемент и процесс становится лавинным. В результате получаем КЗ по всей цепи и снижение её расчётной надёжности в 10 раз.

Почему бы не использовать резисторов на мегаом и стабилитрон с малюсеньким конденсатором? Стабилитрон ограничивает напряжение положительной полярности и шунтирует отрицательное, резистор ограничивает ток, конденсатор сглаживает переходный процесс.

высоковольтные резисторы... делители напряжения...
от высокого напряжения (пыль, влага) всё замкнёт и сгорит всё нафиг ! все ваши резисторы и МК...


обмотайте свой провод вокруг провода трамблера и получили ёмкостную связь с МК ))
по импульсам напряжения считайте обороты... ничего не нарушая... и в работу системы зажигания не вмешиваясь...

или поставьте последовательно катушки зажигания датчик тока на том же датчике Холла...
по импульсам тока считайте обороты... ничего не нарушая... и в работу системы зажигания не вмешиваясь...

и т.д.