Verifica passaggio corrente - circuito ritardatore

[PiruLinD1]

Salve a tutti, sono nuovo del forum e sono davanti ad un problema che non riesco a risolvere, ho conoscenze molto base in materia purtroppo ma sono sempre pronto ad imparare, e oggi è uno di quei giorni.

 

Vorrei costruire un circuito ritardatore per un motore a scoppio 2 tempi, la scintilla deve venir ritardata di circa 240 microsecondi, mi piacerebbe effettuare il tutto con Arduino in modo da poter cambiare il valore di ritardo in base alle esigenze che mi si presenteranno nelle varie competizioni in cui mi presenterò.

 

Arriviamo alla descrizione dell'impianto attuale: è formato da un rotore saldamente connesso all'albero motore che gira alla stessa velocità del motore (da 0 rpm a 16000 rpm circa), uno statore analogico con solo un cavo in uscita (cavo del positivo, in quanto lo statore essendo in metallo fa già massa sul motore come polo negativo). Questo cavo va collegata alla bobina di alta tensione (anche lei collegata a massa) che mi innalza la tensione fino a 30kV circa per far scoccare la scintilla alla candela di accensione che chiuderà tutto il circuito.

 

Il mio intento è quella di agire sul cavo prima della bobina alta tensione in quanto ha una tensione molto più controllabile (da 0 volt a 500 volt circa, misurato con multimetro in corrente alternata, presuppongo sia una onda quadra).

Programmare Arduino per dirgli di far scaricare un condensatore che mi ha accumulato la corrente non è un problema, il mio problema sta nel capire quando dire ad Arduino di iniziare a contare i 240 microsecondi.

Insomma in parole povere mi serve capire QUANDO passa corrente per il mio bel cavo che esce dallo statore per dire ad Arduino: "inizia a contare 240 microsecondi".

 

Se qualcuno ha qualche idea gli sarei grato se me la esponesse perché io purtroppo non ho idee in questo momento.

In attesa di una risposta vi ringrazio tutti molto cordialmente per aver letto il mio post e vi auguro una buona giornata.

 

Ruggero

[patatino59]

17 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

Se qualcuno ha qualche idea gli sarei grato

Io ruoterei leggermente lo spinterogeno, come si è sempre fatto per un motore a scoppio, anche perché una modifica strutturale non credo sia fattibile a norma di legge.

Dove è impiegato tale motore, e perché è richiesta tale precisione, se non sono indiscreto ?

[PiruLinD1]

27 minuti fa, patatino59 ha scritto:

Io ruoterei leggermente lo spinterogeno, come si è sempre fatto per un motore a scoppio, anche perché una modifica strutturale non credo sia fattibile a norma di legge.

Dove è impiegato tale motore, e perché è richiesta tale precisione, se non sono indiscreto ?

Niente spinterogeno, lo statore deve rimanere fermo, impiego in pista e gare di accelerazione dove ogni grado (in questo caso microsecondo) gioca un ruolo fondamentale. Ad ogni modo il motore non sarà assolutamente utilizzato in strada, quindi nessun problema di legge.  Comunque so che si può fare ma.... non so come farlo, nessuna idea su come individuare il passaggio di corrente?

Modificato: 30 gennaio 2020 da PiruLinD1

[Livio Orsini]

57 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

mi piacerebbe effettuare il tutto con Arduino in modo da poter cambiare il valore di ritardo in base alle esigenze che mi si presenteranno nelle varie competizioni in cui mi presenterò.

 

Usare arduino è una pessima idea, vista la concomitanza di 2 fatti opposti: il motore emette un'enormità di disturbi ECM proprio a causa delle scintille delle candele e di quelle del ruttore (puntine). Per contro arduino ha una tolleranza ai disturbi ECM prossima a zero!

Quindi il rischio è quello di trovarsi l'apparato bloccato o, peggio, che genera impulsi a cassaccio.

 

Se vuoi fare qualche cosa che ti garantisca un minimo di affidabilità dovresti usare dei componenti discreti o dei CMOS che, se usati bene, offrono un'elevatissima immunità ai disturbi.

 

Da giovane (oltre 50 anni fa purtroppo) ho fatto assistenza ed istruzione su banchi elettronici per diagnosi su motori a scoppio, quindi vado a ripescare le conoscenze acquisite ai tempi, lavorando anche a contatto di tecnici di case come AlfaRomeo e Lamborghini, oltre a tanti preparatori e carbuiratoristi.

C'è un semplice sistema per ottenere il ritardo voluto in modo che la scintilla scocchi con l'anticipo previsto.

Si rivela il fronte della chiusura delle puntine (o dell'apertura) e lo si ritarda tramite un semplece circuito RC.

Volendo fare le cose precise al micro secondo basta partire da un quarzo ed usare un contatore programmabile per dare il ritardo voluto.

 

Però l'accensione della miscela aria-combustibile dovrebbe avvenire non a tempo fisso ma a tempo direttamente proporzionale sia alla velocità del pistone, sia alla quantità di carburante immessa.

E per questa ragione che erano rpesenti sia un regolatore di watt, sia un regoaltore a depressione, per cercare di ottimizzare l'anticipo di accensione.

[PiruLinD1]

12 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Usare arduino è una pessima idea, vista la concomitanza di 2 fatti opposti: il motore emette un'enormità di disturbi ECM proprio a causa delle scintille delle candele e di quelle del ruttore (puntine). Per contro arduino ha una tolleranza ai disturbi ECM prossima a zero!

Quindi il rischio è quello di trovarsi l'apparato bloccato o, peggio, che genera impulsi a cassaccio.

 

Se vuoi fare qualche cosa che ti garantisca un minimo di affidabilità dovresti usare dei componenti discreti o dei CMOS che, se usati bene, offrono un'elevatissima immunità ai disturbi.

 

Da giovane (oltre 50 anni fa purtroppo) ho fatto assistenza ed istruzione su banchi elettronici per diagnosi su motori a scoppio, quindi vado a ripescare le conoscenze acquisite ai tempi, lavorando anche a contatto di tecnici di case come AlfaRomeo e Lamborghini, oltre a tanti preparatori e carbuiratoristi.

C'è un semplice sistema per ottenere il ritardo voluto in modo che la scintilla scocchi con l'anticipo previsto.

Si rivela il fronte della chiusura delle puntine (o dell'apertura) e lo si ritarda tramite un semplece circuito RC.

Volendo fare le cose precise al micro secondo basta partire da un quarzo ed usare un contatore programmabile per dare il ritardo voluto.

 

Però l'accensione della miscela aria-combustibile dovrebbe avvenire non a tempo fisso ma a tempo direttamente proporzionale sia alla velocità del pistone, sia alla quantità di carburante immessa.

E per questa ragione che erano rpesenti sia un regolatore di watt, sia un regoaltore a depressione, per cercare di ottimizzare l'anticipo di accensione.

Per essere precisi ti correggo su qualcosina, la mia è una accensione a rotore, niente puntine, avrein usato una candela con resistore che serve proprio a non emettere disturbi, insieme ad un cappellotto schermato, sempre per lo stesso motivo.

 

L anticipo è inversamente proporzionale al numero dei giri, il ritardo in microsecondi sulla scintilla è quello che fa. Pensaci un attimo, a 1000 rpm aspettare 240 microsecondi il pistone compie poca corsa, quindi il ritardo sarà minimo, a 16000 rpm il pistone è molto più veloce e se aspetti sempre 240 microsecondi il pistone avrà compiuto un tragitto maggiore (= ritardo maggiore). Vero che poi andrebbe tenuto conto della quantità di miscela come dici tu ma qua siamo su perfezionamenti che potrò fare in futuro, ora mi basta un anticipo inversamente proporzionale al numero dei giri.

 

Fatte queste 2 premesse penso che arduino possa essere utilizzabile e se proprio non si riesce accetto altre proposte.

Torno sul tema principale, come faccio a ritardare di 240 microsecondi? Avevo visto di una persona che aveva creato un circuitino con condensatori e resistenze o poco più, tutto analogico, qualcuno sa come si potrebbe fare? (anche se non programmabile ma me ne farò una ragione) Non ho la minima idea di come lo abbia realizzato purtroppo...

[Livio Orsini]

Come moderatore.

Per prima cosa non quotare l'intero messaggio, così la discussione diventa illeggibile, limitati a quotare una frase significativa come riferimento.

 

Risposta alla discussione.

 

3 ore fa, PiruLinD1 ha scritto:

Per essere precisi ti correggo su qualcosina, la mia è una accensione a rotore, niente puntine, avrein usato una candela con resistore che serve proprio a non emettere disturbi, insieme ad un cappellotto schermato, sempre per lo stesso motivo.

 

Anche se non hai puntine devi necessariamente avere un'interruzione del circuito a bassa tensione, altrimenti il sitema non finziona, In effetti io, inizialmente, ho usato il termine "ruttore".

 

L'uso di una candela con resitenza penalizza la scintilla, riduce ma non elimina i disturbi.

I kits antidustrubo per le vecchie autoradio AM avevano fili "resistivi", calotte schermate, condensatori e qualcos'altro che non ricordo. Servivano solo a ridurre la irradiazione di disturbi nella gamma delle onde medie ma, osservando il tutto con strumentazione adatta,ricordo valori di emissione ancora notevoli.

 

3 ore fa, PiruLinD1 ha scritto:

L anticipo è inversamente proporzionale al numero dei giri,

 

E esattamente il contrario, se rileggi quello che hai scritto te ne rendi conto. Più il pistone è veloce, più il tempo di anticipo deve essere maggiore per avere l'accensione sempre nella stessa condizione.

 

3 ore fa, PiruLinD1 ha scritto:

penso che arduino possa essere utilizzabile

 

La scelta è tua.

Se vuoi fare i lavoro con arduino accomodati. Io posso solo spiegarti quali sono le controindicazioni.

Teoricamente è un lavoro banale: leggi un ingresso e, riconosciuto il cambio di stato, fai partire un timer, allo scadere del timer generi un impulso.

 

3 ore fa, PiruLinD1 ha scritto:

Non ho la minima idea di come lo abbia realizzato purtroppo...

 

Cerco di chiarirtelo.

Il tempo di carica di un condensatore dipende dal suo valore e dal valore della resistenza in serie. La tensione ai capi del condensatore cresce esponenzialemte.

Se compari la tensione ai capi del condensatore, con un livello fisso e prefissato, trascorrerà un certo tempo, abbastanza costante (se non variano i valori di tensione, resistenza e capicatà) per avere il superamento della soglia.

E abbastanza agevole determinare il valore di R e C per raggiungere il tempo che desideri; variando la tensione di comparazione ottieni anche un aggiustamento fine del tempo di ritardo.

 

Basterebbe conoscere le caratteristiche dell'impulso a bassa tensione per dimensionare la rete di ritardo.

Modificato: 30 gennaio 2020 da Livio Orsini

[PiruLinD1]

18 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

E esattamente il contrario, se rileggi quello che hai scritto te ne rendi conto. Più il pistone è veloce, più il tempo di anticipo deve essere maggiore per avere l'accensione sempre nella posizione 

Questo è esattamente l'effetto che voglio ottenere, più sale di giri più ritarda, quindi mantenendo un tempo di ritardo costante l anticipo diminuirà sempre di più in relazione al numero dei giri. Non voglio avere sempre lo stesso anticipo nello stesso punto, magari non mi ero spiegato bene...

 

 

Ad ogni modo, anche volendolo fare con Arduino, cosa che non sembrerebbe funzionare allora e che quindi probabilmente scarterò, arduino rileva cambiamenti di stato su valori intorno a 5v, qua parliamo di un range che varia da 12v al minimo regime del motore, fino a quasi 500v a regime massimo.... quello che mi chiedo è: come faccio a stabilizzare il segnale in uscita a 5v se quello in entrata ha una variazione cosi grande? 

 

Grazie mille e buona giornata a tutti.

 

 

P.S

Chiedo scusa per aver quotato i messaggi interi, non avevo realizzato potesse essere un problema

[Livio Orsini]

46 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

Questo è esattamente l'effetto che voglio ottenere, più sale di giri più ritarda, quindi mantenendo un tempo di ritardo costante l anticipo diminuirà sempre di più in relazione al numero dei giri.

 

Cioè stai dicendo che a regime minimo la scitilla scocca quando il pistone si trova ad una posizione distante x dal punto morto superiore, mentre crescendo la velocità la scitilla scocca quando il pistone si trova ad una posizione distante x-y dal punto morto superiore, y che aumenta con l'aumetare della velocità?

Se è così, è esattamente il contrario di come funziona di solito l'accensione di un motore endotermico a ciclo Otto.

 

Semplicifando e banalizzando un poco.

L'anticipo serve a far innescare l'incendio della miscela aria-combustibile, in modo tale che quando il pistone ha raggiunto il p.ms. la miscela è bruciata per circa metà della sua quantità.

Aumentando il regime di rotazione aumenta la velocità del pistone; il tempon di combustione è pressochè costante, quindi bisogna aumentare l'anticipo di accensione per avere costanza di risultato.

Non solo, per aumentare la velocità di rotazione si introduce una quantità maggiore di combustibilee comburente, per cui il tempo di bruciatura aumenta, quindi l'anticipo deve aumentare proporzionalemente.

 

Questo almeno sino ad un determinato regime di rotazione. poi entrano in gioc altri fattori, legati alla geometria della camera di scoppio, per cui aumenta la velocità di combustione. Quindi in funzione di questi parametri l'anticipo non aumenta e, in alcuni casi addirittura deve dimnuire.

Poi ci sono altri fattori che fanno variare la quantità di anticipo di accensione.

le modene centraline computerizzate, hanno una funzione di anticipo detta "3D", perchè oltre al regime di rotazione tengono conto di molti altri fattori, quali temperatura dell'aria, apertura del gas, etc. Ma qui si entra in un discorson specialistico che esula da questo forum

 

 

46 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

qua parliamo di un range che varia da 12v al minimo regime del motore, fino a quasi 500v a regime massimo...

 

Cosa hai come generatore? Un volano-magnete con bobina di accensione esterna?

 

Si può fare un limitatore di livello con resitore e diodo zener.

 

Modificato: 31 gennaio 2020 da Livio Orsini

[PiruLinD1]

14 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

 

 

Se è così, è esattamente il contrario di come funziona di solito l'accensione di un motore endotermico a ciclo Otto.

 

 

Cosa hai come generatore? Un volano-magnete con bobina di accensione esterna?

 

 

 

 Il tuo discorso ha pieno senso in un motore 4 tempi, il mio è un 2 tempi che va un po contro la logica ma è così!

 

Esempio di  quello che voglio fare:

A 1000 rpm la scintilla scocca 5mm prima del pms

A 16000rpm la scintilla scocca 0.4mm prima del pms

Il 2 tempi funziona cosi....

 

Come generatore ho una accensione a rotore interno e non a rotore esterno (volano)

 

Quindi nel mio caso il rotore magnetico è saldamente collegato all'albero motore e lo statore (che ovviamente sta fermo) gli sta attorno.

Modificato: 31 gennaio 2020 da PiruLinD1

[Livio Orsini]

11 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

 

Come generatore ho una accensione a rotore interno e non a rotore esterno

 

Non ho scritto rotore, ma bobina esterna.

26 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Un volano-magnete con bobina di accensione esterna?

 

nel tuo caso è tutto interno ed esce già la tensione per la candela o c'è un bobina elevatrice di tensione all'esterno?

Perchè le cose sono molto differenti anche dal pungto di vista elettrico.

 

14 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

Il tuo discorso ha pieno senso in un motore 4 tempi, il mio è un 2 tempi che va un po contro la logica ma è così!

 

Non voglio far polemiche, tanto a me poco interessa, però tutti i otori a ciclo Otto, che siano a 2 o 4 tempi seguino quella logica; non è una questione di filosofia ma di chimico-fisica.

Comunque non son problemi miei

 

[PiruLinD1]

34 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

 

nel tuo caso è tutto interno ed esce già la tensione per la candela o c'è un bobina elevatrice di tensione all'esterno?

Perchè le cose sono molto differenti anche dal pungto di vista elettrico.

 

 

Non voglio far polemiche, tanto a me poco interessa, però tutti i otori a ciclo Otto, che siano a 2 o 4 tempi seguino quella logica; non è una questione di filosofia ma di chimico-fisica.

 

La tensione che mi esce dallo statore varia da 0 a 500v, poi c è giustamente una bobina esterna che mi porta la tensione a 30kV o giù di li. Come avevo già scritto pensavo appunto di interagire sulla bassa tensione in quanto più "controllabile". Quindi si, c è una bobina elevatrice di tensione esternamente.

 

O.T.

Nel 2 tempi l anticipo va diminuito con l aumentare dei giri, è cosi punto, a differenza del 4 tempi dove l'anticipo va aumentato.

In realtà per essere precisi nel 2 tempi si parte da un anticipo di 16 gradi circa, si arriva anche a 40 gradi nel momento in cui il motore entra in coppia (prendiamo come riferimento 8000 rpm) e  e da li in poi si diminuisce fino ad arrivare a 8 gradi al massimo delle rotazioni del motore. Questo si fa perché con un anticipo troppo elevato il motore non starebbe al minimo e quindi una curva che "sale e scende" è preferibile ad una che scende (ritarda) solamente. Da me dato che il motore sarà usato in pista non mi interessa del minimo e partirò da 40 gradi per arrivare a 8 circa.

 

Allego la curva di una accensione pvl 22 gradi per motore 2 tempi, come puoi vedere, si prima anticipa, ma poi ritarda soprattutto, inizia a ritardare dopo l'entrata in coppia.

Modificato: 31 gennaio 2020 da PiruLinD1

[Livio Orsini]

3 ore fa, PiruLinD1 ha scritto:

si parte da un anticipo di 16 gradi circa, si arriva anche a 40 gradi nel momento in cui il motore entra in coppia (prendiamo come riferimento 8000 rpm) e  e da li in poi si diminuisce fino ad arrivare a 8 gradi al massimo delle rotazioni del motore.

 

Se confronti con quanto ti ho scritto prima:

 

4 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Questo almeno sino ad un determinato regime di rotazione. poi entrano in gioc altri fattori, legati alla geometria della camera di scoppio, per cui aumenta la velocità di combustione. Quindi in funzione di questi parametri l'anticipo non aumenta e, in alcuni casi addirittura deve dimnuire.

 

Ho scritto esattamente la stessa cosa, pur non specificando il regime, perchè questo varia da motore a motore. Questo in caso di trattamento semplificato dell'anticipo, mentre con controlli computerizzati la gestione diventa molto più complessa (anticpo 3D). Rimane il fatto che comunque, qualsiasi sia il tipo di motore a ciclo otto, almeno per il primo tratto, l'anticipo aumenta con l'aumetare della velocità.

L'esatta curva di anticipo, poi è un compromesso tra resa e riscaldamento del motore.

 

Per curiosità che motore è il tuo? per motocicletta? per moto modello?

 

Comunque torniamo al problema elettrico

Il problema principale è la grande dinamica dell'ampiezza, oltre 40 volte.

Si potrebbe pensare di derivare il fronte e limitare la derivata ad un'ampiezza massima tramite zener.

La soluzione ideale poi sarebbe un microcontrollore dedicato, con layaout curatissimo, il tutto poi racchiuso in un box metallico. In pratica come son realizzate le centraline elettroniche attuali.

[PiruLinD1]

Il motore è di un piaggio ciao 75cv preparato da gara alimentato a disco rotante con accensione selettra ad anticipo fisso adattata.

 

Potresti spiegarmi per favore meglio cosa vorresti fare con il diodo zener che non ho esattamente capito... grazie mille e buona giornata

[Livio Orsini]

23 minuti fa, PiruLinD1 ha scritto:

Potresti spiegarmi per favore meglio cosa vorresti fare con il diodo zener che non ho esattamente capito..

 

Servirebbe per limitare la tensione dell'impulso