Indicatore AFR per moto progettato da me. Può interessare?
Inizio a spiegare a cosa serve.
In pratica legge il segnale fornito dalla sonda lambda e lo tramuta in segnalazioni luminose, tramite l'accensione (non simultanea) di tre led.
In questo modo è possibile capire visivamente e in diretta se il motore gira magro, grasso oppure con una carburazione nei giusti parametri.
Il primo led è giallo, e si accende quando la carburazione è magra, e cioè quando il segnale proveniente dalla sonda lambda ha un valore inferiore a 0,2V.
Il secondo led è verde, e si accende quando la carburazione è nei limiti del rapporto stechiometrico. In questo caso il segnale avrà un valore compreso tra 0,2 e 0,8V.
Il terzo led è rosso, e si accende quando la carburazione diventa troppo grassa, con il segnale proveniente dalla sonda che assume un valore superiore a 0,8V.
Per realizzare il "giochino" basta un comparatore di tensione a tre stadi.
E' necessario utilizzare per le porte un cosiddetto "Trigger di Schmitt", per creare quella che in gergo viene definita "isteresi" (e cioè l'inerzia durante lo switching delle porte in uscita). Più avanti entrerò nei dettagli.
Ho progettato il circuito per essere alimentato a 12V (che poi in realtà vanno dai 14,2 ai 14,4 a seconda del regime del motore e del carico elettrico, come fari, frecce, clascon, ecc..).
Questo per evitare di sovraccaricare la linea dei 5V, che di solito fornisce direttamente la ECU.
Vurria mai che vada in cortocircuito qualche porta logica....:roll:
Ho acquistato delle resistenze con tolleranza minima (1%) per la sezione di Vref (le tensioni di riferimento), per cui ho in pratica bypassato il "problema" della variazione di tensione a regime (14,2~14,4V).
Mi aiuta il fatto che il segnale di ingresso al circuito (proveniente dalla sonda lambda) ha un valore molto basso, e le eventuali variazioni di tensione si ripercuotono in maniera infinitesimale sia sul partitore che sul segnale stesso.
Il circuito, come detto in precedenza, ha due Trigger di Schmitt per evitare sfarfallii dei led ed è protetto sia dalle tensioni inverse (tramite un diodo) che dagli "spikes" in ingresso (tramite resistore di valore calcolato).
E' un circuitino semplice, ma per calcolare i valori mi ci è voluto un pochettino di tempo. Un'altra cosa: l'isteresi è stata progettata per un valore del 6-13% a seconda delle condizioni. In seguito darò indicazioni per come diminuire o aumentare tale valore
Ecco il circuito:
http://i56.tinypic.com/212ttg0.jpg
Come potete vedere dallo schema, il circuitino è davvero semplice.
Non altrettanto la formula per calcolare l'isteresi, in quanto ci sono da elaborare dei dati tramite alcune equazioni per poi ricavare la percentuale (in "grigino" i valori reali):
(R1xR2)
-------- = Rx (dove R1 è la resistenza del valore di 68k, e R2 è quella da 680k collegata alle porte 5 e 7 dell'operazionale) 61,818
(R1+R2)
Rx + R3 = Ry (dove R3 è la resistenza del valore di 3K) 64,818
(RyxR5)
-------- = Ri (dove R5 è la resistenza del valore di 680K collegata alle porte 1 e 3 dell'operazionale) 59,177
(Ry+R5)
Per calcolare la percentuale a questo punto diventa semplice:
(R1-Ri)x100
------------ = % 12,975
R1
Per non farvi morire nei calcoli, vi dico che basta diminuire il valore delle resistenze R2 e R5 per aumentare la percentuale di isteresi e viceversa.
Per spiegare bene a cosa serve questa fantomatica isteresi, vi faccio un esempio.
Un comparatore "normale" compara due valori, e se uno aumenta fino a superare l'altro "scatta qualcosa", nel senso che l'operazionale commuta e l'uscita "cambia di stato". Se prima era a +12V dopo diventa a 0V e viceversa.
Il problema è che se la variazione di uno dei due valori di ingresso non è consistente e repentina, o peggio ancora è "fluttuante", può capitare che il comparatore vada "in tilt" e continui a commutare.
Un Trigger di Schmitt lavora sempre come comparatore, ma una volta che l'uscita ha cambiato lo stato avviene un mutamento anche all'ingresso (questa funzione viene detta retroazione) per far si che l'operazionale non commuti di nuovo per piccole variazioni del segnale in ingresso.
Nel nostro caso la massima percentuale di isteresi viene considerata solo durante la commutazione dei 0,2 volt, ove una fluttuazione del segnale può essere piuttosto presente (si parla di soli 20mV).
Quando avviene la commutazione dei 0,8 volt la percentuale di isteresi scende intorno al 6% (con un valore più alto c'è meno pericolo che il segnale "fluttui").
Bene, chiusa questa (lunga e noiosa) parte teorica sull'isteresi, passo ad una sommaria spiegazione sul funzionamento del circuitino.
Analizzando lo schema potete notare due triangoli (sono due operazionali contenuti nello stesso chip). All'uscita di questi operazionali sono collegati dei led.
Se il valore del segnale proveniente dalla sonda lambda è inferiore a 0,2V il circuito è a riposo, ed entrambe le uscite (piedini 1 e 7) sono a 12V.
Si potrà quindi illuminare solo il diodo giallo, in quanto è l'unico ad avere ai propri capi un positivo e una massa.
Quando il segnale di ingresso supererà i 0,2V, l'operazionale disegnato più in basso "scatterà" e l'uscita (piedino 1) da positiva diventerà negativa.
Il led giallo si spegnerà (è tra due masse) e si accenderà quello verde, che riceve i 12V dal piedino 7 (non ancora commutato) e la massa dal piedino 1 (già commutato in precedenza).
Infine, quando la tensione di ingresso salirà ancora e supererà il valore di 0,8V, anche il secondo operazionale (quello disegnato più in alto) "scatterà", e a quel punto entrambe le uscite (piedini 1 e 7) saranno a massa.
Si spegnerà il led verde (anch'esso tra due masse, come il giallo) e si accenderà quello rosso, che è direttamente collegato ai 12V da una parte, e riceverà la massa dal piedino 7 (appena commutato).
:-D
