Test non invasivo per iniettori

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Ormai tutti i motori dispongono di iniettori per il carburante, essi sono gestiti elettronicamente da una centralina, la quale decide il tempo di iniezione ovvero il tempo per il quale l’iniettore deve rimanere aperto e quindi la quantità di carburante da immettere, a seconda di diversi parametri rilevati in tempo reale dalla centralina stessa. Parte fondamentale dell’iniettore è lo spillo, che sollevandosi per mezzo di un solenoide, scopre i fori dal quale viene spruzzato il carburante. Un impulso elettrico dato dal solenoide basta per far sollevare lo spillo e aprire la luce di alimentazione.

In questo circuito andremo a controllare che il solenoide non sia interrotto.

Principio di funzionamento

Innanzitutto un po di teoria sui comparatori cuore essenziale di questo circuito.

La figura 1 mostra un design convenzionale per un comparatore. Questa disposizione funziona utilizzando un partitore di tensione (Rx e Ry) per stabilire la tensione minima di soglia.

Il comparatore dovrebbe valutare e confrontare il segnale di ingresso o la tensione (Vin) con la tensione di soglia impostata (Vth).

La tensione in ingresso del comparatore che deve essere confrontata è collegata all’ingresso invertente, di conseguenza l’uscita presenterà una polarità invertita.

Ogni volta che Vin> Vth si suppone che l’uscita si avvicini all’alimentazione negativa (GND o livello logico bassa per il diagramma mostrato) e, quando Vln <Vth allora l’uscita si avvicina all’alimentazione positiva (Vcc = 5V o livello logico alto in questo esempio).

Mentre la tensione del segnale di ingresso arriva al limite impostato (tramite la rete divisore di tensione) (Vth = 2,5 V), regola sopra e sotto la soglia minima.

Di conseguenza, l’output oscilla anche in base all’input. Nei circuiti attuali, questa uscita instabile potrebbe facilmente causare problemi.

A titolo di esempio, pensate che il segnale di ingresso sia un parametro di temperatura e che la risposta in uscita sia un’applicazione cruciale basata sulla temperatura, interpretata da un microcontrollore.

La risposta al segnale in uscita fluttuante potrebbe non fornire informazioni fedeli al microcontrollore e produrre risultati “confusionari” per il microcontrollore che opera con livelli precisi e costanti.

Inoltre, immagina che l’uscita del comparatore sia usata per azionare un motore o una valvola. Questa commutazione incoerente durante i limiti di soglia potrebbe forzare l’accensione / spegnimento della valvola o del motore più volte nel corso delle situazioni di soglia cruciale.

Il grafico chiarisce molto più di mille parole questa situazione, nel caso di un segnale con una soglia di rumore sovrapposta al segnale principale.

Nel grafico in basso viene espansa una porzione del grafico superiore per spiegare il concetto.

Questa soluzione è utilizzata quando si ha la certezza che eventuali oscillazioni on/off dell’uscita non comportino alcun problema o quando le variazioni sono cosi lente che la cifra di rumore può considerarsi trascurabile. Essa consente di decidere se un segnale reale, ad esempio, la temperatura è superiore a un valore prefissato o come ho realizzato questi giorni per un amico un sensore di funzionamento degli iniettori di un’auto con un sensore hall.

Il sensore, un AH49E, è possibile trovarlo anche con sigle simili prodotto da altri produttori ad esempio il SS49E è acquistabile facilmente in rete ad un prezzo accettabile.

Esso dispone di tre pin, due di alimentazione (5V) ed un terzo che produce una uscita analogica proporzionale al flusso magnetico che lo investe. Unica pecca è che il flusso magnetico può avere polarità positiva o negativa, per ovviare a questo inconveniente i produttori fissano l’uscita del sensore a circa la metà della alimentazione in assenza di flusso magnetico.

Ho utilizzato questo schema

L’operazionale è alimentato dalla tensione della batteria per eliminare il problema del drop out tipico degli opamp economici non provvisti di uscita rail to rail.

Il 78L05 alimenta il sensore ed il partitore di tensione formato dalle due resistenze fisse da 33K ed il trimmer da 5K, la funzione del trimmer è quella di fissare la soglia di tensione del comparatore ed inoltre ha anche come effetto “collaterale” la regolazione della sensibilità.

La taratura è semplice, in assenza di campi magnetici si regola il trimmer fino allo spegnimento del led. A questo punto ogni campo magnetico sia pure di piccola entità captato dal sensore causerà l’accensione del LED.

Come detto in precedenza tale sensore si assesta a circa 2,53V in assenza di campo magnetico per variare linearmente la sua uscita in più o in meno rispetto a tale valore in funzione del flusso magnetico e della sua polarità. Io sfrutto il fatto che qualsiasi iniettore è percorso da una discreta corrente ed essa induce un piccolo campo magnetico rilevabile. Se lo iniettore è sano lo rilevo dal suo campo magnetico. Con questo piccolo strumento non invasivo non debbo smontare nulla per controllare questo aspetto del motore, la alimentazione la prendo direttamente dalla batteria, sempre presente nel cofano motore, il diodo in serie mi garantisce che nulla si rompa in caso di inversione di polarità della alimentazione, semplicemente non funziona, il circuito assorbe meno di 10mA con led acceso.

Qui un breve video del test del primo prototipo fatto sul campo.

In seguito ne è stata realizzata una versione professionale compatta in SMD per la eventuale vendita.

Entrambi i video sono fatti dalla stesso meccanico al quale ho affidato i test che è convinto che lo strumento si chiami oscilloscopio.

Saluti Amilcare

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