Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Metal Work Pneumatic
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego

michal2666 22 Sty 2013 14:58 18849 19
  • Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Przedstawiam Państwu mój kolejny projekt układu sterowania zapłonem i przepływem gazu do modelu silnika pulsacyjnego. Co prawda sam silnik nie został jeszcze uruchomiony ze względu na brak czasu, ale sterowanie i sam silnik jako taki jest już całkowicie gotowy.
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Zbudowany przez nas silnik, który na powyższym zdjęciu możecie Państwo zobaczyć ma postać pojemnika o średnicy 80 mm i długości 150 mm. Zakończenia tej rury nie są płaskie lecz wyoblone w kształt, który miał przypominać nieco kule. Jest to bardzo ważne bo w środku będzie dochodziło do silnych eksplozji mieszanki paliwowo powietrznej i płaskie denka, choć by nie wiem jak je przyspawać, mogły by nie wytrzymać. Z jednej strony naszej komory spalania, bo tak ten zbiornik w dalszej części będę nazywał, wspawana jest gwintowana od środka tulejka w którą będzie można wkręcić świecę zapłonową. Z drugiej natomiast strony wspawane są dwie rurki o średnicy wewnętrznej 8 mm oraz jedna długa rura o średnicy wewnętrznej 30 mm i długości 450 mm. W te dwie małe rurki będę wdmuchiwał z dysz gaz palny a ta długa rura to będzie wylot naszego silnika pulsacyjnego na którym uzyskamy potrzebną nam siłę ciągu.
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Opowiem teraz co nieco o pracy tego silnika, zaczniemy od tych dwóch małych rurek po bokach. Są one wyoblone na końcówkach, za pomocą specjalnych łapek, które będzie można w dalszej części zobaczyć wprowadzę w środek miedziane rurki zakończone dyszą. Otrzymamy w ten sposób mieszacz paliwa z powietrzem, który wykorzystuje Prawo Bernouliego - wdmuchujemy strugę gazu w zwężającą się rurkę, w zwężeniu wzrasta prędkość płynącego gazu a co za tym idzie zmniejsza się ciśnienie. Jeśli ciśnienie się zmniejsza zassane zostaje także powietrze, tworzy się swego rodzaju pompa. Podobne zjawisko ma miejsce w palnikach gazowych. W wyniku wdmuchiwania gazu w obie, tak ukształtowane rurki do komory trafia mieszanka paliwowo-powietrzna.




    Wtedy następuje podawanie impulsów wysokiego napięcia do świecy zapłonowej co powoduje zapłon mieszanki i eksplozję. Gwałtownie rozszerzający się gaz wydostaje się przez centralną rurę powodując siłę ciągu. Rura na zakończeniu również rozszerza się co znów zgodnie z Prawem Bernouliego powoduje wzrost ciśnienia a tym samym zwiększa się ciąg. Po eksplozji w wyniku przejścia fali uderzeniowej przez długą rurę powstaje podciśnienie, które zasysa kolejną porcję mieszanki i znów dochodzi do eksplozji.
    Tyle o samym silniku, założyłem sobie, że ma być sterowany z mikroprocesora więc .....
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Powstała sobie taka płyteczka, która oprócz tego, że ładnie wygląda i świeci kolorowymi diodkami :) realizuje dwie podstawowe funkcje: Dostarcza impulsy elektryczne do cewki zapłonowej oraz steruje ilością dopływającego gazu do silnika.
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Pierwsza z tych funkcji realizowana jest za pomocą układu VB325SP
    Zacząłem trochę szukać rozwiązań układów zapłonowych w nowoczesnych instalacjach elektronicznych samochodów i trafiłem na świetny układ scalony firmy STMicroelectronics. Jego symbol to VB325SP, jest to zintegrowany układ mocy z tranzystorem Darlingtona w stopniu wyjściowym i pełną logiką z wejściami TTL. Dzięki tej jednej malutkiej kostce budowa układu zapłonowego jest niezmiernie prosta. Jest tylko jeden malutki problem - układ ten jest w ogóle niedostępny w naszym pięknym kraju. Udało mi się kilka szt. całkiem tanio zakupić w znanym międzynarodowym serwisie aukcyjnym. Na poniższym schemacie zaciągniętym z karty katalogowej układu, przedstawiono przykładowy schemat aplikacji. Praktycznie wystarczy podłączyć jedynie cewkę zapłonową, zasilanie i na wejście logiczne Vin z mikrokontrolera podawać impulsy, w takt których na cewce zapłonowej pojawi się wysokie napięcie a co za tym idzie będzie następował przeskok iskry. Kostka ta ma jeszcze jedno wejście Enable, umożliwia ono wyłączenie układu i zablokowanie generacji impulsów zapłonowych bez względu na to, co pojawia się naw wejściu Vin. Ostatni z pinów logicznych to wyjście diagnostyczne kostki, jego stan zmienia się gdy prąd kolektora przekroczy 4,5 A oraz gdy nadmiernie wzrośnie temperatura struktury.
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Ja w mojej aplikacji wykorzystałem jedynie wejście sterujące Vin bo pozostałe niezbyt szczególnie wydawały mi się potrzebne. Po włączeniu zasilania układ działa w ten sposób, że gdy na wejściu Vin jest stan niski nic się nie dzieje, Teraz gdy z mikrokontrolera wystawiam stan wysoki zaczyna wzrastać prąd cewki uzwojenia pierwotnego podłączonego do wyjścia mocy HVc i oczywiście nie rośnie w nieskończoność a jedynie do wartości progowej nastawionej trwale w układzie czyli poniżej 4,5 A.
    Przeskok iskry następuje dokładnie w momencie, gdy zacznę zmieniać stan Vin z wysokiego na niski. Jeśli na wejściu pozostawię na dłużej stan wysoki przez układ cały czas będzie płynął duży prąd, co prawda poniżej 4,5A ale to i taj jest bardzo dużo. Na początku w programie zbudowałem fajny generator częstotliwości, mogłem ją dowolnie płynnie regulować, ale zauważyłem że coś nieprzyjemnie zalatuje z płytki, okazało się że układ zrobił się bardzo gorący podobnie jak i sama cewka zapłonowa. Problem zrozumiałem dopiero po wczytaniu się w kartę katalogową i stwierdzeniu, że przebieg z wypełnieniem 50% jest niedopuszczalny.
    Impulsy oczywiście zgodnie z częstotliwością następowały, wszystko było pięknie oprócz tego, że przez połowę czasu pracy generatora płynął duży prąd. Wystarczyło wygenerować bardzo krótkie impulsy zdolne zgromadzić w cewce odpowiednią ilość energii by po zmianie stanu powodować przeskok iskry. Dodatkowo pojawiła się możliwość regulacji energii iskry. Regulując czas trwania impulsu podawanego do Vin w zakresie od 4 do 12 ms mogę regulować energię iskry od bardzo słabiutkiej i krótkiej do długiej na ok. 1 cm i grubej i jasnej. Maksymalna częstotliwość z jaką można generować impulsy zapłonowe za pomocą tego układu scalonego wynosi 150 Hz.
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Regulację ilości dopływającego gazu zrealizowałem w wyniku połączenia mocnego serwa modelarskiego z kulowym zaworkiem gazowym. Niebawem dołączę program, który napisałem do sterowania tym wszystkim, muszę go najpierw posprzątać bo sam się w nim na razie gubię. Myślę też że w ciągu kilku najbliższych dni uda mi się dokonać pierwszego włączenia, dziś wieczorem postaram się opublikować zdjęcia silnika już w wyciętych na CNC łapkami i z zamontowanymi dyszami.
    Zapraszam też do odwiedzin mojego Portalu www.portalnaukowy.edu.pl gdzie nieco szerzej opiszę model.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • Metal Work Pneumatic
  • #2 22 Sty 2013 17:29
    Jogesh
    Poziom 28  

    Super. Przypomniały mi się moje eksperymenty z próba budowy silnika pulsacyjnego opierając się na wiedzy tylko z encyklopedii. Skończyło się na spalaniu mieszanki w rurze. Wydawało mi się, że silnik pulsacyjny ma wlot powietrza od przodu?

    Twoja konstrukcja przypomina mi napęd parowy jaki zrobiłem do modelu łódki. 2 rurki jako dysze z tyłu kocioł podgrzewany świeczką.

    Ciekaw jestem efektów działania silnika.

  • Metal Work Pneumatic
  • #3 22 Sty 2013 17:55
    michal2666
    Poziom 20  

    Standardowe silniki mają wlot powietrza z przodu i wymagają wstępnego ciągu by podjęły pracę. Mój ma ruszyć z miejsca bez wdmuchiwania powietrza.

  • #4 22 Sty 2013 19:11
    kamil-c
    Poziom 12  

    Mam jedno pytanie czy ten silnik będzie do czegoś zastosowany, zamontowany czy to tylko sztuka dla sztuki ?

  • #5 23 Sty 2013 00:24
    blue_17
    Poziom 32  

    Plany silników pulsacyjnych są ogólnie dostępne

    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego

    Ja mam pytanie do autora jak chce wywołać Ciąg do zapłonu czy po prostu sprężony gaz będzie go powodował

    Czy zastanawiałaś się zastosować np zawór piezo elektryczny lub podobny i impulsowo podawać dawki zamiast regulować to zaworem kulowym ?

    Pozdrawiam

  • #6 23 Sty 2013 02:07
    Błażej
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Mnie zastanawia, po co to? Po co sterowanie do silnika, w którym zapłon następuje samoczynnie? Bo prawidłowo wykonany silnik pulsacyjny sam podtrzymuje pracę i nie potrzebuje ciągłych wyładowań, by nie zgasnąć. I pracę wykonuje w ściśle określonych warunkach, czyli pracuje poprawnie ze ściśle określoną dawką paliwa.

  • #7 23 Sty 2013 10:26
    H3nry
    Poziom 28  

    Z jakiego materiału jest zbudowany silnik ?

  • #8 23 Sty 2013 14:12
    blue_17
    Poziom 32  

    Błażej napisał:
    Mnie zastanawia, po co to? Po co sterowanie do silnika, w którym zapłon następuje samoczynnie? Bo prawidłowo wykonany silnik pulsacyjny sam podtrzymuje pracę i nie potrzebuje ciągłych wyładowań, by nie zgasnąć. I pracę wykonuje w ściśle określonych warunkach, czyli pracuje poprawnie ze ściśle określoną dawką paliwa.


    Po to jest ten układ aby regulować siłę ciągu bo jeśli już dojdzie do zapłonu to układ bez takiego gaźnika pracuje z maksymalnym ciągiem, a tak można regulować siłę ciągu.

  • #9 23 Sty 2013 14:17
    Błażej
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Przede wszystkim, to twoja konstrukcja to silnik PDE. A z definicji tego silnika:

    Cytat:
    Zaletami PDE są prostota samego silnika, bardzo duży impuls właściwy i możliwość regulacji średniego ciągu silnika.

    Za:
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pulsacyjny
    Czyli siłę ciągu można regulować BEZ dodatkowych sterowników. I jak już wspominałem, prawidłowo wykonany silnik sam podtrzymuje proces spalania. A ty komplikujesz tak prostą i skuteczną konstrukcję. Moim zdaniem to przerost formy nad treścią.

  • #10 23 Sty 2013 14:40
    michal2666
    Poziom 20  

    Tak, jest to odmiana silnika PDE, zależy mi na regulacji nie tyle siły ciągu co utrzymania parametrów pracy w nieco innych warunkach. Na razie nie będę się rozpisywał na temat zastosowania bo chcemy wykonać próby i dopiero się pochwalić. Z takim sterowaniem silnik może służyć także jako imitator karabinu maszynowego bo możemy generować serię silnych eksplozji o wszelakiej częstotliwości. Postaram się niebawem nagrać filmik bo układ pierwsze ciepełko już wygenerował. Takie sterowanie może i jest przerostem formy nad treścią, ale czego się nie robi dla zabawy :) Jak koledzy napisali, po nagrzaniu silnik działa samoczynnie i iskry nie są już potrzebne, to prawda, jednak gdy się chce pracować na mocy minimalnej temperatura obudowy nie będzie wystarczająca i silnik zgaśnie.

  • #11 23 Sty 2013 17:38
    rafixs
    Poziom 24  

    Jak możesz to dodaj jakiś filmik z działania tego silnika.

  • #12 23 Sty 2013 18:54
    arturavs
    Poziom 38  

    A gdzie w tym silniku jest wlot powietrza i zawory zwrotne? To nie jest odmiana silnika PDE. Piszesz o sterowaniu silnika pulsacyjnego, a PDE jest kombinacją silnika strumieniowego i pulsacyjnego. Zastanawia mnie jak wpadłeś na taki pomysł? Porównaj sobie : http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pulsacyjny

    i : http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_strumieniowy


    Wlot powietrza musi być.

    Nie uruchomisz go .

  • #13 23 Sty 2013 19:10
    komatssu
    Poziom 29  

    michal2666 napisał:
    Z takim sterowaniem silnik może służyć także jako imitator karabinu maszynowego bo możemy generować serię silnych eksplozji o wszelakiej częstotliwości.

    Widziałem CKM przerobiony na taką replikę z imitacją strzałów, zasilany był wyłącznie sprężonym powietrzem z butli i był dość głośny.

  • #14 23 Sty 2013 20:06
    arturavs
    Poziom 38  

    Zbudowanie palnika , a silnika to dwie zupełnie odmienne sprawy.

  • #15 24 Sty 2013 00:08
    323493
    Użytkownik usunął konto  
  • #16 24 Sty 2013 07:31
    michal2666
    Poziom 20  

    Wlot powietrza jest :) trzeba nieco dokładniej opis przeczytać. Te dwie rurki wlotowe obok wydechowej służą nie tylko do wtrysku gazu ale także powietrza. Dmuchając tam gaz z dyszy zadziała prawo Bernouliego i zassane zostanie także powietrze, co przy pierwszym odpaleniu powinno stworzyć odpowiednią mieszankę i nie trzeba dmuchać zewnętrznym źródłem powietrza. To było główne założenie by silnik od tak wystartował sam bez przedmuchu. Po eksplozji dzięki długiej rurze wydechowej powstanie podciśnienie, które powinno zasysać kolejne porcje powietrza i paliwa. Tak więc nie jest to palnik :) kawałek filmu postaram się sklecić niebawem, na razie czasu brak.

  • #17 24 Sty 2013 14:49
    xmenx
    Poziom 10  

    Jak go odpalisz na hamowni , to zrób jakieś pomiary . maksymalna siła ciągu , oraz zakres regulacji. oraz ilośc spalanego paliwa w zależności od ciągu , jakies Wykresy
    Pozdrawiam

  • #18 27 Sty 2013 14:53
    rafixs
    Poziom 24  

    Kolego michal2666 dodasz jakiś filmik z działania tego silnika. jestem ciekaw działania.

  • #19 28 Sty 2013 15:41
    willy102
    Poziom 15  

    Dla zainteresowanych przesyłam plany silnika strumieniowego (pulsacyjnego?) zasilanego benzyną.
    Sam nie wiem jak dokładnie to zakwalifikować bo w książce z której pochodzą plany widnieje tytuł "model silnika strumieniowego", ale w konstrukcji jest tarcza, będąca cechą silnika pulsacyjnego. Temat zostawiam do rozstrzygnięcia osobom, bardziej zorientowanym niż ja.
    Plany pochodzą z książki J.K.Janowskiego, Młody konstruktor - zbiór II z 1962r.

  • #20 28 Sty 2013 16:15
    Błażej
    VIP Zasłużony dla elektroda

    To jest silnik pulsacyjny. Zresztą nie najgorszy projekt. Innym słynnym polskim silnikiem był GADO 300.
    Polecam wątek:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic697154.html
    Choć osobiście inaczej rozwiązałbym sprawę zaworów. Ułożyłbym je w stożku, a n ie na płaskiej powierzchni. Wykonywałyby mniejszą pracę. Coś jak w V1 lub w zaworach w niektórych silnikach dwusuwowych
    Mikroprocesorowy układ sterowania silnika pulsacyjnego
    Zawory ustawione dookoła w stożku w głowicy

  Szukaj w 5mln produktów