Среди владельцев советских мотоциклов существовала довольно популярная забава - установка бесконтактной системы зажигания (БСЗ). Естественно, делали они это не просто так, на это их подбивали определенные преимущества БСЗ. Коммутатор позволяет скормить катушке зажигания ток побольше и получить искру посильнее, а датчик выдает более четкий сигнал строго в нужные моменты времени, поскольку проблема с искрением и дугой на разрывающемся контакте уже не существует.

Как я уже говорил, у меня тоже есть вполне себе советский Иж Планета-5, в котором я изредка ковыряюсь. С годами его братьев больше на дорогах не становится, но мой пока еще ездит. Поэтому сейчас пойдет рассказ о моей попытке добить прикрутить БСЗ к своему коню.

Идея БСЗ заключается в том, что вместо прерывателя на валу устанавливается "шторка" (модулятор), которая проходит через щель в датчике (оптическом или датчике Холла) и вызывает его срабатывание. Большим током через катушку занимается уже коммутатор, в котором есть силовой транзистор.

Изначально, после чтения кучи разных статей и постов сформировался такой список покупок:

• Коммутатор от автомобиля ВАЗ, в моем случае с маркировкой 36.3734 (и вдогонку разъем с проводами)
• Катушка зажигания 027.3705
• Датчик Холла, так же от ВАЗ (забегая вперед - плохая идея)

Затем, когда все это было у меня на руках, соединил это добро по следующей схеме (кликабельно):

На электрической схеме это выглядит не особо сложно. Гораздо сложнее здесь конструкторская часть - думать, как все это прикрутить, ползать вокруг мотоцикла, протаскивать провода во всякие щели...

Более-менее просто дела обстоят с катушкой. Ей в любом случае место под баком. Но она ощутимо больше стандартной катушки от Планеты, так что воспользоваться тем же ухом не получится. У меня катушка была прикреплена вплотную к раме с помощью импровизированного хомута и болта (на фотографии). Если будете повторять этот вариант - следите, чтобы шляпа болта не протерла бензобак.

Для крепления коммутатора понадобилось две металлические детали и немного фантазии. Место было выбрано недалеко от клаксона, где дуги безопасности соединяются с рамой. Сначала на болты от дуг был посажен некий кронштейн, сделанный из какого-то профиля. Затем к этому кронштейну был прикручен "адаптер" под размеры коммутатора. По фотографиям должно быть более понятно, что я тут пытался сейчас описывать.

Датчик не будет работать сам по себе - ему нужна шторка, от которой он будет срабатывать. Материал шторки зависит от типа датчика. Для оптического - главное чтоб непрозрачный. Для датчика Холла шторка должна быть стальной. Форма зависит от того, как будет закреплен датчик и как в его зазор должна будет заходить шторка. На данном этапе это был полукруг (180 градусов) с отверстием для крепления на вал в середине.

Теперь надо прикрепить датчик и докинуть до него провода. Пункт назначения - генератор :) Если справа открутить круглую крышку с логотипом ИЖ, то мы как раз увидим генератор и половину штатной системы зажигания - прерыватель, конденсатор и кулачок на валу. Прерыватель, естестенно, был демонтирован. Пропустим вопрос, как дотащить в эту область провода (это сложно, но интересного тут ничего нет), и перейдем к датчику Холла.

Фаза 1: Испытание датчика Холла

Думаете, я сейчас буду объяснять, как его крепить? Хрен там. Вместо этого поговорим о том, почему это НЕ нужно делать. Дело в том, что датчик на основе эффекта Холла реагирует на магнитное поле. Именно поэтому ВАЗовский датчик имеет встроенный магнит по другую сторону зазора и именно поэтому шторка должна быть стальной. Ну а как работает трехфазный генератор в мотоцикле? Внезапно, его работа тоже связана с магнитными полями! И если крепить датчик Холла рядом с трехфазным генератором (а мы вынуждены делать именно так), то датчик может наловить от генератора много помех.

Как можно догадаться, успехи с датчиком Холла были неважные. Изначально шторка была сделана полностью из стали, и в этом случае мотоцикл не заводился вообще. Затем была сделана новая шторка - ее край был стальным, а крепление из текстолита. Так было задумано ради "магнитной развязки" на случай, если магнитное поле передается от генератора на шторку через вал. Со второй шторкой двигатель завелся, но работал неустойчиво и глох на высоких оборотах. Получается, гипотеза подтвердилась, и развязка в какой-то степени помогает, но все еще недостаточно для практического использования.

Значит, придется отмести все эти народные сказки про работающие БСЗ с датчиками Холла. Возможно, их авторам повезло с генераторами на их мотаках, или еще с чем-то. Но нельзя расчитывать на везение - нужен план Б.

Остался лишь один путь - оптический датчик. БСЗ будет работать либо с ним, либо никак. Значит, нужно мастерить датчик на замену ДХ, реагирующий на появление шторки и имеющий выход с открытым коллектором.

Фаза 2: Оптический датчик - луч 940 нм в темном царстве 

Первый вариант оптического датчика был на инфракрасном фотодиоде и двух транзисторах. В принципе, он как бы работал, но с ним сложно было проехать больше 5 километров - двигатель глох и повторно завести его получалось минут через 10. Возможно, что-то уплывало от температуры... Что ж, будем делать по-другому.

Второй (удачный) вариант оптического датчика был сделан на ИК-фототранзисторе и компараторе. Потому что зачем париться с термостабилизацией, если все есть в одной грамотно сделаной микросхеме? В инете можно найти статью про похожий датчик, подписаную ником Umka. Вот его схему я и взял за основу, немного переделав под свои потребности и возможности.

Во-первых, компаратор я взял LM393, потому что он был. Конечно, я немного очковал насчет его температурного диапазона (0..70 C), но в конечном итоге все прошло достаточно хорошо. Все-таки датчик далеко от двигателя, и в ралли Париж-Дакар я участвовать все равно не собираюсь ;) Во-вторых, отказался от стабилизатора тока ИК-светодиода - ради экономии, в том числе места, потому что я собирался травить однослойную плату определенного размера. Вместо этого обощелся парой резисторов 1206 - меньше нельзя, тут нужно учитывать рассеиваемую мощность. В-третьих, добавил диод 4148 для защиты компаратора от переполюсовки - в моем случае разъем был без ключа и ошибиться было как нефиг делать.

Кроме перечисленного, я еще поставил фототранзистор в нижнее плечо вместо верхнего - можно как угодно, тут зависит от формы шторки и желаемого времени накопления заряда в катушке. Также я воспользовался тем фактом, что LM393 - сдвоенный компаратор, поэтому индикаторный светодиод (для установки угла) повесил на вторую половину. Одноименные входы на разных сторонах расположены удачно, так что разводка датчика в одном слое далась легко и практически без прыжков. Индикаторный светодиод выбрал синего света, на всякий случай, чтоб по спектру был подальше от инфракрасного. Ну и еще добавил небольшой керамический конденсатор. Внутри коммутатора уже приняты кое-какие меры по фильтрации питания датчика, так что здесь фантазию можно немного расслабить.

Принципиальная схема получилась такая:

UPD: Вообще, собранный по этой схеме датчик прекрасно работает, но если бы я делал этот датчик снова, то скорее всего поставил бы диод VD1 "пораньше". Хотя остальные части схемы и не нуждаются в защите от обратной полярности, диод понижает напряжение питания компаратора, а напряжению на входах нежелательно быть выше, чем напряжение питания (надо вписаться в Input Common Mode Voltage Range). С другой стороны, даташит так же говорит что either or both inputs can go to 36 V without damage, independent of the magnitude of V+, так что может здесь и нет повода для беспокойства.

Собранная плата крепилась на основании от найденого в закромах ненужного прерывателя (другого, демонтированный родной оставил в покое) через прокладку из толстого текстолита. Габариты на чертеже, результат на фото.

Выкладывать разводку мне смысла нет, пожалуй, поскольку я потом делал доработку и файлы платы немного не соотвествуют схеме. К тому же, тема не слишком актуальная, и моя цель здесь - скорее рассказать про свой опыт, чем выдать инструкцию для повторения.

Модулятор, или "да стой ты уже спокойно"

Кроме нового датчика была установлена и новая шторка. На этот раз это был сектор круга примерно 120 градусов. Такой угол был выбран из соображения, что коммутатор накачивает катушку в отсутствии шторки, а при ее появлении (спадающий фронт сигнала) прерывает ток и создает искру. Т.е. для данного угла накачка будет длиться 2/3 периода. На самом деле, при желании можно поиграться с углом и посмотреть, что получится.

Способ крепления был так же пересмотрен. У варианта с отверстием в центре существовала проблема - при затяжке болта на валу шторку утаскивала сила трения, что мешало выставить угол опережения зажигания. Поэтому шторка была приварена к еще одному специально раздобытому кулачку (эксцентрику), поскольку у него предусмотрен паз и установить его можно только в одном положении.

Результат

При первых попытках завести обнаружился интересный факт - БСЗ капризна по отношению к свечам. Мотоцикл отказался заводиться с той же свечой, с которой нормально ездил на штатном зажигании. Скорее всего, это возросшее напряжение вызвало пробой не там, где мне хотелось. После установки чистой свечи он прекрасно завелся и не менее прекрасно поехал, ни разу не заглохнув.

Описаное здесь приключение, конечно, не тянет на "проект выходного дня". Всякое было - работа руками, работа головой, провалы, успехи, перерывы. В итоге БСЗ собрать удалось, мотоцикл способен с ним ездить. Все, конец? Не совсем ;) Теперь можно попробовать вклинить между датчиком и коммутатором формирователь угла опережения зажигания. Но это уже история для другой статьи.

P.S.: Относитесь к написанному критически. Повторять описанный опыт на свой страх и риск.