Hallo Zusammen,
Ich versuche Hochspannung mit einer Zündspule zu erzeugen und habe mal
was zusammengebaut mit einem Mosfettreiber IR2121:
https://www.infineon.com/dgdl/ir2121.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c84fa31691
Der Arduino liefert hier eine PWM um die 2kHz und die Zündspule
funktioniert kurzzeitig, dann jedoch stirbt mir der IR2121. Mit einem
Oszi habe ich mal VCC angeschaut und ein paar Einbrüche festgestellt.
Da nichts geraucht hat denke ich, sind Spannungsspitzen das Problem,
jedoch kann ich nichts feststellen mit dem Oszi (100MHz Bandbreite,
Trigger aktiviert).
Nun möchte ich die Schaltung also robuster gegen die Störungen machen
und frage hier um Rat. Eine Idee die ich habe ist eine RFC (Choke) zu
nutzen gleich zwischen VCC und der Primärspule, um hochfrequente
Störungen zu eliminieren.
Welchen Sinn macht denn die Freilaufdiode? Ich dachte, Du willst Energie
auf die Sekundärseite übertragen und nicht in Diode und primärseitigem
Wicklungswiderstand in Wärme umsetzen?
Grüßle
Volker
Hier mal der Auszug aus dem Schaltplan meines Auto - deswegen, weil das
noch die alte Technik mit externem Transistor ist.
Wie man sieht, gibts keine Freilaufdiode (wäre ja kontraproduktiv) und
der gemeinsame Anschluss der Spule liegt auf Plus (oben ist Plus, unten
ist Masse)
Kästchen rechts ist das Steuergerät.
Volker B. schrieb:> Welchen Sinn macht denn die Freilaufdiode?
Ihr habt natürlich recht, die Freilaufdiode macht keinen Sinn, da ja der
Freilaufpfad direkt über die interne Verbindung der Spulen vorhanden
ist, aber ich verstehe immer noch nicht warum mein IR2121 Gate Treiber
stirbt.
● J-A V. schrieb:> hat der Arduino einen tieferen Sinn?
Eigentlich nicht wirklich, hatte nur gerade kein NE555 zur Hand.
Matthias S. schrieb:> der gemeinsame Anschluss der Spule liegt auf Plus (oben ist Plus, unten> ist Masse)
Hmm, interessant. Hast du eine Idee warum? Einfach nur so weil alles
andere beim Auto auf Masse ist?
Kurt T. schrieb:> Ihr habt natürlich recht, die Freilaufdiode macht keinen Sinn, da ja der> Freilaufpfad direkt über die interne Verbindung der Spulen vorhanden> ist, ...
Hä? Wenn Du mit einer Zündspule (was ein Trafo ist) Hochspannungsspitzen
erzeugen willst, musst Du auch auf der Primärseite hohe Spannungsspitzen
zulassen. Da soll kein Freilaufpfad sein.
In diesem Zusammenhang scheint mir der verwendete Transistor nicht
gerade sehr Spannungsfest zu sein.
Früher (als lockerer Jüngling mit Haar... ähh: Jüngling mit lockigem
Haar!)
habe ich solche Versuche auch gemacht. Dazu habe ich einen
Bipolarschalttranistor verwendet (weiß den Typ nicht mehr), der aber ein
max Uce0 von um die oder über 1000V gehabt haben wird.
Kurt T. schrieb:> Hast du eine Idee warum?
Sischer dat. Wenn die Hochspannung zündet, liegt auch am unteren Ende
der HV Spule gehörig Saft, die man nicht auf dem Kollektor, bzw. der
Drain des Leistungseumels haben möchte. Das schiebt man lieber der
niederohmigen Speisung in die Schuhe, zumindest die Japaner machen das
so.
U.a. auch deswegen würde ich dir dazu raten
* den Arduino nicht aus den gleichen 12V zu speisen, die die
Leistungsstufe benutzt (abgesehen davon, das für den Arduino Regler 12V
eigentlich zu viel sind)
* die 12V mit gehörig Elko abzublocken, damit die Spitzen abgefangen
werden und gute Reserve für den Blitz da ist.
M.A. S. schrieb:> Dazu habe ich einen> Bipolarschalttranistor verwendet (weiß den Typ nicht mehr), der aber ein> max Uce0 von um die oder über 1000V gehabt haben wird.
Im Nissan wird ein zwar unbekannter Typ benutzt, aber es ist wie ein
Zeilenendstufen Transistor, wie er aus CRT bekannt ist, sowas wie
2SD1432 oder 2SD1555.
Matthias S. schrieb:> U.a. auch deswegen würde ich dir dazu raten> * den Arduino nicht aus den gleichen 12V zu speisen, die die> Leistungsstufe benutzt (abgesehen davon, das für den Arduino Regler 12V> eigentlich zu viel sind)> * die 12V mit gehörig Elko abzublocken, damit die Spitzen abgefangen> werden und gute Reserve für den Blitz da ist.
Eine Spannungsquelle alleine wäre optimal. Wenn ich mit 20kHz PWM in den
Treiber reingehe, kann ich ja eine passende RF Choke (> 1kOhm @ 20kHz =
8mH) nehmen um den Rest hinter dem Netzteil und der HV Spule damit gegen
Störungen schützen, oder? Dann evtl. noch ein paar 100uF und 100nF zur
Glättung und Entstörung und direkt ein paar 220uF bei der HV Spule.
Kurt T. schrieb:> Wenn ich mit 20kHz PWM in den> Treiber reingehe
Wi kommst du darauf, das 20kHz das richtige für eine Zündspule sind? Bei
dieser Frequenz glättet die Induktivität der Spule schon so gut wie alle
Spitzen.
Der Nissan dreht mit maximal 100 U/s (6000U/min) also etwa 400Hz an der
Zündspule. Da ist also meilenweit von 20kHz entfernt und für solche
Frequenzen ist die Zündspule gebaut.
die letzte Zündspule, die ich mal so am Wickel hatte,
besass einen normalen geblätterten Eisenkern.
Also tiefere NF, für mehr ist das nix.
bei 20kHz empfehle ich dann langsam mal den Ferritkern.
● J-A V. schrieb:> bei 20kHz empfehle ich dann langsam mal den Ferritkern.
Ja, einen Zeilentrafo, am besten zusammen mit der Treiber-
schaltung aus einem Fernseher.
M.A. S. schrieb:> ● J-A V. schrieb:>> bei 20kHz empfehle ich dann langsam mal den Ferritkern.>> Das wird dann eher ein Tesla-Trafo als eine Auto-Zündspule. ;)
egal, Hauptsache Britzel ;)
● J-A V. schrieb:> die letzte Zündspule, die ich mal so am Wickel hatte,> besass einen normalen geblätterten Eisenkern.
Ja!
● J-A V. schrieb:> Also tiefere NF, für mehr ist das nix.
Ja!
Vom Prinzip her kenne ich zwei Typen von Zündspulen.
Die einen werden von (um die) 200V Gleichspannung aus
einem Kondensator über einen Tyristor gezündet.
Die anderen arbeiten - wie diese hier - direkt an 12V.
Dabei liegt - so wie ich es kenne - an der Spule ein
Dauerstrom an. Ergo ist ein Enegiepotential im Gleichfeld
der Spule vorhanden, gespeichert. Dieser Strom wird zum
Zündzeitpunkt nur kurz unterbrochen und damit nur ein
Teil der Energie verbraten damit für den nächsten Zünd-
vorgang gleich wieder genug vorhanden ist. Das Ganze
funktioniert eben nur für ein paar 100 Hz Wiederholrate,
sonst hat die Spule nicht ausreichend Energie für einen
Zündfunken.
M.A. S. schrieb:> Zu spät zum ändern: Tesla-Trafos sind wohl eher kernlos .
Ja, so ähnlich wie Weintrauben. Die gibt es auch mit und ohne Kern.
MfG Paul
Solche Experimente habe ich auch schon durch.
Wenn ich mich recht entsinne, war bei mir die Zündspule hart auf Masse
geklemmt und der Schalttransistor hat die Betriebsspannung "von oben"
draufgeschaltet.
Zudem braucht man zwischen Drain und Source einen RC "snubber" ( Google
).
Der schützt den FET.
Bei mir hatte ich maximal mit ca. 30Hz getaktet.
Wichtiger ist eine einstellbare PWM, um das beste Puls/Pause Verhältnis
zu ermitteln.
Sonst wird die Spule nur sinnlos heiß.
Besonders heftig wird es, wenn man parallel auf die Zündspule eine
zweite Zündspule schaltet, aber andersrum gepolt.
Dann hat man sekundärseitig gegensätzlich gepolte HV und der Funke
springt von einem HV Anschluss in den anderen, wenn die Spulen
nebeneinander stehen.
Ich spreche dabei von den tonnenförmigen "old scool" Spulen.
Generell hatte ich zur Strombegrenzung eine H4 Halogenlampe primär in
Reihe geschaltet.
Die sagt auch was über den Wirkungsgrad bei verschiedenen Frequenzen und
PWM aus.
Je weniger sie leuchtet, um so mehr Wirkungsgrad wird erreicht.
Damals hatte ich sehr großen Respekt vor der Aktion.
Lebensgefährlich... allein die Geräuschkulisse...
so angesteuert müsste man aus einem MOT
auch noch ein paar Völtchen mehr rausholen können.
wenn de'Gerädd ca 2,2KV aushält dann auch noch ein paar dez mehr.
Es gibt doch genuegend Anleitungen im weltumspannenden Internet mit
anschliessendem Beweis,dass es auch funktioniert:
http://www.instructables.com/id/Ignition-Coil-High-Voltage-Display/
Das Video zeigt diverse Resultate mit unterschiedlichen Frequenzen.
Ich hatte mal selbst vor etwa 1000 Jahren mit einem simplen 555 und
BU208
eine Zuendspule aus einer Yamaha RD400 befeuert.Wowh - was fuer ein
Feuerwerk....Beim ersten Versuch ging mir die Spannungsversorgung mit
dem LM317 kaputt:Eine simple 1N4007 in die Plusleitung gelegt und das
Feuerwerk konnte pausenlos vonstatten gehen.Die Schaltung war sowas von
simple,dass es mir peinlich waere sie hier aufzukritzeln....
Kurt T. schrieb:
>Da nichts geraucht hat denke ich, sind Spannungsspitzen das Problem,
Nein, durch D1 hast du ja dafür gesorgt, daß Q1 keine
Überspannung bekommt. Gleichzeitig hast du damit aber auch
verhindert, daß Energie übertragen werden kann. Dein
Transistor wird durch Überstrom kaputtgegangen sein.
Messe mal den primären Gleichstromwiderstand. Der
Transistor muß diesen Strom aushalten. Die Schaltfrequenz
ist zu hoch, ist ja schon geschrieben worden.
Im Auto ist der Zündimpuls eine abklingende Schwingung,
weil dem Zündkontakt noch ein Kondensator parallel
geschaltet ist. Dieser Kondensator soll da verhindern,
daß die gespeicherte Energie der Spule, im Lichtbogen
des Zündkontakts verheizt wird. Dieser Mechanismus
funktioniert aber mit einem FET nicht, da er Intern
noch eine Diode hat. Wenn du D1 weg läst, wird
der Transistor mit sehr hoher Spannung belastet.
Auf der Sekundärseite muß die Spannug dann begrenzt
werden. Der Transistor sieht dann diese Spannung
mit dem Übersetzungsverhältnis der Zündspule.
Dies muß der Transistor dann aushalten.
Günter Lenz schrieb:> weil dem Zündkontakt noch ein Kondensator parallel> geschaltet ist. Dieser Kondensator soll da verhindern,> daß die gespeicherte Energie der Spule, im Lichtbogen> des Zündkontakts verheizt wird. Dieser Mechanismus> funktioniert aber mit einem FET nicht, da er Intern> noch eine Diode hat.
Also ist der FET unsinnig und es kommt besser ein BU_irgendwas zum
Einsatz, bipolarer NPN.
Manfred schrieb:> Also ist der FET unsinnig und es kommt besser ein BU_irgendwas zum> Einsatz, bipolarer NPN.
Es gibt auch "Ignition IGBTs" - imho in Spannungsklassen von ca. 350V
bis 600V. Bei diesen ist sogar schon eine Schutzbeschaltung im Package
enthalten. Manche haben "nur" Dioden integriert, das Bild im Anhang
(Quelle: On Semiconductor Datasheet FGB3236 / FGI3236) aber zeigt auch
Widerstände.
Manfred schrieb:> Wo ist denn da der Kondensator an der Primärseite?
Gute Frage. Im realen Auto habe ich das Teil 'Widerstand' noch nicht
gefunden, dafür den normalen 2µF, der aber im Schaltplan fehlt.
Ich würde mal die Schließzeit(Ladezeit) der Spule auf 2-3 mSek
begrenzen, dann lebt dein Transistor/Zündspule auch länger.
Man lässt also für 2-3 mSek Strom durch die Spule fließen, schaltet ab
und wartet dann mal 997-998 mSek. So hat man jede Sekunden einen
Zündfunken, danach geht das Spiel von vorne los und nun kann man die
Wartezeit halbieren und hat dann alle 0,5 Sek eine Zündung, das spielt
geht man dann immer weiter ich würde die "Wartezeit" nicht unter 3 mSek
sinken lassen. Wenn man das aber wünscht evtl. die Schließzeit ebenfalls
verkürzen.
Matthias S. schrieb:>> Wo ist denn da der Kondensator an der Primärseite?> Gute Frage. Im realen Auto habe ich das Teil 'Widerstand' noch nicht gefunden,
Widerstand gibt es schon, in Reihe zur Zündspule in der Plus-Leitung und
per Relais überbrückt, nennt sich Startanhebung. Passt nicht zu Deinem
Schaltbild.
In der Zündanlage eines frühen VW-Golf war ein Elektronikmodul von
Telefunken verbaut, angesteuert durch eine Magnetgabelschranke (Siemens
HKZ101) im Zündverteiler anstelle des Kontaktes. Die Zündspule
klassischer Bauart war sehr niederohmig, in Reihe ein kleiner Widerstand
(im Steuermodul). Damit wurde der "Ladestrom" gemessen und die
Schließzeit dynamisch möglichst kurz geregelt. Hat mich auf dem
Labortisch irritiert und wurde erst klar, nachdem mir durch einen
Kollegen aus Nürnberg ein Schaltplan vom Modul zugelaufen wurde. Passt
auch nicht wirklich zu Deiner Schaltung.
Die Mimik war baugleich der Zündanlage früher BMW-Boxer-Motorräder. Ein
Bekannter hat den Umbau Kontakt auf Magnetgabelschranke mechanisch
realisiert, danach lief das Golf-Modul an einer 500er-Sanglas.
> dafür den normalen 2µF, der aber im Schaltplan fehlt.
Faktor 10 kleiner, 0,2µF. Habe ich mal durch einen normalen 0,22µ / 400V
aus der Elektronikschublade ersetzt, funktionierte sogar.
Zündanlagen sind Hexenwerk, kein Autoelektriker war jemals in der Lage,
mir die Funktion schlüssig zu erklären.
Thomas O. schrieb:> Ich würde mal die Schließzeit(Ladezeit) der Spule auf 2-3 mSek> begrenzen, dann lebt dein Transistor/Zündspule auch länger.>> Man lässt also für 2-3 mSek Strom durch die Spule fließen, schaltet ab> und wartet dann mal 997-998 mSek. So hat man jede Sekunden einen> Zündfunken, danach geht das Spiel von vorne los und nun kann man die> Wartezeit halbieren und hat dann alle 0,5 Sek eine Zündung, das spielt> geht man dann immer weiter ich würde die "Wartezeit" nicht unter 3 mSek> sinken lassen.
Rechnen wir mal: Der Motor dreht maximal 6000 U/min, das sind 100 pro
Sekunde. Zwei Zündimpulse pro Umdrehung, also 200 Hz oder 5 ms
Periodendauer. Bei 120° Schließwinkel komme ich auf 1,67 ms Ladezeit.
Lassen wir die Karre 9000 U/min drehen, rechne ich 1,1ms Ladezeit.
Also: Deine Werte scheinen mir schlüssig, 300 Hz Dauerfunken sollte auf
jeden Fall machbar sein.
Kurt hat oben einen IRF530 gemalt, bei dem würde ich erwarten, dass der
beim ersten Zünden direkt durchpfeift, der darf nur 100 V UDS. Weshalb
nicht der 530, sondern dessen Ansteuerstein stirbt, ist mir vollkommen
rätselhaft.
Ich würde dort jedenfalls keinen FET einsetzen, aber "normale"
Transistoren scheinen die heutigen Kiddies nicht mehr zu kennen.
Manfred schrieb:> Zündanlagen sind Hexenwerk, kein Autoelektriker war jemals in der Lage,> mir die Funktion schlüssig zu erklären.
Meinst du das ist heutzutage besser?
Manfred schrieb:> Zündanlagen sind Hexenwerk, kein Autoelektriker war jemals in der Lage,> mir die Funktion schlüssig zu erklären.
Gute Zusammenfassung wie so oft in der allwissenden Müllhalde:
https://de.wikipedia.org/wiki/Zündspule
Manfred schrieb:>> dafür den normalen 2µF, der aber im Schaltplan fehlt.>> Faktor 10 kleiner, 0,2µF. Habe ich mal durch einen normalen 0,22µ / 400V> aus der Elektronikschublade ersetzt, funktionierte sogar.
Ich habe deswegen 2µF geschrieben, weil er bei mir tatsächlich 2µF hat.
Manfred schrieb:> Widerstand gibt es schon, in Reihe zur Zündspule in der Plus-Leitung und> per Relais überbrückt, nennt sich Startanhebung. Passt nicht zu Deinem> Schaltbild.
Ja kenne ich, nein, ist in meinem Auto nicht so. Wie gesagt, gibt es das
Teil hier nicht und ich vermute, das die Jungs da was durcheinander
gebracht haben. Zündung läuft hier mit Gabellichtschranke und codierter
Scheibe.
Man kann die Mimik in meinem Video zum Austausch der Zündspule angucken:
https://www.youtube.com/watch?v=MFk8vx5OVhc
Optosensor und Leistungstransistor sind in einem Gehäuse bei diesem
Wagen und alles befindet sich im Verteiler inkl. Zündspule.
In den DDR-Zündanlagen (EBZA) aus Stahnsdorf waren 2x SU177 als
Darlington verbaut. Für jeden Zylinder ein Kanal Ging auch: hfe21 war ja
nicht soo dolle bei den Dingern...
Matthias S. schrieb:> Ja kenne ich, nein, ist in meinem Auto nicht so. Wie gesagt, gibt es das> Teil hier nicht und ich vermute, das die Jungs da was durcheinander> gebracht haben.
Bei den alten Nissans wird über den Widerstand der Drehzahlmesser
angebunden. Bei dem Micra wird er noch durchs Steuergerät geschleift.
Bei Modellen ohne DZM kann der Widerstand fehlen, hat also für die
Zündung keine Funktion.
Und ein eigentlich immer verwendeter Trick war eine Zenerdiode zwischen
Kollektor und Basis: Bevor der Translator an Überspannung stirbt, würde
er so wieder aufgesteuert und hat damit UCE wieder in den erlaubten
Bereich gebracht. Im Normalbetrieb kam dieser Schutz nicht zum Tragen,
aber bei lösen Zündkabeln rettete dies den Translator.
Jörg
Zuendspule.png
(110 KB)
