Адаптивная система управления УОЗ по сигналу ионного тока

[andreydd]

Собрал опять схему, как Вы предложили. Теперь вроде работает, но нагрузку держит маленькую. Всего 2 мА, при напряжении 120вольт. Это очень мало.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[банкер]

Собрал опять схему, как Вы предложили. Теперь вроде работает, но нагрузку держит маленькую. Всего 2 мА, при напряжении 120вольт. Это очень мало.

Конденсатор остался 1 мкФ?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[andreydd]

Нет. 2.2 мкф.

Так а я сейчас подумал и понял, что если в этой схеме подать напряжение с источника например 400В (выходное ДКЗ) через диод и транзисторный ключ в точку +600В (как у Вас нарисовано), то все получится!!! Конденсатор всегда будет заряжен минимум до 400 вольт.

Тогда, в самом деле, никакие транзисторы не нужны!

Изменено 26 марта, 2013 пользователем andreydd

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[банкер]

с источника например 400В (выходное ДКЗ) через диод и транзисторный ключ в точку +600В (как у Вас нарисовано), то все получится!!! Конденсатор всегда будет заряжен минимум до 400 вольт.

Тогда, в самом деле, никакие транзисторы не нужны!

А ключ зачем, одного диода разве не достаточно?

[Pensioner 2011]

Собрал опять схему, как Вы предложили. Теперь вроде работает, но нагрузку держит маленькую. Всего 2 мА, при напряжении 120вольт. Это очень мало.

Что используется в качестве стабилитронов и на сколько вольт?

[andreydd]

А ключ зачем, одного диода разве не достаточно?

Если не поставить ключ, то потенциал верхнего вывода конденсатора не сможет опуститься ниже 400 вольт. А при притекании тока через измерительный резистор этот потенциал обязан опуститься. Для этого на время измерения надо конденсатор отключить от источника.

Правда есть одна тонкость. После разряда в КЗ, напряжение источника само резко падает и к моменту измерения наверное не успеет достигнуть установившегося уровня. Тогда ключ - не нужен. Надо проводить испытания!

Стабилитрон у меня это опять варистор на 470 вольт и параллельно ему диод FR607. При наргузке 400кОм на конденсаторе было 420 вольт, но дальше при увеличении нагрузки напряжение резко падало. То есть Ваша схема является источником тока. В моем случае примерно 2 мА. Я думаю, что ионный ток может быть и больше в рабочих режимах, потому, что у меня без нагрузки ток был больше 1мА.

[банкер]

Правда есть одна тонкость. После разряда в КЗ, напряжение источника само резко падает и к моменту измерения наверное не успеет достигнуть установившегося уровня. Тогда ключ - не нужен. Надо проводить испытания!

Это я и имел ввиду, диод отсекает. Напряжение на конденсаторе, наоборот, нужно держать стабильным, например за счет величины емкости, падение напряжения дополнительно искажает сигнал на средней точке делителя.

[andreydd]

Да, я думаю должно так получиться. Надо пробовать на машине.

[банкер]

Да, я думаю должно так получиться. Надо пробовать на машине.

А не пробовали смотреть на столе на 10-15 мм разряднике. Тут пиков давления нет, будет представление о повторяемости формы в тепличных условиях. Правда и пламени нет, но должна же плазма оставлять какой-то след после искры.

Пламя организовать довольно легко, если стрелять искрой через пламя от постороннего источника, например зажигалки или свечи. Я так свой контроль пламени и проверял, свечкой и заклиненной зажигалкой.

В руках не держать !!!

[andreydd]

Попробовал. Правда спичек и зажигалки не нашлось. Пришлось бумажку поджечь.

Резистор 10кОм. То есть ток больше 10 мА.

Это по схеме с дополнительным диодом.

Если и на машине будут такие же большие токи, то придется думать о стабилизации напряжени на конденсаторе. Быстрее всего увеличением его емкости.

Изменено 26 марта, 2013 пользователем andreydd

[банкер]

Попробовал. Правда спичек и зажигалки не нашлось.

Не курим? Это хорошо!

Попробуйте реакцию датчика без искр на внесение пламени.

[andreydd]

Дает постоянный ток примерно 0.3 мА

[Pensioner 2011]

Всем привет.

Стабилитрон у меня это опять варистор на 470 вольт и параллельно ему диод FR607. При наргузке 400кОм на конденсаторе было 420 вольт, но дальше при увеличении нагрузки напряжение резко падало. То есть Ваша схема является источником тока. В моем случае примерно 2 мА. Я думаю, что ионный ток может быть и больше в рабочих режимах, потому, что у меня без нагрузки ток был больше 1мА.

На авто, при напряжении 280В пик ИТ достигал 0,7мА (это когда тапку в пол). Но это пик, а средний ток гораздо меньше и течет не более 5мс. Если поднять напряжение в два раза, то и ток увеличится не более чем в два раза. Сегодня специально собрал схему измерения ИТ, чтобы показать наглядно ее работу. Здесь более тяжелые условия, чем в реальности, ток течет постоянно, на ДВС ток течет только в период горения и создания давления. Поэтому здесь конденсатор разряжается гораздо больше, соответственно нужно больше времени на его заряд. Ниже схема, по которой проводились измерение и фото. Фото 216 конденсатор С1 = 0,22мкФ а 217 С1 =1мкФ. Желтый луч напряжение на катоде VD1 (50В/дел), синий напряжение на R2 (5В/дел). При постоянной нагрузке около 2мА 0,22мкФ маловато, а 1мкФ вполне. Реально ток будет гораздо меньше по этому и 0,22 думаю пойдет.

Изменено 27 марта, 2013 пользователем Pensioner 2011

[Pensioner 2011]

Всем привет.

Что то здесь все затихло, хочу подкинуть информацию к размышлению.

В прищепке отрывок записи ИТ, в конце отрывка ИТ при детонации.

Я хотел посмотреть как в принцыпе выглядит детонация, поэтому ОК закрутил на максимум и тапку в пол. В следующий раз попробую записать с интервалом 5грд, что бы увидеть начальный уровень детонации.

3103det.zip

[dimonfish]

что-то как-то тут затихло... а так резво началось.

[Igel]

у меня нога сломана, я не могу...

[dimonfish]

Скорейшего выздоровления!!!

[CherepVM]

Главное шоб вас, eu1sw, не постигла участь доктора Хауса... (извините..., не удержался шоб немного не по юморить).

Удачного выздоровления!!!

[Igel]

Спасибо!

[Tem-Temich]

Доброго времени суток форумчанам! Наконец появилось немного свободного времени.. Итак к делу.

Посмотрел запись Pensioner 2011. Сделал интересное наблюдение.

В книге "Соколик А.С. Самовоспламенение Пламя и детонация в газах (1960)" (оригинал можно скачать тут: http://www.twirpx.com/file/345765/ ) на стр. 388-399 даны следующие сведения:

"Характерные для "стука" колебания давления вызываются переиодическими отражениями ударной волны от стенки цилиндра, так что частота колежаний должна уменьшаться по мере затухания и снижения скорости ударной волны в ходе расширения. Частота отражений волн сжатия равна:

f=C/2d (1)

Анализ вибраций подтверждает зависимость их частоты от диаметра цилиндра согласно уравнению (1). Температуре Т=2450 по Кельвину соответствует скорость звука С=990м/сек. Для двигателя с диаметром цилинда d=127мм частота регистрируемых экспериментально колебаний 3600Гц примерно равна f=C/2d=980*10е3/2*127=3700Гц.

Для двигателя с диаметром цилинда d=82.5мм частота регистрируемых колебаний около 6000Гц примерно равна f=C/2d=980*10е3/2*82,5=5900Гц

Далее по тексту касатемо ионизационных токов:

Заметим, что регистрируемой частоте вибраций тока 4150Гц соответствует по уравнению (1) при диаметре цилиндра 125мм средняя скорость ударных волн С=1040м/сек"

Частотный анализ сигнала, записанного Pensioner 2011, дает следующие результаты, представленные на рисунках 1 (нормальное горение) и 2 (детонация).

На рисунке 2 хорошо наблюдаются 2 пика. Первый пик сигнала расположен на частоте 6922 Гц, второй пик расположен на частоте 13 844Гц, что соответствует первой и второй гармоникам детонационных возмущений для цилиндра диаметром 76-82мм (диаметры цилиндров двигателей ВАЗ) при скорости ударных волн около 1100м/сек.

Например f=C/2d=1100*10е3/2*82=6700Гц

Сравнение АЧХ, представленных на рисунках 1 и 2 позволяет сделать заключение о возможности высокоточного обнаружения детонации по сигналу ИТ уже на данном этапе.

Еще одно соображение, касательно подъема в области высоких частот (17...22кГц). Думаю основы АЦП известны всем, но на всякий случай повторюсь.

Согласно теореме Котельникова (теорема Найквиста-Шеннона или теорема отсчётов), после АЦП сигнал может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим отсчетам, взятым с частотой, строго большей удвоенной верхней частоты. Вход звуковухи предназначен для записи слышимой части спектра звуковых волн, поэтому имеет встроенный фильтр низких частот с частотой среза 22 000Гц для частоты дискретизации 4410Гц. Поскольку характеристика аналогово фильтра весьма пологая, то он пропускает часть сигнала ультразвукового диапазона, а также помехи и наводки с частотой свыше 22 000Гц. При АЦП эта часть сигнала накладывается на частоты верхнего диапазона слышимости. Этим по моему и объясняется подъем уровня сигнала ИТ в полосе частот 17 000…22 000Гц. Плюс по замечанию автора на зашумленность сигнала повлияла конвертация в другой формат.

По этому поводу есть два соображения:

1. А вдруг за частотой 22кГц что-то интересное??? Ммм.. Руки чешуться посмотреть сигнал при детонации на производственном осциле (цифровой LeCroy, полоса пропускания 2 ГГц, частота дискретизации до 10 ГГц...), но пока нет возможности..

2. В принципе для определения детонации, пропусков, формы сигнала и т.д. достаточно и представленного диапазона. Тогда целесообразно применить на выходе схемы регистрации ФНЧ высокого порядка с частотой среза около 15кГц, дабы подчистить сигнал при частоте дискретизации 44кГц.

Вопрос к Pensioner 2011: На каком конкретно двигателе производилась запись ИТ? Интересует точный диаметр цилиндров.

P.S. Извиняюсь за оформление, времени в обрез..

P.P.S. На рисунке 3 сигнал загнанный в MATLAB (команда wavread), попробую обработать различными фильтрами в области частот детонации, а так-же подобрать кривую горения для сигнала при нормальном горении, когда явно выраженны два пика.

P.PР.S. Также в прищепке небольшая статейка от Тольятинцев, для интересующихся темой.

Тольяти ионный ток.pdf

Изменено 24 мая, 2013 пользователем Tem-Temich

[Igel]

насчёт антиалиас фильтров на входе АЦП звуковых карт. КМК вы в этом моменте не совсем правы, повсеместно используемые sigma-delta-АЦП с передискретизацией + цифровые фильтры крайне эффективно режут спектр, так что заворота ВЧ шумов в первый Найквист/Котельников (кому как нравится ) можно не бояться, а вот подмешивание шума (дитеринг) вполне может иметь место

[Pensioner 2011]

Всем привет!

Вопрос к Pensioner 2011: На каком конкретно двигателе производилась запись ИТ? Интересует точный диаметр цилиндров.

Двигатель 2103, диаметр цилиндров 76,4мм

[Tem-Temich]

Немного поковырялся с сигналом ионного тока в Matlab.. Практического применения результатов пока не вижу, но для общего понимания сути вопроса может быть полезно.

Детонация.pdf

Visio-передаточная функция.pdf

Visio-Ионный ток во времени и УПКВ.pdf

Изменено 13 октября, 2013 пользователем Tem-Temich

[Tem-Temich]

В общем у меня появилась новая идея. Нужно проверять конечно, но если все правильно, то победа будет за нами. Ниже постараюсь объяснить суть идеи, а в конце опишу простеньку систему управления уоз по сигналу ионного тока(весьма простую в реализации, использующую простые численные методы для достижения цели). И!!!! Для тех кто не любит читать много букав, рекамендую начать снизу вверх)))

Итак. Вначале немного повторюсь, что-бы показать как я пришел к этой мысли.

Идея основана на гипотезах, выдвигаемых с точки зрения основных положений химической кинетики, в частности теории цепных реакций. (то бишь с учетом изменения механизма реакции во времени, или динамике горения)

Топливо, сжигаемое в двигателях, является смесью различных углеводородов. Многочисленными экспериментами установлено, что углеводороды окисляются и сгорают в результате цепных химических реакций. Это означает, что реакция сгорания топлива имеет сложный, многоэтапный механизм, так, при простой с виду горении водорода в кислороде происходит более 20 элементарных реакций.

При горении изооктана (углеводорода, входящего в состав бензина получаемого методом прямой гонки) количество элементарных реакций исчисляется сотнями.

В результате подобных реакций образуется множество неустойчивых, химически активных частиц – радикалов, ион–радикалов, ионов, электронов. В теории цепных реакций эти частицы принято называть эффективными центрами, при этом частицы, получившие в результате химических превращений некоторый электрический заряд, участвуют в формировании сигнала ионного тока.

Таким образом, амплитуда сигнала ионного тока отображает плотность эффективных центров в зондируемом объеме. Известно, что плотность эффективных центров зависит от интенсивности химических реакций, а интенсивность химических реакций однозначно определяет их скорость.

С учетом вышесказанного выдвигаем гипотезу №1: «Сигнал ионного, тока как функция времени, характеризует изменение скорости химических реакций в камере сгорания, и, следовательно, скорости выгорания топлива».

Следствием гипотезы №1 является то, что сигнал ионного тока представляет собой дифференциальную характеристику выгорания (ну или если угодно дифференциальную характеристику ионизации), а его интегральное значение – интегральную характеристику выгорания (и аналогично). При этом принятая на практике процедура определения этих характеристик следующая: по полученным опытным путем индикаторным диаграммам, принимая ряд упрощений, рассчитывается интегральная характеристика выгорания, а путем ее дифференцирования по времени определяется функция скорости выгорания. Другим путем является интегрирование по времени теоретического выражения скорости химических реакций.

Для теоретической проверки гипотезы №1 исследуем временные функции, связанные с кинематикой процесса сгорания, нашедшие применение в теории ДВС, найдем аналогичные по физическому смыслу зависимости, и сравним их с экспериментально полученными данными.

В связи с трудностями математического моделирования процесса сгорания с позиции фундаментальных законов в теории ДВС распространено описание интегральных и дифференциальных характеристик выгорания топлива простого вида полуэмпирическими зависимостями. Рассмотрим уравнение выгорания топлива И.И. Вибе.( http://elib.altstu.r...pages/06/06.htm , ближе концу странички есть формула).

Кинетические константы t и t_z выгорания имеют четкий физический смысл и зависят от физико-химических условий осуществления процесса сгорания в двигателях. Продолжительность сгорания t_z, являясь количественной кинетической константой, оценивает время, необходимое для завершения процесса, и его среднюю скорость, равную Показатель характера сгорания m, характеризуя относительную плотность генерации эффективных центров реакции и являясь качественной кинетической константой, однозначно определяет максимальную отвлеченную скорость сгорания и отвлеченное время ее достижения.

Полуэмпирическое уравнение выгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания определяет долю выгоревшего топлива в каждый момент времени, и дает возможность построить интегральную характеристику сгорания. Продифференцировав выражение (уравение Вибе) по времени получим уравнение скорости сгорания. Интегральная (слева) и дифференциальная (справа) характеристики сгорания при m=3 (при расчетах двигателей с искровым зажиганием принимают m=3…4), и временем полного сгорания =0.006 с, приведены на рисунке.

Таким образом, интегральная характеристика сгорания определяет долю сгоревшего топлива во времени, а дифференциальная,- скорость сгорания.

Установлено, что использование математической модели (Вибе) для описания характеристик выгорания топлива сопровождается погрешностями в оценке максимальной относительной скорости сгорания в начальном периоде и продолжительности процесса сгорания. Отличия наблюдаются в оценке долей выгоревшего топлива в периодах процесса. Существенно занижается уровень максимальной быстроты нарастания давления. Эти погрешности можно объяснить отсутствием в модели (Вибе) явного деления процесса сгорания на фазы.

Сравним экспериментальные (здесь подразамевается сигнал ионного тока как диф хар-ка, и его интегральное значение как интегральная, из предыдущего сообщения соответствует импульсной и переходной характеристикам (то была первая идея, от которой немного отошел, хотя модели по структуре похожи)) и полученные по выражению (Вибе) характеристики сгорания.

Анализ результатов эксперимента с целью оценки возможности использования уравнения (Вибе) свидетельствует, что соответствие действительной и теоретической интегральной характеристик выгорания наиболее полно соблюдается лишь для отдельных периодов процесса сгорания.

Расчетная же максимальная скорость сгорания приближенно на 35% меньше экспериментальных значений (если гипотеза №1 верна). Различие характеров сгорания в периодах, выражаемое наличием двух экстремумов на дифференциальной характеристике выгорания, свидетельствует, что действительная зависимость плотности эффективных центров от времени носит более сложный характер, чем принятый в уравнении (Вибе).

Анализ опытных данных показывает, что для улучшения сходимости с экспериментальными данными в математической модели необходимо деление процесса сгорания на периоды, соответственно характеру изменения скорости выгорания.

За границу между периодами примем характерную точку на дифференциальной характеристике выгорания, определяемой моментом изменения знака ускорения сгорания топлива, расположенным между экстремумами скорости.

Ниже привожу экспериментальные и теоретические хар-ки построенные по даработанной мат. модели (не привожу ее, поскольку суть поста не в этом, скажу что структура полностью аналогична Вибе, только взяты разные константы, качествеено определяющие процесс сгорания, а точнее скорость в разных фазах сгорания. вконце кину ПДФку, там будет подобная модель)

А теперь переходим к тому что это нам может дать. Рассмотрим возможние варианты построения адаптивной системы зажигания.

_____________________________________________________________________________________________

Считается что максимум давления достигается в конце второй фазы сгорания, которой соответствует доля сгоревшего топлива доля сгоревшего топлива составляет 80...85%. По графику доли сгоревшего топлива это примерно соответствует моменту времени 0.035. Также в работах отмечена высокая корреляция пика давления и второго пика ИТ, по графику ИТ моменту времени 0.035 соответствует второму пику.

Так, для вычисления оптимального угла зажигания можно воспользоваться следующими алгоритмами:

1. Максимальный КПД тогда, когда вторая фаза сгорания располагается примерно симметрично относительно ВМТ.
   
2. При работе на полном дросселе достигается, когда основная фаза сгорания заканчивается через 12...15° после ВМТ (максимум давления). Возможный алгоритм поиска максимума давления следующий: измеряем интегральное значение сигнала ИТ, определяем значения кинетических констант модели. Рассчитываем по модели момент времени достижения некоторой заданной степени превращения (80-90%) и соответствующий УОЗ, обеспечивающий попадание этого момента в заданный интервал УПКВ. Подаем УОЗ, измеряем реализованный момент заданной степени превращения (80-90%) по УПКВ, вносим поправку (используем ОС как сигнал ошибки или неувязки)
   
3. Вычисляем по ИТ кинетические константы модели. С учетом m, и оцениваем время достижения максимальной скорость сгорания (второй пик ИТ)
   

Но. Наиболее целесообразным считаю в системах управления реального времени в качестве оцениваемых и подлежащих управлению параметров использовать интегральные показателя как менее подверженные влиянию случайных воздействий и межцикловых вариаций.

С помощью простейших операций мы получаем одну из важнейших характеристик (выгорания доли топлива во времени). Так на автомобиле сигнал с датчика цифруем, ищем нарастающий фронт, начинаем запись, ищем спадающий фронт, заканчиваем запись. Суммируем значения отчетов сигнала (аналог интегрирования для дискретных систем), умножаем результат на 0,8 (80% процесса), ищем ближайший к ответу результат в записанных данных (и смотрим УПКВ им соответствующий), получаем момент достижения пика давления в данном цикле. Используем данные как сигнал рассогласования. Например

В нормальном режиме система фунциклирут по регулированию, а что-бы не завести УОЗ в область детонации смотрим по ИТ колебания на искомой частоте, если что поздним угол.

Главным преимуществом предлагаемого способа считаю то, что мы избавляемся от необходимости анализа формы сигнала (кроме простейшей ПФ для обнаружения детонации). Все сводится к записи сигнала в тегение времени горения (по фронту и спаду), суммировании значений отчетов дискретизации, умножении результата на 0.8, и поиска в записанном сигнале ближайшего значения...

Надеюсь на обсуждение, у кого какие мысли по этому поводу:-)

p.s. извиняюсь за некоторую сумбурность изложения...

p.p.s. привожу свеженькую статью, где приведена модель подобная, и если к рафикам присмотреться, будет очевидное сходство характеристик выгорания и ионного тока. Правда там о дизеле речь.

!.pdf

Мои мысли в ПДФ))).pdf

Изменено 22 ноября, 2013 пользователем Tem-Temich

[Tem-Temich]

Вот еще по поднятой мною выше теме... Как думаете, уважаемые форумчане, насколько возможен такой подходвариант реализации СУ УОЗ? У вас гораздо больше опыта построения устройств на МК. К тому же я сейчас лично не могу проверить свое предположение (в прилогаемом документе устройство вычисляющее УОЗ2), ибо попал в больницу и похоже что надолго...((( Конечно самый простой вариант проверки это одновременно записать сигнал ИТ, ДПКВ, и датчика давления, естественно синхронизированно, и посмотреть по данным, совпадает ли 80-90 процентами интегральной характеристики ионизации ТВС, есть ли вообще корреляция, и насколько точная. Но датчика давления сгорания достать не представляется возможным. А так загорелся идеей! Не дает спокойно валяться на койке) Пишите, буду рад обсудить тему, и если потребуется провести какие-нибудь расчеты, с удовольствием займусь...

Visio-Структурная общая.pdf

Vivio-Структурная регулятора УОЗ.pdf

Изменено 30 ноября, 2013 пользователем Tem-Temich