Ein
kleines Bastelprojekt zur Kfz-"Prüftechnik", ein einfacher
Zündungsprüfer für alte Fahrzeuge welche noch Zündspule + Verteiler + Zündkabel
verbaut haben. Der Aufbau ist aus der Not heraus entstanden, schnell
prüfen zu können, ob der HV-Bereich tot ist (Zündspule defekt) oder ob
die HV-Energie als Spannung erzeugt wird aber nicht abgenommen wird
(Verteilerläufer defekt).
Die
Idee ist, sowohl den Strom mittels induktivem Wandler zu prüfen und
dann auch mittels kapazitivem Sensor zu testen ob überhaupt
Spannungsimpulse auf den Leitungen liegen. Als Nebeneffekt kann man
auch den Zündzeitpunkt prüfen, falls eine entsprechende Markierung
vorhanden ist.
R4/R5/P1:
Niederohmiger Eingangsbereich, mit P1 kann man die Empfindlichkeit
einstellen. R6: nicht zu große Werte, da sonst zu empfindlich.
IC1:
Die Standardschaltung als Monostabile Kippstufe (Oneshot), für
Betriebsspannungen unter 4,5 V muss man die CMOS-Version nehmen, hier
optimiert für 2xAAA Batterien. Monozeit ist mit R7+C1 auf 20ms
eingestellt, das gibt im Leerlauf eine schöne Blitzerei.
Der
Ausgang schaltet eine Stromquelle aus T1/T2/R8 mit max. 30 mA peak für
eine "high eff." grüne LED, das gibt auch tagsüber noch
brauchbares Licht. Ein gleichartiger Zweig parallel dazu macht
auch keinen übertriebenen Mehraufwand. Man kann es auch vereinfachen,
indem man die LED via Vorwiderstand 22R direkt an Pin 3 (OUT)
gegen GND betreibt, dann aber nur bis max. 3 V.
Als
Stromsensor dient ein geteilter Ferrit-Ringkern (etwas ansägen und dann
aus ca. 40 cm Höhe auf eine Steinplatte fallen lassen, Ausbeute ca.
50%) Typ unbekannt, eingeklebt in eine Wäscheklammer und mit ca. 10
Wdg. CuL bewickelt.
Der
Spannungssensor ist ein Stück Koaxkabelschirm flach gepresst, isoliert
und ebenfalls eingeklebt. Das Massekabel kann offen bleiben, die
Kapazität zur Masse reicht hier schon aus.
Der
Spannungstest ist sehr empfindlich, es reicht bereits wenn man sich dem
Kabelbündel annähert, man kann hier auch keine einzelnen Leitungen
herauspicken; man merkt aber, wenn überhaupt Spannung da ist und kann
das Niveau vergleichen. R3 muss noch
verringert werden, die Iterationsschritte durchzuführen
ist etwas mühsam. R6 kann man auch noch testweise auf 470 R reduzieren.
Die
passive Einfachstversion funktioniert als Stromsensor in einer
unbeleuchteten Garage oder bei starker Dämmerung, man kann gerade noch
einen Lichtschein aus den LEDs erkennen. Anwendungsbericht zum Zündungsprüfer
Die
Ergebnisse sind im Rahmen der Erwartungen und mit einer interessanten
Erkenntnis. Vorausschicken muss ich allerdings, dass mir der
Hauptdefekt - nämlich ein defekter Verteilerläufer - durch simple
Widerstandsmessung bereits bekannt war, somit habe ich den aktiven
Zündungsprüfer nicht mehr unbeeinflusst verwenden können. Aber die
Motivation zum Vermessen des Läufers war der vorangegangene Test mit
dem passiven ZP. Zündanlage ist hier ein Doppelsystem.
Vor der Reparatur:
Passiver
ZP zeigt grün nur beim intakten Teil und dunkel beim Teil mit defektem
Läufer -> korrekt, da kein Strom. Aktiver ZP zeigt je nach P1
Abschwächung auch vereinzelt Pulse beim nichtfunktionierenden Teil
direkt am Ausgang der Zündspule, gleicht man vorher P1 am
funktionierenden System ab, dann bleiben die LEDs dunkel -> korrekt.
Mit der Spannungssonde bekommt man auf beiden Teilen Pulse, allerdings
deutlich weniger beim Nichtfunktionellen, d.h. man kan annehmen, dass
HV-Energie rauskommt und die Spule noch intakt ist.
Nach der Reparatur:
Passiver
ZP zeigt grün bei beiden Teilen an -> korrekt. Die interessante
Erkenntnis liegt hier: Die LEDs werden mit so geringem Strom betrieben,
dass Unterschiede in der Helligkeit mit dem Auge sehr gut wahrgenommen
werden, hier führt eines der beiden Systeme mehr Strom aus der Spule
als das andere; der passive energiemittelnde Analoganzeiger gibt somit
eine Indikation der Zündenergie. Aktiver ZP: keine Unterschiede der
beiden Zweige feststellbar, weder mit Strom- noch mit Spannungssonde;
hier kann man mit der Spannungssonde und Abstandsvariation noch das
Spannungsniveau vergleichen.
Man müßte doch auch mit einem
Oszilloskop etwas sinnvolles sehen können: Eine Windung mit dem
Massekabel des Tastkopfes durch den Kern, den passiven ZP als Last und
Messen der Spannung: es sind sehr kurze und hohe Spitzen sichtbar, und
längere aber sehr niedrige, diese letzten dürften jene sein die den
Zündfunken betreiben, diese geben aber kein vergleichbares Bild, jeder
diese Impulse sieht anders aus und taugt nicht zu einem Vergleich.
Außerdem nimmt die große Tastkopfschleife auch die ganzen Störungen mit
auf die nicht zur Sekundärwicklung des Kerns gehören. Hier könnte man
sich noch Gedanken zu einem geeigneten Aufnehmer machen, leider habe
ich keine brauchbaren Informationen zu alten Werkstattestern gefunden.
1V/div, 50 ns/div
2V/div, 20 ns/div
Fazit:
Ich denke, die Passivversion reicht völlig aus um die wichtigsten
Punkte auf die Schnelle und ohne Zerlegungsarbeiten zu prüfen. Ein Zündoszilloskop
Der
erste Versuch zu einem Oszilloskop-Messadapter via Filterung der
Sensorsignale war der falsche Ansatz: hinter der Filterung war kein
Nutzsignal mehr erkennbar, aber starke HF-Störungen durch vom
Tastkopf-Massekabel aufgenommene Induktionsspannungen hervorgerufen
durch die Pulsströme im Kabel, noch dazu die typischen
Ein/Ausschwingvorgänge durch die Induktivität des Masse-Krokokabels.
Aktueller
Ansatz ist jener der früher in den Werkstätten verwendeten
Zündoszilloskope: per Induktivaufnehmer auf der Leitung zum 1.Zylinder
wird getriggert und per Kapazitivaufnehmer auf der Leitung zum
Verteiler werden nacheinander die Zündspannungsverläufe aller Zylinder
in einem stabilen Wiederholungsverlauf dargestellt. Das sich ergebene
Bild der Spannungsverläufe soll eine gute Indikation zur Fehlerdiagnose
ergeben haben, siehe auch die Quelle mit den Oszillogrammen und
Fehlerbeschreibungen:
Man
kann die Aufnehmer meines einfachen Zündungsprüfers übernehmen wenn man
den 100R beim Kapazitivaufnehmer entfernt und stattdessen einen
Spannungsteilerkondensator verbaut. Diesen per Tastkopf ans Oszi Kanal
A und den Induktivaufnehmer an Kanal B (und auf diesen triggern). Je
nach Kapazitätsverhältnis und je nach Massekapazität sollte sich dann
ein Spannungsverlauf ergeben; auf die Absolutspannung wird man wohl nur
mit großer Unsicherheit rückschließen können, der Kurvenverlauf sollte
mit diesem 0 Euro Bastelkistenmaterial-Aufbau doch gut sichtbar werden.
Die Zündströme sind offensichtlich keine signifikante Größe bei den
Werkstatttestern.
Der
Induktivaufnehmer hat vermessene ca. 12 µH, ergibt mit den ca. 33 R
Last einen Tiefpaß von ca. 1.5 MHz, da kommen die Einschwingvorgänge
gut rüber. Die beiden Plateaus fallen offenbar dem Hochpass des
Übertragers selber zum Opfer.
Zwei Mechaniker haben mir
unabhängig voneinander bestätigt, dass die Oszillogramme soweit
brauchbar sind und keinen Schaden an irgend einem Teil der Anlage
anzeigen, und es wichtig ist, dass alle 4 Zylinder jeweils ungefähr die
gleichen Bilder zeigen.
Der ganze Aufwand hat sich meiner
Meinung nach somit für mich gelohnt, es gibt einen nachvollziehbaren
Referenzaufbau und jetzt auch Referenzkurven, egal wir hoch die
Absolutspannungen genau sind.
