Temporizzatore per cambio elettronico moto

luglio 20th, 2018 | Posted by Marco Plessi in Elettronica | Altri | Visite: 41

Il progetto nasce da un esigenza di un amico, che, su una moto da pista, necessitava di un sistema semplice ed economico che staccasse la corrente alle bobine per un tempo breve ma ben definito, durante il cambio marcia.

Moto Suzuki GSX-R

Durante un giro di pista, ogni millisecondo guadagnato è importante, e può fare la differenza.

Il cambio marcia è una delle cose più critiche durante una corsa, in quanto occupa tempo durante il quale non c’è scarico di potenza effettivo.

I cambi elettronici professionali utilizzano una cella di carico composta da un perno estensimetrato per rilevare la pressione della leva del cambio, quindi interagiscono con la centralina per staccare temporaneamente la corrente alle bobine di accensione.

Questo permette di effettuare un cambio marcia senza disinnestare la frizione e senza rilasciare l’acceleratore. Il taglio di corrente alle bobine causa l’interruzione per un tempo brevissimo dell’erogazione di potenza, permettendo al cambio di innestare la marcia successiva. Quando la corrente viene ripristinata, il motore riparte immediatamente, senza “buchi di coppia” in quanto il tempo non deve essere sufficente a far calare molto gli RPM. Inoltre durante questo tempo morto, gli iniettori hanno continuato a immettere carburante all’interno della camera di combustione, causando un leggero (ma voluto) sovraccarico di potenza. Quest’ultimo fattore è anche la causa del tipo “scoppio secco” che si sente in cambiata.

Il nostro progetto ha la stessa finalità ma utilizza componenti reperiti al momento e più economici.

Infatti utilizziamo una cella di carico a contatto ON/OFF, ovvero un pistoncino caricato a molla, su cui è installato un micro-interruttore, che apre o chiude il contatto quando il pistoncino viene compresso. La forza di taratura viene variata modificando le molle (dure o tenere) e il fermo meccanico che carica la molla stessa.

Di seguito un’immagine di un sensore cambio simile a quello utilizzato (purtroppo non ho foto del sensore utilizzato).

Sensore cambio

Inizialmente avevamo provato a collegare direttamente il contatto della cella ad un relè che interrompeva la corrente verso le bobine. Purtroppo questo sistema non funzionava bene, in quanto il tempo per il quale la corrente rimane sospesa è troppo lungo, e al ripristino si crea una perdita di potenza notevole. Questo è dovuto al fatto che la pressione della leva del cambio avviene in un tempo molto più lungo di quello necessario e non sempre uguale. Infatti il tempo medio di stacco si aggira intorno ai 40/60 millisecondi (comunque sotto ai 100 millisecondi assolutamente). Contro il tempo di pressione della leva che a volte, durante una cambiata non particolarmente rapida, può arrivare anche a 300/400 mS.
Il dispositivo progettato ha proprio il compito di creare un impulso veloce (e preciso) anche se la leva del cambio rimane premuta per più tempo.

Il cuore del circuito è il microcontrollore Atmega328P, programmato con la IDE di Arduino. Ho utilizzato un microcontrollore per avere un tempo veramente preciso, implementare le funzioni di antirimbalzo del contatto e per ridurre le dimensioni del dispositivo. Inizialmente il progetto era nato per funzionare con componenti discreti, ma l’idea è stata abbandonata in quanto sarebbe stato circuitalmente molto più complicato, quindi ingombrante, e potenzialmente impreciso sui tempi.

In realtà il circuito può avere anche altri utilizzi, perché effettivamente è un timer adattato a questo specifico uso.

Schema elettrico

Il circuito viene alimentatore dalla morsettiera P1. La tensione viene filtrata e stabilizzata, per creare la 5V necessaria al micro.

Il micro è dotato di oscillatore esterno a quarzo da 16MHz, quindi c’è un condensatore di filtro (C12), il connettore di programmazione (P2) e i pin di configurazione (P5) mediante i quali è possibile impostare l’utilizzo di una cella a contatto N.C. o N.O. (vedi manuale di istruzioni scaricabile a fine articolo).

La cella deve essere collegata alla morsettiera P3, il quale ha un +12V in uscita (che è il comune) e un ingresso collegato alla base di un transistor NPN, che ha il compito di mettere a massa l’ingresso del micro preposto alla rilevazione della cambiata.

Il positivo delle bobine di accensione della moto, andrà interrotto collegandolo alla morsettiera P4, che è il contatto normalmente chiuso del relè, che viene utilizzando per togliere potenza temporaneamente durante la cambiata. Il relè e pilotato dal micro mediante un transistor NPN verso massa.

Il trimmer RV1 regola il tempo di apertura del contatto da 1 a 500mS, ed è un multigiri per permettere una maggiore precisione nella regolazione.

Il circuito è stato realizzato su millefori.

Scheda cambio elettronico

La schedina è stata alloggiata sotto la sella, dove ci sono anche le centraline della moto (ECU e Power commander).

Posizione scheda

Inoltre è stato previsto un interruttore nella pulsantiera a manubrio per alimentare la scheda. Questo permette di utlizzare il cambio elettronico oppure di bypassarlo, in quanto se la scheda è spenta, il cambio funziona normalmente (senza taglio di potenza quando si preme la leva).

Di seguito l’immagine della pulsantiera. il blocchetto a destra gestisce l’accensione della moto, il blocchetto a sinistra i servizi. L’interruttore dei servizi in basso (quello grigio) accende/spegne la scheda.

Pulsantiera a manubrio

 

Di seguito è possibile scaricare i file di progetto:

 

Licenza Creative Commons
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