Transistorzündung

Inhalt

1. Grundlagen
2. Vellemann Zündung K2543
2.1 Schaltungsaufbau Bildergalerie
2.2 Ansteuerung der Transistorzündung
2.3 Testaufbau mit Hallsensor TLE4905
2.4 Verschaltung
2.5 Video – Test der K2543-Schaltung
2.6 Verschaltung mit Unterbrecher/Taster
3. Eigene Transistorzündung
3.1 Platinenlayout auf Streifenrasterplatine
3.2 Platinenlayout selbst entwickelt
3.3 Kühlung MosFETs
4. Der Hallsensor
4.1 Hallsensor TLE4905
4.1.1 Unterschied Hallsensoren Video Teil 1
4.2 Hallsensor TLE4935
4.2.1 Unterschied Hallsensoren Video Teil 2
5. Der Rundmagnet
5.1 Normale Magnet für Hallsensor TLE4905
5.2 Diametrale Magnet für Hallsensor TLE4935
6. Zündspule
7. Test einer elektrischen Zündung
8. Transistorzündung mit Mehrfachverteiler
8.1 Grafik vom Aufbau
8.2 Beschreibung des Aufbaus
Autor: Arnd Koslowski

1. Grundlagen

Es kann für eigene Projekte oder für vorhandene Motoren vorkommen, das sie eine elektrische Zündung suchen mit der Sie den Zündfunken erzeugen können. Hierzu eignet sich die Transistorzündung sehr gut, da sie über viele Wege angesteuert werden kann um Zündfunken zu erzeugen.

Welche Wege gibt es, an eine Transistorzündung zu kommen?

1. Sie holen sich eine neue aus dem Autohandel.
2. Sie holen Sich eine gebrauchte vom Schrottplatz.
3. Sie kaufen sich einen elektronischen Bausatz. Ein Bausatz wird hier im Kapitel 2. beschrieben
4. Sie nutzen einen Schaltplan und bauen selbst eine Transistorzündung auf. Mehr Informationen dazu finden Sie hier im Kapitel 3.

Wenn Sie eine Transistorzündung nicht mechanisch über einen Unterbrecherkontakt oder Taster (Öffner) ansteuern wollen sondern Kontaktlos, benötigen Sie neben der Transistorzündung noch einen Hallsensor und einen Magneten. Dazu finden Sie Im Kapitel 4. die nötigen Informationen zu dem Hallsensor, sowie Informationen wie der Hallsensor mit einem Magneten angesteuert wird im Kapitel 5.

Zum Schluss wird im Kapitel 6. noch kurz auf eine Zündspule eingegangen, wie Sie beim Umbau des Notstromaggregates verwendet wurde.

Im Kapitel 7. finden sie Hinweise, wie sie die Schaltung testen können.

Wenn sie die Zündung für eigene Aufbauten benötigen, bei der mehr als eine Zündkerze angesteuert werden muss, finden Sie im Kapitel 8 eine Anregung wie Sie das umsetzen könnten.

Hinweis. Alle nachfolgend beschriebenen Informationen sollten nur von einem Fachmann durchgeführt werden. Alle Umbauten geschehen auf Eigenes Risiko.

2. Vellemann Zündung K2543

Es gibt von Velleman den Bausatz einer Transistorzündung. Der Bausatz heißt K2543, ist vergleichsweise günstig, in einer Stunde aufgebaut und angeschlossen. Der Bausatz ist daher gut für Elektronikeinsteiger geeignet.

2.1 Schaltungsaufbau Bildergalerie

Die folgende Galerie zeigt ein paar Bilder vom Zusammenbau.​

2.2 Ansteuerung der Transistorzündung

Die Transistorzündung kann mit den folgenden Kontakten angesteuert werden:

• Unterbrecherkontakt (Originalbetrieb Auto, siehe auch Kap 8.1)
• Hallsensor (Siehe auch Kapitel 2.3)
• Taster/Schließer (Siehe auch Kapitel 2.6)

Im folgenden Video wird auf die Unterschiede dieser 3 Kontaktarten eingegangen und das Verhalten der Transistorzündung:

“Transistorzündung selbst gemacht für Wasserstoffmotor”

2.3 Testaufbau mit Hallsensor TLE4905

In diesem Kapitel wird noch einmal auf die Verschaltung mit dem Hallsensor TLE4905 eingegangen. Der fertige Bausatz wurde mit 12V-Batterie, dem Hallsensor TLE4905, der Zündspule, und einer Zündkerze verbunden. Die folgenden Bilder zeigen den gesamten Testaufbau.

2.4 Verschaltung mit Hallsensor

Wie alle Komponenten der Zündung miteinander verschaltet werden, zeigt das rechte Bild.

Der Hallsensor wird einfach mit V+” und “Gnd” parallel zur Schaltung an die Batterie angeschlossen. Signalanschluss “Q” kommt an Anschluss “2” des K2543.

2.5 Video – Test der K2543-Schaltung

Nachfolgend der Test der K2543-Schaltung in einem Video

2.6 Verschaltung mit Unterbrecher/Taster

Die Vellemannschaltung K2543 ist ursprünglich dafür gedacht in einem alten Auto mit Zündverteiler und Unterbrecherkontakt eingesetzt zu werden und nicht mit einem Hallsensor.

Wie im Kapitel 2.2 bereits erwähnt, zieht die Zündung bei Nutzung eines Unterbrecherkontaktes oder eines Taster (Öffner) sehr viel Strom.

Bei Anwendung in einem Auto ist das vielleicht gewollt, da die Zündspule sehr oft entladen wird. Siehe dazu auch Kapitel 8.1

Wenn wir die Transistorzündung für eigene Versuche nutzen und es mehr auf einen geringen Stromverbrauch ankommt, ist es zu empfehlen nur einen Taster (Schließer) zu nehmen.

Vorteile:

• Es fließt nur ein Ruhestrom von 0,6A, anstatt ca. 3A bei Nutzung eines Unterbrechers/Öffners
• Die Zündspule wird nicht heiß.

Nachteil:

• Der Zündfunke wird erst abgegeben, wenn der Taster (Schließer) gedrückt und wieder losgelassen wird.

Der Aufbau mit Taster (Schließer) zeigt das folgende Bild

Im oberen Bild wird nur eine Zündkerze angesteuert.

Wenn mehrere Zündkerzen (z.B. Betrieb im Auto) nacheinander angesteuert werden sollen, finden Sie im Kapitel 8 passende Informationen hierzu.

3. Eigene Transistorzündung

Neben dem bisher gezeigten Vellemannbausatz können Sie die Transistorzündung auch selbst aufbauen. Der folgende Schaltplan einer elektrischen Zündung, basiert auf den Informationen im Overunityforum und funktioniert ebenfalls gut.

3.1 Platinenlayout auf Streifenrasterplatine

Eine mögliche Anordnung auf einer Streifenrasterplatine könnte so aussehen, wie auf den folgenden Bildern zu sehen. Der Aufbau auf Streifenraster funktioniert, ist für Elektronikeinsteigern jedoch nicht so einfach umzusetzen wie der Bausatz aus Kapitel 2.

Eine Bauteileliste, den Schaltplan mit mehr Details finden Sie hier im Downloadbereich. Das Dokument heisst “Zündung Notstromaggregat” und ist eine ZIP-Datei.

Die beiden FET’s werden über Kabel an den Lötnägeln angeschlossen.
Bei meinem Aufbau wurden Sie aus dem Gehäuse herausgeführt und gegeneinander mit Kühlkörpern angeordnet. Die Anschlüsse auf der Platine sind so ausgelegt, das die Kabel der FET’s später nicht gekreuzt werden.

3.2 Platinenlayout selbst entwickelt

Hier rechts, wurde die Schaltung auf eine Platine umgesetzt, die in die Euro-Box passt. Diese Euro-Box findet Ihr auch auch in der Bauteileliste im Downloadbereich.

Bei diesem Aufbau wird der Hallsensor, die Stromversorgung und die Anschlüsse für die Zündspule, über 3-polige Anschlussklemmen angeschlossen.

Der erste Prototyp dieser Zündung wurde fertig aufgebaut und funktioniert. Beim Prototyp wurden noch Hochstromstecker verbaut. Da diese Stecker zu hoch sind, wurde in dem hier gezeigten Layout wieder auf einen Wannenstecker umgestellt.

Im folgenden Bild ist der fertige Aufbau zu sehen:

3.3 Kühlung MosFETs

Bei den beiden FET’s ist auf gute Kühlung zu achten, da diese im Betrieb sehr warm werden können. Achten Sie darauf das beide MosFETs nicht an derselben Kühlfläche angeschraubt werden. An der Fläche der MosFETs, die am Kühlkörper angeschraubt wird, ist “Drain” angeschlossen. Das heisst das beim IRF-840 ca. 12V anliegen und beim SPP20N60S bis zu 300V. Daher nehmen Sie entweder zwei getrennte Kühlkörper, oder isolieren die anzuschraubende Fläche des IRF-840 mit einer Glimmerscheibe und einer Isolierhülse.

Die Schaltung wird noch an einer Zündspule angeschlossen.

4 Der Hallsensor

Der Hallsensor hat die Aufgabe Änderungen im Magnetfeld zu erkennen und als Signal weiterzuleiten. Bei jeder Umdrehung des grossen Zahnrades, wird durch den Rundmagneten in der Kunststoffscheibe die Zündung im richtigen Moment angesteuert. Als Hallsensor kann der TLE4905 oder der TLE4935 verwendet werden.

Für einen einfachen Aufbau empfehle ich den TLE4905.

Der Hallsensor TLE4905 und der hierfür benötigte Magnet werden im Kap. 4 und Kap. 5.1 erklärt

Der Hallsensor TLE4935 und der hierfür benötigte Magnet werden im Kap. 4.3 und Kap. 5.2 erklärt

4.1 Hallsensor TLE4905

Beim TLE4905 reicht es, den Südpol eines Rundmagneten an ihm vorbeizuführen. Dann erzeugt der Hallsensor ein Signal für die Transistorzündung, die den Funken an der Zündspule auslöst. Bei Verwendung des TLE4905 bitte darauf achten, das der Rundmagnet mit dem Südpol hin zum Hallsensor im Zahnrad eingebaut wird.

4.2 Unterschied Hallsensoren Video Teil 1

Wo der Unterschied zwischen dem TLE4905 und 4935 liegt, können Sie im folgenden Video sehen. In Teil 1 wird auf den TLE4905 eingegangen:

4.3 Hallsensor TLE4935

Der TLE4935 löst erst ein neuer Impuls aus, wenn erst der Nord- und danach der Südpol des Magneten an ihm vorbeigeführt wurden. Erst nach Nord-Südpolwechsel gibt er einen Impuls an die Transistorzündung, die den Funken an der Zündspule auslöst.

Bei Verwendung des TLE4935 ist auf den genauen Einbau des Rundmagneten zu achten. Mehr siehe Kapitel 5.1

4.4 Unterschied Hallsensoren Video Teil 2

Eine Funktionserklärung des TLE4935 können Sie im folgenden Video Teil 2 sehen:

5 Der Rundmagnet

Als Magnet habe ich mich für einen Rundmagneten mit 10mm Durchmesser und 5mm Höhe entschieden. Dieser passt gut in das Kunststoff-Zahnrad.

5.1 Normale Magnet für Hallsensor TLE4905

Für den Hallsensor TLE4905 wird ein Rundmagnet 10mm mit “axialer” Magnetisierung verwendet. Je Fläche hat dieser Magnet einen Magnetpol. Es ist darauf zu achten, das beim Einbau des Magneten in das Zahnrad, der Südpol in Richtung des Hallsensors zeigt. Die beiden folgenden Bilder veranschaulichen dies.

5.2 Diametrale Magnet für Hallsensor TLE4935

Wieso ein diametral magnetisierter Rundmagnet?

Bei dem ersten Aufbau der Schaltung wurde ein TLE4935 verwendet. Dieser gibt nur einen weiteren Impuls, wenn erst der Plus- und dann der Minuspol (bzw. Nord- und Südpol) eines Magneten vorbeigeführt wurde.

Meist werden Rundmagnete so magnetisiert, das jede Seite einen Magnetpol hat. Bei einem diametral magnetisierten Rundmagneten sitzt der eine Pol auf der oberen Rundung und der Gegenpol auf der unteren Rundung.

Wenn der Magnet nun richtig ausgerichtet eingesetzt ist, wird bei einem Umlauf genau einmal der Plus- und danach der Minuspol des Magneten am Hallsensor vorbeigeführt. Dadurch zündet die Zündung bei jeder Drehung, wie es sein sollte. Die folgenden Schematas zeigen wie der Magnet eingesetzt werden muss.

6 Zündspule

Die elektrische Transistorzündung erzeugt nur die Initialspannung für eine Zündspule. Ohne die Zündspule gibt es keinen Zündfunken. Ich habe als Zündspule einen Bautyp genommen, der in alten Autos verwendet wird, die noch einen mechanischen Zündverteiler haben. Hier eine Zündspule für einen VW-Polo älteren Baujahres.

7 Test einer elektrischen Zündung.

Hierfür benötigen Sie :

• 12V Batterie
• Zündkerze
• Zündspule
• Erdungskabel
• Magnet

Alles wird miteinander verbunden und die Zündkerze über das Erdungskabel und das Zündkabel angeschlossen.

Nun die Betriebsspannung anklemmen und mit dem Magneten am Hallsensor vorbeigehen. Wenn die Zündkerze funkt, ist alles korrekt aufgebaut. Wenn nicht, muss die Schaltung noch einmal geprüft werden. Zum Beispiel ob der Hallsensor und die FET’s richtig angeschlossen sind.

8 Transistorzündung mit Mehrfachverteiler

Was kann man machen, wenn mit einer Transistorzündung mehrere Zündkerzen nacheinander gezündet werden sollen, vergleichbar dem Einsatz in einem Auto. Ein Beispiel für den Alternativen Einsatz der K2543 wäre eine langgezogene Heizanlage, bestehend aus mehreren Brennern, die nacheinander gezündet werden müssen.

8.1 Grafik vom Aufbau

Wie solch ein Aufbau aussehen könnte zeigt das folgende Bild:

8.2 Beschreibung des Aufbaus

Die Bauteile des Aufbaus:

1. Zündverteiler aus Auto mit Unterbrecherkontakt
2. Transistorzündung Vellemann K2543
3. Zündspule
4. Getriebemotor
5. Schalter
6. PWM (hier nicht im Bild)
7. 12V-Batterie
8. Gemeinsame Erdung für Batterie und Zündkerzen
9. 4 Zündkerzen

Aus einem älteren Auto wird ein kompletter Zündverteiler (hier für 4 Zylinder) genommen, mit dem Anschlussteil der vom Motor angetrieben wird. An diesem wird der ggf. noch vorhandene Kondensator abgeklemmt, da dieser nicht mehr gebraucht wird.

An der Achse die den Verteilerfinger in Drehung versetzt, wird über eine Achse ein 12V-Getriebemotor angeschlossen. Bei der Wahl des Getriebemotors ist darauf zu achten, wie viele Umdrehungen/Min dieser hat, damit die spätere Drehzahl zu Ihrer benötigten Zündzeit passt. Hier können Sie bei Bedarf zwischen dem Schalter und dem Getriebemotor noch eine PWM einbauen, um die Drehzahl stufenlos anzupassen.

Die restliche Verschaltung ist wie beim Einsatz der Vellemann K2543 in einem Auto. Die K2543 wird an die Zündspule und den Unterbrecherkontakt des Verteiler angeschlossen und löst so im richtigen Moment den Zündfunken aus.

Hinweis:
Anstatt des 4-fach Zündverteilers, können auch 6 oder 8-Zylinderzündverteiler verwendet werden. Die Anzahl der Reedkontakte muss in dem Fall ebenfalls auf die gleiche Anzahl erhöht werden.

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