Магнето устройство и принцип работы: Катушка магнето бензопилы. Что такое магнето? Работа магнето. Устройство и работа

Содержание

Устройство магнето — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рис. 72. Токораспределительное устройство магнето СС4.

Токораспределительное устройство магнето М18 отличается конструктивно от магнето типа СС. Шестерня распределителя 7 [c.112]

Широко распространенным типом зажигания является зажигание при помощи магнето. Схема устройства магнето с вращающимся якорем показана на фиг. 519 и 520. [c.503]

Имея принципиально одинаковое устройство, магнето отличаются друг от друга размерами, расположением и конфигурацией отдельных [c.241]

На фиг. 361 приведена принципиальная схема устройства магнето с вращающимся якорем. В магнето этого [c.409]

В целях уменьшения габарита на некоторых двигателях (Либерти и М-5) угол между рядами цилиндров взят = 45°. В этом случае порядок зажигания не меняется, но чередование вспышек получается с различными интервалами (фиг. 15 и 16). Вследствие неудобств с устройством магнето такое расположение рядов цилиндров распространения не получило. [c.149]

Магнитнотвердые материалы применяют для изготовления постоянных магнитов в электро- и радиоаппаратуре (в магнето, различных измерительных приборах, реле, устройствах магнитной памяти, ЗУ, счетно-решающих устройствах, ЭЦВМ). [c.276]

К первой группе, как уже было упомянуто, относится регулировка момента зажигания 1) поворотом прерывателя относительно корпуса магнето (ручная) и 2j центробежным автоматом, вводимым между ротором и кулачком прерывателя в приспособлениях этой группы при изменении опережения зажигания изменяются характеристика и величина напряжения магнето, поэтому здесь диапазон регулировки момента зажигания, зависящий от устройства и расчёта магнитной цепи магнето, ограничен и редко превышает 30—35°. [c.319]

Шестая глава содержит сведения по теории, общему устройству, элементам и характеристикам применяемого на современных двигателях электрооборудования. Приведены указания по выбору электрооборудования для отдельных типов машин. Изложены также справочные данные по всем типам автомобильного электрооборудования (генераторам, стартерам, распределителям, свечам, магнето), выпускаемого отечественными заводами. [c.411]

Пластические массы из группы фенопластов, поставляемые в производство в виде пресс-порошков электроизоляционных марок (К-211-2, К-21-22, ВК-212), используются для изготовления путем горячего прессования распределителей тока, деталей магнето, ламповых панелей, штепсельных разъемов, оснований и плит электротехнических устройств и т. д. [c.378]

Как производится регулирование зацепления зубчаток в магнето типа СС и как произвести сборку токораспределительного устройства [c.117]

На станине стенда имеется зажимное приспособление 2 с центрирующим устройством в виде двух призм, передвигаемых двойным винтом с левой и правой резьбой. В это приспособление устанавливается испытуемый агрегат — прерыватель-распредели-тель, магнето, генератор или стартер. [c.122]

Основными элементами рабочих систем зажигания являются магнето, провода высокого напряжения, экранирующие устройства и переключатели магнето. [c.339]

Автоматическая регулировка момента зажигания. Для автоматического изменения опережения зажигания в магнето применяются центробежные регуляторы в виде специальной муфты, соединяющей вал магнето с приводным валом двигателя. Устройство такой муфты опережения показано на фиг. 356, г. [c.408]

Магнето представляет собой единый агрегат (рис. 86), в котором совмещены генератор переменного тока, индукционная катушка, прерыватель, конденсатор, а также распределительное устройство. [c.143]

В магнето, предназначенных для работы одноцилиндровых двигателей, распределительное устройство не ставят. [c. 143]

Классификация магнето по форме магнитной цепи. По устройству магнитной цепи магнето разделяются на следующие основные типы [c.201]

С трактора нужно снять и тщательно очистить, смазать и сдать на склад для хранения генератор, фары с лампами, подогревательное устройство, вентилятор кабины, стартер, ремни вентилятора, а также искровую свечу зажигания и магнето пускового двигателя. [c.116]

Дроссельные зз слюики 3 и 4 служат для ручной регу-Л1ировки смеси и равномерной подачи ее в цилиндр. Регулирование мощности двигателя произ водится центробежным регулятором 17, юотор ый при помощи поводка 16, рычага 14 и тяги 13 перемещает точку опоры толкателя И на качающемся рычаге 10, изменяя в результате этого величину подъема клапана. Зажигание смеси производится электрической искрой от магнето (устройство магнето см. ниже). [c.290]

Устройство магнето. Постоянный магнит магнето. Магнит является одной из существенных деталей магнето. Для изготовления магйитов применяют специальные сорта стали. [c.100]

Принципиальная схема устройства магнето с врап1аю-П1 и м с я магнитом представлена на фиг. 359. Сердечник неподвижного якоря снабжен полюсными наконечниками, между которыми помещаются полюсы вращающегося магнита. При вращении магнита за один его оборот меняются величина и направление магнитного потока в сердечнике трансформатора [c.406]

Принципиальная схема устройства магнето с вращающимся ротором, представленная на фиг. 360, отличается от схемы описанного выше магнето лишь магнитной цепью. Магнитный поток неподвижного магнита подводится к сердечнику неподвижного трансформатора через железные сегменты ротора, вращающегося в пространстве между полюсными наконечниками магнита и сердечника трансформатора. При вращении ротора направление магнитного потока в сердечнике трансформатора меняется четыре раза за один оборот, поэтому магнето этого типа называется четырехискровым. Положения ротора, отвечающие оптимальному углу начала размыкания прерывателя, показаны на фиг. 362, в, г, д и е, [c.408]

Авиационные магнето французской фирмы SEV строятся также с применением постоянных магнитов из никельалю-миниевой стали. Ротором сл ужит здесь постоянный магнит, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного одной, двумя, тремя и даже четырьмя парами полюсных наконечников я корь магнето неподвижен. При таком устройстве магнето может давать соответственно две, четыре, шесть и восемь искр за один оборот ротора. Прерывательный механизм расположен на оси ротора. Магнето снабжается автоматическим центробежным регулятором, весьма удачно размещенным внутри корпуса магнето. [c.340]

Французский завод BG, производящий в основном авиационные свечи американского типа В, разработал конструкцию магнето для авиадвигателей. В магнето этой фирмы применяется для постоянных магнитов никельалюминие-вый сплав. По принципу устройства магнето — якорной системы и похоже на магнето SEV, а именно постоянный магнит также выполнен в виде полого цилиндра и служит ротором. Полюсные наконечники у магнита сделаны не массивными, а набраны из листовой тонкой стали, что с производственной стороны является осложнением, но с точки зрения рабочего процесса — достоинством. Другой отличительной особенностью магнето BG является привод [c.340]

Электрохимическое обессоливание основано на разделении и удалении ионов солей под действием постоянного электрического тока. Устройство представляет собой ванну, в которую погружены два электрода (катод и анод), а между ними ионитовые диафрагмы толщиной 1 мм (рис. 19.21). Эти диафрагмы обладают избирательной ионопроницаемостью, очень большим диффузионным сопротивлением высокой электропроводностью. Избирательная ионопроницаемость заключается в том, что диафрагма из катионита не пропускает анионы, но пропускает катионы, а анионитовые диафрагмы, наоборот, проницаемые для анионов и практически непроницаемы для катионов. Ионитовые диафрагмы изготовляют из ионитовых смол различных марок. Под действием тока, проходящего последовательно через все камеры, катионы растворенных солей (например, Na+) переносятся к катоду, а анионы (например, С1 )—к аноду. Вследствие этого в одних камерах, образуемых диафрагмами (например, в четных), получается обессоленная жидкость, а в других (нечетных) — сильно концентрированная жидкость (рассол). В качестве материала для катода рекомендуется нержавеющая сталь, а для анода — магнетит (плавленая закись— оксид железа). Диафрагмы обессоливающей ванны зажаты между крышками с торцовых сторон ванны, стянутыми болтами, и изолированы друг от друга резиновыми или кинлингеритовы-ми прокладками в виде рамы. [c.272]

Магазины ( торговые (складские устройства для хранения изделий В 65 G 1/00-1/20, 3/00-3/04 транспортные средства, оборудование под них- В 60 Р 3/025) для хранения инструментов в станках В 23 Q 3/155) Магнетизм, использование при предварительной обработке воздуха, топлива или горючей смеси в две F 02 В 51/04 Магнето в системах зажигания F 02 Р 1/00-1/08 Магнитное [поле (Земли, использование для управления космическими летательными аппаратами В 64 G 1/32 использование (при кристаллизации цветных металлов или их сплавов С 22 F 3/02 при литье В 22 D 27/02 для обработки воздуха, топлива или горючей смеси перед впуском в две F 02 М 27/00, 27/04 для образования струи из абразивных частиц в пескоструйных машинах В 24 С 5/08 в процессах злектроэрозионной металлообработки В 23 Н 7/38 при термообработке металлов и сплавов С 21 D 1/04 для удаления нанесенного избытка покрытия С 23 С 2/24 в холодильной технике F 25 D)> разделение материалов (В 03 С 1/00-1/30 при обработке формовочных смесей В 22 С 5/06) сопротивление, использование для измерения параметров механических колебаний G 01 НИ/02] [c. 108]

Включение и выключение счетчиков С, и Сз во время работы привода должно осуществляться строго одновременно с помощью электросекундомера С . Последний управляется схематично представленными на рисунке электрическими магнето Ей 2 и Ез, которые могут одновременно включаться или выключаться общим контактом /. С целью уменьшения инерционности счетчика вследствие действия его маховых масс, предусмотрено тормозное устройство, обеспечивающее мгновенную остановку счетчика в случае необходимости. [c.52]

Для двухцилиндрового двигателя, например садово-огородного трактора ХТЗ-7, применяется магнето М48В, конструктивно отличающееся от магнето М24 наличием токораспределительного устройства, которое имеет то же назначение, что и в батарейном зажигании. [c.106]

В магнето для многоцилиндровых (больше двух цилиндров) двигателей применяется токораспределительное устройство, конструктивно выполненное иначе. Объясняется это тем, что двухполюсный магнит может обеспечить получение только двух искр за один оборот магнита, а четырехцилиндровому четырехтактному двигателю требуется четыре искры за два оборота коленчатого вала. В связи с этим между враш,аюш имся магнитом и ротором распределителя необходимо вводить зубчатую понижающую передачу с передаточным числом 2 1, т. е. при одном обороте распределителя магнит должен сделать два оборота. [c.107]

Шестеренная передача к токораспределителю магнето СС4 имеет следующее устройство (рис. 71). Шестерня ротора распределителя 3 установлена на цанфе 5. Флянец 4 цанфы расположен относительно ее эксцентрично и закрепляется четырьмя винтами 6 в передней крышке магнето 7. Эксцентричная установка цанфы позволяет регулировать зубчатое зацепление шестерен распределителя. При повороте цапфы вправо расстояние между центрами шестерен увеличивается и одновременно изменяется величина зазора между зубцами. [c.107]

В передней крышке 6 имеется смотровое окно 1, через которое видна риска на шестерне 7 для установки момента зажигания на двигателе. Подобное же устройство имеет магнето М10 с флянце-вым креплением для пускового двигателя П-46 трактора С-80. [c.113]

На рис. 75 изображен ускоритель типа ПУ-4646. Его устройство и действие следующие. Ведущий флянец 1 имеет два выступа 3 и 5. Флянец получает привод от двигателя. Он связан пружиной 7 с ведомой муфтой 4 ускорителя. Ведомая муфта 4 жестко соединена с валом 9 ротора магнето с помощью конуса и шпонки. На ведомой муфте на шарнирах установлены две защелки 2 (изображена только одна). Неподвижный диск закреплен на корпусе магнето и снабжен выступом 10. Защелки имеют оси качания и за счет веса плеча 6 вводят зуб защелки в зацепление с выступом 10. При вращении коленчатого вала ведущий флянец 4 повертывается. Зуб защелки упирается в неподвижный выступ 10 диска. Ведомая [c.114]

В систему зажигания включены автоматические устройства защиты, которые при некоторых отклонениях в работе газомотокомпрессора выключают зажигание, замыкая иа массу обмотку магнето. Аппаратура системы зажигания выполнена взрывобезопасной. [c.196]

При пуске двигателя, вследствие малого числа оборотов йала магнето, искра получается слабой, что может затруднить пуск. Для усиления искры применяется так называемый пусковой ускоритель, сущность устройства которого заключается в следующем (фиг. 525). К корпусу магнето прикрепляется чашкообразный кожух или корпус ускорителя 1, имеющий на внутренней стороне выемку 4. С другой стороны с приводным валиком магнето жестко связана обойма 5, имеющая два прореза и выступ 7. Обойма входит в корпус ускорителя. [c.509]

Прводковые муфты дают возможность для некоторого перемещения осей валов. Эти муфты широко применяются в электро- счетчиках. Для привода магнето, для передачи крутящего момента на конденсатор переменной емкости и в других устройствах. [c.286]

В двухискровых магнето, предназначенных для двухцилиндровых двигателей, устанавливают распределительное устройство крышку распределителя с электродами т гнездами для проводов высокого на гряжения и распределительный ротор, который крепят на валу ротора магнето. [c.143]

В четырехискровом магнето также применяют распределительное устройство, при этом привод распределителя осуществляют через шестеренную пару от вала ротора магнето. [c.143]

Магнето М-24 одноискровое, правого вращения, с муфтой опережения зажигания МС-22А (см. ниже) устанавливается на пусковом двигателе ПД-10 трактора ДТ-54. По своему устройству и схеме магнето М-24 аналогично магнето М-47Б и отличается от него следующими особенностями [c.180]

Гетинакс марок А, Б и Г отличается повышенной электрической прочностью и применяется в высоковольтных устройствах. Марки А и Б предназначены для работы в трансформаторном масле, причем гетинакс Б имеет повышенную электрическую прочность вдоль слоев и применяется преимущественно для дисков и панелей трансформаторных высоковольтных шереключателей под нагрузкой. Гетинакс марки Г обладает повышенной влагостойкостью, предназначен для установок, работающих на воздухе в условиях повышенной влажности. Марка Вс. вьшускается толщиной только до 2 мм обладает повышенной. просвечиваемостью, применяется для торцовых прокладок трансформаторов магнето. Марки В и Д отличаются повышенными механическими характеристиками, предназначены для панелей и щитков как конструкционно-изоляционные материалы, марка Д—преимущественно для работы на воздухе. [c.204]

5. Начертите схему и объясните устройство магнето высокого напряжения. Причины недостаточного распространения. Тракторы и автомобили

Как проверить и устранить проблемы с системой зажигания?

Система зажигания — это система запуска вашего двигателя малого объема. Если вы запускаете двигатель с помощью троса или ключа на электрическом пусковом двигателе, вы полагаетесь на систему зажигания, которая должна произвести искру внутри камеры сгорания.

Части системы зажигания двигателя малого объема

Маховик с магнитами
Катушка или якорь
Пуск с помощью кнопки или троса (в зависимости от типа вашего двигателя)
Провод свечи зажигания
Свечи зажигания

Когда вы запускаете газонокосилку или двигатель малого объема, вы поворачиваете маховик, а его магниты проходят через катушку (или якорь). Это создает искру. Система зажигания регулирует фазу распределения так, чтобы искра зажигала воздушно-топливную смесь в камере сгорания, когда она достигает максимальной компрессии в каждом цикле двигателя, таким образом, максимизируя мощность двигателя.

Как только двигатель заработает, маховик продолжает вращаться, магниты продолжают проходить через катушку, а свеча зажигания продолжает выдавать искру с определенной частотой.

Типы систем зажигания

Твердотельные системы. Это более современные системы. В них используется крошечный транзистор в катушке или якоре, который замыкает электрическую цепь, которая проходит через провод свечи зажигания к свече (свечам) зажигания.
Системы с размыкателями. Они используются в двигателях, изготовленных до 1980 года. В этих системах вместо транзистора используется механический выключатель, который замыкает электрическую цепь, используемую для создания искры.

Общие проблемы с маховиком

Если вы столкнулись с проблемами зажигания, это чаще всего связано со срезанной шпонкой маховика. Вы также можете проверить магниты маховика на предмет наличия любых потенциальных проблем.

Для получения информации об этом посетите раздел Часто задаваемые вопросы о проверке маховика и шпонки.

Общие проблемы со свечой зажигания

Зажигание мотоцикла

Зажигание мотоцикла, мопеда, снегохода, квадроцикла и другой мото-техники несомненно является одной из важных систем, обеспечивающих надёжный пуск и бесперебойную работу двигателя, в любых погодных условиях. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, я постараюсь подробно описать разные системы зажигания, от самых простых и древних, выпущенных ещё в прошлом веке, до самых современных и сложных цифровых систем, устанавливаемых на самую современную мото-технику и не только. Так же я опишу особенности разных конструкций, их преимущества и недостатки, способы изготовления самодельных бесконтактных устройств, а так же другие нюансы, связанные с системой зажигания.

А если кое что, связанное с системами зажигания я уже написал у себя на сайте в других статьях, то конечно же я не буду повторяться в этой статье, а просто буду ставить соответствующую ссылку, по которой уважаемый читатель сможет перейти, при желании, для более глубокого ознакомления, и так — поехали.

Зажигание мотоцикла — для чего и как.

Так как статья рассчитана для новичков, то следует начать с азов и написать пару слов о назначении и принципе работы системы зажигания. Как знают многие, основная функция системы зажигания — это воспламенение рабочей смеси (с помощью свечи зажигания) в камере (камерах) сгорания двигателя мотоцикла, или иной мото-техники.

Я думаю многие знают, что рабочая смесь в камере сгорания поджигается электрической дугой от 20 до 40 киловольт (мощность зависит от конструкции системы зажигания и об этом мы ещё поговорим, рассматривая разные системы). Когда в камеру сгорания (или в камеры, если мотор многоцилиндровый) двигателя поступает и сжимается поршнем рабочая смесь (смесь топлива и воздуха в определённой нормальной пропорции, то есть 14,5 кг воздуха на 1 кг топлива), то её нужно поджечь в нужный момент.

Этот момент ещё называется опережением зажигания, так как смесь нужно поджечь чуть ранее, с опережением примерно за 1 — 3 мм. , не доходя поршнем до ВМТ — об углах установки опережения зажигания я написал вот в этой статье, а о регулировке зажигания тяжёлых отечественных мотоциклов желающие читают тут).

Так вот, в определённый момент (момент зажигания) рабочую смесь нужно поджечь электрической дугой (искрой), проскакивающей между электродами свечи зажигания, для того чтобы в процессе сгорания рабочей смеси, расширяющиеся в процессе сгорания газы смогли толкнуть поршень вниз, чтобы он смог с помощью шатуна совершить механическую работу. Надеюсь это понятно, идём далее.

А далее следует написать немного для новичков, откуда берётся волшебный и мощный высоковольтный разряд на контактах свечи зажигания. А разряд происходит благодаря трансформаторной катушке зажигания. Чтобы понять как она работает (принцип работы трансформатора) следует вспомнить курс школьной физики и явление электромагнитной индукции.

Вспомните, взглянув на рисунок 1 б, как в витки проволочной обмотки (простейшая катушка) мы помещали магнит, а к виткам подключали лампочку. А когда мы начинали двигать магнитный стержень, то в витках появлялся электрический ток и о чудо! — лампочка начинала светиться. Если же вместо лампочки подсоединить источник постоянного тока (аккумулятор или батарейку), как показано на рисунке 1 а, то обычный металлический стержень, помещённый в обмотки простейшей катушки, превратится в электромагнит.

Оба описанных мной чуть выше физических явления и используются для получения электрической искры на контактах свечи в системах зажигания. Только на катушке (как и на трансформаторах — по сути это одно и то же) должны быть две обмотки с разным количеством витков: первичная и вторичная.

А когда через первичную обмотку катушки зажигания проходит электрический ток, то сердечник, на который намотаны витки -намагнитится. Если же резко отключить ток (например с помощью кулачка и размыкающихся контактов прерывателя в контактной системе зажигания — она будет рассмотрена подробнее ниже), то пропадающее магнитное поле сердечника катушки, с помощью электромагнитной индукции, индуцирует (или индуктирует) на вторичной обмотке катушки напряжение.

А так как во вторичной обмотке катушки зажигания в несколько сотен раз больше витков проволоки, то индуцируемое напряжение на выходе катушки (на высоковольтном проводе) будет уже не 6 или 12 вольт, а во много раз больше, как я отмечал выше — примерно от 20 до 40 тысяч вольт (Кв — киловольт).

Принцип работы системы зажигания ещё можно наглядно глянуть в видеоролике внизу, под этой статьёй.

Рассмотрев выше общий принцип работы и появления искры, далее мы рассмотрим какие бывают системы зажигания, от самой древней и простой системы до более сложных и современных, а так же рассмотрим какие компоненты входят в конструкцию разных систем зажигания мотоциклов. Если же кого то интересуют более современные системы зажигания, то следует просто перемотать колёсико мыши вниз, пропустив более древние системы зажигания.

Системы зажигания мотоцикла — какие они бывают (от простого к сложному).

СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ БЕЗ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (без аккумулятора).

Магнето — это самая древняя и простая система зажигания, которая использовалась на старой мото-технике ещё прошлого века. Она используется и сейчас, в немного изменённом виде, в котором отсутствуют контакты прерывателя (система СDI) на некоторых мотоциклах, снегоходах, гидроциклах, мопедах, бензопилах, газонокосилках и др. мототехнике. Основное преимущество этой системы — это отсутствие аккумуляторной батареи, что было очень актуально для военных мотоциклов, а так же для советской мото-техники во времена дифицита мотоциклетных (и не только) аккумуляторов в советское время.

Также отсутствие аккумуляторной батареи важно и на кроссовых мотоциклах, где имеет значение каждый грамм веса, и даже на бензопилах. Но на современных кросачах и бензопилах стоят более современные системы зажигания (о них я расскажу ниже), но принцип магнето (магдино) и отсутствия батареи сохранился и поныне.

Ну а основное отличие магнето от магдино в том, что в магдино ещё имеются дополнительные обмотки генератора, служащего для питания потребителей мотоцикла. То есть если на мотоцикле генератор расположен не отдельно от магнето, а в одном приборе, то это магдино. А если на мотоцикле две независимые системы зажигания и освещения, то на таком мотоцикле установлено магнето.

Двигатель мотоцикла с магнето будет работать даже если снять с него не только аккумулятор, но и генератор, так как это две независимые системы (система зажигания работает от магнето и не зависит от генератора и аккумулятора, работающих на освещение и другие потребители). У меня у самого есть в личном пользовании прекрасный мотоцикл Симсон 425 S 1961 года выпуска с зажиганием от магнето, который я могу завести даже если снять с него генератор и аккумулятор.

Зажигание мотоцикла — магнето с неподвижными обмотками.

Магнето по сути представляет из себя простейший генератор переменного тока, который создает переменный ток низкого напряжения, но этот ток благодаря обмоткам встроенного в магнето трансформатора превращается в импульсный высоковольтный ток, способный пробить искру между контактами свечи зажигания.

Как видно на рисунке 2, магнето состоит из магнитной системы и электрической. В магнитной системе имеются постоянные магниты, железный сердечник якоря и полюсные башмаки. А электрическая часть магнето представляет собой трансформаторную катушку зажигания и прерыватель тока, ну и имеется конденсатор. Эта система механического прерывателя аналогична контактной батарейной системе зажигания мотоциклов и я её опишу чуть ниже, в разделе батарейное контактное зажигание.

Мотоциклетные магнето бывают двух систем: одна из них с неподвижными обмотками, а вторая наоборот — с неподвижными постоянными магнитами. Ниже мы рассмотрим обе системы более подробно.

Любое магнето (без особой переделки) работает и выдаёт искру только при вращении ротора в одну определённую сторону. И поэтому выпускали и выпускают магнето с вращением как в правую, так и в левую сторону. Как правило на многих магнето на корпусе (а у маховичного магнето на самом маховике) нанесена стрелка, показывающая как должно (вправо или влево) вращаться магнето при работе двигателя.

Чтобы заглушить двигатель, работающий от магнето, нужно закоротить на корпус (массу) мотора провод, идущий от первичной обмотки катушки зажигания.

Как я написал выше, магнето бывают двух систем и ниже мы чуть подробнее рассмотрим каждую из них.

Система магнето с неподвижными обмотками.

Этот тип магнето стоит ни на моём мотоцикле Симсон 425 S и такой тип ещё называют магнето с магнитным ротором, так как в вращающемся роторе имеются постоянные магниты. У такого магнето вращается только магнит (магнитный ротор), а стальной сердечник 5 (см. рисунок 2 а), с намотанной на нём обмотками катушки зажигания 3 и электролитическим конденсатором 7 закреплены в корпусе магнето неподвижно, который уменьшает искрение на контактах прерывателя и усиливает искру между контактами свечи зажигания.

В системе этого магнето (так же как и в батарейной контактной системе зажигания) ещё имеется прерыватель 8 невращающегося типа, благодаря которому происходит образование искры (я об этом уже писал выше — контакты прерывают ток и тем самым во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется высокое напряжение, поступающее по высоковольтному проводу на свечу зажигания 1).

Принцип работы этого магнето довольно прост: магнитный ротор 6 от привода двигателя вращается между полюсными башмаками стального сердечника катушки зажигания, которая расположена в средней части сердечника (см. рисунок 2 а). При вращении ротора, при каждом его обороте магнитный поток дважды меняется по направлению и величине.

И так же как и в магнето с вращающейся обмоткой якоря (о таком магнето я напишу ниже) при изменении магнитного потока в первичной 4 и во вторичной 2 обмотках катушки зажигания индуктируется электродвижущая сила, которая тем больше, чем больше скорость вращения ротора и соответственно больше скорость изменения магнитного потока.

Ну а когда контакты прерывателя 8 находятся в замкнутом состоянии, то в первичной обмотке имеется ток. А когда край магнита ротора начинает отходить от башмака на 2 — 3 мм (см. рисунок 2 а), то в этот момент контакты прерывателя начинают размыкаться с помощью кулачка 9. От этого в первичной обмотке катушки зажигания ток изчезает, а во вторичной обмотке индуктируется высоковольтный ток, который проходя по высоковольтному проводу попадает на контакты свечи зажигания 1, между которыми проскакивает искра.

Основным недостатком магнето является то, что напряжение, необходимое для надёжного искрообразования на свече зажигания, появляется только при числе оборотов ротора не менее 1000 в минуту, а это не всегда возможно при проворачивании мотора кикстартером и при запуске и от этого могут возникнуть трудности с пуском (особенно если ещё контакты прерывателя подгоревшие). Если имеется кикстартер, или если пробовать заводить мотоцикл с толкача (что многие и делают, а например на мопедах с педальным приводом только так и заводят моторчик), то шансы пустить двигатель существенно увеличиваются.

Система магнето с неподвижным магнитом.

В такой системе, как видно из её названия, в магнитном поле вращается не магнит, а якорь с обмотками (с двумя обмотками и конденсатором) причём якорь одновременно служит и катушкой зажигания и генератором — см. рисунок 3 а. А прерыватель тока, установленный на валу 5 якоря, вращается внутри обоймы 15, которая имеет выступы.

Магнето с неподвижным магнитом (подвижными обмотками):
1 — свеча зажигания, 2 — держатель щётки, 3 — разрядник, 4 — угольная щётка, 5 — вал якоря, 6 — коллектор высокого напряжения, 7 — вторичная обмотка, 8 — первичная обмотка, 9 — конденсатор, 10 — угольная щётка, 11 — прерыватель тока, 12 — пружинный контакт, 13 — крышка прерывателя, 14 — кнопка глушения мотора, 15 — обойма прерывателя, 16 — контакт молоточка, 17 — контакт наковаленки.

Прерыватель тока закрывается крышкой 13, на которой крепится пружинный контакт 12. Ну и ещё имеется кнопка 14, замыкающая контакт на массу, чтобы заглушить мотор. На рисунке 3 а видно, что первичная обмотка 8 одним концом соединяется с массой и подведена к наковаленке 17. А молоточек 16 и сам корпус вращающегося прерывателя тока соединяются с массой через угольную щётку 10.

Ну а конец вторичной обмотки 7 выводится к коллектору 6 высокого напряжения. А медное кольцо, залитое в карболитовом коллекторе, довольно надёжно изолируется по бокам с помощью высоких рёбер. Коллектрор у магнето для двухцилиндровых моторов так же служит и распределителем. От коллектора высоковольтный ток (через угольную щётку 4 и держатель щётки 2) по высоковольтному проводу поступает на свечу зажигания 1, а далее через массу возвращается в магнето.

Когда якорь начинает вращаться (например от привода кикстартера двигателя), то в магнитной системе магнето, показанной на рисунке 3 б (между полюсными башмаками) начинает появляться переменный магнитный поток. При этом силовые линии меняющегося магнитного потока начинают пересекать витка первичной и вторичной обмотки якоря и при этом начинают индуктировать в них эдектро-движущую силу, напряжением примерно т 20 до 40 вольт в первичной обмотке, а во вторичной обмотке примерно 1000 — 2000 вольт.

Но во вторичной обмотке из-за зазора между электродами свечи зажигания ток не проходит. И в этот момент контакты прерывателя 11 находятся в замкнутом состоянии, а через первичную обмотку проходит ток, который достигает максимального значения в момент, когда край железного сердечника якоря начинает отходить от полюсного башмака.

В это время контакты прерывателя 11 начинают размыкаться, при этом величина тока в первичной обмотки падает до нуля, а во вторичной обмотке индуктируется высоковольтный ток, который способствует проскакиванию искры между электродами свечи зажигания.

Ну а конденсатор 9, так же как и в выше описанном магнето и так же как в контактной батарейной системе зажигания (будет описана ниже) включают параллельно контактам прерывателя, предназначен для уменьшения искрения между контактами прерывателя. Также конденсатор предназначен для более быстрого исчезновения тока в первичной обмотке катушки, что способствует дополнительному увеличению напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания и увеличивает мощность искры на свече.

Чтобы предотвратить пробой изоляции катушки зажигания, в случае соскакивания свечного колпачка со свечи, в магнето устанавливается разрядник 3, через который искра проскакивает на корпус (массу) магнето. В обойме прерывателя магнето делают всего один выступ (а медное кольцо сплошное — без разрыва), если мотор одноцилиндровый. Если же двигатель двухцилиндровый, то соответственно делают два выступа.

Недостатками магнето этого типа (магнето с вращающемся якорем и обмотками) являются наличие скользящих контактов, которые со временем изнашиваются от трения и меньшая надёжность вращающейся обмотки и конденсатора (неподвижные более надёжны).

Маховичное магнето.

Магнето этого типа показано на рисунке 4 и оно в прошлом веке широко использовалось на небольших малокубатурных моторах мопедов и мотоциклов (а также на некоторых мотороллерах). В последствии такие магнето стали делать как часть маховичного магдино, о котором я напишу ниже. Как видно на рисунке 4 у маховичного магнето магниты устанавливают в ободе маховика 1 двигателя. Маховик с расположенными в нём магнитами крепится на цапфе коленвала, а значит и вращается с точно таким же числом оборотов.

Маховичное магдино: 1 — маховик, 2 — основание магдино, 3 — пазы для сдвига основания и регулировки опережения зажигания, 4 — регулируемый контакт наковаленки, 5 — контргайка, 6 — молоточек.

А на закреплённом неподвижно основании 2 расположены три стальных сердечника с катушками. Одна катушка является катушкой зажигания, а две другие (бывают и больше) предназначены для вырабатывания тока для потребителей (освещения, сигнала и т.п.). Также на основании магдино расположен прерыватель тока, с регулируемым контактом наковаленки 4.

Контакт молоточка 6 размыкается с помощью вращающегося кулачка, закреплённого на ступице маховика. Ну а пазы 3 в основании служат для того, чтобы можно было открутив крепёжные винты, немного двигать основание вправо-влево, при регулировке момента зажигания.

При пуске двигателя мотоцикла (мопеда) с таким маховичным магдино нежелательно включать фару и другие потребители, так как от этого будет не такая мощная искра на свече и возможность лёгкого запуска уменьшится. Кстати, на некоторых мотоциклах устанавливалась аккумуляторная батарея, которая использовалась для стояночного света и переноски и на таких мотоциклах для возможности заряжать батарею, устанавливали простейшие выпрямители тока (даже селеновые, когда не было полупроводниковых диодов) и простейшие дроссели для ограничения тока.

Кстати, если же на мотоцикле установлен отдельный генератор постоянного тока, а магнето отдельно (как на моём Симсоне 425 S) то выпрямитель не требуется, а только лишь реле-регулятор тока.

При вращении магниты маховика проходят с большой скоростью мимо сердечника закреплённой неподвижно катушки зажигания и эта особенность (несмотря на простую конструкцию) при тщательном изготовлении позволяет сделать очень надёжную и безотказную систему зажигания. Принцип такой нажёжной конструкции магнето используют и сейчас на многих современных мопедах, скутерах, бензопилах, кроссовых мотоциклах, только с небольшими изменениями (усовершенствованиями), которые будут описаны позже.

Зажигание мотоцикла от магдино.

Маховичное магдино уже было показано выше на рисунке 4. Маховичное магдино с генератором переменного тока является упрощённым типом магдино. Они бывают с внутренней катушкой зажигания и с выносной катушкой. Описываемый мной чуть ниже генератор переменного тока с выносной катушкой зажигания тоже можно назвать магдино переменного тока, но как было сказано — катушка зажигания крепится отдельно.

Но также бывают и магдино постоянного тока, которые устанавливаются на привод от распределительного вала, а не от коленвала и соответственно обороты ротора у них в два раза меньше, а значит и мощность искры тоже. А вообще, все магнето работают по принципу, чем больше обороты, тем мощнее искра.

И поэтому некоторые производители делали конструкцию, в которой якорь генератора (или магнето) приводится во вращение с помощью дополнительной повышающей обороты шестерёнчатой передачи, расположенной внутри корпуса магдино. Также были конструкции прошлого века (на старых антикварных мотоциклах) у которых генератор был съёмный и крепился с корпусу магнето с помощью стальной стяжной ленты.

Магдино типа Бош: 1 — вал якоря, 2 — корпус, 3 — корпус генератора, 4 — магнитная пластина, 5 — регулятор напряжения, 6 — обойма прерывателя.

А например магдино Бош, устанавливаемое на старые мотоциклы БМВ и показанное на рисунке 5, имеет в своей конструкции несъёмный генератор 3 с реле регулятором 5 Г-образного типа, и встроенным магнето с вращающимся якорем. К корпусу 2, выполненному из алюминиевого сплава, крепятся с помощью винтов два постоянных магнита 4, имеющих прямоугольную форму (в виде пластин).

В корпусе 2 магдино залит стальной сердечник, замыкающий боковые магниты. А прерыватель тока вращается внутри обоймы 6, имеющей специальные выступы. Передача вращения от якоря 1 магнето к якорю генератора осуществляется с помощью трёх шестерен. Паразитная промежуточная шестерня устанавливается на оси с довольно приличным рабочим зазором, чтобы уменьшить шум при работе. Также на корпусе (на его тыльной части) расположен Г-образный реле-регулятор, который закрывается крышкой.

На мотоциклах, оборудованных такими магдино (как на одноцилиндровых, так и двухцилиндровых), все компоненты электрооборудования расположены в одном компактном приборе и защищены от внешних воздействий, и электропроводка довольно короткая и очень простая. Но основной недостаток этих магдино — это довольно скромная мощность генератора и соответственно очень маленькая мощность света в фаре. И поэтому они постепенно канули в лету, так же как и маломощные генераторы постоянного тока.

Ну а теперь мы переходим к более современным системам зажигания мотоциклов и другой мото-техники , работающих без дополнительного источника тока (аккумулятора).

Современная система зажигания без дополнительного источника тока — СDI.

Эта система, если быть точным, расшифровывается как Capacitor Discharge Igniton , что в переводе с английского означает система зажигания с разрядом от конденсатора. Такие системы устанавливаются почти на всех современных мопедах, скутерах, некоторых мотоциклах (кроссовых, эндуро), гидроциклах, снегоходах, ATV и даже на бензопилах и газонокосилках, где не нужен лишний вес и хлопоты от аккумулятора. И эта система гениально проста и довольно надёжна.

Конструкция этой системы показана на рисунке 6 и с виду похожа на описанные мной выше магдино, но принцип работы отличается, так как для разряда искры используется конденсатор и ещё кое какие детали, которые я опишу ниже. Так же как и в древних магдино, описанных мной выше, здесь тоже имеется намагниченный ротор и так же имеются несколько катушек, часть из которых работает на потребители (свет, сигнал …), а часть — точнее две штуки, работают на систему зажигания.

Одна из этих двух катушек вырабатывает электрический ток (примерно 160 вольт), когда мимо неё пробегает магнит вращающегося ротора. А вторая катушка играет роль управляющего датчика, создающего в нужный момент импульс разряда на свече (опять же когда на датчик набегает специальный выступ на роторе). Катушка датчика работает подобно датчику Холла, выдавая в нужный момент импульс (о системе зажигания с Холлом мы ещё поговорим ниже), но отличается от него по конструкции и внешнему виду.

Ротор закреплён на цапфе коленвала и когда мы начинаем вращать его киком, или электростартером, для запуска мотора, то при вращении коленвала и соответственно при вращении ротора, мимо выступающего сердечника катушки датчика проходит специальный выступ на магните ротора и в катушке появляется электромагнитный импульс, который проходит по проводам к тиристору (расположенному в блоке управления или в коммутаторе) и тут же отпирает его.

Чтобы лучше понять новичкам, роль тиристора — это роль выключателя, только в отличии от выключателя (или контактов прерывателя) тиристор это управляемый электротоком полупроводниковый прибор, в котором нет механических контактов, а значит нечему изнашиваться или подгорать.

При отпирании (включении) тиристора, электрический ток поступает на конденсатор (ещё на пути от катушки к конденсатору переменный ток выпрямляется диодом) и далее, накопленный в ёмкости конденсатора разряд, поступает на первичную обмотку катушки зажигания, ну а далее, благодаря рассмотренному выше явлению электромагнитной индукции, разряд многократно увеличивается во вторичной обмотке катушки зажигания до положенных 20 — 40 киловольт и проходя по высоковольтному проводу от катушки выстреливает между электродами свечи зажигания.

Как я отметил в скобочках выше, в схеме ещё имеется полупроводниковый диод, который выпрямляет переменный ток, образующийся в катушке маховичного генератора. Ведь когда вращается ротор, то мимо катушки поочерёдно проходят то юг то сервер магнита ротора и от этого ток попеременно меняет свою полярность, то есть ток переменный.

А конденсатор в своей ёмкости способен накапливать заряд только от постоянного тока. И вот для того, чтобы выпрямить переменное напряжение в постоянное, способное накопиться в ёмкости конденсатора, между ним и катушкой устанавливают выпрямитель, то есть полупроводниковый диод. Всё это хорошо видно на электрической схеме, на рисунке 6. Там же показаны все детали этой системы зажигания, снятые с какого то скутера.

Как я упомянул выше, система СDI довольно проста и надёжна, но при множестве плюсов конечно же есть и некоторые минусы. А дело в том, что напруга на конденсаторе и соответственно и напряжение вторичного разряда заметно падает, если коленвал и ротор вращаются медленно (особенно при пуске) и от этого скорость прохождения магнита ротора мимо катушки небольшая.

И при малых оборотах или при запуске искрообразование становится нестабильным и от этого устойчивая работа мотора сбивается. А чтобы избавиться от этой проблемы, инженеры конечно же не стояли на месте и модифицировали эту систему, а как они это сделали читаем ниже (в разделе про DC-CDI), пропустив один раздел про контактную батарейную систему зажигания.

СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ИСТОЧНИКОМ ТОКА (с аккумулятором).

Самая распространённая система на отечественных мотоциклах и древних иномарках — батарейная контактная система зажигания.

Эту систему наверное знает каждый, ведь её использовали на многих мотоциклах и автомобилях прошлого века, но всё ж таки было бы неправильным не описать её хоть немного, ведь именно с неё у меня много лет назад, да наверное у каждого начинающего мотоциклиста, происходило ознакомление с системами зажигания мотоцикла (и автомобиля) и выявление исчезнувшей искры.

Система зажигания батарейная, для мотоцикла с двухцилиндровым двигателем, с контактным прерывателем тока:
1 — батарея, 2 — замок зажигания, 3 — кнопка глушения двигателя, 4 — катушка зажигания, 5 — свечи зажигания, 6 — контактная пара (молоточек вверху и наковаленка внизу), 7 — конденсатор.

Такая система стояла почти на любом советском мотоцикле (ну разве, что кроме Минска, мотороллера Электрон и мопедов) и знают её многие, поэтому кому она не интересна, то просто проматываем колёсико мыши и читаем ниже о более современных системах зажигания.

В этой простейшей системе конечно же используется известный многим мотоциклистам механический прерыватель, подробно показанный в статье про регулировку зажигания (ссылка на статью чуть ниже), а так же его простая схема показана на рисунке 7.

Как видно из рисунка 7, к катушке зажигания 4 приходят два провода — один от плюса, другой от минуса. Тот что от минуса подключен к контактам прерывателя 6 (см. рис.7) один из которых подвижный (молоточек), а второй неподвижный (наковаленка).

К подвижному контакту (молоточку) подключен провод от катушки зажигания, а неподвижный контакт связан с массой. То есть по сути роль этих контактов в нужный момент соединять с массой минусовой провод катушки зажигания, думаю с этим понятно новичкам.

Так вот, когда выпуклая часть кулачка, закреплённого на коленвалу, опущена в низ и наковаленка и молоточек замкнуты между собой, то электрический ток протекает через первичную обмотку катушки зажигания и электрическое поле первичной обмотки намагничивает её сердечник.

Но стоит начать прокручивать коленвал и кулачок провернувшись своей выпуклой частью приподнимет молоточек над наковаленкой, тем самым размыкая их и прерывая ток в первичной обмотке катушки зажигания. И в этот момент сердечник катушки зажигания размагнитится, а как я описывал выше, согласно явлению электромагнитной индукции (исчезновение магнита в катушке создаёт в её обмотках импульс напряжения) во вторичной обмотке катушки возникают примерно 10 — 20 тысяч вольт, которые проходя по высоковольтному проводу и образуют искру между электродами свечи зажигания.

Ну а так как явление магнитной индукции сердечника катушки сохраняется несколько миллисекунд, то и время горения искры на электродах свечи зажигания практически такое же. Катушка зажигания может быть одна, если мотор одноцилиндровый (как на ИЖ-планета), или две катушки, если мотор двухцилиндровый (как на Явах или на К-750).

Так же катушка может быть одна, но иметь два высоковольтных вывода (как на наших тяжёлых мотоциклах Урал, Днепр, или на автомобиле Ока). Но принцип работы одинаковый, лишь количество высоковольтных выводов разное (например на более современных ВАЗах применяют четырёхвыводные катушки, их же ставят и на мотоциклы).

Ну а роль конденсатора 7 в такой системе совсем другая, в отличии от системы СDI: при размыкании контактов прерывателя происходит искрение между ними, так как ток постоянно стремится пробить воздушный промежуток между контактами. Ну а конденсатор, подсоединённый параллельно прерывателю, частично поглощает искрение, тем самым увеличивая ресурс контактов прерывателя.

Казалось бы, как всё в этой системе просто и хорошо, да и искра по длительности разряда превосходит даже более современные конденсаторные системы зажигания, которые я опишу ниже (одна из них уже описана выше). Но всё же, как говорится в известной пословице — «простота хуже воровства» и эта простота имеет кучу недостатков. Вспомните вечно подгорающие контакты прерывателя, которые часто приходилось чистить и регулировать зазор между ними, к тому же сейчас контакты прерывателя подвальные «фирмы» начали «лепить» не из вольфрама, а из какого то го…на и их хватает всего на пару сотен километров.

Кроме этого постепенно разбалтывающиеся грузики и растягивающие пружинки автомата опережения и корректировка этого вечно сбивающегося опережения зажигания. А его ещё нужно уметь правильно настроить (кстати о настройке зажигания мотоцикла читаем тут). Для новичков, эти вроде бы простые нюансы, оказывались не такими уж и простыми и часто многие из них, сидя на бордюрном камне рядом с заглохшим мотоциклом — чесали «репу» и бормотали вечный вопрос — куда же пропала искра!

Ну и ещё один существенный минус, который понял я и поняли многие мотоциклисты. Это то, что в контактной батарейной системе зажигания мощность искры существенно ниже (примерно от 10 до 20 киловольт) против более современных транзисторных систем, у которых мощность разряда на свече примерно в два раза выше (от 20 до 40 киловольт). А этот нюанс становится очень важным при запуске двигателя в холодную погоду, либо при подкопчённых электродах свечи, при подсевшей батарее и т.д. и т.п.

Я понял эти нюансы, когда приходилось мучиться с запуском мотоцикла в холодную погоду. Но стоило поменять контактную систему на более современную электронную бесконтактную, как о трудном пуске можно было забыть как о страшном сне. Ну а как я это сделал на моём Днепре, и вообще как сделать своими руками бесконтактную систему зажигания на вашем мотоцикле, мной написано в других статьях на сайте, ссылки на которые ниже в тексте, в разделе этой статьи про транзисторное зажигание.

Более современная и совершенная система зажигания DC — СDI с изменяемым углом.

В этой системе так же используется разряд конденсатора, но здесь в схему подключена батарея и используется постоянное напряжение аккумулятора, который стабильно обеспечивает систему этим напряжением, даже на самых малых оборотах (то есть в независимости от оборотов коленвала и ротора). В такой системе ёмкость конденсатора заряжается не от катушки генератора (которая на малых оборотах выдаёт нестабильную напругу), а от батареи.

Более совершенное конденсаторное зажигание мотоцикла DC-CDI с изменяемым углом.

Конечно же аккумулятор не делает систему дешевле и независимой, но зато двигатель с такой системой стабильно работает на любых оборотах (ведь искра на свече стабильна даже на самых малых оборотах) и конечно же существенно улучшается его запуск (что важно в холодную погоду).

Как было сказано выше, такая система зажигания мотоцикла становится дороже из-за батареи, но и не только из-за неё. В системе ещё присутствует специальный электронный модуль (инвертор) который поднимает напругу с 12 — 14 вольт существенно выше (примерно до 300 вольт !) и таким образом заряд ёмкости конденсатора становится более полноценным, а значит и мощность искры на свече выше. Как это работает?

Взгляните на рисунок 8 : поступающий с аккумуляторной батареи постоянный ток преобразуется в переменный ток и тут же увеличивается в инверторе до 300 вольт, затем проходя через стоящий за инвертором диод опять выпрямляется в постоянный ток и только после этого поступает и заряжает ёмкость конденсатора. В итоге, на первичную обмотку катушки зажигания 9 поступает существенно больший ток, чем на батарее.

А чем больше ток, поступающий на катушку зажигания, тем меньше в сечении (и по размерам) можно сделать сердечник катушки и саму катушку. Катушка зажигания получается миниатюрной, что позволяет разместить её в свечном колпачке и избавиться от вечно проблемного высоковольтного провода. Катушки зажигания в свечных колпачках можно встретить не только на самых современных спортивных мотоциклах (спортбайках), но и на снегоходах, гидроциклах, и на всех современных спортивных автомобилях (и не только спортивных).

Но и это ещё не всё — на самых современных системах зажигания DC — СDI дополняют ещё электронной регулировкой угла опережения зажигания, в зависимости от оборотов коленвала. А эта электронная фишка обеспечивает прирост мощности современного оборотистого мотора как минимум на 10 процентов. Ведь ни для кого не секрет, что самые современные моторы становятся всё более оборотистыми (обороты доходят до 17 — 20 тысяч).

А с повышением оборотов коленвала, время, которое необходимо для полноценного сгорания рабочей смеси, становится всё короче. А как известно, рабочая смесь горит не так уж быстро (примерно от 30 до 40 м/сек.) и не врывается моментально. И поэтому на повышенных оборотах рабочую смесь нужно поджигать чуть ранее, то есть автоматически немного изменять угол опережения зажигания, при увеличением оборотов.

И как известно для этого на многих машинах и мотоциклах в конструкции трамблёра устанавливали механический центробежный регулятор с пружинами и грузиками, которые при повышении оборотов (за счёт центробежной силы) раздвигали механическое устройство, меняющее угол опережения зажигания.

Но при повышении максимальных оборотов, на современных оборотистых двигателях, механический регулятор становился всё более ненадёжным, ведь когда обороты коленвала доходят до 17 тысяч, обороты распредвала хоть и в два раза меньше, но всё равно довольно высоки и детали механического автомата опережения начинали довольно быстро изнашиваться и разбалтываться.

Решить эту проблему помогла электроника, в которой нет механических деталей, а значит и нечему изнашиваться и разбалтываться. Далее мне следует написать несколько слов, как работает электронная система опережения зажигания мотоцикла и другой современной мото-техники с системой DC — СDI с изменяемым углом.

Система зажигания DC — СDI — принцип работы изменения угла опережения зажигания.

Основа системы зажигания — это блок управления. В нём имеется микросхема, считывающая обороты коленчатого вала, исходя из формы сигнала, поступающих с управляющего датчика. А форма сигнала зависит от оборотов коленвала и соответственно от скорости вращения закреплённого на нём ротора с магнитом, то есть от того, с какой скоростью проходит магнит относительно сердечника катушки датчика.

При считывании оборотов, микросхема выбирает какой нужен угол опережения зажигания, который соответствует данным оборотам. И с нужным опережением в нужный момент микросхема открывает тиристор. Ну а что происходит далее, после открытия тиристора, и как формируется искра на свече зажигания я уже написал выше — принцип один и тот же (что в обычной CDI, что в DC-CDI с изменяемым углом).

Минусы конденсаторных систем зажигания DC-CDI от CDI.

Кстати я чуть было не забыл упомянуть о минусах конденсаторных систем зажигания DC-CDI и CDI. Так вот, обе системы вырабатывают искру на свече, которая имеет очень короткое время разряда (всего примерно от 0,1 до 0,3 миллисекунды). Это обусловлено тем, что в обоих системах стоит и участвует в образовании искры конденсатор, не способный на выдачу более длительного по времени разряда.

А батарейная система зажигания (контактная и более совершенная TCI, о которой чуть позже) способна выдать искру с более длительным по времени разрядом — примерно от 1 до 1,5 миллисекунд, что более благоприятно для хорошего воспламенения рабочей смеси в камере сгорания.

То есть искру на свече создаёт не короткий разряд энергии конденсатора, а накопленная во вторичной обмотке катушки зажигания более длинная и солидная порция разряда, полученного от полезного явления электромагнитной индукции, описанной в самом начале статьи. Разница искрового разряда на свече зажигания хорошо видна на рисунке 8а.

И этот существенный плюс батарейных систем зажигания (контактная и более совершенная TCI) позволяет с меньшими требованиями настраивать карбюратор мотоцикла, или иной техники.

Выше описанные системы зажигания появились на мото-технике и автомобилях ещё в прошлом веке. Но совершенствование блоков управления зажиганием (микрокомпьютеров) не стояло на месте и недавно появились ещё более продвинутые цифровые системы зажигания мотоцикла и другой мото-техники. Но о цифровой системе зажигания я напишу чуть позже, так как есть ещё и другие системы (транзисторные).

Транзисторное батарейное зажигание мотоцикла и др. мото-техники.

Эта система, сокращённо именуемая TCI, что расшифровывается как Transistor Controlled Ignition, а в переводе с английского звучит как «зажигание контролируемое транзистором». В этой системе, вместо изнашиваемой со временем механической конструкции устанавливают электромагнитный датчик, представляющий из себя всё ту же катушку, намотанную на магнитном сердечнике.

Что бы смодулировать сигнал в этой катушке индуктивного датчика, на роторе, закреплённом на коленвалу, устанавливают круглую стальную пластину -модулятор (смотрите рисунок 9) которая с одной стороны имеет выступ. И при вращении коленвала двигателя и соответственно при вращении пластины модулятора 1, когда выступ подходит к выступающему магнитному сердечнику катушки индуктивного датчика 2, появляется сигнал.

Кстати количество выступов на пластине модулятора зависит от количества цилиндров двигателя (сколько цилиндров, столько и выступов на пластине). Но на современных цифровых системах количество выступов на пластинке молулятора может быть больше, чем количество цилиндров мотора, но об этом я напишу в разделе о цифровых системах ниже. Катушки тоже могут стоять две, если цилиндра на двигателе два (если же катушка двухвыводная, то она одна на два цилиндра).

Ну и конечно же датчик и пластину модулятора (с выступом) закрепляют в таком положении, когда поршень чуть не доходит до ВМТ, то есть в тот самый нужный момент воспламенения рабочей смеси в камере сгорания. Как и за счёт чего появляется команда (импульс) для возникновения искры на свече мы разобрали выше. Теперь рассмотрим основные компоненты транзисторной системы зажигания мотоцикла, или иной мото-техники.

Основные исполнители, участвующие в возникновении искры на свече зажигания в этой системе — это транзисторы и всё та же катушка зажигания. Как они работают в этой системе рассмотрим ниже.

При повороте ключа зажигания, напряжение от батареи (или от генератора, когда мотор завёлся) и через открытый силовой транзистор поступает на первичную обмотку катушки зажигания, от чего её сердечник намагничивается (за счёт всё того же явления электромагнитной индукции).

А когда при вращении коленвала выступ на пластине модулятора подходит к датчику и он даёт команду, что подошёл момент для искры на свече, то электрический импульс поступает на базу (управляющий электрод) управляющего транзистора и он мгновенно открывается. В этот момент электрический ток пойдёт на массу уже через него, а силовой транзистор наоборот закроется, то есть его база уже без тока.

А значит в этот момент и катушка зажигания тоже резко обесточится (см. схему на рисунке) и от этого её сердечник начнёт размагничиваться, во вторичной обмотке появится высоковольтное напряжение, которое тут же пойдёт через высоковольтный провод на электроды свечи зажигания — произойдёт разряд (искра).

Ну а далее управляющий транзистор возвращается в закрытое состояние, до того момента, пока он вновь не получит сигнал от датчика, и силовой транзистор снова откроется и зарядит катушку для следующего разряда. То, что я описал выше конечно же написано в упрощённом варианте, но надеюсь он понятен для новичков.

На многих современных скутерах тоже устанавливают подобную систему зажигания, в которой тоже имеется транзистор, помещённый в коммутатор 2, отвечающий за прерывание тока в нужный момент. И такую схему я показал на рисунке справа.

Кстати, по подобному принципу работает и всем известная система зажигания с датчиком Холла , показанным на фото справа, и которая устанавливается на наших отечественных переднеприводных Вазах (ВАЗ 2108, 09 и другие модели — ссылка ниже).

Датчик Холла

В ней тоже для прерывания тока используется транзистор, помещённый в коммутаторе, только в ней вместо индуктивного датчика используется датчик с эффектом Холла (см. фото справа).

Ну а кому интересно как такую систему своими руками установить на наши отечественные мотоциклы, то переходим по ссылкам ниже и читаем:

Электронная система зажигания с датчиком Холла на мотоцикл с оппозитным двигателем (Урал, Днепр).

Электронная система зажигания с датчиком Холла на мотоцикл Иж или Ява.

Электронное зажигание с датчиком Холла на ВАЗ.

Самые современные процессорные системы зажигания мотоциклов и другой мото-техники.

При оценке работы более ранних систем зажигания и выявлении их недостатков, инженеры конечно же не стояли на месте, да и в век информационных технологий электроника скачет семимильными скачками. И при разработке новых систем зажигания современные процессорные (цифровые) технологии конечно же не могли не затронуть эту тему.

Кстати их ещё называют цифровыми, потому что в них имеется специальный блок, который преобразует сигналы с датчиков в цифровой ряд, ведь другой информации компьютер распознать не способен. Но начнём всё по порядку.

Из вышеописанного мной в других разделах этой статьи, и не только, довольно многим известно, что совершенная система зажигания должна подать высоковольтный разряд на электроды свечи в нужный момент, но кроме этого момент разряда должен быть обязательно согласован с режимом работы мотора (режим запуска, режим холостого хода, режим нагрузки, режим средних или максимальных оборотов и др.).

Например в момент запуска какого то двигателя и работы его на минимальных (холостых) оборотах требуется наименьший угол опережения зажигания, а по мере подачи газа и увеличения оборотов (или наоборот в момент прикрытия дросселя и снижения оборотов) угол опережения зажигания нужно увеличить.

Как было описано выше, в простейших батарейных системах это делается механическими устройствами коррекции угла, но в более совершенных батарейных системах зажигания угол меняется за счёт электронных устройств коррекции угла опережения зажигания.

И в таких электронных устройствах (блоках управления) кроме транзисторов, управляющих катушками зажигания, имеется ещё и системы памяти ПЗУ (расшифровывается как постоянно-запоминающее устройство), а так же имеется и микропроцессор, подобный микропроцессорам установленным в небольших (портативных) компьютерах.

Так вот, в память прошивается (записывается) нужная информация, содержащая в себе параметры момента точной подачи искры, при определённых нагрузках и оборотах конкретного двигателя. И при работе мотора процессор постоянно считывает показания с датчиков (например с датчика коленвала, датчика распредвала, датчика расхода воздуха, датчика положения дроссельной заслонки и т.п.) и эти показания дают информацию о режиме работы мотора.

Зажигание мотоцикла цифровое и его компоненты: А — показан маховичный генератор с двумя датчиками и одним выступом на роторе модулятора; Б — генератор аналогичен, но датчик всего один, но используется пластина модулятора с несколькими выступами; В — здесь пластина модулятора имеет форму многолучевой звезды; Г — датчик всего один и такую систему используют как правило на впрысковых мотоциклах.

Тут же процессор сравнивает эти показания с информацией записанной в ПЗУ (или ОЗУ) и мгновенно корректирует нужный угол опережения зажигания. Это вам не изнашивающиеся грузики с пружинами механического регулятора и не вакуумный корректор угла опережения, установленный на трамблёрах автомобилей.

Тут конечно же не чему изнашиваться, но если что то сгорит, эвакуатор вам обеспечен, хотя конечно же современные цифровые системы довольно надёжны и работают годами, если с бортовым напряжением всё в порядке и никто не ковыряется в блоке.

Кстати, в блоках управления считывается и информация о сбоях (неисправностях) в работе системы зажигания и даже такая мелочь, как окислившаяся где то клемма тут же появится в ЭБУ в виде ошибки под определённым номером. Причём в блоке управления выявляются неисправности не только системы зажигания, но и системы впрыска и других систем двигателя и даже коробки передач. А выявить неисправность довольно просто, если имеется соответствующий сканер. Подробнее об этом я написал здесь.

Конечно же устранить саму неисправность намного сложнее, чем её выявить с помощью сканера, но при определённых навыках вполне возможно (об этом читаем в некоторых статьях у меня на сайте … ну например вот тут). Чаще всего неисправность возникает при выходе из строя какого то датчика (или от окисления его клемм), а как проверить датчики с помощью обычного мультиметра желающие читают тут.

И ещё: параметры работы современного двигателя считываются с помощью различных способов. Например на многих автомобильных двигателях параметры считываются с датчиков коленвала и распредвала. А на некоторых современных мотоциклах параметры считываются только индуктивным датчиком, это когда пластина модулятора имеет несколько выступов (их количество больше, чем количество цилиндров мотора — см. фото В чуть выше).

И по скорости перемещения некоторых выступов на модуляторе, процессор ЭБУ считывает количество оборотов коленчатого вала, а по скорости перемещения других выступов (их количество равно количеству цилиндров мотора) процессор определяет на свечу какого цилиндра в нужный момент подать высоковольтный разряд.

Более современные и совершенные системы зажигания оснащают датчиком положения дроссельной заслонки Throttle Position Sensor, сокращённо TPS (см. фото), с которого процессор считывает информацию о нагрузке на двигатель. А ещё на более совершенных системах даже считывается с какой скоростью вы крутите ручку газа, то есть с какой скоростью открывается дроссельная заслонка.

Эта информация полезна для того, чтобы исключить детонацию. Ведь когда мы слишком резко дёргаем ручку газа, мы требуем от мотора резкой динамики, вызывающей детонацию (от взрывного грения топлива). И в таких случаях датчик положения дроссельной заслонки передаёт процессору точную скорость открытия заслонки, а процессор в свою очередь сравнивает эту информацию с записью в ПЗУ и тут же оценивает, что ситуация близка к критической.

А чтобы её исключить, моментально откорректирует угол опережения, то есть сдвинет его чуть попозже. И от этого взрывного горения не будет и повреждения поршня от детонации не произойдёт. Кстати на некоторых двигателях ещё устанавливают датчик детонации, который тоже помогает избежать её.

Кстати, кроме постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) в которых изменять полученные и записанные данные невозможно, некоторые мотоциклетные фирмы, например такие известные как Харлей Девидсон, Бьюл и Дукати, используют в системах зажигания своих мотоциклов системы с так называемой гибкой памятью, которую ещё называют ОЗУ, что расшифровывается Оперативное Запоминающее Устройство.

Это запоминающее устройство прошивается (программируется) с помощью специального электронного блока.

Кстати, сейчас многие конторы занимаются перепрошивкой блоков (чип тюнингом) за определённую плату и подробнее об этом читаем здесь. Но лишь не многим спецам удаётся существенно улучшить заводские настройки зажигания.

Ведь до установки мотора на серийный мотоцикл, двигатель испытывается на специальном заводском стенде, при разных режимах (разных оборотах и нагрузках) и после этого наиболее оптимальное значение угла опережения зажигания фиксируется инженерами и далее записывается в ПЗУ, или ОЗУ.

СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ МОТОЦИКЛА — ТАК ЧТО ЖЕ ЛУЧШЕ ??? выводы.

Конечно же у каждой системы зажигания имеются как плюсы, так и минусы. Батарейные системы зажигания, устанавливаемые на мото-технику, имеют практически тот же главный недостаток, что и у системы DC-CDI когда надёжность запуска двигателя зависит от состояния (степени заряда) источника постоянного тока — батареи.

И если аккумулятор не свежий или подсевший, то при пониженном напряжении блок управления может отказать в работе, добавим к этому ещё более пониженное напряжение при пуске из-за потребления его электро-стартером, а ведь на самых современных мотоциклах и кикстартера то нет и возможности запуска в экономном режиме киком, (без применения электро-стартера) нет.

Так же блок управления может и не работать даже при полностью заряженной батарее, но при какой либо утечке тока, или при понижении тока в бортовой сети от паразитного переходного сопротивления в окисленных клеммах. А клемм ведь очень много и если они даже немного окислены, то в сумме от переходного сопротивления в окислах, вместо 12,5 вольт к блоку приходит примерно 10 вольт и даже меньше, я об этом уже писал на сайте, в других статьях о ремонте электрооборудования.

И батарейное зажигание уже рассматривается как неперспективное, особенно на спортивной мототехнике. Ведь в настоящее время общеизвестное стремление инженеров мотозаводов к гонке мощностей моторов с помощью увеличения оборотов становится проблематичным с батарейными системами зажигания.

И время накопления заряда катушкой зажигания с помощью индукции становится слишком растянутым. Ведь несложно подсчитать, что до десяти тысяч оборотов батарейная система зажигания ещё будет справляться со своими задачами, но если поднять обороты повыше, то полного заряда индукции будет не хватать по времени на больших оборотах и мощность искры существенно снизится, что приведёт к снижению мощности и к пропуску к воспламенении.

Решить выше описанные проблемы на больших оборотах опять же возможно применив систему зажигания DC-CDI, описанную выше. Ведь у неё очень маленькое время (микросекунды) зарядки ёмкости конденсатора, а это способность нормально обеспечить разряд на свече даже при огромных максимальных оборотах коленвала — даже при 20 тысяч оборотов в минуту!

Конечно же (как было описано ранее) у системы DC-CDI длительность разряда ощутимо короче (0,1 — 0,3 миллисекунды), чем у батарейной системы (1 — 1,5 миллисекунды). Но производители современной мото-техники решили и эту проблему, достигнув надёжности воспламенения коротким разрядом за счёт более усовершенствованных систем впуска (например тот же VTEС) и усовершенствованных систем питания (современные системы впрыска мотоцикла).

Ну и конечно же последним усовершенствованием системы DC-CDI на современной мото-технике было внедрение в блоки управления зажиганием интеллекта (цифровых систем зажигания с ПЗУ и ОЗУ), которые нисколько не хуже, чем у цифровых батарейных систем.

Вот вроде бы и всё, если что то вспомню ещё, касающегося систем зажигания мотоцикла и другой мото-техники, то обязательно допишу, успехов всем.

Устройство и ремонт мотоциклов.

Система зажигания служит для воспламенения электрической искрой рабочей
смеси в цилиндре двигателя.

Для бесперебойного интенсивного воспламенения сжатой рабочей смеси искра
должна быть длиной 0,4—0,7 мм. Надежное искрообразование обеспечивают приборы,
дающие ток напряжением 12000—15000 в.

В мотоциклетостроении применяются батарейная система зажигания, система с
зажиганием от магнето и система зажигания с генератором переменного тока,
называемая также зажиганием от магнето с выносной катушкой зажигания. На
некоторых велосипедах применены дизели, где рабочая смесь воспламеняется от
сжатия.

Работа различных систем зажигания описана ниже. Отмечаем только их основные
особенности. Искрообразование в свече происходит при размыкании контактов
прерывателя. В системе батарейного зажигания и зажигания от магнето при
размыкании прерывателя электрический ток в первичной цепи прерывается. В системе
зажигания с генератором переменного тока при размыкании контактов прерывателя в
первичную цепь катушки зажигания поступает электрический ток.

При зажигании от магнето с увеличением числа оборотов коленчатого вала
двигателя искра в свече усиливается, а при батарейном зажигании становится слабее,
что следует принимать во внимание только в отношении быстроходных двигателей.
Для двигателей дорожных и дорожно-спортивных мотоциклов это ослабление искры
несущественно.

Наибольшее распространенные на мотоциклах, рабочий объем двигателя которых
выше 175 см3, имеет батарейное зажигание. Для более надежной работы некоторые
мотоциклы оснащают магнето и генератором постоянного тока, имеющими отдельные
приводы, или магдино. Магдино является дорогостоящим прибором. У него в общем
корпусе объединены магнето и генератор, которые приводятся во вращение от общего
привода. Однако при установке отдельных магнето и генератора или магдино
повышается стоимость мотоцикла.

На сравнительно недорогих мотоциклах с рабочим объемом двигателя меньше 175
см3 применено упрощенное магдино маховичного типа с генератором переменного
тока, имеющим общую магнитную систему магнето и генератора. На некоторых
гоночных мотоциклах установлено магнето.

Зажигание от генератора переменного тока (который будет описан отдельно) в
настоящее время широко применяется преимущественно на сравнительно недорогих
мотоциклах. При таком зажигании уменьшается стоимость электрооборудования и в
некоторой степени обеспечиваются преимущества, которые дают отдельные магнето и
генератор.

Батарейное зажигание

Основные приборы

В систему батарейного зажигания входят: аккумуляторная батарея с генератором,
катушка зажигания, прерыватель, конденсатор, распределитель, свечи, выключатель
(замок зажигания) и провода низкого и высокого напряжения.

Принципиальная схема батарейного зажигания показана на рис. 104. Катушка
зажигания 2 (трансформатор) преобразует ток низкого напряжения, поступающий от
аккумуляторной батареи или генератора, в ток высокого напряжения, который
необходим для образования искры между электродами свечи 9. Первичная обмотка 3
катушки соединена с аккумуляторной батареей и прег рывателем, а вторичная обмотка
4 — с массой (через первичную обмотку и аккумуляторную батарею) и со свечой.
Прерыватель, состоящий из молоточка 8 и наковальни 7, прерывает цепь низкого
напряжения, когда кулачок 6, приводимый во вращение от двигателя, приподнимает
молоточек от наковальни. Распределитель служит для распределения тока высокого
напряжения по свечам зажигания в случае двух или нескольких цилиндров. Свеча
зажигания представляет собой электрический разрядник и служит для воспламенения
сжатой рабочей смеси в цилиндре.

При включении аккумуляторной батареи в цепь зажигания через первичную
обмотку катушки зажигания и сомкнутые контакты прерывателя потечет ток. При этом
вокруг первичной обмотки образуется магнитное поле. Когда, кулачок 6, вращаясь,
приподнимет своим выступом молоточек, контакты прерывателя разомкнутся и
прервут ток в первичной обмотке. Вследствие быстрого изменения напряженности
магнитного поля, созданного первичной обмоткой, во вторичной обмотке
индуктируется ток высокого напряжения, достаточный для искрообразования в свече.
Величина напряжения зависит от быстроты изменения напряженности магнитного поля
и, кроме того, от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Одновременно в первичной обмотке возникает ток самоиндукции, который
вызывает искрение между контактами прерывателя и противодействует быстрому
исчезновению магнитного поля. Вредное действие токов самоиндукции устраняется с
помощью конденсатора 5, который уменьшает искрение между контактами и усиливает
искру в свече.

Катушка зажигания.

На сердечнике катушки зажигания, набранном из пластин трансформаторного
железа, имеются две обмотки: первичная короткая из 250—300 витков проволоки
сечением 0,7—0,8 мм и вторичная длинная из 15000 витков проволоки сечением 0,06—
0,1 мм. Схема катушки зажигания показана на рис. 104.

Применяются катушки зажигания с обмотками, заключенными в металлический
корпус, и с обмотками без металлического корпуса.
У катушки зажигания с металлическим корпусом 1 (рис. 105, а) первичная 3 и
вторичная 4 обмотки помещены на сердечнике 5. У некоторых катушек сверху обмоток
надеты кольцевые пластины из трансформаторного железа, служащие вторичным
сердечником. Обмотки залиты изоляционным составом 2 и закрыты сверху
карболитовой крышкой 8, завальцованной в корпусе. Снаружи крышки имеются два
винтовых зажима 6, к которым изнутри подведена первичная обмотка, служащих для
соединения ее с источником питания и прерывателем, и соединенное с вторичной
обмоткой центральное гнездо для провода высокого напряжения, идущего к свече или
распределителю.

На отечественных мотоциклах применяются катушки зажигания КМ-01, Б-50, Б-51,
Б2-Б, Б-201 и др. Кроме того, временно можно использовать любую шестивольтовую
автомобильную катушку зажигания. Катушка зажигания Б-201 в отличие от других
катушек имеет два вывода вторичной обмотки и предназначена для четырехтактного
двухцилиндрового двигателя с системой зажигания без распределителя (см. рис. 114).
Катушка зажигания коробок электроприборов П-36 и П-37 мотоциклов прежних
выпусков не имеет металлического корпуса и покрыта толстым слоем изоляции,
пропитанной лаком (рис. 105,6). У катушки выведены провода от концов первичной
обмотки 3 и контакт 7 для соединения с проводом высокого напряжения.
Сила тока, потребляемая катушкой зажигания, не превышает примерно 3—4 а.
Напряжение вторичной обмотки может достигать 15000—20000 в.

Бесперебойное искрообразование не должно нарушаться при частоте прерываний
тока до 6000 в минуту и искровом промежутке 7 мм. Чтобы высокое напряжение не
вызвало пробоя, катушка зажигания должна иметь очень надежную междурядную и
наружную изоляцию.

Катушки зажигания преждевременно выходят из строя вследствие механических
повреждений, установки их на сильно нагревающихся частях двигателя, плохой
защиты от воды, оставления включенным зажигания при неработающем двигателе,
проверки искры при большом искровом промежутке.

Прерыватель.

Прерыватель состоит из металлического основания и размещенных на нем
наковальни и подвижного рычага-молоточка. Молоточек прижат к наковальне
пружиной. На наковальне и молоточке установлены контакты из вольфрамового
сплава, мало обгорающего при искрении. Молоточек имеет подушку из текстолита.
Кулачок приводится во вращение от двигателя. Обычно с катушкой зажигания
соединяют молоточек, а с массой — наковальню. Во время вращения кулачка подушка
скользит по нему; при этом молоточек, поворачиваясь на небольшой угол, отходит от
наковальни и размыкает контакты.

У каждого прерывателя имеется приспособление для регулировки зазора между
контактами.

На рис. 106 показан прерыватель генератора Г-36М1 с молоточком автомобильного
типа, имеющим короткоплечий рычаг. Этот прерыватель применяется (весьма мало
отличаясь по конструкции) на мотоциклах ИЖ «Юпитер», ИЖ «Планета», «Ковровец-
175В», М-104 и др. Основание 9 прерывателя прикреплено к корпусу генератора
винтами 10 и может смещаться на небольшой угол для регулировки опережения
зажигания. На нем установлены ось 13 молоточка 4 и эксцентрик 1, служащий для
реулировки зазора. На оси закреплены основание 14 наковальни с неподвижным
контактом 8 и молоточек 4 с контактом 7. Молоточек текстолитовой подушкой 5 (в
которой имеется отверстие для оси) скользит по кулачку 11, смазываемому фильцем
12. Ток подводится к винту 6 и идет к контактам по пружине 3.

Регулировку зазора между контактами производят перемещением эксцентрика 1
отверткой при ослабленном винте 2. Опережение зажигания устанавливают
повертыванием основания 9 прерывателя при ослабленных винтах 10.

Кулачок 11 прерывателя закреплен на коленчатом валу неподвижно на шпонке.
При центробежном регуляторе кулачок имеет скользящую посадку. На отечественных
мотоциклах с двухтактными двигателями центробежный регулятор опережения
применялся на мотоциклах ИЖ прежних выпусков и мотороллере Т-200. В настоящее
время центробежный регулятор не применяется, так как он усложняет конструкцию
двигателя, что, однако, не оправдывается соответствующим улучшением его работы.

У прерывателя ПМ-05 (рис. 107, а), применяемого на мотоциклах М-61, К-750, М-
72 и др., имеется молоточек 2 с длинноплечим рычагом. Вокруг оси молоточек
поворачивается на текстолитовой втулке. Ток подводится к молоточку по пружине от
винта 12 контактной стойки, к которой также подключен конденсатор 1. Наковальня
прикреплена к основанию 8 винтом 6, Регулировку зазора между контактами 3
производят перемещением наковальни 5 эксцентриком 7. Фильц 10 (фетровая подушка,
пропитанная маслом) смазывает кулачок 9, который находится на конце
распределительного вала и имеет два выступа.

Управление опережением зажигания осуществляется поворотом основания 8. Оно
может поворачиваться на 15—20°, что соответствует 30—40° угла поворота
коленчатого вала. Трос 13 соединяет основание с рычажком 14 опережения зажигания,
расположенным на руле. При натягивании троса опережение зажигания уменьшается.
При отпускании троса основание прерывателя под воздействием пружины 11
поворачивается в обратную сторону, соответствующую увеличению опережения
зажигания. С помощью эксцентрика 4, имеющего прорезь под отвертку, ограничивают
максимальный угол опережения зажигания. При повороте эксцентрика из одного
крайнего положения в другое уменьшается или увеличивается максимальное
опережение зажигания на 10° по углу поворота коленчатого вала.

Распределитель состоит из карбодитовых ротора (рис. 107, в) и крышки (рис. 107, б) с
гнездами для проводов высокого напряжения. Провода высокого напряжения имеют резиновую
или пластмассовую изоляцию. Ротор закреплен на цилиндрическом конце кулачка 9 винтовым
зажимом. Крышка распределителя прикреплена к корпусу прерывателя пружинным зажимом.
Внутри крышки распределителя находятся угольные щетки 17 и 19. Щетка 17 соединена с
центральным гнездом 16, а две щетки 19 — с боковыми гнездами 15. Центральное гнездо 16
крышки проводами высокого напряжения соединено со вторичной обмоткой катушки
зажигания, а боковые гнезда 15 — со свечами. Токоразносная медная шина 18 ротора,
непосредственно соединенная с центральной угольной щеткой крышки, при вращении ротора
подходит то к левой, то к правой угольным щеткам и замыкает цепь высокого напряжения.

У распределителей других типов на месте боковых угольных щеток находятся медные
электроды, и токоразносная шина ротора не касается их; зазор между шиной и электродом
составляет примерно 0,3 мм. Через этот зазор легко проходит ток высокого напряжения.

Конденсатор.

Две обкладки 1 (рис. 108, а) конденсатора представляют собой ленты станиоля или
алюминиевой фольги, изолированные одна от другой тонкой парафинированной
бумагой 3 (диэлектриком). Обкладки с бумажной изоляцией скатаны в рулон и
помещены в защитный металлический корпус 4 (рис. 108, б). Одна обкладка
внутренними выводами 2 соединена с корпусом; другая выведена гибким проводом 5
или имеет винтовой зажим для присоединения к прерывателю.

Выключатель зажигания.

Выключатель зажигания обычно имеет замок для того, чтобы мотоциклом нельзя
было воспользоваться без специального ключа. Выключатель совмещают с
переключателем освещения.

При включении зажигания первичная цепь зажигания у некоторых мотоциклов
отключается от массы и соединяется с аккумуляторной батареей.

Свеча зажигания.

Свеча зажигания (рис. 109) состоит из стального корпуса 3 с резьбовой нижней
частью для установки в головку цилиндра, изолятора 1, металлического электрода 6,
расположенного в центре изолятора, и бокового электрода 5, установленного на торце
резьбовой части корпуса. Нижняя часть центрального электрода и боковой электрод
сделаны из специальной стали. На верхней части центрального электрода нарезана
резьба для присоединения провода высокого напряжения. Между центральным и
боковым электродами имеется зазор, в котором проскакивает искра.

Выпускают неразборные и разборные свечи. На мотоциклах в настоящее время
устанавливают неразборные свечи, а раньше широко применялись разборные свечи.
Свеча, в особенности ее изолятор, подвергается в цилиндре двигателя переменному
воздействию температуры, достигающей при сгорании рабочей смеси 2000° С и
понижающейся, когда в цилиндр поступает свежая горючая смесь, температура
которой не превышает 60° С.

Рабочая температура нижней части изолятора и центрального электрода равна в
среднем 500—600° С. Давление в камере сгорания достигает 25—40кГ/см2. В таких
условиях не должно быть пробоя изолятора при токе напряжением 15000—20000 в.
Нижняя часть изолятора, окружающая центральный электрод, называется юбкой 4. Ее
длина оказывает большое влияние на тепловые свойства свечи. Очень хорошим
изолятором, применяемым для свечей массового производства, является уралит. Для
двигателей гоночных мотоциклов используют свечи с изолятором из боркорунда,
синтекорунда, корундиза и других керамических материалов и слюды.

Стержень центрального электрода герметично установлен внутри изолятора.
Изолятор завальцован в корпус свечи с уплотняющими прокладками 2 из красной меди,
которые обеспечивают герметичность свечи, сохраняющуюся при высокой
температуре. У разборной свечи изолятор закреплен в корпусе гайкой.

В головке цилиндра свеча установлена на медно-асбестовых прокладках или
прокладках из красной меди. Прокладки из красной меди улучшают охлаждение свечи.

Размер свечи характеризуется диаметром ее резьбового конца. Этот диаметр
стандартизирован. Для мотоциклов чаще всего применяют свечи с резьбой диаметром
14 мм (шаг 1,25 м) и 10 мм (шаг 1 мм). Свечи с резьбой диаметром 18 мм (шаг 1,5 мм)
выходят из употребления. Свечи малого размера быстрее нагреваются до рабочей
температуры. Внутренняя полость таких свечей меньше искажает форму камеры
сгорания, что существенно при установке свечи на двигатель с малым рабочим
объемом цилиндра.

Длина резьбового конца свечи должна соответствовать глубине отверстия под
свечу в головке цилиндра.

На рис. 110 показаны три случая установки свечи. Свеча, утопленная в отверстии
(рис. 110, а), недостаточно нагревается. Кроме того, возможно замасливание свечи и
появление на ней копоти. Свеча, торец которой расположен заподлицо с отверстием в
камере сгорания (рис. 110, б), установлена правильно. Свеча, выступающая внутрь
камеры сгорания (рис. 110, и), воспринимает очень много тепла; выступающая часть
резьбы со временем покрывается нагаром, отчего при отвертывании свечи
повреждается резьба в головке цилиндра.

Юбка изолятора и электроды свечи должны при работе двигателя достаточно
нагреваться, чтобы попадающее на них масло сгорало без остатка. Если температура
нагревания будет недостаточной, то скапливающееся на юбке изолятора и электродах
масло с копотью замкнут на массу центральный электрод. При чрезмерном нагревании
юбки изоляторов и электродов масло сгорит очень быстро, но смесь воспламенится до
появления искры, т. е. произойдет калильное зажигание. У такой свечи на юбке
изолятора и электродах могут образоваться даже каплеобразные бугорки — следы
оплавления.

Свеча для двигателя выбрана правильно, если юбка изолятора и электроды
нагреваются только до температуры, необходимой для сжигания осаждающихся на них
частиц масла и копоти.

У нормально работающей свечи юбка изолятора должна быть сухой и желтоватого
цвета. Если юбка влажная и закопченная, то это означает, что свеча слишком холодная,
если юбка белого цвета — слишком горячая.

На корпусе свечи выбиты обозначения, характеризующие тепловые свойства
свечи, по которым их подбирают к цилиндру двигателя. Свечи отечественного
производства могут иметь на корпусе такие обозначения: А14У, А11У, А8У и др. В
этих обозначениях число указывает длину юбки изолятора в миллиметрах. Чем она
длиннее, тем свеча горячее, и наоборот.

Например, из указанных свечей самой горячей будет свеча А14У, а наиболее
холодной— свеча А8У.

У некоторых свечей, выпускаемых в ГДР, ЧССР и Венгерской Народной
республике, на корпусе свечи выбито так называемое калильное число. Калильное
число является условным; оно указывает, через сколько секунд при определенных
условиях в работающем двигателе произойдет калильное зажигание. Чем больше
число, тем свеча холоднее. Для дорожных мотоциклов можно применять свечи с
калильным числом от 125 до 240. На двигателях дорожных мотоциклов часто
устанавливают свечи с калильным числом 175. Чехословацкие мотоциклетные свечи
имеют и такое обозначение: Z-5, Z-7 и др., что соответствует калильным числам 95—
195 и 225—240.

Свечи с калильным числом 175 и широкодиапазонная свеча Z-5 немного холоднее
свечи А11У, тепловые свойства которой соответствуют калильному числу 165. Эти
свечи можно применять на большинстве двигателей вместо свечи А11У.
У некоторых свечей, например чехословацкого производства, в обозначении которых
имеется буква Р (свечи типа ПАЛ 7-RZ), внутри изолятора размещено сопротивление,
уменьшающее помехи радиоприему. Наконечник для таких свечей не должен иметь
подавительного сопротивления, потому что при наличии двух таких сопротивлений
катушка зажигания выйдет из строя.

Водонепроницаемая свеча (рис. 111) подбирается к двигателю так же, как и
обычные свечи. В корпусе 7 свечи завальцован стальной экран 6. Изолятор 4 в верхней
части полый. Провод 1 высокого напряжения, закрепляемый гайкой 3 с
уплотнительной резиновой втулкой 2, соединяется с центральным электродом
пружинным контактом 5.Однако такая свеча требует дополнительного ухода.

Наконечник свечи обычно изготовлен из карболита, внутри его размещено
сопротивление, уменьшающее помехи радиоприему.

Опережение зажигания

Для наиболее эффективного сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя
давление газов должно быть максимальным после прохождения поршнем в. м. т., когда
коленчатый вал повернется на 10—15°. Рабочая смесь сгорает очень быстро, но все же
для ее сгорания требуется известный промежуток времени. Чтобы рабочая смесь
успела сгореть и создать к нужному моменту максимальное давление, искра в

Система зажигания автомобиля

Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы, подаются на блок управления погружным топливным насосом.

Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания, импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания, управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 — замок зажигания; 2 — катушка зажигания; 3 — распределитель, 4 — свечи зажигания; 5 — прерыватель, 6 — масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя).

Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.

Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания

Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.

Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.

Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания

Рассмотрим принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт. При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт. Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Опережение зажигания нужно для более полного сгорания топливной смеси. Из-за того, что топливо сгорает не сразу, поджечь его необходимо немного раньше, до прихода в ВМТ. Момент подачи искры должен быть точно отрегулирован, потому что в ином случае (раннее или позднее зажигание) двигатель потеряет свою мощность, возможна повышенная детонация.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Автоцентры МОНРО » Blog Archive Система зажигания автомобиля

Основное назначение системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы подаются на блок управления погружным топливным насосом.
Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания, импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания, управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

Устройство системы зажигания

1.Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя).

2.Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.

3.Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.

• Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.

• Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания

4.Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Представляет собой фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу, в центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.

5.Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.

• Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.

• Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.

• Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.

6.Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания
Рассмотрим принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт. При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт. Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Магнето — 1832 — MagLab

Магнето помогло зажечь первое поколение автомобилей.

Упомяните слово «магнето» бэби-бумеру, и есть большая вероятность, что его или ее первой ассоциацией будет персонаж из комиксов «Люди Икс». Впервые появившись в 1963 году, Магнето — могущественный мутант, способный генерировать магнетизм и управлять им.

Однако за 132 года до того, как комиксы Marvel представили Магнето, первое магнето было построено французским мастером инструментов Ипполитом Пикси в 1832 году — всего через год после открытия Майклом Фарадеем принципов электромагнитной индукции.Магнето Pixii с ручным приводом было первым практическим генератором электрического тока.

Магнето было переделано в 1899 году автопроизводителем Daimler Phonix как часть системы зажигания двигателей внутреннего сгорания. Механизм посылает высокие уровни напряжения на свечи зажигания, которые воспламеняют бензин в двигателе. Когда-то магнето были встроены во все автомобили, но теперь в основном используются в садовых инструментах, таких как газонокосилки.

Хотя магнето выполняют сложную функцию, научная основа этих устройств проста.Это просто генератор, предназначенный для создания случайных всплесков мощного тока, в отличие от постоянного потока электричества, исходящего от батареи. Магнето действует противоположно электромагниту, в котором наэлектризованная катушка проволоки вокруг железного стержня временно намагничивает стержень. В магнето постоянный магнит перемещается мимо стержня, создавая электрический ток в катушке. Основными преимуществами магнето являются простота и надежность.

Некоторые из первых телефонов, поступивших в коммерческое использование, имели магнето с ручным приводом для выработки напряжения, необходимого для включения звонков телефонов, использующих ту же линию.

Автомобильные магнето разрабатывались методом проб и ошибок. В начале эры внутреннего сгорания было разработано множество устройств для запуска систем зажигания. Один экспериментатор построил небольшой люк, предназначенный для того, чтобы передвигаться над отверстием над камерой сгорания и выпускать огненный газ. Эта идея провалилась, как и попытка Карла Бенца использовать вибрационную систему зажигания.

Медленно, но верно делались постепенные успехи. Исследователи Daimler использовали горячий глиняный шланг, подаваемый в камеру сгорания, метод, который оказался эффективным, но пламя, которое нагревало шланги, представляло значительную опасность.В какой-то момент производители пытались строить автомобили с аккумуляторным зажиганием для запуска, а затем переходить на магнето для продолжения работы автомобиля. Однако использование сдвоенных блоков оказалось слишком сложным и дорогим для практического использования.

Поворотный момент в усилиях по созданию работающего магнето наступил в 1906 году, когда в процесс был вовлечен известный изобретатель Чарльз Кеттеринг. Работая в бывшем сарае в Огайо, он разработал конструкцию зажигания, которая стала стандартом. Самой большой проблемой, которую нужно было решить, была ненадежность наконечников и свечей зажигания, поскольку они имели тенденцию к преждевременному износу.Модель Кеттеринга смогла решить эти проблемы, подавая искры через определенные промежутки времени с высокой степенью точности и надежности. Как только система зажигания от магнето стала надежной и эффективной, автомобили начали переходить из области редкостей в мир массового транспорта.

Трехмерный дисплей с отслеживанием движения с использованием магнито-интерактивной электролюминесценции Композит PVDF-TrFE-CFE] был приготовлен методом центрифугирования двух плоскостных прозрачных электродов из оксида индия-олова (ITO), нанесенных напылением на подложку из полиэтилентерефталата (PET).Акриловая пленка VHB с квадратными сегментами была нанесена на излучающий слой и использовалась в качестве прокладки, способной регулировать количество магнитоактивной жидкости.

Магнитоактивная жидкость была осторожно вылита в область, ограниченную прокладкой, после чего жидкость была закрыта крышкой из ПЭТ для защиты от возможной утечки и испарения магнитоактивной жидкости (дополнительные рисунки 1 и 2). Поперечное сечение НВ-МЭД получено после полной сушки н-гексадекана с последующим получением поперечного сечения устройства сфокусированным ионным пучком; результаты показаны на рис.1б. С помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) ПЭТ/ITO/[ZnS:Cu/PVDF-TrFE-CFE]/Fe ₃ O ₄-MWNT визуализировали четыре сложенных слоя в сочетании с энергодисперсионным рентгеновским картированием составные атомные элементы слоев (дополнительный рис. 3). NV-MED, изготовленный на площади 2,5 × 2,5 см ², устанавливается на палец, как показано на рис. 1c.

Принцип магнитного восприятия и памяти

Поле переменного тока, приложенное между двумя параллельными электродами, оказывает незначительное влияние на световое излучение частиц ZnS:Cu NV-MED из-за плоскостного электрического поля, как показано на левая схема рис. 1д. Когда внешнее магнитное поле прикладывается вертикально к верхней части NV-MED, Fe ₃ O ₄ -MWNT, реагирующие на внешнее магнитное поле, притягиваются к исходному магниту, тем самым увеличивая сетевой проводящий канал в Fe ₃ O ₄ — МУНТ прямо под излучающим слоем, как показано на правой схеме рис. 1d (дополнительный рис. 4). Поскольку объединенный в сеть проводящий канал служит плавающим электродом, плоскостное переменное поле между двумя параллельными электродами перед магнитным полем преобразуется в вертикальное (правая схема рис.1d) ^3,4 , что подтверждается расчетом электрического поля на основе анализа методом конечных элементов, показанным на рис. 1e. Степень перколяционной сетки Fe ₃ O ₄ -МУНТ, которая зависит от внешнего магнитного поля, существенно влияет на общий импеданс NV-MED, поскольку Fe ₃ O ₄ -МУНТ ведут себя как сильно переключаемый проводник. В этих условиях предлагаемое устройство может обнаруживать изменение импеданса в зависимости от величины внешнего магнитного поля. Кроме того, вертикальное поле переменного тока, зависящее от импеданса плавающего электрода объединенных в сеть Fe ₃ O ₄ -MWNT, может инициировать устройство с ЭЛ от твердотельной катодной люминесценции частиц ZnS:Cu в ПВДФ. -TrFE-CFE с различной интенсивностью в зависимости от магнитного поля. Кроме того, магнитное поле, визуализируемое в ЭЛ, сохраняется и извлекается несколько раз, даже после того, как магнитное поле удалено, как подробно описано в последующих разделах.

Характеристика магнитоактивной жидкости и оптимизация ее производительности

Во-первых, при наличии изменения импеданса мы систематически исследовали характеристики восприятия и памяти магнитного поля NV-MED с охарактеризованной магнитоактивной жидкостью (дополнительные рис.5–8) и оптимизированный магнитоактивный канал Fe ₃ O ₄ -МУНТ в н-гексадекане (дополнительные рисунки 9–11). Мы подробно изучили, как импеданс нашего NV-MED менялся с МУНТ, имеющими разные диаметры и длины. При заданной длине МУНТ чувствительность изменения импеданса редко зависела от диаметра нанотрубок. Как и ожидалось, абсолютный импеданс в заданном магнитном поле был намного ниже с длинными МУНТ, чем с короткими, из-за легкого формирования сетчатого проводящего канала с длинными нанотрубками.Однако длинные МУНТ демонстрировали относительно низкую чувствительность импеданса к магнитному полю, что делало их менее подходящими для нашего NV-MED (дополнительный рисунок 12). В нашем магнитоинтерактивном дисплее благоприятен неполярный растворитель, поскольку он обеспечивает большое изменение импеданса до и после развития проводящего моста Fe ₃ O ₄ -MWNT, что делает чувствительность нашего устройства максимальной. Мы выбрали н-гексадекан в качестве неполярного растворителя, кроме того, из-за его способности диспергировать МУНТ с соответствующей вязкостью, которая также влияла на скорость переключения устройства (дополнительный рис.13). В аспекте биосовместимости н-гексадекана отмечается, что, согласно паспорту безопасности материала, н-гексадекан может вызвать проблемы с кожей при проливании. Чтобы решить проблему биосовместимости растворителя, мы использовали несколько растворителей, совместимых с кожей, в наших NV-MED (дополнительный рисунок 14). Мы обнаружили, что как минеральное, так и оливковое масло с диэлектрической проницаемостью, близкой к диэлектрической проницаемости н-гексадекана, также подходят для нашего устройства. Однако эти растворители более вязкие, чем н-гексадекан, что делает скорость переключения немного ниже (дополнительная таблица.1).

Импеданс НВ-МЕД уменьшался при приложении магнитного поля до 210 мТл. Импедансную чувствительность устройства оценивали как функцию магнитного поля, как показано на рис. 1f, определяемую как , где B — приложенное магнитное поле, а Z и Z ₀ — импеданс с приложенным магнитным полем и без него соответственно. Высокая чувствительность 0.644% мТл ^–1 было получено для магнитного поля ниже 110 мТл, тогда как чувствительность снизилась до ~0,166% мТл ^–1 для магнитного поля от 110 до 210 мТл. NV-MED продемонстрировал быструю реакцию импеданса, при этом его время релаксации соответствовало квадратной последовательной схеме включения и выключения магнитного поля (дополнительный рисунок 15). В этом эксперименте четыре различных магнитных поля, то есть 70, 110, 210 и -210 мТл, были запрограммированы с точки зрения различных значений импеданса, и каждое импеданс сохранялось в течение длительного времени в отсутствие магнитного поля, как показано на рис.1г. Мы также подтвердили, что уровни импеданса четырех состояний надежно развивались после 25 циклов программирования/стирания без существенных изменений. Импеданс быстро уменьшался, когда к NV-MED прикладывалось магнитное поле. Дальнейшее незначительное снижение импеданса происходило при фиксации проводящего канала в течение магнитного импульса длительностью 2 с. При снятии магнитного поля проводящие каналы МУНТ с магнитными наночастицами слегка релаксировали в вязкой растворяющей среде. В результате проводимость канала немного уменьшилась, что привело к небольшому увеличению импеданса, как показано на рис. 1ч.

Восприятие и запоминание магнитного поля в ЭЛ

Магнитное поле, воздействующее на НВ-МЕД, непосредственно визуализировалось и запоминалось в ЭЛ в широком диапазоне магнитного поля при работе от переменного тока; результаты показаны на рис. 2. Поскольку поле переменного тока зависит от импеданса сети, интенсивность света NV-MED увеличивается с магнитным полем, как показано на рис. 2a. NV-MED излучал характерный синий свет частиц ZnS:Cu при приложении различных магнитных полей круглой формы, как показано на рис.2б. Примечательно, что свечение NV-MED при работе от переменного тока наблюдалось вблизи краев двух параллельных электродов ITO даже без магнитного поля из-за диэлектрофоретического выравнивания Fe ₃ O ₄ -МУНТ, возникающего из-за параллельное краевое поле переменного тока. Измеренная интенсивность ЭЛ, возникающая в результате диэлектрофоретической силы, была на три или четыре порядка ниже, чем в результате магнитофоретической силы, что делало диэлектрофоретический вклад незначительным в нашем NV-MED (дополнительные рис. 16) ^31,32,33,34 . Изменения NV-MED EL представлены в зависимости от магнитного поля, как показано на рис. 2c. В частности, при магнитном поле ниже 50 мТл вертикальное переменное поле, возникающее из сетевого канала Fe ₃ O ₄ -MWNT магнитным полем, было недостаточным для включения ЭЛ в нашем устройстве, хотя импеданс устройства был достаточным. пониженный. Частота переменного тока значительно влияла как на ЭЛ, так и на характеристики импеданса. Абсолютное значение импеданса уменьшается по мере увеличения частоты, поскольку импеданс является функцией, обратной частоте.Однако чувствительность изменения импеданса к магнитному полю редко менялась в зависимости от частоты. Мы исследовали характеристики электролюминесценции и пороговое магнитное поле в зависимости от частоты (дополнительные рисунки 17). Хотя абсолютная люминесценция усиливалась при повышении частоты до 10 кГц, при дальнейшем увеличении люминесценция быстро падала. В соответствии с другими устройствами AC EL, пороговое магнитное поле ~ 50 мТл редко менялось с частотой. Чувствительность EL определяется как S _EL = δ(∆L/L ₀ )/δB , где B — приложенное магнитное поле и интенсивности ЭЛ с приложенным магнитным полем и без него при определенном переменном поле соответственно.Чувствительность ~0,24898 мТл ^–1 была получена для магнитного поля от 70 до 210 мТл. NV-MED продемонстрировал быстрый отклик электролюминесценции, время релаксации которого соответствовало квадратной последовательной схеме включения и выключения магнитного поля, как показано на рис. 2d.

Рис. 2: Свойства NV-MED, воспринимающие, визуализирующие и запоминающие магнитное поле.

a Интенсивность ЭЛ НВ-МЕД в различных приложенных магнитных полях от 60 до 210 мТл. б НВ-МЕД в условиях различных магнитных полей, т.е.е. 210, 110 и 70 мТл (масштабные линейки: 1 мм). c Графики изменения интенсивности ЭЛ НВ-МЭД в зависимости от магнитного поля. d Изменение интенсивности ЭЛ НВ-МЭД при записи и стирании при различных магнитных полях. Схема программирования магнитного поля для записи и стирания ЭЛ на вклейке. e Зависимое от времени сохранение интенсивности электролюминесценции, возникающее в результате NV-MED с различными магнитными полями. f Цикл выносливости записи-стирания изменений интенсивности ЭЛ NV-MED.На вставке показано изменение интенсивности ЭЛ за один цикл и схема четырех программ магнитного поля для выносливого цикла. г NV-MED демонстрирует процесс программирования/стирания магнитного поля на основе ЭЛ (масштабные линейки: 4 мм). h NV-MED с различными формами магнитного поля, показывающий прямую визуализацию магнитного поля в электролюминесценции с помощью устройства (масштабные линейки: 5 мм). i Испытание на выносливость в цикле интенсивности ЭЛ в магнитном поле 210 мТл.

Предложенный NV-MED подходил для ЭЛ-памяти с несколькими состояниями, с помощью которой мы могли записывать, считывать и стирать различные уровни магнитных полей в ЭЛ. Во-первых, мы исследовали зависящее от времени сохранение электролюминесценции для четырех различных запрограммированных магнитных полей в предложенном NV-MED; и результаты показаны на рис. 2e. Все значения яркости, записанные с уровнями магнитного поля 70, 110 и 210 мТл, хорошо сохранялись в течение более 180 часов после удаления магнитного поля. Кроме того, мы проверили цикл записи и стирания предлагаемого NV-MED для четырех различных уровней импеданса; результаты показаны на рис. 2f. Четыре различных состояния EL были надежно разработаны после 25 циклов программирования/стирания без существенных изменений.Процесс программирования/стирания магнитного поля на основе ЭЛ показан с использованием серии изображений NV-MED на рис. 2g. Прямая визуализация магнитного поля в электролюминесценции с помощью нашего NV-MED способствовала распознаванию формы магнитного поля, чего было трудно достичь с помощью электронных устройств, основанных исключительно на импедансе, сопротивлении и емкости. Как круглые, так и квадратные магниты распознаются в EL, как показано на рис. 2h. Мы также подтверждаем испытание на выносливость интенсивностью ЭЛ в магнитном поле 210 мТл, как показано на рис.2и.

Патчируемые гибкие пиксельные массивы NV-MED

Разработаны пиксельные массивы наших NV-MED, изготовленные на ПЭТ-подложке; результаты показаны на рис. 3. Мы изготовили 5 × 5 массивов пар плоскопараллельных ITO-электродов (площадь каждого набора пиксельных электродов: 0,8 × 0,8 см ² ) с зазором 0,2 см между каждой парой на Подложка из ПЭТ, которая может уменьшить нежелательное излучение краевого света краевым полем (дополнительный рисунок 18). Большинство электролюминесцентных устройств, основанных на переменном токе, неизбежны при работе с высоким напряжением, поскольку они основаны на индуцированном полем световом излучении.Из-за высокого рабочего напряжения устройств AC EL их безопасность должна быть тщательно продумана для дальнейшего развития, в частности, для приложений с заплатой на кожу. Для снижения рабочего напряжения NV-MED мы использовали high-k диэлектрик PVDF-TrFE-CFE. Хотя рабочее напряжение 150 В нашего НВ-МЕД довольно высокое по сравнению с обычными светодиодами, оно значительно ниже, чем у изготовленного с обычным диэлектрическим эластомером ^7,9,10 . Следует также отметить, что, поскольку частицы светоизлучающего люминофора полностью погружены в диэлектрическую среду, ток во время работы устройства обычно очень низкий, что делает наше устройство безопасным для кожи, несмотря на довольно высокое рабочее напряжение (дополнительные рис.19). За этим последовало последующее осаждение излучающего и магнитоактивного слоя (дополнительный рисунок 20). Отдельные пиксели массивов NV-MED, закрепленных на коже, могут быть записаны магнитным стержнем или ручкой, а записанная информация может быть прочитана как в импедансе, так и в ЭЛ и стираться много раз, как схематично показано на рис. 3а. Например, массивы NV-MED были запрограммированы с тремя различными магнитными полями, т.е. записать букву «Н», как показано на рис.3б. Во-первых, когда массивы работали с переменным напряжением и частотой ±150 В и 10 кГц соответственно, запрограммированная магнитная информация на массивах была четко показана на пиксельной карте электролюминесценции, на которой три разных уровня импеданса возникают из-за трех входных магнитных полей. были очевидны, как показано на рис. 3c. Пиксельная буква «N» визуализировалась одновременно при трех разных интенсивностях света, как показано на рис. 3d, 3e.

Рис. 3: Модифицируемые 2D массивы NV-MED.

a Схема массива 5 × 5 NV-MED, содержащего электроды параллельного типа.На вставке показано изображение шага письма с массивом NV-MED (масштабные линейки: 5 см). b Распределение магнитного поля запрограммировано с различной напряженностью поля. Три разных магнитных поля 70, 110 и 210 мТл были применены для создания трех разных областей маркировки буквы «N». c Изменения импеданса и d интенсивности ЭЛ в массиве 5 × 5 NV-MED, запрограммированном с другим магнитным полем. и NV-MED с запрограммированным магнитным полем (масштабные линейки: 1 см). f Изменение импеданса и интенсивности ЭЛ гибкого НВ-МЕД в зависимости от радиуса изгиба. На вставке показано изображение NV-MED во время теста на изгиб (масштабные линейки: 1 см). г Распределение запрограммированного магнитного поля на этапах записи, стирания и перезаписи. Массив NV-MED на каждом шаге показан (внизу) (масштабные линейки: 1 см). h Фотографии зеленого (слева) и оранжевого (справа) светового излучения массива NV-MED (масштабные линейки: 1 см). и Фотографии носимого НВ-МЕД, согнутого пальцами человека (слева) и закрепленного на одежде (в центре) и ладони (справа).

Пиксельные NV-MED на ПЭТ обладают механической гибкостью, что делает их пригодными для ношения и крепления на коже. Мы исследовали сопротивление изгиба одноэлементного NV-MED; результаты показаны на рис. 3f. NV-MED размером 2,5 × 2,5 см ² был запрограммирован с магнитным полем 210 мТл и работал в зависимости от радиуса изгиба, с переменным напряжением и частотой ±150 В и 10 кГц, соответственно. Как интенсивность ЭЛ, так и импеданс прибора редко менялись при радиусах изгиба до 5 мм.Перезаписываемая производительность массивов наших NV-MED также была исследована путем последовательной записи, чтения и стирания магнитной информации с последующей перезаписью новой магнитной информации. Буква «N», запрограммированная и визуализированная в EL в массивах, была полностью стерта, и впоследствии была успешно написана и визуализирована другая буква «P». Затем визуализировалась еще одна буква «L» после того, как буква «P» была стерта, после чего буква «L» была переписана, как показано на рис. 3g. Зеленое излучение на массивах NV-MED было достигнуто за счет использования частотно-зависимой цветовой модуляции микрочастиц ZnS:Cu на частоте ~ 1 кГц (дополнительный рис.21). Визуализация магнитного поля в оранжевой электролюминесценции также была достигнута путем простого использования микрочастиц ZnS:Mn, излучающих оранжевый цвет, как показано на рис. 3h. Благодаря механической гибкости NV-MED массивы успешно монтировались на различных неплоских поверхностях одежды и ладоней с надежной работой, на которую не оказывало существенного влияния механическое напряжение, как показано на рис. 3i.

Трехмерный дисплей слежения за движением, подключаемый in vivo

Поскольку затухание магнитного поля с бесконтактными и неразрушающими характеристиками обратно пропорционально квадрату расстояния между двумя магнитами, расстояние между магнитным зондом и NV-MED вдоль ось z может быть получена в EL, что позволяет отслеживать (визуализировать и записывать) трехмерное движение магнитного зонда, скрытого и, следовательно, невидимого под пикселизированными массивами NV-MED. Для демонстрации мы разработали новый дисплей для мониторинга 3D-хирургии in vivo для визуализации и записи траектории интраоперационной операции, как показано на рис. 4. Дисплей для отслеживания движения в 3D-хирургии состоял из массива 5 × 5 пиксельных NV-MED, оптического захвата система и магнитный хирургический зонд, как показано на рис. 4a (дополнительный рис. 22). Анестезированную крысу готовили на операционном столе и 5 × 5 пикселизированных NV-MED общей площадью 2,5 × 2,5 см ² устанавливали на помеченный живот крысы и фиксировали прозрачной медицинской перевязочной пленкой, как показано на рис.4б. Магнитный хирургический зонд был подготовлен путем прикрепления продезинфицированного магнита силой ~ 200 мТл к одному концу корпуса хирургического зонда. Поскольку массивы NV-MED монтируются на коже крысы, для хирургических инструментов должен быть правильно подготовлен только магнитный зонд, перемещающийся по внутренней структуре крысы. Мы подтвердили, что постоянный магнит устойчив к обычной стерилизации и редко рассасывается в организме. Изменение EL и импеданса в зависимости от положения магнитного зонда в областях канала NV-MED может произойти, в частности, с магнитным зондом, относительно большим, чем канал устройства.Мы подтвердили, что в нашем одиночном NV-MED шириной 20 мм импеданс варьировался и сводился к минимуму в центре канала, когда зонд диаметром 4 мм сканировался поперек канала. Изменение импеданса редко наблюдалось, когда зонд был достаточно большим по сравнению с шириной канала. Никакого изменения импеданса не произошло, если датчик точно соответствовал одному NV-MED (дополнительный рисунок 23).

Рис. 4: Подключаемый 3D-дисплей NV-MED с отслеживанием движения.

a Схема трехмерного дисплея отслеживания движения с массивами NV-MED размером 5 × 5. b Изображения массивов НВ-МЕД, установленных на коже крысы; магнитный хирургический зонд входит в тело через входное отверстие (масштабные линейки: 5 мм). c Крупный план места установки матрицы NV-MED, показывающий магнитный зонд под пикселями матриц NV-MED, что приводит к стиранию EL каждого пикселя. d МРТ брюшной полости крысы с сеткой 5 × 5. Положения печени и желудка отмечены красным и синим соответственно. e Расчетные маршруты операций на печени и желудке с сеткой. f EL изменение пикселей массивов NV-MED в зависимости от времени при перемещении магнитного зонда к печени-мишени. Массивы NV-MED, установленные на крысе, пойманной во время движения. Время для каждого шага показано на фотографии (масштабные линейки: 5 мм). г Изменение скорости разрушения канала (скорости затухания ЭЛ) в зависимости от глубины магнитного зонда. h Трехмерные графики пути к печени с указанием глубины магнитного зонда, показывающие фактический путь зонда.

Все пиксели массивов NV-MED были электрически и оптически предварительно запрограммированы источником переменного тока (напряжение и частота ±150 В и 10 кГц) и внешним магнитным полем (изначально включенным). Когда магнитный хирургический зонд перемещается к внутрибрюшинным органам-мишеням крысы, таким как печень и желудок, хирургические пути могут быть электрически и оптически сохранены на дисплее, при этом характеристика EL записывается в каждом пикселе с точным расположением x, y и z. как схематично показано на рис.4в. Анатомическая магнитно-резонансная томография (МРТ) органов брюшной полости анестезированной крысы была выполнена перед интраоперационной инъекцией магнитного хирургического зонда, чтобы подтвердить расположение целевых печени и желудка, как показано на рис. 4d. Положения печени и желудка отмечены красным и синим соответственно. На основе МРТ-сканирования 2D-пути зонда по осям x и y к органам-мишеням были примерно установлены на пикселизированном NV-MED с сеткой 5 × 5, как показано на рис.4е. Все пиксели НВ-МЭД изначально были включены, а пиксели, взаимодействующие с внутренним магнитным зондом при движении к органу-мишени, должны были быть выключены, обеспечивая направляющий путь ЭЛ следующим образом.

Серия изображений (последовательных кадров) пиксельного NV-MED была записана в течение ~30 с, пока магнитный хирургический зонд проходил внутри брюшной полости в направлении печени, как показано на рис. 4f. При нахождении зонда в пикселе (1,2) пиксель выключался, с последующим отключением пикселя (2,2), когда зонд подходил к пикселю. Пиксели (3,2), (3,3), (3,4), (4,4), (5,4) и (5,5) последовательно выключались при движении зонда к цели. , как показано на рис. 4f. Затем мы проанализировали скорость затухания электролюминесценции в каждом выключенном пикселе, которая была коррелирована с расстоянием по оси z между зондом и пикселем на коже посредством точного анализа импеданса (дополнительный рисунок 24). Мы использовали время затухания электролюминесценции, которое, в свою очередь, было преобразовано в скорость затухания, потому что оно было более надежным для оценки вертикального расстояния, чем изменение яркости.В нашем NV-MED время, необходимое для полного стирания изначально запрограммированной яркости, оценивалось в зависимости от магнитных полей (дополнительный рисунок 25). Скорость затухания ЭЛ оценивалась как наклон каждой кривой времени затухания ЭЛ при определенном магнитном поле для определения расстояния по вертикали. Идентификация вертикального расстояния по скорости затухания электролюминесценции гораздо меньше зависит от скорости зонда, что делает 3D-отслеживание с помощью нашего NV-MED более надежным, независимо от скорости зонда. Надежная характеристика глубины была сделана в нашем устройстве при скорости зонда менее ~ 5 см / с, которая была рассчитана как ширина канала NV-MED, деленная на самое короткое время затухания ЭЛ, равное 0.13 с в магнитном поле 210 мТл (дополнительный рисунок 26).

В нашем 3D-дисплее с отслеживанием движения скорость разрушения канала (скорость затухания EL) была обратно пропорциональна расстоянию по оси Z с подобранным соотношением, как показано на рис. 4g. На основе наклона изменения EL для каждого выключенного пикселя на рис. 4f мы построили трехмерный путь от брюшной полости к печени, как показано на рис. 4h. Точно так же был удобно реализован трехмерный путь к желудку крысы (дополнительные рисунки 27 и 28).Примечательно, что благодаря энергонезависимости сконструированной информации запрограммированные пути можно было использовать повторно без дополнительного анализа данных. Точность 3D-пути, характеризуемой массивами NV-MED, редко оценивалась, поскольку реальный 3D-путь с трудом определялся в экспериментах in vivo из-за сложных физиологических вариаций внутренней структуры. Чтобы решить эту проблему, мы изготовили модельную систему с известной 3D-структурой методом 3D-печати.Модель крепилась на внутреннюю поверхность манекена черепа человека, а массивы НВ-МЭД – на его внешнюю поверхность. 3D-путь был охарактеризован методом, описанным в рукописи, и результаты ясно показывают, что предполагаемый 3D-путь с помощью наших NV-MED был почти идентичен пути, разработанному с помощью 3D-печати в пределах экспериментальной неопределенности (дополнительная рис. 29).

Наш 3D-дисплей с отслеживанием движения на основе магнито-интерактивного электролюминесценции может использоваться в различных потенциальных приложениях в биомедицинской инженерии, таких как (i) магнитоактивный микроробот и хирургический зонд, который может контролировать внутренние структуры тела, (ii) недорогая система хирургического мониторинга в качестве дополнительного метода к методам МРТ и КТ, (iii) хирургическая диагностика без маркировки, которая требуется при эндоскопии, и (iv) система хирургической регистрации с обратной связью во время и после операции. Следует также отметить, что энергонезависимость запрограммированного EL в нашем NV-MED предпочтительнее по сравнению с обычным дисплеем с датчиком энергозависимости (дополнительный рисунок 30). В обычном датчике информация, полученная от устройства, должна храниться в памяти, прежде чем визуализироваться на дисплее. С другой стороны, наш NV-MED не требует памяти, потому что информация, полученная сенсорной частью, хранится в энергонезависимой памяти. Хотя предлагаемый 3D-дисплей с отслеживанием движения, безусловно, полезен для мониторинга и записи скрытых под ним невидимых 3D-структур, существуют технологические ограничения, которые необходимо устранить с точки зрения магнитной чувствительности, пространственного разрешения дисплея и безопасности эксплуатации.

Магнеторезистор. Определение, работа, типы и применение

Магнето
определение резистора

Магнеторезистор — это тип резистора, сопротивление которого изменяется
при приложении внешнего магнитного поля. Другими словами,
поток электрического тока через магнеторезистор изменяется
при воздействии на него внешнего магнитного поля.

Магнитное поле – это область вокруг
магнитный объект, внутри которого другие объекты испытывают
сила притяжения или отталкивания.

Как
магнето резисторы работают?

Магниторезисторы, расположенные в
магнитное поле испытает изменение сопротивления. Когда
сила магнитного поля увеличивается, сопротивление
магниторезисторов также увеличивается. С другой стороны, когда
сила магнитного поля уменьшается, сопротивление магнето
резисторов уменьшается.Это изменение сопротивления вызвано
магниторезистивный эффект.

В отсутствие магнитного поля заряды
носители в материале движутся прямолинейно. Следовательно,
электрический ток течет прямолинейно. Когда магнитный
поле приложено к материалу, магнитные силы вызывают
мобильные носители заряда (бесплатно
электронов), чтобы изменить их направление с прямого пути на
непрямой путь.Это увеличивает длину электрического тока
дорожка.

Следовательно, большое количество свободных электронов
сталкивается с атомами
и теряют свою энергию
в виде тепла и лишь небольшое количество свободных
электроны текут по проводящему пути. Небольшое количество
свободные электроны, перемещаясь из одного места в другое, переносят
электрический ток.Поэтому сопротивление материала
увеличивается с увеличением магнитного поля.

Магнето
резистивный эффект

Магниторезистивный эффект является свойством
некоторые материалы, что приводит к изменению их сопротивления
в присутствии магнитного поля. Это магниторезистивное
Эффект возникает в таких материалах, как полупроводники,
немагнитные металлы и магнитные металлы.

Ирландский физик-математик и инженер Уильям Томсон впервые
открыл этот магниторезистивный эффект в 1856 году. Он наблюдал
что сопротивление кусков железа увеличилось, когда
электрический ток течет в том же направлении, что и
магнитная сила или магнитное поле, а сопротивление равно
уменьшается, когда электрический ток течет под углом 90°
к магнитному полю или магнитной силе.

После
что он провел тот же эксперимент с никелем, и он
обнаружили, что сопротивление никеля зависит от
таким же образом, но величина этого магнитного поля была намного
больше, чем раньше. Этот эффект называется анизотропным магнето.
Сопротивление (АМР).

типов
магниторезистивных эффектов

Магниторезистивные эффекты бывают трех типов:

Гигантское сопротивление магнето (GMR)
Чрезвычайное сопротивление магнето (EMR)
Туннельное магнитное сопротивление (TMR)

Гигантское сопротивление магнето
(ГМР)

Альберт Ферт и Питер Грюнберг открыли Гигантский Магнето
Сопротивление (GMR) в 1988 году.Этот эффект наблюдается в
ферромагнитные материалы. Сопротивление ферромагнетика
материал зависит от того, является ли намагниченность
соседние ферромагнитные слои выровнены параллельно или
антипараллельный. Сопротивление высокое для ферромагнетика.
слои с антипараллельным выравниванием, тогда как сопротивление
низкая для ферромагнитных слоев с параллельным расположением.

Чрезвычайный Магнето
Сопротивление (ЭМИ)

Необычный магниторезистивный эффект обнаружен в 2000 году.
Эффект магнитного поля EMR (Extraordinary Magneto
Сопротивление) намного больше, чем (GMR) Giant Magneto
Сопротивление. Эффект ЭМИ возникает в полупроводниковом металле.
гибридные системы при приложении поперечного магнитного поля.

В отсутствие магнитного поля сопротивление полупроводника
металлогибридная система очень низка, тогда как в присутствии
сильное магнитное поле, сопротивление полупроводникового металла
гибридная система высока.

Туннель
Сопротивление магнето (TMR)

М. Жюльер открыл сопротивление туннельному магнето (TMR) в 1975 году.
Туннельное магнитосопротивление (TMR) возникает в магнитном туннеле.
Развязка (MTJ). Магнитный туннельный переход (MTJ) является компонентом
состоит из двух ферромагнетиков, разделенных изолятором. То
электроны будут перетекать из одного ферромагнетика в другой
ферромагнетик через туннельный барьер или изолятор. То
количество электрического тока или носителей заряда, протекающих через
туннель зависит от ориентации намагниченности.

Если магнитное поле приложено к магнитному туннельному соединению (MTJ)
таким образом, чтобы направление намагниченности
ферромагнетик выровнен параллельно, большое количество
электроны текут легко. В результате электрический ток
увеличивается, а сопротивление уменьшается. С другой стороны, если
магнитное поле прикладывается таким образом, чтобы направление
намагниченности ферромагнетика выровнены антипараллельно
образом, только небольшое количество носителей заряда (бесплатные
электроны) течет через туннель и большое количество свободных
электроны заблокированы.В результате электрический ток уменьшается
и сопротивление увеличивается.

Преимущества
магниторезисторов

Магнеторезисторы работают без физического контакта.

Приложения
магниторезисторов

Различные области применения магниторезисторов
включают:

Биосенсоры
Жесткие диски
Датчики магнитного поля
Магнето резисторы используются в электронном компасе для
измерение магнитного поля Земли.
Магнето резисторы используются для измерения электрического тока.

Что такое система зажигания от магнето и как она работает?

Двигатель внутреннего сгорания, который имеет некоторые яркие характеристики, такие как высокая скорость и высокое внутреннее сжатие, требует системы, которая обеспечивает очень сильное воспламенение от свечи зажигания, которая используется в качестве источника.Система зажигания — это система, в которой в качестве источника используется свеча зажигания, в которой электрическая энергия подается на свечу зажигания. В этой статье мы подробно узнаем о системе зажигания от магнето с ее основными частями, работой, преимуществами и недостатками при применении. Существует три типа системы зажигания

Система зажигания от батареи
Система зажигания от магнето
Электронная система зажигания

Магнитная система зажигания — это уникальная система зажигания, которая имеет собственный источник для выработки необходимого количества энергии для работы автомобиля или транспортного средства.

Главная часть

Вот список частей, которые используются в нем

Magneto
Дистрибьютор
Spark Plug
Конденсатор

также читал:

1. Magneto

Источник который генерирует энергию в системе зажигания Магнето, называется Магнето. Как правило, магнето — это небольшой генератор, работающий от электричества. Когда магнето вращается двигателем, оно вырабатывает напряжение. Чем выше вращение, тем больше будет величина напряжения, создаваемого системой.Магнето не нуждается в каком-либо внешнем источнике питания, таком как батарея, для его запуска, поскольку оно само является источником для выработки энергии. В нем два вида обмотки. Он имеет первичную привязку и вторичную привязку.

В дополнение к этому, магнето имеет 3 типа в зависимости от вращения двигателя

Тип с вращающимся якорем
Тип с вращающимся магнитом
Тип с полярным индуктором

В роторном типе якорь вращается между неподвижным магнитом, тогда как в тип вращающегося магнита, якорь неподвижен, а магниты вращаются вокруг якоря. В полярном индукторе и магнит, и обмотки остаются неподвижными, но напряжение генерируется за счет изменения направления магнитного поля с помощью полярных выступов из мягкого железа, называемых индукторами.

2. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Распределитель, который используется в системе зажигания Magneto, также используется в многоцилиндровом двигателе. Многоцилиндровый двигатель используется для регулирования искры в правильной последовательности в свече зажигания. Всплеск зажигания равномерно распределяется между свечами зажигания.Существует два типа распределителей

Распределитель угольного щеточного типа
Распределитель щелевого типа

Распределитель угольного щеточного типа: рычаг ротора, скользящий по металлическому сегменту, несет угольную щетку, встроенную в крышку распределителя или формованный изоляционный материал. Это помогает обеспечить электрическое соединение со свечой зажигания. В зазорном типе электрод распределителя плеча ротора находится близко к крышке распределителя, но контакт не происходит, что не приводит к износу электрода.

3. СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

Свеча зажигания, используемая в этой системе зажигания, имеет два электрода, отделенных друг от друга. Через него проходит высокое напряжение, которое вызывает генерацию искры и используется для воспламенения горючей смеси цилиндра, как масла. Используемый в нем электрод представляет собой стальную оболочку и изолятор. Центральный электрод подключен к питанию катушки зажигания и внешней стальной оболочки, которая заземлена, изолируя их обоих. Между центральным электродом и стальной оболочкой остается небольшой воздушный зазор, в котором генерируется искра.Центральный электрод находится близко, когда генерируется искра, и, следовательно, он изготовлен из сплава с высоким содержанием никеля, который может выдерживать высокие температуры и сопротивления.

4. КОНДЕНСАТОР

Конденсатор, используемый в системе зажигания от магнето, представляет собой простой электрический конденсатор, в котором две металлические пластины разделены изоляционным материалом на расстоянии. Обычно в качестве изоляционного материала используется воздух, но для конкретного технического требования используется какой-либо высококачественный изоляционный материал.

Принцип работы системы зажигания от магнето

Принцип работы этой системы зажигания аналогичен принципу работы системы зажигания от катушки или батареи, за исключением того, что в ней для производства энергии используется магнето, а не батарея.Вот следующие сценарии, которые происходят в нем.

Когда двигатель в системе запускается, он помогает магнето вращаться и тем самым производить энергию в виде высокого напряжения.
Один конец магнето заземляется через размыкатель контактов и параллельно ему подключается конденсатор зажигания.
Контакт прерывателя регулируется кулачком, и когда прерыватель разомкнут, ток протекает через конденсатор и заряжает его.
Поскольку теперь конденсатор действует как зарядное устройство, первичный ток снижается, тем самым уменьшая общее магнитное поле, создаваемое в системе. Это увеличивает напряжение в конденсаторе.
Это повышенное высокое напряжение в конденсаторе будет действовать как ЭДС, создавая искру на правой свече зажигания через распределитель.
На начальном этапе скорость двигателя низкая и, следовательно, напряжение, генерируемое магнето, низкое, но по мере увеличения скорости вращения двигателя также увеличивается напряжение, генерируемое магнето, и поток тока также вырос. Чтобы запустить двигатель, мы можем использовать внешний источник, такой как аккумулятор, чтобы избежать медленного запуска двигателя.

Читайте также:

Преимущества

Более полезен на средних и высоких скоростях.
Это более полезно, потому что не используется батарея.
Требуется меньше обслуживания.

Основным преимуществом системы зажигания от магнето по сравнению с другими системами зажигания является то, что она не требует внешнего источника для выработки энергии. Это удалось при низком напряжении и высоком напряжении. При высоком напряжении огромное количество напряжения генерируется с помощью повышающего трансформатора, который можно использовать для таких двигателей, как двигатель самолета, а низкое напряжение может управлять этим напряжением, пропуская его через самую маленькую часть проводки, что позволяет избежать утечки. слишком.

Недостатки

Проблемы с запуском из-за низкой скорости вращения при запуске двигателя.
Это дороже по сравнению с аккумуляторной системой зажигания.
Возможны пропуски зажигания из-за утечки из-за колебания напряжения в проводке.

Применение

Вот неполный список применений двигателей, оборудованных системой зажигания от магнето.
Тракторы, мазутные горелки и подвесные моторы
Грузовики и бетономешалки
Автобусы
Авиационные двигатели
Силовые установки, морские двигатели и двигатели, работающие на природном газе

и поделитесь им в социальных сетях.

Возможные магнитомеханические и магнитотермические механизмы активации ионных каналов в магнитогенетике

Благодарим Вас за представление статьи «Возможные магнитомеханические и магнитотермические механизмы активации ионных каналов в магнитогенетике» на рассмотрение eLife .Ваша статья была рассмотрена тремя рецензентами, экспертами в области магнитных материалов и магнитных взаимодействий, а за оценкой наблюдали редактор-рецензент и респондент Дэвид Кляйнфельд, а Ив Мардер была старшим редактором. Одно стороннее лицо, участвовавшее в рассмотрении вашей заявки, согласилось раскрыть свою личность: Питер Литтлвуд (Рецензент №1).

Как редактор-рецензент, я считаю, что это важный вклад, поскольку он касается полезности новых методов возмущения для исследования нейронных систем.Вы также рассматриваете проблемы с прошлым анализом (Meister, 2016) для механической активации с помощью магнитных крутящих моментов или, в сочетании с каналами TRP, магнитного гистерезиса для тепловой активации. В частности, в предыдущем анализе учитывались только взаимодействия одиночных спинов с магнитным полем. Все рецензенты согласны с этим основным моментом, и настоящая рукопись является долгожданным вкладом в понимание физических ограничений неврологических измерений. Тем не менее, все рецензенты высказали острую критику, которая приведет к улучшению работы.

Прежде чем мы углубимся в сорняки, я бы посоветовал начать рукопись с простого утверждения о взаимодействующих магнитных системах. Возможно, краткое изложение для вашего рассмотрения могло бы быть таким: «Полная энергия спиновой системы имеет члены, связанные с взаимодействием отдельных спинов с внешним магнитным полем, плюс энергия взаимодействия спинов между собой. Более поздний вклад может быть довольно большим. , как это происходит в ферромагнетизме.Эта полная энергия должна быть сопоставлена с тепловой энергией, и для взаимодействующих систем тепловая энергия может быть слишком мала, чтобы заметно расфазировать спины. Таким образом, возможность для экспериментаторов использовать взаимодействие магнитных наночастиц in vivo с разумными (~ 1 Тл) внешними полями не лишена смысла». поскольку необходимые материалы еще предстоит открыть или синтезировать в естественных условиях

Рецензенты поднимают ряд критических технических вопросов. Я прошу вас отвечать на каждый комментарий рецензента и соответствующим образом изменять рукопись.Краткое изложение основных вопросов включает:

1) Дальнейшее обсуждение физики ферритина, по которому имеется значительная литература, и я бы также высказался за обсуждение известных классов всех соединений, содержащих железо/никель/кобальт/редкоземельные элементы, которые могут быть изъяты для использования в биологии.

2) Анализ взаимодействия ферритина и других молекул без использования квазистатического приближения. Как отмечает Литтлвуд, время релаксации короткое, т. е. оценивается менее чем в 100 фс, и намного меньше, чем период РЧ-возбуждения во многих экспериментальных работах, которые вы обсуждаете.

3) Обсуждение предыдущих экспериментов нечеткое и требует четкого изложения. Как заметил рецензент 2, вы согласны с тем, что многие утверждения кажутся необоснованными в отношении взаимодействия между ферритином и магнитным полем Земли примерно в 50 мТл. Это несогласие следует четко обозначить. Затем вы поднимаете дополнительный вопрос о том, что эффекты взаимодействий можно увидеть в магнитных полях примерно в 1 Тл. Последние легко получить в лаборатории, даже легко получить для локализованных импульсных полей.Сделайте это новое утверждение четким.

4) Обсуждение, пусть краткое, перспектив синтеза материалов с большими взаимодействиями.

5) Обсуждение экспериментального пути вперед было бы очень полезным и действенным способом завершить рукопись.

Рецензент №1:

В этой статье рассматривается противоречивая тема магнитогенетики, которая подвергалась резкой критике как физически необоснованная. Основная критика заключается в том, что, поскольку момент молекулы ферритина настолько мал, магнитная восприимчивость при комнатной температуре крошечна, и нет правдоподобного физического эффекта, который мог бы возникнуть в типичных приложенных магнитных полях. Эта статья начинается с принятия основной критики Мейстера, 2016, а затем систематически ищет физические условия, которые опровергли бы эту критику. Статья хорошо написана, вдумчива, и у меня мало претензий к проведенному анализу. Однако я предполагаю, что есть направление расследования, которое было упущено.

В документе указывается, что магнитная структура соединений Fe сложна, и что действительно может быть антиферромагнитное, ферромагнитное и даже более сложное магнитное упорядочение соединений Fe.Представлена гипотеза, что на самом деле ферритиновое ядро может допускать ферромагнитные конфигурации, так что «кластерный» ферромагнетик является основным состоянием с гораздо большим моментом, чем традиционно предполагалось для ферритина (и действительно измерено ex vivo). Я не могу комментировать биологическую правдоподобность такого расположения, за исключением того, что оно потребует совершенно другого расположения атомов в молекуле, более близкого к магнетиту, чем общепринятое для ферритина. Но я согласен, что если это принять, то, имея гораздо большие ферромагнитные кластеры, не так уж сложно решить проблему kT.Так что здесь я рассматриваю вопрос как экспериментальный — выделить ферритин и измерить его магнитные свойства.

В самом деле, если допустить, что ядро ФМ существует, можно также генерировать магнитокалорический эффект (хотя обычно это гораздо больший эффект вблизи критической точки АФМ), а также эффект Эйнштейна-де Гааза. Что я замечу в целом, так это то, что все эти эффекты потенциально важны при условии, что они тщательно настроены так, чтобы магнитная энергия была сравнима с тепловой энергией, и это основная игра здесь.В качестве теоретического упражнения эта статья хороша.

Меня, однако, озадачивает, что эта статья, а также предыдущие обсуждения (не менее Meister, 2016) вообще не фокусируются на том, что мы знаем о ферритине, который довольно хорошо изучен как физическая молекула (если не считать биологические причины). Обычный «ферритин селезенки лошади», по-видимому, является сильным антиферромагнетиком (т. е. эффективно упорядоченным вплоть до, по-видимому, высоких температур) с малым нескомпенсированным моментом, который намного меньше упорядоченного антиферромагнитного момента.Физика ферритина не имеет ничего общего с его малым остаточным магнитным моментом. Я не встречал исследований, которые предполагали бы, что ферритин обладает кластерным ферромагнетизмом, предложенным в этой статье. На самом деле ферритин настолько сильно упорядочен при низких температурах, что единственным механизмом, позволяющим «перевернуть» спин этой молекулы ниже нескольких десятков градусов Кельвина, является квантово-механическое туннелирование. Как бы то ни было, динамике намагниченности этой системы как молекулы ex vivo уделялось много внимания в литературе по физике конденсированных сред — например, Д.D. Awschalom et al., 1992., Tejada et al., 1997, но на самом деле существует довольно много литературы, которая не была рассмотрена ни в этой, ни в предыдущих статьях.

Из-за случайного (?) малого общего магнитного момента в приложенном поле общая магнитная конфигурация может перевернуться (предполагая, что сама молекула неподвижна, поскольку мы увидим в целом хорошее приближение). Это было измерено. Подгонки к простому графику Аррениуса (Kilcoyne and Cywinski, 1995) дают температуру активации 318 К и характерное время попытки 9×10 ^-12 секунд.Это исходит из прямых измерений до нескольких кГц, а также мессбауэровских – что соответствует, вероятно, 100 МГц. Если это можно экстраполировать на 300 К (т. е. система остается антиферромагнитно хорошо упорядоченной), то характерная частота F ₀ будет порядка 30 ГГц (или характерный масштаб времени 30 фс). Это довольно большой временной масштаб по размеру молекулы — например, звуковая волна в воде распространяется примерно на 50 нм за 30 фс.

В любом случае, дело в том, что на шкале времени короче 1/F ₀ ферритин будет магнитно заморожен, и, в частности, будут популяции намагниченности, которые (на короткое время) демонстрируют гистерезис.Эта временная шкала почти наверняка короче, чем временная шкала физической переориентации молекулы (за счет вращения, как стержневой магнит), и она не так сильно отличается от естественных временных шкал для молекулярного движения в соответствующих временных шкалах для ионного канала. Как следствие, меня не убеждает никакой анализ, предполагающий квазистатическую равновесную совокупность моментов «вверх» и «вниз».

Поскольку это очень спекулятивная тема, позвольте мне добавить кое-что еще. Вполне возможно, что типичная температура антиферромагнитного упорядочения может находиться в диапазоне биологических значений.Существуют хорошо описанные физические системы, в которых небольшие магнитные поля в масштабе 1 Тл модулируют такие фазовые переходы и действительно имеют последствия для макроскопических свойств, такие как гигантские магнитокалорические эффекты и резкие изменения проводимости и электрического экранирования (например, хорошо изученные манганиты). Мне интересно отметить, что характерная временная шкала магнитной перегруппировки в ферритине достигает микроскопического масштаба примерно при комнатной температуре, и — такова биология — возможно, это не случайность.

Что было бы полезно по этой теме, так это тщательное экспериментальное материаловедение этой системы, а не слишком много спекулятивных теоретических статей. Возвращаясь к настоящей статье, я думаю, что она полезна, хотя, на мой взгляд, и неполна.

Рецензент №2:

В этой статье Младена Барбика анализируется несколько физических механизмов, которые могли бы обеспечить «магнитогенетику» — контроль активности нейронов с помощью магнитных полей. Статья является своего рода ответом на «Физические пределы магнитогенетики» в eLife Маркуса Мейстера.В этой статье Мейстер приводит несколько убедительных аргументов в пользу того, что магнитные поля, силы и энергии, связанные с магнитогенетическими инструментами, на несколько порядков меньше, чем те, которые необходимы для достаточного намагничивания белка ферритина или открытия ионного канала. Статья Барбика подтверждает многие аргументы Мейстера, используя более подробный подход к его расчетам. Однако Барбик утверждает, что если учесть возможность того, что ферритин является суперпарамагнитным, то с сильными, экспериментально реализуемыми магнитными полями можно достичь значений силы, необходимых для открытия ионных каналов. Мейстер признает возможность суперпарамагнитного ферритина, но не принимает его во внимание в своих расчетах. Возможно, как ни странно, Барбик вообще не опровергает Мейстера — действительно, ранее опубликованные экспериментальные магнитогенетические исследования все еще почти полностью выходят за рамки режима параметров, где Барбик предполагает, что внешние магнитные поля могут открыть канал, связанный с ферритином.

Таким образом, сравнение Барбика с экспериментом неудовлетворительно. Он представляет сценарии, которые в некотором роде аналогичны экспериментам (например, один ферритин с 4500 атомами Fe, соединенными с ионным каналом), но затем утверждает, что ответ правдоподобен в магнитном поле, которое заметно сильнее, чем те, которые использовались в экспериментах. те же эксперименты (т.г. 1 Тл против 50 мТл в экспериментальных статьях). Что же тогда делает Барбик из экспериментальных данных и насколько ценны его сравнения с экспериментами? Принимая во внимание все эти вещи, статья Барбика, которая вполне разумна, имеет странный эффект: она представляет собой предположение о правдоподобности экспериментальных магнитогенетических результатов, но затем приводит аргументы, которые, на мой взгляд, дискредитируют предполагаемые механизмы в работах по экспериментальной магнитогенетике. Я бы призвал Барбика более конкретно оспорить предыдущие экспериментальные результаты.

Несмотря на то, что я сказал выше, я думаю, что эта статья является вкладом в литературу по магнитогенетике. Он выполняет вычисления, в которых Мейстер предоставил приблизительные цифры, и исследует гораздо более широкий спектр намагниченности частиц ферритина. Более того, в нем представлены новые физические механизмы, которые могут позволить магнитогенетические манипуляции с уже созданными системами. Что касается новых механизмов, предложенных Барбиком, я считаю, что ему следует расширить свой анализ диамагнитных сил и включить больше деталей, как я излагаю в примечаниях ниже.Магнитокалорический эффект кажется несколько менее убедительным. Точно так же обсуждение Эйнштейна и де Хааса казалось несколько правдоподобным, но не захватывающим. Может быть, автору было бы интересно предложить эксперименты, которые бы проверили, обусловлены ли магнитогенетические эффекты этими физическими механизмами?

Рецензент №3:

В этой статье обсуждались несколько магнито-механических и магнито-термических механизмов, которые, по теории автора, могут потенциально объяснить активацию ионных каналов в магнитогенетике. Было несколько недавних сообщений о способности активировать ионные каналы (например, TRPV1 и TRPV4), которые сливаются с ферритином, используя магнитные поля постоянного и переменного тока. Механизмы этих наблюдаемых эффектов активно обсуждаются без достижения консенсуса. Критически некоторые утверждали, что взаимодействия между ферритином и приложенным магнитным полем недостаточно для производства необходимого тепла или силы для активации канала. В этой статье автор рассмотрел ряд гипотетических сценариев, которые могут генерировать необходимое тепло или силу.Природа этого рассмотрения носит теоретический характер; обсуждение своевременно. Это дает некоторые дополнительные направления в поиске механизмов, лежащих в основе описанных эффектов.

1) Все предложенные механизмы предполагают применение сильного статического магнитного поля. В цитируемой литературе Stanley et al., 2012, 2015 подавляющее большинство экспериментов проводилось с радиочастотными волнами на частоте 100 кГц. Около половины экспериментов Stanley et al., 2016 также проводились на радиочастотах; остальные были сделаны на окраине поля (0.2-0,5 Тл, как сообщалось) 3Т МРТ-сканера. Wheeler et al., 2016, был выполнен со статическими полями (< 1 Тл). В другой связанной работе использовались разные типы магнитных полей, например. Hutson et al., 2017, был выполнен в радиочастотном поле в диапазоне мкТл, в то время как Mosabbir и Truong, 2018 использовали импульсное поле постоянного тока в диапазоне мТл. Поскольку предлагаемые механизмы требуют сильного статического поля, необходимо будет различать эти экспериментальные условия.

2) В работе Мосаббира и Труонга, 2018 г., использовался статический электромагнит, который был запрограммирован на 5 секунд включения и 2 минуты выключения порядка 10 мТл.Это поле кажется намного меньшим, чем то, что необходимо для предлагаемых механизмов.

3) Все предлагаемые механизмы требуют, чтобы ферритин был сильно загружен (если не полностью) железом, а спины железа были сильно связаны для создания большого магнитного момента. Прямые экспериментальные доказательства таких конфигураций, по-видимому, отсутствуют. Если бы нужно было проверить эту гипотезу, какие эксперименты предложил бы автор?

4) Для механизма, вызывающего эффект Эйнштейна-де Гааза, магнитогенетические эксперименты, о которых сообщалось до сих пор, включали в основном применение медленно меняющегося магнитного поля, которое не вызывает быстрого переворота спинов.Кроме того, когда применяются радиочастотные поля, магнитное поле в мТл или мкТл, вероятно, будет недостаточно сильным, чтобы перевернуть все спины вместе. Указанная энергия 0,33×20 ^-21 Дж должна исходить от радиочастотных волн, которые, похоже, не имеют такой плотности энергии.

5) В целом, предложение проверяемых экспериментов было бы полезно для оценки каждого предлагаемого механизма.

https://doi.org/10.7554/eLife.45807.012

Антисимметричное магнитосопротивление в трехслойных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса Fe3GeTe2/графит/Fe3GeTe2

ВВЕДЕНИЕ

Микроэлектронные устройства, такие как диоды и транзисторы, могут быть включены в большие интегрированные структуры, способные выполнять разнообразные задачи, включая логические операции (т. е., вычислительные устройства) и хранение информации высокой плотности. Несмотря на широкий спектр архитектур и приложений, фундаментальный принцип работы всех устройств основан на манипулировании одной величиной — зарядом электрона. Концепция использования спина в дополнение к заряду в микроэлектронике называется спинтроникой. Гигантское магнитосопротивление (GMR), которое за десятилетие превратилось из открытия в приложения (современные дисковые накопители), иллюстрирует влияние спинтроники. Управляя зарядом и спином электрона одновременно, можно реализовать сверхвысокоскоростные и маломощные электронные устройства с расширенными функциональными возможностями.В результате спинтроника в настоящее время является одной из важнейших областей технологических исследований, охватывающей электронику, материаловедение и физику конденсированного состояния ( 1 , 2 ). С появлением двумерных (2D) материалов Ван дер Ваальсовы (vdW) ферромагнитные материалы вызвали большой интерес. Двумерный ферромагнетизм был подтвержден в трех монослойных материалах vdW: CrI ₃ (изолятор), Cr ₂ Ge ₂ Te ₆ (изолятор) и Fe ₃ GeTe ₂ (F) 3 – 6 ). К настоящему времени на основе этих материалов изготовлены различные устройства спинтроники ( 7 – 15 ). ФГТ ферромагнитного металла vdW изучается уже много лет ( 16 – 30 ). Только совсем недавно стало понятно, что наночешуйка вдВ ФГТ является перспективным вдВ ферромагнитным металлом для спинтроники с почти квадратной петлей гистерезиса, большой коэрцитивной силой и перпендикулярной магнитной анизотропией ( 16 ), что делает его идеальным вдВ ферромагнитным металлом для спинтроники. устройства для спинтроники ( 9 ) и фундаментальные исследования в области спинтроники.Кроме того, материалы с очень разными кристаллическими структурами и постоянными решетки могут быть наслоены в гетероструктурах vdW без вредных эффектов, наблюдаемых в обычных тонкопленочных гетероструктурах. Таким образом, основное конструктивное ограничение снимается, чтобы обеспечить почти безграничные возможности для новых архитектур спинтронных устройств. Открытие GMR ( 31 , 32 ) было удостоено Нобелевской премии в 2007 году и представило второе фундаментальное свойство электрона — его направление — в микроэлектронику. Стандартное устройство GMR имеет трехслойную структуру с двумя ферромагнитными металлами, разделенными неферромагнитным металлом. На сегодняшний день большинство устройств GMR изготавливается из тонких металлических пленок, выращенных в высоковакуумной камере. Неферромагнитные слои в этих устройствах GMR обычно представляют собой металлы, такие как Cr ( 32 ), Cu ( 33 ) или Pd ( 34 ), но интерес проявляется к неферромагнитным проводящим материалам с желаемыми свойствами, такими как многослойность. графен ( 35 , 36 ).Несовместимость с магнитным напылением (обычно используемым для выращивания структур GMR) является проблемой для многослойного графена, но, опять же, это не является ограничением для устройств с гетероструктурой vdW. Немагнитные проводники, такие как графен, могут быть зажаты между ферромагнетиками vdW с атомарно плоскими и ультрачистыми границами раздела. Мы изготовили устройства FGT/графит/FGT, используя метод переноса пикапа ( 37 , 38 ) и исследовали их магнитно-резонансное поведение с помощью удивительные результаты. Толщина графита (многослойного графена) внутри структуры варьировалась от 3 до 11 нм. В стандартном эксперименте с ГМР трехслойное устройство демонстрирует симметричный эффект МР. Когда магнитные моменты в двух ферромагнитных слоях направлены в противоположные стороны, трехслойная структура принимает состояние с высоким сопротивлением. Когда магнитные моменты направлены в одном направлении, трехслойное устройство GMR принимает состояние с низким сопротивлением. Исследуемые здесь устройства FGT/графит/FGT демонстрируют состояние промежуточного сопротивления, когда магнитные моменты параллельны.Когда магнитные моменты в двух слоях FGT антипараллельны, устройства демонстрируют высокое сопротивление для положительных магнитных полей и низкое сопротивление для отрицательных магнитных полей (иногда наоборот). Мы предполагаем, что интерфейсы между чешуйками графита и чешуйками FGT, а также сильная спин-орбитальная связь (SOC) в FGT, обсуждаемая ниже, ответственны за наблюдаемое поведение MR с тремя состояниями.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В нашем эксперименте было изготовлено 11 устройств ФГТ/графит/ФГТ с различной толщиной слоев графита.Метки и размеры показаны в дополнительных материалах. На рис. 1А показано изображение, полученное в оптической и атомно-силовой микроскопии (АСМ) трехслойной гетероструктуры (образец FPC3) с графитовым слоем, зажатым между двумя слоями FGT. На изображении АСМ синяя часть определяет верхний слой FGT, красная часть определяет слой графита, а желтая часть определяет нижний слой FGT. Ток устройства протекал в плоскости от истока к стоку, и измерялись продольное сопротивление Ом _хх и аномальное холловское сопротивление Ом _ху .Поскольку FGT демонстрирует сильную перпендикулярную анизотропию ( 16 ), магнитное поле, приложенное перпендикулярно поверхности устройства, менялось от 1 до -1 Тл, а затем от -1 до 1 Тл. Диаграмма на рис. состояние) эффект ГМС, симметричный относительно приложенного магнитного поля. Напротив, устройство FGT/графит/FGT (образец FPC3) демонстрирует антисимметричный эффект MR, как показано на рис. 1C. Аномальные измерения Холла устройства FGT/графит/FGT показывают очень резкие магнитные переходы, что согласуется с нашей предыдущей работой ( 16 ).А именно, отдельная наночешуйка ФГТ демонстрирует магнитную петлю, близкую к квадратной, и имеет однодоменную структуру в режиме вне коэрцитивной силы. При положительном значении магнитного поля насыщения магнитные моменты обоих слоев ФГТ направлены в положительном направлении. Когда магнитное поле достигает определенного режима отрицательных значений, магнитные моменты двух слоев БГТ направлены в противоположные стороны из-за разных коэрцитивных сил этих слоев. МС имеет плато с резким переходом, а аномальное холловское сопротивление имеет ступенчатый характер.Когда магнитное поле достигает своего отрицательного значения насыщения, моменты в обоих слоях БГТ направлены в отрицательном направлении. R _xx в этой конфигурации равен R _xx , когда моменты в обоих слоях направлены в положительном направлении. Когда поле возвращается от значения насыщения к определенному режиму положительных значений, магнитные моменты в двух слоях ФГТ направлены в противоположные стороны. Опять же, R _xx демонстрирует плато, а R _xy — ступенчатое.Однако, в отличие от обычного GMR с двумя состояниями сопротивления, устройство FGT/графит/FGT показывает три состояния сопротивления, а именно: высокое сопротивление (антипараллельные магнитные моменты), среднее сопротивление (параллельные магнитные моменты) и низкое сопротивление (антипараллельные магнитные моменты). Величины эффекта МР при 50 К во всех 11 устройствах (с разной толщиной графитового слоя) показаны на рис. 1D. Эти результаты показывают, что эффект антисимметричного МС не зависит от толщины графитового слоя.Хорошо известно, что графен и наночешуйчатый графит обладают очень большим МС. Однако устройства FGT/графит/FGT показывают очень маленькое MR при 1 и −1 Тл, что демонстрирует чистую границу раздела FGT/графит. Если граница раздела ФГТ/графит не чистая (органические остатки или пузырьки), то R _xx характеризуется большим квазилинейным МС (рис. S3, C и D). Это связано с тем, что ток в основном течет в графитовом слое и, следовательно, носители заряда не рассеиваются на магнитных моментах в слоях ФГТ.

Рис. 1. Обзор эффекта MR в гетероструктурах FGT/графит/FGT.

( A ) Оптические и АСМ изображения гетероструктуры FGT/графит/FGT. Номер устройства — FPC3. Шкала баров, 5 мкм. Области, окруженные синей линией, красной линией и желтой линией, представляют собой верхний слой FGT, графитовый слой и нижний слой FGT соответственно. ( B ) Схематическая диаграмма поведения переноса типичного эффекта ГМС. ( C ) Зависящие от поля измерения R _xx и R _xy гетероструктуры FGT/графит/FGT (образец FPC3) при 50 K.Петля, окруженная темно-синей пунктирной линией, показана на кривой R _xx (B). ( D ) Δ R _xx / R _xx значения для образцов с различной толщиной слоя графита. Все данные рассчитаны для измерений при 50 К. Столбики погрешностей получены из-за шума измерения.

Была проведена дополнительная экспериментальная работа, чтобы установить, являются ли наблюдаемые явления внутренне генерируемыми гетероструктурой.Во-первых, было опасение, что асимметричные нанохлопья внутри устройств могут вызвать антисимметричность R _xx из-за аномального эффекта Холла. Во-вторых, количество состояний в гетероструктуре ФГТ/графит/ФГТ не подтверждено. На рис. 1C можно наблюдать небольшую «петлю» (обведенную темно-синей пунктирной линией, открытой в вертикальном направлении) между двумя пиками, которая может быть связана с сопротивлением Холла или указывать на эффект MR с четырьмя состояниями.

Для решения этих двух проблем были изготовлены три симметричных устройства с использованием травления сфокусированным ионным пучком (FIB).На рисунке S4A показано изображение одного протравленного устройства (образец FPC5). Наряду с устройством на рис. S4 — это кривые R _xx и R _xy , измеренные при 50 K. Чтобы выяснить влияние симметрии устройства, мы выполнили травление FIB в два этапа. На первом этапе были протравлены участки, обозначенные оранжевой пунктирной линией. По сравнению с исходным R _xx (рис. S4B), петля (обведенная зеленой пунктирной линией) в R _xx (B) между двумя пиками уменьшается после первого этапа травления (рис.С4С). На втором этапе травления FIB части, обозначенные красной пунктирной линией, были вытравлены, и после этого остались только части, окруженные синей пунктирной линией. На рисунке S4D показаны кривые R _xx и R _xy образца при 50 К после второго травления. Кривая R _xy указывает на то, что готовое устройство является симметричным, в то время как кривая R _xx по-прежнему показывает антисимметричный эффект МР, и петли между пиками исчезают.Эти наблюдения доказывают, что это явление не является артефактом, вызванным асимметрией в устройствах и/или контактах, а представляет собой настоящую систему состояний с тремя сопротивлениями, происходящую от гетероструктур FGT/графит/FGT. В ходе этого исследования мы обнаружили, что, несмотря на меры предосторожности, травление ФИП может привести к повреждению верхнего слоя ФГТ и повлиять на его резкий магнитный переход. Поэтому мы решили удалить FIB из схемы изготовления, чтобы гарантировать, что эффект MR наблюдается в устройствах, состоящих из нетронутых слоев FGT.

На рис. 2 показана температурная зависимость антисимметричного МС при приложении магнитного поля перпендикулярно плоскости устройства (образец FPC1). Величина антисимметричного МС уменьшается с ростом температуры и исчезает при T > 140 К. Как показано в нашей предыдущей работе, вблизи 150 К магнитные свойства наночешуек ФГТ претерпевают резкий переход. петля квадратной формы, в то время как магнитная остаточная намагниченность и коэрцитивность резко уменьшаются почти до нуля, когда T > 150 К, хотя температура Кюри близка к 200 К.В совокупности вышеупомянутые результаты показывают, что петля магнитного гистерезиса с ненулевой остаточной намагниченностью необходима для антисимметричного магнитного резонанса, наблюдаемого в наших устройствах FGT/графит/FGT.

Рис. 2 Измерение переноса в зависимости от температуры для образца FPC1.

( A ) R _xx кривые в устройстве FGT/графит/FGT при различных температурах. ( B ) Соответствующие кривые R _xy (B) при различных температурах. Масштабная линейка, 3 Ом. ( C ) Температурная зависимость значений Δ R _xx / R _xx .Планки погрешностей определяются уровнем шума. а.е., условные единицы.

На рис. 3 показана угловая зависимость антисимметричного эффекта МР при 20 К. Углы, показанные на рисунке, представляют собой углы между магнитным полем и направлением, перпендикулярным плоскости прибора. Как показано на рис. 3А, величина эффекта МР не меняется при изменении угла. Однако два антисимметричных плато МР переворачиваются в области между θ = 70° и 72°. От θ = 0 до 70° высокоомное состояние появляется при положительных полях, а низкоомное — при отрицательных полях.Ширина плато сопротивления уменьшается с увеличением угла θ. Когда θ превышает 72 °, плато сопротивления переворачиваются: состояние с высоким сопротивлением появляется при отрицательных полях, а состояние с низким сопротивлением появляется при положительных полях. При дальнейшем увеличении θ ширина плато сопротивления увеличивается. При θ = 85° плато сопротивления имеет несколько меньших плато. Чтобы понять это поведение, мы сравнили кривые R _xx (B) и R _xy (B) (рис.3, А и Б). Поскольку толщина верхнего и нижнего слоев ФГТ составляет 21,7 и 42 нм соответственно, уменьшение R _xy меньше, если переворот происходит в верхнем слое ФГТ, чем если переворот происходит в нижнем слое ФГТ. Следовательно, слой, который переворачивается, различим. От 0° до 70° кривая R _xy (рис. 3B) показывает сначала меньшее уменьшение, а затем большее уменьшение после плато сопротивления, когда магнитное поле колеблется от 1 до -1 Тл, показывая, что более тонкая вершина Слой FGT переворачивается первым. В месте плато R _xx моменты в обоих слоях указывают на графитовый слой — это будет называться конфигурацией «IN». Когда магнитное поле сканируется в обратном направлении от -1 до 1 Тл, первым переворачиваемым слоем снова становится верхний слой с меньшим уменьшением R _xy . Однако теперь магнитные моменты находятся в конфигурации «OUT». А именно, магнитные моменты в обоих слоях указывают вне трехслойной структуры. Следовательно, от θ = 0 ° до θ = 70 ° конфигурация IN (при отрицательном поле) показывает состояние с низким сопротивлением, а конфигурация OUT (при положительном поле) показывает состояние с высоким сопротивлением.При θ > 70° состояния меняются местами, и в отрицательном поле появляется состояние с высоким сопротивлением, а в положительном поле появляется состояние с низким сопротивлением. Дальнейшее исследование R _xy показывает, что магнитный момент нижнего слоя переворачивается первым при θ > 70°, что противоположно условию при измерениях мы заключаем, что магнитная конфигурация определяет состояния сопротивления. Когда магнитные моменты в двух слоях FGT параллельны, устройство FGT/графит/FGT находится в состоянии промежуточного сопротивления, а когда они антипараллельны, состояние IN вызывает низкое сопротивление, а состояние OUT вызывает высокое сопротивление.

Рис. 3 Измерения переноса в зависимости от угла для образца FPC1 при 20 K.

( A ) R _xx (B) кривые устройства FGT/графит/FGT при различных углах наклона при 20 K. 0 ° означает магнитное поле, перпендикулярное поверхности образца. Масштабная линейка, 1,5 Ом. ( B ) Соответствующие R _xy (B) кривые под разными углами наклона при 20 K. Масштабная линейка, 4,5 Ω. ( C ) R _xy (B) кривая под углом 72° (сначала переворачиваются магнитные моменты в нижнем слое при увеличении магнитного поля).( D ) R _xy (B) кривая при 0° (магнитные моменты в верхнем слое сначала переворачиваются при увеличении магнитного поля).

Чтобы лучше понять эффект МР с тремя состояниями, мы выполнили серию измерений с противоположными направлениями тока и перевернутой ориентацией устройства. В измерениях МР, зависящих от направления тока, приложенное магнитное поле перпендикулярно поверхности образца (θ = 0 ^° ). Как показано на рис. 4A, состояние IN показывает состояние с низким и высоким сопротивлением с положительным и отрицательным токами соответственно, а состояние OUT показывает состояние с низким и высоким сопротивлением с отрицательным и положительным токами соответственно.В экспериментах с МР, зависящих от ориентации устройства, МР сначала измеряли, когда верхний слой FGT был обращен вверх. После этого устройство было перевернуто (исходный верхний FGT находился внизу устройства) и повторно измерена MR. Как показано на рис. 4B, соответствующие состояния с высоким и низким сопротивлением также меняются местами. Мы также измерили сопротивление плато, зависящее от плотности тока. Как показано на рис. 4C, антисимметричный эффект MR не зависит от плотности тока.

Рис. 4 Измерения токозависимого транспорта на FPC3 при 100 K.

( A ) R _xx (B) с различными направлениями тока. ( B ) R _xx измерено, когда верхний слой FGT обращен вверх (0°) и вниз (180°). ( C ) R _xx (B) с разной величиной тока.

Антисимметричная МР встречается редко, но сообщалось, что она встречалась в двух разных системах. Первый состоял из однослойных магнитных тонких пленок с перпендикулярной анизотропией ( 39 , 40 ).В магнитной тонкой пленке с перпендикулярной анизотропией образуются два одиночных магнитных домена, разделенных 180-градусной доменной стенкой. Магнитные моменты в двух отдельных доменах направлены вверх и вниз соответственно. При пропускании тока перпендикулярно через доменную стенку вблизи доменной стенки может образоваться перпендикулярное электрическое поле из-за аномального эффекта Холла. Затем можно наблюдать антисимметричное МР, если стенка магнитного домена приводится в движение приложенным перпендикулярным магнитным полем.Второй системой, которая, как сообщается, производила антисимметричное МР, была новая магнитная гетероструктура на основе топологических материалов, состоящая из слоев CrSb/(Bi,Sb) ₂ Te ₃ /CrSb, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии ( 41 ). В этом совсем недавнем отчете антисимметричное МР предлагается связать с квантовым аномальным эффектом Холла. Как показано на рис. 4 (A и B), состояния с высоким и низким сопротивлением переключаются на состояния с низким и высоким сопротивлением соответственно, когда направление тока меняется на противоположное.Это явление указывает на сильную корреляцию между спином электрона и импульсом, а именно на блокировку спинового импульса. Есть два возможных источника блокировки спинового импульса: топологические поверхностные состояния на топологических материалах ( 42 ) и двумерный электронный газ, расщепленный Рашбой в результате SOC ( 43 ). Недавняя работа идентифицировала FGT как ферромагнитный полуметалл с топологической узловой линией ( 24 ), который, как ожидается, будет иметь сильное спин-орбитальное взаимодействие. Чтобы исследовать происхождение блокировки спинового импульса в устройствах FGT/графит/FGT, мы выполнили серию расчетов теории функционала плотности. Результаты этих расчетов показывают, что спин поверхностного состояния БГТ (дуги Ферми) указывает в том же направлении, что и намагниченность (подробности в разделе S8). Следовательно, дуга Ферми не показывает блокировки спинового импульса. Таким образом, блокировка спинового импульса может происходить только из 2D-электронного газа, расщепленного Рашбой в результате SOC. В соответствии с недавним отчетом ( 24 ), наши расчеты также показывают расщепление полосы, вызванное SOC, в FGT. Это подтверждает утверждение о том, что рашба-индуцированный 2D-электронный газ, расщепленный СОК, вызывает блокировку спинового импульса.Затем изменение направления тока переворачивает спины транспортируемых электронов. На основе зависимой от тока ориентации спинов на поверхности FGT мы предлагаем предварительную модель, которая объясняет появление MR с тремя состояниями в FGT/графите/ Гетероструктура ФГТ. Во внешнем электрическом поле индуцированная SOC блокировка спинового импульса будет генерировать значительный спиновый ток, поперечный исходному электрическому току на поверхности FGT [обратите внимание, что это не спиновый ток Холла ( 44 )]. Хотя удельное сопротивление графита на 10 ⁴ порядков меньше, чем у FGT, эти спиновые токи все равно будут протекать через два интерфейса FGT/графит. Поскольку толщина наших слоев графита, которая составляет от 2 до 11 нм, намного меньше, чем длина свободного пробега электронов в графите ( 45 ), электроны, транспортируемые через графит, могут проникать в слои FGT и рассеиваться в них. Эта картина хорошо подтверждается измерениями R _xy .Если бы электроны текли только в графитовом слое, то R _xy не проявляли бы никакого аномального эффекта Холла. Это противоречит экспериментальным результатам. В этом сценарии электронная спиновая поляризация (определяемая направлением тока) спинового тока может совпадать или быть противоположной направлению намагниченности в одном слое ФГТ. Если два направления антипараллельны, то это приведет к большему рассеянию и, следовательно, к более высокому сопротивлению, чем наблюдаемое, когда поляризации спинового тока и намагниченности параллельны. Имея это в виду, можно выделить три ситуации: (i) на обоих интерфейсах спиновая поляризация и намагниченность параллельны, что приводит к наименьшему наблюдаемому сопротивлению; (ii) на обоих интерфейсах спиновая поляризация и намагниченность антипараллельны, что приводит к наибольшему наблюдаемому сопротивлению; и (iii) на одном из интерфейсов спиновая поляризация и намагниченность параллельны, а на другом антипараллельны, что приводит к промежуточному сопротивлению. Вышеприведенное теоретическое описание объясняет все экспериментальные результаты, как показано на рис.С9. Рисунок S9A иллюстрирует индуцированную SOC фиксацию спинового импульса в поверхностных состояниях спинового расщепления Рашбы. Когда ток течет по поверхности, спиновый ток генерируется из-за блокировки спинового импульса. Как упоминалось выше, ток в основном течет в графитовом слое и на границах раздела. Для верхнего и нижнего слоев ФГТ ток течет по их нижней и верхней поверхности соответственно. Следовательно, ток, индуцированный блокировкой спинового импульса, показывает противоположную ориентацию спинов на двух интерфейсах. В этом случае, когда намагниченности двух слоев ФГТ направлены в одном направлении, возникает ситуация (iii) (состояние промежуточного сопротивления), как упоминалось выше, что показано на рис. S9 (В и С). Когда намагниченности двух слоев FGT направлены в противоположные стороны, возникает ситуация (i) (состояние с низким сопротивлением) и ситуация (ii) (состояние с высоким сопротивлением), которые изображены на рис. S9 (D и E). Если направление тока изменить на противоположное, то спиновая поляризация электронов на границе раздела будет переключаться, но намагниченность в слоях ФГТ сохранится; следовательно, промежуточное состояние остается, а состояния с низким и высоким сопротивлением переключаются.Если, с другой стороны, направление протекания тока сохраняется и устройство переворачивается вверх дном, то конфигурация намагниченности переключается, в то время как направления спинов электронов на границе раздела сохраняются. Следовательно, опять же, промежуточное состояние остается неизменным, а состояния с низким и высоким сопротивлением переключаются. Последняя, как показано на рис. 3 и рис. S5A, конфигурация намагниченности меняется в зависимости от угла наклона и температуры, что определяет, появляются ли состояния с высоким и низким сопротивлением в отрицательном или положительном поле.Поскольку магнитная динамика слоев FGT различна для разных устройств, эволюция антисимметричного MR с углом наклона и температурой также различается для разных устройств (раздел S9). Обзор

‹ inFlux — MIT Media Lab

Настраиваемые свойства материалов

По сравнению с другими методами достижения настраиваемой жесткости жидкости MR обладают рядом преимуществ:

Изменения жесткости могут быть достигнуты с незначительной задержкой, что делает эту технологию пригодной для интерактивного управления жесткостью в реальном времени.Кроме того, тактильные эффекты могут быть достигнуты за счет быстрого переключения жесткости, создания «вибрационного» эффекта, но только во время динамического взаимодействия. Важно отметить, что жесткость нельзя почувствовать без приложения силы к материалу, а это означает, что пользователь должен деформировать материал, чтобы почувствовать эти эффекты.

Непрерывный режим жесткости

Поскольку вязкость материала напрямую связана с приложенным магнитным полем, которое можно непрерывно изменять, результирующая жесткость может быть установлена где угодно между полностью выключенным состоянием, которое является нормальная вязкость материала и состояние полного включения, то есть вязкость при полной мощности электромагнита.

Материал изменяет жесткость только под воздействием магнитного поля. Поскольку магнитные поля могут быть направлены к определенным областям, это свойство позволяет нам изменять жесткость определенных областей материала, не затрагивая соседний материал.

Независимый от формы контроль жесткости

Изменение жесткости материала не приводит к каким-либо значительным изменениям объема или формы. Таким образом, свойствами материала можно управлять независимо от формы.Кроме того, эта операция бесшумна и незаметна любым способом, кроме физического прикосновения. Мы рассматриваем это как преимущество для потенциальных приложений в дискретных интерфейсах, когда только предполагаемый пользователь должен иметь возможность воспринимать преобразованную информацию.

Работа устройства и системы управления и активации очень проста, поэтому проектирование и создание прототипов интерфейсов на основе этой технологии может быть быстрым и недорогим.

Сценарии применения

Существует несколько непосредственных применений этого материала.Существующие интерфейсы способны отображать динамическую визуальную информацию с высоким разрешением (например, обычные компьютерные экраны), а также динамические формы и топологию среднего разрешения (например, отображение фигур). Однако интерфейсы, способные динамически отображать свойства материалов, встречаются редко. Возможность мгновенного изменения жесткости материала делает его полезным для объектов, которые могут выиграть от быстрых изменений жесткости. Например, наколенник, изготовленный из этого материала, может становиться жестким только тогда, когда пользователь падает. В остальное время наколенник может оставаться гибким для повышения комфорта пользователей. Датчики, такие как акселерометры, могут определять, когда пользователи падают, и изменять состояние материала до того, как они коснутся земли.

Другим примером применения является нож с лезвием, содержащим материал. Лезвие становится жестким, чтобы резать такие предметы, как продукты питания. Когда пользователи собираются случайно порезать пальцы, лезвие автоматически становится гибким, чтобы предотвратить травму. Быстрое изменение жесткости материала сводит к минимуму риск травм.

Приложения, в которых может быть желательна визуализация произвольных свойств материалов, включают: онлайн-покупки определенных классов продуктов, таких как подушки, кровати, ткани и т. д., тактильная обратная связь для телеопераций, особенно в роботизированной хирургии, где разнообразие различных тканей должно различаться. через контактную обратную связь.

Видение будущего — управление несколькими свойствами

Долгосрочное видение материальных интерфейсов с магнитным приводом заключается в обеспечении контроля над несколькими механическими свойствами используемых материалов, включая вязкость, жесткость, плотность и т. д.и оснастить эти устройства датчиками для двунаправленного взаимодействия с материалом. При объединении во множестве такие материальные элементы будут формировать отображение материала с высоким разрешением, способное отображать различные свойства материала в разных местах и в разное время высокодинамичным образом, независимо от формы материала (который может быть либо полностью пассивным, либо активированным). отдельно, как в контрастных дисплеях форм.

Результаты и заключение

Мы продемонстрировали материальный интерфейсный элемент, способный динамически изменять жесткость материала с использованием магнитореологической жидкости, активируемой электромагнитным полем.Материал может изменять жесткость быстро, бесшумно, обратимо, в непрерывном диапазоне и независимо от формы. Мы намечаем несколько потенциальных приложений и направлений для будущего развития в этой области, включая визуализацию материалов, конформные поверхности поддержки и манипулирования, а также отображение материалов.

Ссылки

[1]Ивонн Янсен. Mudpad: Fluid Haptics для мультитач-поверхностей.

[2] Даниэль Лейтингер, Шон Фоллмер, Алекс Олвал и Хироши Исии.Отображение формы: пространственное взаимодействие с динамической физической формой.

[3] Нима Наджмаи, Пейман Ядмеллат, Мехрдад Р. Кермани и Райни В. Патель. 2014. Применение муфт на основе магнитореологической жидкости для повышения производительности тактильных интерфейсов. В ICRA.IEEE, 832–837.

[4] Цзифэй Оу, Лилин Яо, Даниэль Таубер, Джэйрген Стеймле, Рюма Ниияма и Хироши Исии. jamSheets: тонкие интерфейсы с настраиваемой жесткостью за счет объединения слоев.

[5] Масааки Ватанабэ, Николас Уилтси, Анетт Э.Хосой и Карл Ягнемма. 2013. Характеристики управляемой адгезии с использованием магнитореологической жидкости и ее применение в альпинистской робототехнике. В IROS. IEEE, 2315–2320.

[6] Пейман Ядмеллат и Мехрдад Р. Кермани. 2013. Адаптивная компенсация гистерезиса для привода магнитореологического робота.

Устройство магнето — Энциклопедия по машиностроению XXL

5. Начертите схему и объясните устройство магнето высокого напряжения. Причины недостаточного распространения. Тракторы и автомобили

Похожие главы из других работ:

Влияние условий распространения радиоволн на точность определения курсового угла радиостанции

Вопрос 1 (24) Вычертите и объясните принципиальную схему смазочной системы автомобильного двигателя

Вопрос 2 (47) Вычертите схему и объясните работу пневматического усилителя привода сцепления

2. Опишите устройство системы охлаждения двигателя А-41. Начертите схему и покажите на ней стрелками циркуляцию охлаждаюшей жидкости по малому и большому кругу

Ремонт насосов высокого давления

4.1 Топливный насос высокого давления

Базовые кривые распространения радиоволн

3.1 Базовые кривые распространения радиоволн

1. Призначення та застосування системи запалювання від магнето

5. СИСТЕМА ЗАПАЛЮВАННЯ ВІД МАГНЕТО

5.2 Газодинамический расчет турбины высокого давления на инженерном калькуляторе

5.

3.Начертите схему, опишите работу ограничителя вращения коленчатого вала ЗМЗ-53А

2.3 Вычертите схему уплотнения

2.

Как проверить и устранить проблемы с системой зажигания?

Зажигание мотоцикла

Устройство и ремонт мотоциклов.

Батарейное зажигание

Основные приборы

Катушка зажигания.

Прерыватель.

Конденсатор.

Выключатель зажигания.

Свеча зажигания.

Опережение зажигания

Система зажигания автомобиля

Устройство системы зажигания

Принцип работы системы зажигания

Автоцентры МОНРО » Blog Archive Система зажигания автомобиля

Магнето — 1832 — MagLab

Принцип магнитного восприятия и памяти

Характеристика магнитоактивной жидкости и оптимизация ее производительности

Восприятие и запоминание магнитного поля в ЭЛ

Патчируемые гибкие пиксельные массивы NV-MED

Трехмерный дисплей слежения за движением, подключаемый in vivo

Магнеторезистор. Определение, работа, типы и применение

Магнето определение резистора

Как магнето резисторы работают?

Магнето резистивный эффект

типов магниторезистивных эффектов

Гигантское сопротивление магнето (ГМР)

Чрезвычайный Магнето Сопротивление (ЭМИ)

Туннель Сопротивление магнето (TMR)

Преимущества магниторезисторов

Приложения магниторезисторов

Что такое система зажигания от магнето и как она работает?

1. Magneto

2. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

3. СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

4. КОНДЕНСАТОР

Возможные магнитомеханические и магнитотермические механизмы активации ионных каналов в магнитогенетике

Антисимметричное магнитосопротивление в трехслойных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса Fe3GeTe2/графит/Fe3GeTe2

ВВЕДЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

‹ inFlux — MIT Media Lab

alexxlab

Вам также может понравиться

Проверка водосчетчиков в москве бесплатно: Как произвести поверку счетчиков воды / Официальный сайт Мэра Москвы

Измерить токи замыкания в сети с изолированной нейтралью: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Узо s тип: Типы УЗО | Заметки электрика

Добавить комментарий Отменить ответ

Магнето
определение резистора

Как
магнето резисторы работают?

Магнето
резистивный эффект

типов
магниторезистивных эффектов

Гигантское сопротивление магнето
(ГМР)

Чрезвычайный Магнето
Сопротивление (ЭМИ)

Туннель
Сопротивление магнето (TMR)

Преимущества
магниторезисторов

Приложения
магниторезисторов