Vacuometro per sincronizzare i carburatori

Questo è un progettino che nasce dall’esigenza di sincronizzare i carburatori e voler contribuire al mondo open-souce maker fornendo una guida ed il relativo software per la realizzazione di un vacuometro digitale a bassissimo costo..
Anche se alla fine tanto basso non può essere!

(Aggiornamenti per il costo nei commenti)

Guardando in rete ho trovato molte guide per sincronizzare i carburatori autocostruendosi il vacuometro, ovvero lo strumento per misurare la depressione. Tale depressione è proporzionale, per l’effetto venturi, all’apertura delle saracinesche di ogni carburatore e pertanto una corretta sincronizzazione consente di avere i cilindri che compongono il motore sullo stesso punto di lavoro e quindi un corretto settaggio generale parte spesso da questa sincronizzazione.

In molti si sono affidati alla classica realizzazione con vasi comunicanti, ma secondo me non si ha una vera percezione della misura in quanto sia per l’effetto dei vasi comunicanti sia per l’effetto dell’aspirazione ogni 2 giri del motore, le colonnine di liquido sono estremamente oscillanti e quando si da gas sono spesso fuori linea e devono esserlo anche quando si avrebbe una perfetta sincronizzazione. Infatti per il principio dei vasi comunicanti se si ha una depressione identica sulle 4 colonnine queste devono mantenere il proprio livello e se esse fossero in una situazione di dissimetria, rimarrebbe tale non fornendo alcuna indicazione sulla taratura.

Per quanto riguarda invece prodotti commerciali secondo me, spesso sono affetti dalle stesse problematiche anche se aiuta avere colonnine di mercurio ovvero uno dei materiali più pesanti in natura. Per i kit a lancette guardando alcuni video ho notato che non si muovono molto rapidamente e questo mi ha fatto pensare ad una risposta ritardata anche troppo del sensore. Alcuni sono anche a bagno di olio proprio per ottenere un filtraggio sulla lancetta. Il costo va dai 40-50 euro per il kit a lancetta agli 80 euro per quello a colonnine di mercurio. A dire il vero molto costoso per uno strumento da usare forse 2-3 volte. Per concludere non so quanto sia possibile misurare la variazione di di 4kPa necessaria alla taratura su degli strumenti che hanno -100kPa come fondo scala.

Per queste ragioni.. Volevo provare a creare uno strumento a bassissimo costo (FAIL) ma spiegherò in ogni caso lo sviluppo per lo meno se a qualcuno viene in mente di provarci sappia che non si può fare…..

Prima di tutto è stato necessario stilare le specifiche.
I vacuometri commerciali misurano circa -1bar ovvero -100kPa circa.  Ma guardando bene sarebbe sufficiente un fondo scala a mezzo bar. Inoltre dal manuale officna hornet pag. 86 ho trovato che per un corretto settaggio si devono avere dei valori di 30mm di Hg(mercurio) oppure 1,2in (pollici) di Hg rispetto al carburatore statico (che non è possibile tarare) che equivalgono ad avere una differenza di pressione di 4000Pa circa. Inoltre ragionando sul numero dei giri al minimo ovvero 1300;1500 rpm ovvero  25 giri al secondo.. ovvero un giro ogni 40ms di cui 20 in aspirazione su 80.  Questo per ragionare sulla velocità di aquisizione..

Di sensori che misurano la depressione non ce ne sono moltissimi. Sono molto più frequenti sensori per la misura della pressione.
Mi sono quindi fatto un vero studio sui sensori per la misura di depressione al fine di ottenere il miglior risultato con il minor costo possibile. Ho analizzato anche i barometri per modellismo come il BMP180 della bosch, ma il suo range è di 9000;-500m ovvero 300;1100 hPa (si anche io non avevo mai  visto l’ettoPascal)   in ogni caso non può andare bene!

Ad un certo punto ho trovato dei sensori chiamati MD-PS002 cinesi a circa 1-2 dollari l’uno.. Si presentavano discretamentesensori di pressione

Ed erano simili ad alcuni, ovvero MS5541, che avevamo usato con successo per i sottomarini..
Via… simili è un parolone anche perché questi ultimi costano circa 20 euro l’uno ed integrano un microcontrollore.. .. .. .. .. … ………………

Questi MD-PS002 avevano tutte le carte in regola per questa realizzazione..

HT1hTWDFNJaXXagOFbXc

anche se dovevo trovare il modo di far costare poco anche la scheda di acquisizione che da un ponte di wistle non è banale. Ma anche questo ostacolo sono riuscito a sorpassarlo con gli HX711 ovvero un convertitore analogico digitale a 24 bit per ponti di wistle (anche per le celle di carico è perfetto..) proprio quello che volevo progettare.. HX711

Questo piccolo integrato fornisce un livello prestabilito di tensione al ponte e misura la tensione con una risoluzione di 24bit quindi 2^24 0vvero un valore di più di 16 milioni tranquillamente compatibile con la sensibilità richiesta da casa Honda. E costa pochissimo!! con 10 dollari ne ho presi 10! Inoltre ha una risposta niente male! in meno di 10ms facevo 4 misure e potevo giocare sul numero di letture interne a media.
Tutto contento inizio la progettazione del PCB …

pcb vacuometro faile la realizzaizone….

vacuometro montaggio
Sicuro che con circa 5 euro per i sensori, 5 euro per i convertitori ,e 5 euro per Aduino, chiunque potesse realizzare il suo personale vacuometro digitale!

vacuometro fail

Poteva essere la svolta per tutti quelli che avevano la necessità di sincronizzare i carburatori!!

Ho quindi anche realizzato un programma con QT creator per avere un interfaccia di utilizzo semplice che fornisce l’indicazione della depressione dei carburatori ed effettuare la taratura!

windows app vacuometro

Ma udite UDITE!!! i sensori con il ponte di wistle già in partenza fornivano una misura estremamente diversa.. poco male avrei dovuto fare una taratura!! Ma soprattutto come se non bastasse il piccolo ponte interno dopo qualche minuto di utilizzo si scalda variando la propria resistenza interna e quindi la sua misura di pressione.. l’avevo intuita come cosa, ma non avrei mai pensato a dei livelli cosi differenti nel tempo e pensavo che si sarebbero scaldati circa allo stesso modo!!!! Invece erano molto diversi.. addirittura alcuni scaldandosi aumentavano la misura altri la diminuivano! Quindi bo!

Inutile dire che è veramente ardua sincronizzare i carburatori con i sensori cinesi!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Ed i vantaggi che dovevano esserci in realtà erano spariti. Con qualche prova sono riuscito in ogni caso a sincronizzare i carburatori, ma è stata una taratura a metà strada tra l’alchimia e la poesia.

Ormai deluso e sicuro che avrei preso qualche infamata da qualcuno che avesse provato a realizzarlo, ho abbandonato il progetto fino a quando non ho deciso di comprare i sensori retroazionati in temperatura da 12 euro l’uno della freescale..  e girovagando in internet ho trovato questo “Arduino Throttle Body Syncronization Shield”, ma anche compilandolo con VisualStudio e modificando il sorgente non sono riuscito a fare funzionare il programma per il pc.. e leggendo i commenti non funziona neanche ad altri!!
Ho quindi deciso di contribuire riprogettando una nuova shield singola faccia in modo data da poterla realizzare in casa!

circuito vacuometro

shield vacuometro

Ed ho creato un nuovo programmino per arduino con la relativa libreria compatibile con questi sensori:

Vacuomtro kit motoraro v1

Che hanno un range di funzionamento perfetto al nostro scopo, -50kPa;0,  ed escono con un segnale analogico già retroazionato in temperatura da 0 a 5V perfettamente compatibile con il nostro Arduno. Anche se avremo un convertitore a 10bit e quindi 1024 valori che frazioneranno la variabile letta in quanti da 48 Pa circa perfettamente compatibile con la soglia di taratura di 4kPa dettata da casa Honda e con le tempistiche di acquisizione che per un segnale analogico sono nell’ordine dei 50us.

Ovviamente non poteva mancare l’interfaccia che avevo gia fatto per l’altro! Dove ho lasciato alcuni parametri da settare di volta in volta a seconda della tipologia di moto o macchina che si vuole tarare.

Per la realizzazione ..
Qui potete scaricare il PDF per la realizzazione.
Qui potete ordinare i sensori necessari MPXV5050VC6T1.
Questi condensatori sono indicati dal costruttore sul data.
-Q
ui trovate i condensatori per l’uscita da 470pF.
Qui i condensatori per l’alimentazione da 0,01uF.
Qui i condensatori per l’alimentazione da 1uF.

Per Arduino
Qui scaricate il programma Arduino.
Qui scaricate le librerie di arduino da aggiungere alla cartella libraries in documenti/arduino

Per il PC.
Qui scaricate il programma per Windows.
Che si aprirà anche senza aver Arduino collegato.. in modo da poter verificare il funzionamento.

Qui scaricate l’exe da sostituire a quello sopra se avete una risoluzione  di 1024×600 modificato per Carlo che si sta cimentando nella realizzazione.

Vacuometro kit Qt windows

Diciamo che per il costo finale non è andata molto bene …
Però l’intenzione c’era!
infatti si spende almeno 50 euro! Però poi possiamo realizzare il nostro vacuometro e sincronizzare perfettamente i carburatori!

Per gli amanti delle QT… per far funzionare la app su un qualsiasi sistema e quindi distribuirla dove non sono installate le qt:
http://stackoverflow.com/questions/16022967/run-exe-without-qt
è necessario prelevare tutte le dll richieste cliccando sull’eseguibile dalla cartella
C:\Qt\Qt5.1.0\5.1.0\mingw48_32\bin
e tutta la cartella platform da qt/mingw/plugins/platforms
e metterla nella directory principale
Creare l’eseguibile in modalità release e metterlo nella cartella con tutte le ddl e con la cartella platforms è proprio come ho fatto io per questo programma.
Enjoy

Concludo chiedendo a chiunque di fare critiche costruttive oppure proporre miglioramenti per il futuro, anche ampliando le funzioni con quello che più ci interessa!! Anche aggiungendo altri sensori per questo KIT.. dal nome bizzarro quanto l’autore.
“Er kit del Motoraro”

PS: Prossimamente aggiungo il video!

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Fatti

15 pensieri su “Vacuometro per sincronizzare i carburatori”

  1. Cazzo sei forte! Mi piace il tuo vacuometro, quasi, quasi sarei intenzionato a costruirlo anche se non ci capisco un caz.. di elettronica, sono più forte in meccanica. Nel caso avessi bisogno di una qualche dritta posso contare su di te? Grazie
    Ti saluto
    Ilario Zaccarelli
    Modena

    1. Certo!
      Ma ti assicuro che probabilmente qualsiasi cosa che vorrai chiedermi è ben descritta googlando..
      Se siete in diversi mandiamo a fare il PCB costo per una decina 40/50€ ed arriva in 4gg.
      PS: appena ho un pochino di tempo per testarlo aggiungo il contagiri x la carburazione!

  2. bellissimo, lo vorrei realizzare. Pensi sia compatibile il range di misura con la mia yamaha FZS 1000 che dovrebbe avere a 1150 rpm 30Kpa ?
    quanto è la precisione ?
    grazie

  3. Scusa il manuale della Yamaha recita :
    The difference in vacuum pressure between two carburetors should not exceed 1.33 kPa (10 mm Hg). Quindi lo strumento dovrebbe avere una tolleranza piuttosto stretta.

  4. Hai ragione, è scritto ,chiedo scusa.
    Ora il problema, io qualcosa di elettronica ricordo ma arduino…
    Se è possibile, chiedere e scusandomi per l’ignoranza:
    1) Quale versione devo comprare e dove ?
    2) Arduino come si interfaccia col PC?

  5. Complimenti, bel lavoro!

    è da un po’ che meditavo la possibilità di autocostruirmi un vacuometro elettronico a basso costo ma più pratico e funzionale delle varie soluzioni che si trovano in rete.
    Io pensavo di utilizzare i sensori che vengono normalmente montati sul collettore di aspirazione delle automobili, cercando di reperirli a basso costo da un autodemolitore. Mi riferisco ad esempio a questo montato sulle Fiat punto e altre: http://rpm.planetaclix.pt/ecu/PRT-MAPsensors.pdf
    seppure venga definito sensore di pressione, mi sembra venga utilizzato per misurare la depressione: http://www.pcbauto.it/supporto/an_map.php , anche perchè essendo collegati al collettore di aspirazione di motori non sovralimentati rilevano per forza una depressione.
    Anche questi sensori restituiscono un segnale analogico che va da 0 a 4,75 V, io pensavo di limitarmi a visualizzare il livello dei segnali in uscita dai sensori con delle barre di led controllate con lm3914 (pilotando 20 led con due ic per avere una lettura più precisa), o in maniera ancora più semplice leggendoli con l’oscilloscopio a doppia traccia (le mie moto sono tutte bicilindriche).
    Io non ho conoscenze di Arduino, vorrei capire se la tua scelta di leggere il segnale in uscita dai sensori con Arduino ha dei vantaggi in termini di precisione nell’eseguire l’allineamento, vorrei inoltre un tuo parere sulla reale possibilità di funzionamento di quanto da me esposto.
    Grazie !

    1. Ciao Giovanni,
      ti ringrazio per il complimento!
      Non avevo neanche preso in considerazione sensori per moto o auto commerciali, per via del costo sicuramente superiore ai 10/12 euro l’uno. In ogni caso se riesci a reperirli a meno, oppure non sei ferrato in elettronica/pcb ecc fanno al caso tuo.
      Dovrebbero andare benone per quello che ho letto (pressione assoluta vuol dire riferito allo zero assoluto tipo spazio e dunque rileva la depressione rispetto alla pressione relativa ad una atmosfera ovvero sulla terra ;-)), e ti ringrazio che non li conoscevo. Il range è perfettamente compatibile con Arduino ed il software che è sopra, ti basterà realizzare i collegamenti all’alimentazione per ogni sensore ed inserire negli ingressi analogici (A0,A1 e se ne metti 4, A2, A3)i segnali dei tuoi sensori. Alle volte è necessaria una piccola capacità ma essendo Automotive hanno una ottima potenza massima di uscita(10w da data) e non ne hai bisogno. Ti consiglio di farti una scatolina con un Arduino uno che dalla cina costa 3$ su aliexpress oppure su ebay dall’Italia con 10 euro te la cavi e l’oscilloscopio lo usi per cose più divertenti, ed i led costano di più. Si è molto interessante programmare con Arduino e si è molto conveniente in termini di precisione, decidi il filtraggio che vuoi adottare, anche modificando il firmware oppure utilizzando l’interfaccia modificando i valori di filtraggio, puoi salvare tutti i dati con il log e poi guardare per bene se hai fatto un buon lavoro con exel o matlab. Si decisamente vedi il favalesimo rispetto a quelli a lancetta oppure a mercurio, anche i 2° di giro di vite si notano anche se con i plot real time si vedrebbero meglio, mentre con i led hai la risoluzione del loro numero. Un saluto e fammi sapere! Ps potresti mettere un ringraziamento sul tuo sito 😉

      1. Grazie della pronta risposta Marco!

        ho appena ordinato una scheda Arduino, con la quale spero di riuscire a confrontarmi! Per i sensori provo a vedere se riesco a procurarmi quelli di origine automotive, altrimenti ordinerò quelli da te consigliati.
        Ora spero di riuscire a trovare il tempo per realizzare il tuo progetto in tempi decenti, cosa non semplice per me in questo periodo!
        Non mancherò di segnalare il tuo progetto sul forum del mio sito con relativi ringraziamenti! 😉

  6. Ciao Marco,
    eccomi qui con qualche aggiornamento!
    Ho ordinato la scheda arduino su aliexpress, e sempre sulla stessa piattaforma ho trovato i sensori automotive che ritengo possano essere la soluzione per contenere il costo del vacuometro addirittura attorno ai 20 €uro!!
    Con meno di 18€ ho preso quattro sensori per Renault Clio: https://it.aliexpress.com/item/MAP-Sensor-For-Renault-Clio-Espace-Kangoo-Megane-Scenic-Laguna-Logan-Thalia-8200121800-8200105165-7700101762/32786629535.html?spm=2114.13010608.0.0.hqiILM
    mentre la scheda arduino l’ho presa a circa 3€.
    Per ora sto testando il tutto al banco, e le premesse sono ottime, ho caricato il tuo software sulla scheda senza problemi, e collegati i sensori, funzionano perfettamente e sono stabili. Da quello che vedo però sembra che lavorino in maniera inversa rispetto a quelli da te utilizzati, la tensione sale con l’aumentare della depressione, mentre nei MPXV5050VC6T1 se non erro la tensione scende con l’aumento della depressione. Questo non è un gran problema, il software sul PC parte con le barre verdi alte e le abbassa con l’aumentare della depressione, ciò sarebbe ininfluente nel valutare il disallineamento tra i cilindri, i valori numerici però credo proprio siano sballati, essendo questi sensori da 100kpa la risoluzione passa da 0,05 kpa a 0,1 kpa, ciò se non erro significa che leggo la metà dei valori reali, o sbaglio? Mi sarei però aspettato di leggere valori numerici decrescenti e invece parto da circa -5 kpa a riposo per salire man mano che aumenta la depressione!
    Questa: http://i67.tinypic.com/10zy2cj.png
    è la situazione con un sensore a riposo collegato ala porta A0, due potenziometri alle porte A1 e A2 che simulano i sensori regolando la tensione tra 0 e 5V manualmente, mentre il cil 4 è chiuso a massa.
    Questo: http://i66.tinypic.com/2wcofwg.png
    è il risultato aspirando nel sensore collegato su A0.
    Comporterebbe molto lavoro per te l’adattare il software a questi sensori per leggere i corretti valori di depressione? Va modificato il software per windows o si può adattare quello caricato su arduino? In questo ultimo caso forse se mi dai delle dritte riesco a fare qualcosa anche io, pur masticando ancora poco di C++ sto cercando di metterci la testa!

    1. Grande Giovanni.
      La misura è stabile nel tempo?
      Ovvero non si modifica con l’utilizzo nel tempo l’uscita?
      Per aggiustare la misura inserisci queste righe di codice
      fa = fa * 2;
      fb = fb * 2;
      fc = fc * 2;
      fd = fd *2;
      nel codice arduino prima della riga verso il finale

      VAC.SendDati(&fa, &fb, &fc, &fd, &t);

      e sei a posto. Però non misuri meno di -50kpa dalle barre verdi perché il range mi sembra sia 0-50kpa tanto nelle reali condizioni di uso non arrivi ad avere una depressione maggiore! Nel caso ti servisse un rage maggiore dimmelo che ricompilo l’exe! Fammi sapere!

    2. davvero bravi 🙂 il Giovanni economizza e parecchio anche !!!
      @Giovanni con le modifiche qui sotto suggerite tutto ok ? funziona bene? come quello dell’ing?

  7. Ciao, ing. è possibile avere i sorgenti ? vorrei provare a ricompilarlo per il Mac , da quella via, volendo usare i sensori che ha ordinato il Giovanni invertirei la visualizzazione delle colonne. Se ci riesco ovviamente :))
    grazie
    Giuseppe

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