|
|
Термокомпенсированный регулятор напряжения
Большинство
автомобильных электронных регуляторов напряжения, серийно выпускаемых и
описанных в литературе, не в полной мере отвечают специфике работы
системы генератор - аккумуляторная батарея. Как известно, с понижением
температуры способность аккумулятора принимать заряд сильно уменьшается.
Например, при минус 10 градусов С аккумуляторная батарея, включенная в
систему электрооборудования автомобиля, способна зарядиться не более чем
на 62 % от полной емкости, а при минус 30 градусов С она вообще не
принимает заряда.
Рис.1. Термокомпенсированный регулятор напряжения.Принципиальная схема.
Типономиналы элементов делителей напряжения подобраны так, чтобы температурный коэффициент входного напряжения датчика, при котором напряжение между точками А и Б равно нулю, был близок к оптимальному (-40,5 мВ/град.С). ТКН стабисторов КС119А равен -5...-6 мВ/град.С, а всей цепи VD1 - VD3:-15...-18 мВ/град.С. Считая коэффициент передачи делителя напряжения R2R3 равным R3 / R2+R3 = 560 / 910 + 560 = 0,381 получаем результирующий температурный коэффициент входного напряжения датчика -15…-18 / 0,381 = -39,4...-47,2 мВ/град.С что хорошо согласуется с заданным значением. Для
обеспечения правильной работы устройства датчик должен, во-первых, иметь
хороший тепловой контакт с корпусом аккумуляторной батареи и, во-вторых,
быть подключенным непосредственно к ее выводам через контакты К.1.1
малогабаритного реле К1, срабатывающего при включении зажигания. Импульсный характер регулирования позволяет получить высокий КПД устройства, так как транзистор VT2 работает в ключевом режиме. Для снижения потерь в этом транзисторе следует выбирать его с минимальным напряжением насыщения. При изменении температуры аккумуляторной батареи будет смещаться пороговое напряжение датчика, а следовательно, и напряжение в бортовой сети. Точность регулирования определяется микросхемой DА1 и может быть, вообще говоря, очень высокой (единицы и даже доли милливольта). Узел отсечки
тока возбуждения собран на ОУ DA2, DA3 и ключевом транзисторе VT3. ОУ
DА1 включен по схеме одновибратора. Через емкостный таходатчик,
представляющий собой 1-2 витка провода, намотанного на высоковольтный
провод катушки зажигания, импульсы поступают на вход одновибратора и
запускают его. С выхода одновибратора положительные импульсы постоянной
длительности через диод VD5 передаются на двузвенную интегрирующую цепь
R22С7, R23С8. Напряжение на нагрузке R24 интегрирующей цепи прямо
пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Рис.2. Термокомпенсированный регулятор напряжения.Чертеж платы и размещение деталей Диод КД206В можно заменить на КД202Р. Реле К1 - РЭС49, паспорт РС4.599.424. Подстроечный резистор К7 - СП5-6А, остальные резисторы - МЛТ. Конденсатор С1 - КМ-6, С2, С4-С6 - КМ-1 или КМ-2; оксидные конденсаторы - К.50-6 (их лучше заменить морозостойкими). Вместо К153УД2 можно использовать ОУ К553УД2, К140УД6--К140УД9. Для изготовления таходатчика на высоковольтный провод, выходящий из катушки зажигания, наматывают несколько витков фторопластовой ленты шириной 50...60 мм. На этой ленте посредине закрепляют бандаж из одного-двух витков изолированного провода, свободный конец которого подключают к электронному блоку. Пороговую частоту вращения вала двигателя в узле отсечки тока возбуждения устанавливают подборкой резистора R27 (большему номиналу соответствует большая частота). Рекомендуется устанавливать порог на уровне 1000 мин-1 (частота следования импульсов 32...34 Гц). Для предварительной настройки можно воспользоваться любым генератором прямоугольных импульсов, подключив его к входу узла (к резистору R15). Амплитуду запускающих импульсов устанавливают в пределах 3...5 В. В узле регулирования напряжения устанавливают порог срабатывания компаратора грубо подборкой резистора R3 и точно подстроечным резистором R7. При температуре в месте установки датчика +15 град.С узел должен срабатывать при напряжении в бортовой сети 13,8 В. После установки порога срабатывания элементы К1, R1-R3, VD1-VD3 заливают эпоксидной смолой так, чтобы получился прямоугольный брусок размерами примерно 40х25х10 мм. На верхней плате аккумуляторной батареи в удобном месте разогревают битумную мастику и вдавливают в нее брусок с датчиком. Если корпус батареи изготовлен из поливинилхлорида, датчик следует тем или иным способом плотно к нему прижать и надежно закрепить. Описываемое устройство испытано в длительной эксплуатации, причем отмечено существенное увеличение срока службы аккумуляторной батареи. Следует обратить внимание на некоторые характерные особенности эксплуатации описанного регулятора. Как и обычно, при минимальной частоте вращения вала двигателя ("холостой ход") на приборном щитке должна гореть красная контрольная лампа, означающая, что ток возбуждения отсутствует и потребители питаются от батареи; при повышении частоты вращения лампа гаснет. При полностью заряженной батарее во время движения возможно периодическое включение лампы, показывающее, что напряжение на батарее достигло верхнего предела к генератор обесточен, а потребители в эти моменты питаются от батареи. Как только напряжение батареи немного уменьшится, лампа погаснет, так как регулятор включит ток возбуждения генератора, и он примет нагрузку на себя. Далее процесс повторится. При работе ламп указателя поворотов красная лампа вспыхивает в такт с его работой, если частота вращения вала двигателя при этом выше минимальной. Причина этого в том, что при включении ламп указателя поворотов напряжение в бортсети уменьшается, и регулятор увеличивает ток возбуждения генератора. В момент, когда лампы указателя гаснут, напряжение в сети повышается и происходит отсечка тока возбуждения, на что красная лампа отзывается кратковременным вспыхиванием. Контрольная лампа может также вспыхивать, когда приходится "мигнуть" фарами, нажать на педаль тормоза и т. д. Если на автомобиле установлена электронная система зажигания с преобразователем напряжения, возможны сбои в работе узла отсечки возбуждения регулятора. Чтобы этого избежать, блок электронного зажигания следует питать через Г-образный LС-фильтр с целью исключения помех по цепям питания. Дроссель этого фильтра можно выполнить на магнитопроводе Ш 15х20 проводом ПЭВ-2 1,0 до заполнения окна (должно уложиться около 70 витков). Емкость конденсатора фильтра не должна быть менее 500 мкФ. Если автомобиль оборудован выключателем в цепи общего провода, то реле включения датчика можно изъять из регулятора, а общую точку резисторов R1 и R2 соединить с плюсовым выводом батареи. В заключение можно отметить, что в случае, когда регулятор напряжения работает совместно с дизельным двигателем и генератором переменного тока, тахосигнал можно снимать с фазной обмотки генератора. Как известно, частота переменного напряжения генератора прямо пропорциональна частоте вращения его ротора. При минимальной частоте вращения ротора недовозбужденного генератора (в режиме отсечки тока возбуждения) фазовое напряжение равно 2...3 В из-за остаточного магнитного поля. С помощью несложного формирующего узла это переменное напряжение можно превратить в импульсы для запуска одновибратора узла отсечки тока. Например, для этой цели пригоден ограничитель, собранный на двух встречно-последовательно включенных стабилитронах и дифференцирующей RС-цепи, с выхода которой снимают запускающие импульсы. Следует подчеркнуть, что снятие тахосигнала непосредственно от фазы генератора превращает регулятор в универсальное устройство пригодное не только для установки на любые автомобили, но и везде, где частота вращения ротора генератора непостоянна (например, на ветряных электростанциях). Подобрав соответствующие элементы регулятора, его легко можно приспособить для работы с любыми напряжением (до 400 В) и током возбуждения (десятки ампер).
В. ЛОМАНОВИЧ
|
|
|