Доработка автомобильного регулятора напряжения 59.3702-01. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

Предлагаемые усовершенствования регулятора обеспечивают повышенную стабильность выходного напряжения автомобильного генератора при изменении тока его нагрузки и режима работы двигателя.

Современные автомобили имеют сложное и многофункциональное электрооборудование, надежная работа которого обеспечивает работоспособность транспортного средства и безопасность его эксплуатации.

Надежность электрооборудования во многом зависит от стабильности напряжения в бортовой сети. Обеспечение неизменности этого напряжения - сложная задача, особенно на переходных режимах, когда частота вращения генератора и ток его нагрузки резко изменяются.

Вместе с регулятором напряжения, поддерживающим его постоянство, генератор образует систему автоматического регулирования. При определенных условиях такая система может терять устойчивость, что проявляется в виде резких колебаний выходного напряжения генератора и зарядного тока аккумуляторной батареи. Поэтому очень важно обеспечить устойчивость системы регулирования во всех условиях эксплуатации.

Наиболее широкое распространение сегодня получили электронные регуляторы, работающие в релейном автоколебательном режиме. Такой регулятор при превышении выходным напряжением генератора заданного верхнего порога отключает его обмотку возбуждения от бортсети. Ток в обмотке начинает спадать, что приводит к уменьшению генерируемого напряжения. Как только оно становится меньше нижнего порога, обмотка возбуждения вновь подключается к бортсети и ток в ней, а с ним и выходное напряжение генератора нарастают. Таким образом, напряжение генератора все время колеблется, но его среднее значение поддерживается стабильным.

Регуляторы с "принудительной" ШИМ более совершенны. За счет повышенной частоты коммутации обмотки возбуждения напряжение генератора в установившемся режиме практически неизменно, хотя в переходных режимах колебания все же могут возникать.

Такие регуляторы (один из них описан в статье Е. Тышкевича "ШИ регулятор напряжения". - Радио, 1984, № 6, с. 27, 28) не получили широкого распространения, вероятно, из-за того, что их параметры не намного лучше, чем обычных автоколебательных. Хотя они и выпускаются серийно, в магазинах их найти трудно. Продавцы либо вообще ничего не знают о таких регуляторах, либо утверждают, что они не пользуются спросом.

При эксплуатации автомобиля важную роль имеет такой параметр, как нагрузочная способность генератора при малых оборотах двигателя. От нее зависит минимальная частота вращения вала двигателя, при которой обеспечивается зарядка батареи. Электронные регуляторы напряжения чаще всего теряют устойчивость именно в ситуациях, когда частота вращения мала, а ток нагрузки велик.

Эта их особенность хорошо известна автомобилистам, некоторые из которых заменяют электронные регуляторы устаревшими контактно-вибрационными, которые в этом отношении более надежны. Но вместе с повышенной устойчивостью они получают недостатки, свойственные этому типу регуляторов. Многие автомобилисты заменяют штатную аккумуляторную батарею другой, имеющей повышенную емкость, так как считают, что это улучшает устойчивость работы электронных регуляторов.

К сожалению, колебания выходного напряжения генератора не берутся устранять в автосервисах.

При этом их работники утверждают, что никакой неисправности нет, поскольку аккумуляторная батарея все-таки заряжается, хотя и зарядный ток, и напряжение генератора пульсируют.

Учитывая все сказанное, автор попытался повысить устойчивость работы стандартного электронного регулятора напряжения 59.3702-01. На рис. 1 изображена его схема после первого варианта доработки, которая свелась к установке дополнительной цепи из резистора R8 и конденсатора C2, выделенной на рисунке цветом. Импортный диод S1M можно заменить отечественным из серии КД202 или КД209.

Рис. 1

Принцип работы регулятора остался прежним. По мере увеличения напряжения в бортсети, поданного на вывод "15" регулятора, потенциал базы транзистора VT1 относительно его эмиттера становится более отрицательным и при некотором значении этого напряжения (заданном перемычками S1-S3) транзистор открывается. В результате закрываются транзисторы VT2 и VT3, разрывающие цепь питания обмотки возбуждения генератора, подключенной между выводом "67" регулятора и общим проводом. Но ток в обладающей значительной индуктивностью обмотке не может прекратиться мгновенно. Он продолжает течь через открывшийся диод VD2, постепенно спадая. Вместе с током возбуждения спадает и напряжение, отдаваемое генератором в бортсеть. Через некоторое время транзистор VT1 закрывается, а VT2 и VT3 открываются, что приводит к нарастанию тока в обмотке возбуждения генератора и увеличению напряжения. Описанный процесс периодически повторяется, и среднее значение напряжения генератора поддерживается неизменным. Цепь R7C3 ускоряет процесс переключения транзисторов VT1 -VT3.

При увеличении напряжения в бортсети, вызванном, например, отключением мощной нагрузки или увеличением частоты вращения двигателя, вновь установленный конденсатор C2 заряжается, причем зарядный ток, часть которого протекает через базовую цепь транзистора VT1, пропорционален скорости нарастания напряжения. В результате VT1 открывается, а транзисторы VT2 и VT3 закрываются раньше, чем это было без конденсатора. Спад тока в обмотке возбуждения также начинается раньше, что в значительной мере замедляет или вовсе устраняет увеличение напряжения, вызванное внешним фактором. Подобный процесс происходит и при быстром снижении напряжения. Возникающие колебания демпфируются, и их размах значительно уменьшается. При медленных изменениях напряжения ток через конденсатор C2 мал и практически не влияет на работу регулятора в установившемся режиме, а также на точность стабилизации среднего значения напряжения.

Для проверки устойчивости системы стабилизации напряжения можно при работающем двигателе и генераторе включать и выключать мощный потребитель, например фары, контролируя амперметром ток аккумуляторной батареи. При этом стрелка амперметра после первичного максимального отклонения от установившегося положения (оно связано с инерционностью генератора и неизбежно даже при идеальном регуляторе) должна возвращаться к старому или приходить к новому установившемуся положению монотонно, без каких-либо колебаний.

Можно в некоторых пределах регулировать динамические характеристики системы, подбирая емкость конденсатора C2 и сопротивление включенного с ним последовательно резистора R8. Минимальная длительность переходного процесса обычно достигается при емкости конденсатора C2, немного большей той, при которой возникают колебания. Дальнейшее увеличение емкости приводит к сильному замедлению реакции системы на изменяющиеся внешние условия.

Следует обратить внимание, что для регулятора с описанной доработкой очень опасен момент его первичного подключения к бортсети. Конденсатор C2 в это время полностью разряжен. Его зарядный ток вполне может достичь опасного для транзисторами значения и вывести его из строя. Поэтому не следует значительно уменьшать номинал резистора R8 или вовсе исключать его.

Хотя в практике автора отказов доработанного регулятора по описанной причине не случалось, рекомендуется принять меры по ограничению тока, текущего через базу транзистора VT1, например, включить дополнительный резистор в разрыв цепи, связывающей базу с точкой соединения резисторов R6-R8, конденсатора C1 и стабилитрона VD1. Номинал его следует выбирать максимальным, не ухудшающим заметно работу регулятора без конденсатора C2.

Известно, что для увеличения срока службы аккумуляторной батареи напряжение в бортсети должно возрастать с понижением температуры. Поэтому на практике производят сезонную регулировку напряжения. В регуляторе 59.3702-01 перемычками S1 -S3, замыкающими резисторы R1-R3, среднее напряжение генератора можно изменять в пределах 13,8...14,6 В. При удалении перемычек оно уменьшается. Резисторы R1-R3 можно заменить одним под-строечным, что позволит регулировать напряжение генератора плавно.

Назначение светодиодов HL1 и HL2 после доработки не изменилось. Они позволяют оценить работоспособность системы регулирования. При включенном зажигании и неработающем двигателе должен светиться только светодиод HL2, показывая, что напряжение на обмотку возбуждения генератора подано. Свечение светодиода HL1 при неработающем двигателе означает, что регулятор неисправен. Когда двигатель работает, светятся оба светодиода. Уменьшение частоты его вращения или увеличение нагрузки на бортсеть приводит к тому, что яркость светодиода HL2 растет, а HL1 - падает. С увеличением частоты вращения или снижением нагрузки яркость изменяется в обратном направлении.

Регулятор до и после описанной доработки был испытан на старом автомобиле со старым аккумулятором. Было замечено, что на этом автомобиле из-за окисления контактов заметно увеличилось сопротивление электропроводки, а у аккумулятора возросло внутреннее сопротивление. Оба этих фактора приводят к снижению устойчивости системы регулирования напряжения.

С недоработанным регулятором 59.3702-01 стрелка амперметра, включенного в разрыв провода, соединяющего плюсовой вывод аккумуляторной батареи с бортсетью автомобиля, обычно колебалась с размахом 5.10 А. Непосредственно после запуска двигателя размах колебаний нередко превышал 10 А, начинали мигать фары. При длительной езде с большой скоростью размах иногда становился меньше 5 А, но это происходило нечасто.

После рассмотренной выше доработки регулятора стрелка амперметра никогда не колебалась с размахом более 0,5.1 А. После запуска двигателя включенные фары никогда не мигали. При длительной езде на большой скорости размах колебаний стрелки обычно уменьшался настолько, что их трудно было заметить.

При дальнейшей доработке из рассматриваемого регулятора были удалены резистор R7 и конденсатор C3, а между базой транзистора VT2 и точкой соединения коллектора транзистора VT1 с конденсатором C1 и резистором R9 вставлен узел, схема которого приведена на рис. 2. На схеме, изображенной на рис. 1, места разрывов цепей показаны крестами. Нумерация элементов на рис. 2 продолжает начатую на рис. 1.

Рис. 2

В регулятор добавлены генератор импульсов экспоненциальной формы на логических элементах DD1.1 и DD1.3 и пороговое устройство на элементе DD1.2 с усилителем импульсов на транзисторе VT4. Микросхема DD1 питается напряжением 5 В от интегрального стабилизатора DA1.

После доработки транзистор VT1 служит усилителем сигнала рассогласования. Напряжение на его нагрузке - резисторе R9 - линейно зависит от разности текущего и номинального значений напряжения в бортсети. Это напряжение с помощью резисторов R13 и R14 суммируется с импульсами генератора. Сумма поступает на вход порогового устройства. В результате на его выходе формируются импульсы, длительность которых зависит от отклонения напряжения в бортсети от номинала, а частота следования постоянна (около 2 кГц). Через усилитель на транзисторе VT4 они поступают на базу транзистора VT2 и управляют напряжением на обмотке возбуждения генератора.

Рис. 3

Вид доработанного регулятора со снятой крышкой показан на рис. 3. Дополнительные детали добавлены в него навесным монтажом. После установки этого регулятора на автомобиль стрелка амперметра никогда не колебалась с размахом более 0,5 А. Можно предположить, что при малом переходном сопротивлении контактов электропроводки и с новой аккумуляторной батареей колебания тока будут еще меньше.

Автор: А. Сергеев

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Электронный контроль генов 25.01.2017 Мы обычно не рады всяким багам и вирусам в своих цифровых гаджетах, но это, похоже, может измениться. Ученые нашли способ контролировать гены бактерий по щелчку выключателя с помощью электричества. Синтетические биологи с удовольствием ищут пути соединения модифицированных организмов с электроникой, чтобы у нас были живые девайсы и гаджеты. Возможность создавать микробы на заказ, чтобы те чувствовали окружающую среду и делали биологические молекулы, будет особенно ценно для устройств, которые будут работать внутри нашего тела, говорит Уильям Бентли из Университета Мэриленда. Например, подобное устройство может использовать живой организм для выявления химических веществ, производимых болезнетворными бактериями, и для выделения соответствующего антибиотика. Чтобы определенные гены отвечали на электрическую стимуляцию, команда Бентли так называемыми редокс-сигнальными молекулами. Эти биологические молекулы есть во всех клетках, и они способны подцеплять и передавать электроны. Также ученые воспользовались естественными генетическими компонентами в E. coli, которые отвечают на оксидативный стресс, тот происходит, когда слишком много молекул в организме окисляются. Чтобы дать электрический заряд, исследователи погрузили электрод в жидкость с бактериями. Когда электрод дает положительный заряд, редокс-молекулы окисляются и запускают генетические механизмы, отвечающий на оксидативный стресс. С помощью такой процедуры Бентли показал, как E. coli под воздействием разряда плавают или начинают светиться. Они также заставили бактерию выпускать сигнальную молекулу, которая заставляет светиться другую бактерию, тем самым показав, что можно так спроектировать один набор бактерий, чтобы те при электроразряде действовали на другой набор бактерий. Процедура подразумевает лишь небольшую "перепрошивку" бактерий при тщательном контроле процесса. Например, таким образом можно получать биосенсоры, где модифицированные бактерии могут распознавать определенные вещества, например, идентифицировать инфекции и отвечать свечением. По оценкам специалистов для внедрения этой технологии понадобится всего лишь год или два, а уж дальше процедура сращивания биологических и цифровых устройств может быть запущена полным ходом.

Другие интересные новости:

▪ Беспроводная гарнитура Vivo 2 для спортсменов

▪ Лазерный проектор Epson Pro L30000UNL

▪ Новая микросхема синтезатора частоты CDCM7005

▪ Гормон любви вызывает агрессию

▪ Высокоскоростной внешний SSD Samsung T9

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Словарь терминов. Искусство видео

▪ статья Откуда взялись шапки? Подробный ответ

▪ статья Красильщик при работе на красильных барках. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Настройка антенн с помощью измерителя АЧХ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распиновка Siemens C25/S25. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026