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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Стерильная пыльца как метод борьбы с сорняками 13.09.2024 Сорняки представляют собой серьезную проблему в сельском хозяйстве, снижая урожайность культур и увеличивая затраты на обработку полей. Традиционно для борьбы с ними применяются химические гербициды, однако за последние годы появились новые, экологически безопасные методы борьбы. Одним из таких методов стала технология стерильной пыльцы - инновационный подход, который может стать важной частью в борьбе с нежелательной растительностью. Стерильная пыльца создается из пыльцы определенных видов сорняков, которая проходит специальное облучение для уничтожения ее репродуктивной способности. После обработки такую пыльцу вносят на поля, где она оплодотворяет женские растения сорняков. Однако семена, образованные в результате этого процесса, становятся нежизнеспособными, что приводит к значительному снижению количества сорняков на поле в следующем сезоне. Это экологичный метод борьбы с сорной растительностью, который минимизирует необходимость использования химических средств и сохраняет экологический баланс. Перспективность технологии стерильной пыльцы была подтверждена, когда крупная агрохимическая компания Syngenta инвестировала в израильский стартап WeedOUT. Этот шаг был обусловлен отсутствием значительных прорывов в области химических средств защиты растений в последние годы. Внедрение новых активных веществ замедлилось, что повысило интерес к альтернативным решениям в борьбе с сорняками и вредителями. На фоне замедления разработки химических средств защиты растений, биопродукты, такие как биогербициды, биофунгициды и биостимуляторы, активно захватывают рынок. Уже сейчас биоинсектициды занимают около 10% мирового рынка пестицидов, и этот показатель продолжает расти. Биозащита становится все более востребованной благодаря своей экологической безопасности и эффективности против устойчивых вредных организмов. Данные показывают, что в области биопестицидов происходит настоящая революция. В первой половине 2024 года в Управлении по охране окружающей среды США на рассмотрении находилось 71 новый активный ингредиент для биопестицидов, в то время как для химических пестицидов - всего 10. Этот резкий рост показывает стремительное развитие отрасли биопродуктов, что подчеркивает их значимость для будущего сельского хозяйства. Количество стартапов, работающих в области биозащиты, за последние несколько лет значительно увеличилось. Это связано с тем, что спрос на биологические продукты растет благодаря введению все более строгих ограничений на использование химических средств защиты растений. Проблемы, связанные с утилизацией остатков химических продуктов, а также устойчивость вредных организмов к химическим пестицидам, подталкивают агропромышленные компании искать альтернативные решения. Биопродукты, в отличие от химических, практически не имеют ограничений по применению и не создают проблем с утилизацией. Они также могут быть эффективны там, где химические средства теряют свою силу из-за устойчивости вредителей. Однако ученые предупреждают, что устойчивость может развиться и к биопродуктам, хотя пока такие случаи остаются редкими. Технология стерильной пыльцы - это важный шаг вперед в борьбе с сорняками и может стать перспективным дополнением к существующим методам биозащиты. Инвестиции крупных компаний в подобные проекты и растущий интерес к биопродуктам подтверждают, что будущее сельского хозяйства лежит в более экологичных и устойчивых методах борьбы с вредными организмами.

Другие интересные новости:

▪ Разработана спецификация USB4

▪ Смарт-часы Canyon CNS-SW71 для активного отдыха

▪ Антибликовое покрытие повышает эффективность солнечных панелей

▪ Космические мусорщики на ионных двигателях

▪ Встроенный в автомобиль алкотестер заблокирует двигатель

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Переговорные устройства. Подборка статей

▪ статья Псы войны. Крылатое выражение

▪ статья Какого зарубежного вождя в детстве звали Юрием? Подробный ответ

▪ статья Наблюдение за деятельностью желудка и кишечника. Медицинская помощь

▪ статья Универсальная цифровая шкала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лаосские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025