Реле-регулятор с термокомпенсацией. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

В статье рассмотрен автомобильный реле-регулятор на микроконтроллере PIC12F675, встраиваемый в штатный корпус регулятора. Основная его особенность - поддержание оптимального напряжения на выводах аккумуляторной батареи при работающем двигателе в зависимости от ее температуры.

В журналах и Интернете довольно много сказано о "жизни" автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ) и представлено немало различных зарядных устройств, от простых до сложных, восстанавливающих "жизнь" АКБ. Большой интерес обусловлен тем, что автомобильные реле-регуляторы напряжения зачастую не обеспечивают оптимальной подзарядки батареи, особенно в зимнее время. К тому же зарядные устройства предназначены для профилактической зарядки вне автомобиля, что не совсем удобно. Как известно, напряжение свинцового аккумулятора зависит от его температуры. Чем ниже температура, тем ниже скорость протекания химических реакций и тем больше должно быть приложено напряжение к АКБ при зарядке. Штатные реле-регуляторы зачастую построены по простым компараторным схемам и неспособны обеспечить правильную зарядку. В продаже есть и термокомпенсированные регуляторы, но установленные внутрь генератора, и нагревшись от двигателя, они также неспособны правильно следить за температурой АКБ. Существуют еще трехуровневые регуляторы, но они требуют хотя и редкого, но ручного переключения режима по напряжению (например, "минимум", "норма", "максимум") в соответствии с температурой за бортом автомобиля.

Предлагаемое устройство заменяет штатный реле-регулятор напряжения и позволяет эффективно использовать АКБ, не допуская ее перезарядки и недозарядки при изменении температуры самой АКБ.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема регулятора представлена на рис. 1. Его "сердцем" является микроконтроллер DD1 PIC12F675-I/SN, тактирующийся от внутреннего генератора частотой 4 МГц. На микроконтроллер через делитель на резисторах R1 и R2 подается напряжение непосредственно с плюсового вывода аккумулятора (+АКБ). На ней же и закреплен датчик температуры ВК1 (LM135Z). Это аналоговый датчик с линейной зависимостью напряжения от температуры (ТКН = +10 мВ/К). Конденсаторы С1 и C3 - помехоподавляющие. Микроконтроллер с помощью встроенного АЦП преобразует аналоговый сигнал датчика в цифровой код. Шаг измерения температуры в программе - 2 °С. По полученному значению программа вычисляет нужное напряжение.

Рис. 2

Вычисление происходит на основе загруженной таблицы, построенной по графику, показанному на рис. 2. Вычисленное напряжение сравнивается с реальным на аккумуляторе, и если оно меньше необходимого, то микроконтроллер включает обмотку возбуждения (ОВ) генератора автомобиля. Чтобы исключить многократные переключения на пороговых значениях напряжений, предусмотрен гистерезис около 0,2 В между включением и выключением ОВ. Обмотка управляется ключом на полевом транзисторе VT1 IRLR2705.

Для повышения надежности устройства и ускорения переключения транзистора VT1 затвор последнего подключается сразу к двум выходам GP4 и GP5 микроконтроллера DD1. Питается микроконтроллер напряжением +5 В от интегрального стабилизатора DA1 L78L05CD. Такое же напряжение используется и в качестве образцового для внутреннего АЦП микроконтроллера. Сток транзистора VT1 подключен к проводу, идущему на зажим Ш, а через диод VD1 - к проводу, идущему на зажим В штатного реле-регулятора (см. схему электрооборудования автомобиля ВАЗ-2109). Потребляемый ток устройства - около 4 мА.

Рис. 3

Рис. 4

Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 27x21 мм. Чертеж платы показан на рис. 3, а на рис. 4 - расположение элементов в масштабе 2:1. Все резисторы и неполярные конденсаторы - для поверхностного монтажа типоразмера 0805, С4 - оксидный танталовый типоразмера А или В. К контактным площадкам на плате припаяны выходящие наружу через отверстие провода со стандартной четырехконтактной колодкой на конце. Собранный регулятор помещен в корпус штатного реле-регулятора автомобиля ВАЗ-2109 старого образца. Корпус был аккуратно вскрыт, и на место старой платы приклеена новая. Датчик температуры LM135Z приклеен к толстой латунной шайбе теплопроводящим клеем. Эту шайбу затем фиксируют болтом крепления плюсового провода к выводу АКБ. К ней же припаивают питающий провод устройства, идущий от зажима Б.

Разьем ICSP для программирования не предусмотрен, поэтому микроконтроллер необходимо запрограммировать заранее либо соединить разъем программатора с соответствующими печатными площадками на плате тонкими проводами.

Рис. 5

Внешний вид собранного регулятора показан на рис. 5. Его необходимо наладить при температуре +20 °С до установки в корпус. Отключают датчик температуры ВК1 и резистор R1, к затвору транзистора VT1 подключают вольтметр (желательно цифровой). Далее от

регулируемого источника питания подают напряжение +13,8 В на вход стабилизатора DA1 и проверяют наличие напряжения +5±0,1 В на его выходе. На затворе VT1 должен быть высокий логический уровень. Подключают вывод резистора R1. В этот момент высокий логический уровень на затворе VT1 должен смениться на низкий. Подборкой резистора R2 добиваются четкого появления высокого уровня при напряжении 13,6 В и низкого при 13,8 В. Затем подключают вывод датчика температуры ВК1. При +20 °С порог переключения должен быть 14...14,2 В. Подключив маломощную лампу на 12 В между стоком транзистора VT1 и плюсом источника питания, убеждаются в правильном переключении транзистора при изменении напряжения питания. На этом налаживание можно считать законченным.

При установке на автомобиль необходимо следить, чтобы провода от регулятора не оказались рядом с высоковольтными, а также защитить контактную колодку от попадания воды и грязи. Желательно применить экранированные провода для цепей питания и датчика температуры.

Этот регулятор напряжения эксплуатируется на автомобиле уже два года, и сбоев замечено не было. Во время лютых сибирских морозов аккумулятор отдавал заметно больший ток стартеру, а в жаркие дни не перезаряжался.

Программу микроконтроллера и чертеж печатной платы в формате Lay можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/04/termoreg.zip.

Автор: Н. Овчинников

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Абсолютное оружие против насекомых 31.08.2013 Ученые обнаружили способ лишить насекомых их репродуктивной способности. После обработки насекомые, неспособные размножаться, исчезнут за 1-2 поколения. Новая технология прежде всего будет направлена на экологически чистую борьбу с насекомыми-вредителями на сельскохозяйственных угодьях. Кроме того, открытие ученых раскрывает доселе неизвестные подробности важнейших физиологических процессов, общих для многих видов насекомых. Команда энтомологов из Университета штата Канзас обнаружила нейропептид, названный натализин, который регулирует сексуальную активность и репродуктивную способность насекомых. Натализин состоит из коротких цепочек аминокислот и является частью пептидергической сигнальной системы насекомых и членистоногих. Данная система использует короткие пептиды в качестве нейротрансмиттеров для передачи сигналов по всему организму. Американские ученые в сотрудничестве с коллегами из Южной Кореи и Словакии исследовали три разных вида насекомых (плодовые мушки, шелкопряд и хрущак каштановый) и обнаружили, что у всех видов натазилин регулирует сексуальную активность и плодовитость насекомых. Когда ученые подавляли выработку натализина, наблюдалась четкая картина: насекомые переставали спариваться. Блокировка натализина приводит к тому, что женский пол препятствует ухаживаниям самцов, да и сами самцы не стремятся привлечь самок. Пока ученые точно не знают с чем это связано, возможно нарушается передача химических сигналов (запахов) между самцом и самкой. Ученые полагают, что блокировка натализина может стать мощным средством для борьбы с насекомыми-вредителями. Натализин является уникальным нейропептидом для насекомых и членистоногих и развивался вместе с ним. Натализин имеет лишь одну известную ученым функцию: он отвечает за репродуктивную функцию и брачное поведение у насекомых и членистоногих. Поэтому ученые считают, что воздействие на натализин безопасно для человека, в отличие от всяческих ядохимикатов, которыми опрыскивают растения. Возможно, уже в ближайшем будущем появятся препараты, которые смогут за 1-2 года полностью избавить фермеров от необходимости использовать токсичные химикаты. Будем надеяться, что таким же эффективным способом удастся окончательно избавиться и от комаров.

Другие интересные новости:

▪ Твердотельные накопители UltimaPro X от Integral

▪ При недостатке кислорода старение клеток начинается еще до рождения

▪ Бюджетные DC-DC преобразователи Mean Well SPA02 и SPB03

▪ GPS-маячки для бутылок из-под наркотиков

▪ HTC One X+

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Гвозди бы делать из этих людей. Крылатое выражение

▪ статья Что такое ископаемое? Подробный ответ

▪ статья Лиджи китайское. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Охранное устройство Лазерная растяжка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Питание электромагнитного реле пониженным напряжением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025