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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Монитор Samsung S27B971DS с панелью PLS 2560 x 1440 точек 13.03.2013 Ассортимент мониторов компании Samsung пополнился моделью S27B971DS. В основе этого устройства используется панель PLS - модифицированный вариант IPS - диагональю 27 дюймов и разрешением 2560 x 1440 пикселей. Внешне новинка характеризуется весьма элегантным исполнением, которое практически не сказалось на функциональности: подставка хоть и не поддерживают функцию pivot, зато позволяет наклонять панель и регулировать высоту в диапазоне 10 см. Монитор также наделен двухпортовым концентратором USB 2.0 и поддерживает вывод изображения с экранов мобильных устройств посредством MHL (соответствующий кабель включен в комплект поставки). По данным производителя, углы обзора устройства по вертикали и горизонтали составляют 178 градусов, время отклика в режиме Grey-to-Grey равно 5 мс. ЖК-панель также характеризуется яркостью 300 кд/кв.м, контрастностью 1000:1 и заводской калибровкой. Для представления цвета используются программируемые 16-разрядные таблицы соответствия (LUT). Samsung S27B971DS наделен тремя видеовходами: DisplayPort, DVI и HDMI. Его габаритные размеры выражаются формулой 645 x 567 x 247 мм, масса равна 7,5 кг. Заявленное энергопотребление устройства в рабочем режиме - 53 Вт. Новинка уже появилась в предложении некоторых интернет-магазинов Европы, где предлагается по цене от 980 евро.

Другие интересные новости:

▪ eSIM заменят обычные SIM-карты

▪ Работа светофора зависит от количество людей у перехода

▪ 88-дюймовый дисплей OLED 8K от LG

▪ Наушники OnePlus Buds Z2

▪ Цветные гелевые МФУ от Ricoh

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Избави меня, боже, от друзей, а с врагами я сам справлюсь. Крылатое выражение

▪ статья Почему во многих мультфильмах Pixar и Disney встречается комбинация A113? Подробный ответ

▪ статья МГД генератор. Детская научная лаборатория

▪ статья Усилитель 112 ватт для сабвуфера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025