Термокомпенсированный регулятор напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы тока, напряжения, мощности

 Комментарии к статье

Один из важных элементов электрооборудования автомобиля - аккумуляторная батарея (далее аккумулятор). В отличие от остального электрооборудования аккумулятор имеет ограниченный срок службы, и поэтому (учитывая его немалую стоимость) увеличение его ресурса до максимального значения является для автолюбителей актуальной задачей.

Поскольку аккумулятор почти все время установлен на автомобиле, то для решения этой задачи необходимо поддерживать оптимальное зарядное напряжение, формируемое штатным регулятором напряжения (далее регулятор), входящим в электрооборудование автомобиля. Недостаток традиционных регуляторов поддержание ими фиксированного напряжения (обычно 14,1±0,2 В), хотя известно ([1]), что это напряжение должно изменяться в соответствии с выражением: Uт=U0(1+КэТ), где Uт - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита Т °С; U0=14,56 В - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита 0 °С; Кэ= -1,65х10-3 1/°С - температурный коэффициент сопротивления электролита; Т - температура электролита, °С.

Из этого выражения следует, что оптимальное напряжение, формируемое регулятором при изменении температуры электролита от -10 до +40 °С должно изменяться от 14,8 до 13,6 В соответственно. Поскольку отклонение напряжения сети автомобиля от оптимального на 0,4 В снижает срок службы аккумулятора на 25 %, т.е. приблизительно на 1 год (по другим источникам [2] отклонение зарядного напряжения на 10... 12 % от оптимального снижает срок службы аккумулятора в 2... 2,5 раза), необходимость температурной коррекции работы регулятора бесспорна. С этой целью был разработан регулятор, имеющий функцию ции поддерживаемого в электросети автомобиля напряжения. От ранее опубликованных регуляторов напряжения, содержащих аналогичную функцию [2], предлагаемый отличается простотой схемы, унифицированностью (устанавливают вместо штатного регулятора) и отсутствием всяких регулировок, поскольку подбор элементов схемы определяется расчетным путем.

Схема регулятора (см. рисунок) каких-либо особенностей не имеет. К диагонали измерительного моста подключают компаратор напряжения. В одно из плеч измерительного моста включен источник образцового напряжения, а в другое - термодатчик, имеющий тепловой контакт с электролитом. С выхода компаратора сигнал, через открытый эмиттер, поступает на мощный выходной ключ, коммутирующий ток через обмотку возбуждения генератора.

Элементы измерительного моста - R1, R2, Rд, R3, VD1. Резистор R3 и стабилитрон VD1 образуют источник опорного напряжения. Резистор R4 обеспечивает обратную связь для получения эффекта электрического гистерезиса в работе компаратора DA1. Конденсатор С1 предназначен для подавления помех, наводимых на проводе, ведущему к термодатчику Rд. Компаратор DA1 в зависимости от сигнала, поступающего на его прямой вход, управляет работой транзистора VT1. Резисторы R5, R6 ограничивают выходной ток открытого эмиттера компаратора, а также обеспечивают смещение на базу транзистора VT1, необходимое для его надежного открывания-закрывания. Транзистор VT1 коммутирует ток через обмотку возбуждения. Диоды VD2, VD3 защищают транзистор VT1 от выбросов напряжения самоиндукции, возникающих на обмотке возбуждения в момент его запирания.

Напряжение с клемм аккумулятора поступает на делитель напряжения R1, R2, Rд. Сигнал, снимаемый с термодатчика Rд и изменяющийся пропорционально его сопротивлению, поступает на прямой вход компаратора DA1 и сравнивается с опорным напряжением, формируемым стабилитроном VD1 и поступающим на инверсный вход компаратора. Если сигнал на прямом входе меньше опорного напряжения, компаратор DA1 выдает сигнал на транзистор VT1, который открывается и включает в работу обмотку возбуждения генератора. При превышении сигналом на прямом входе компаратора опорного напряжения происходит запирание транзистора VT1 и отключение обмотки возбуждения генератора. Благодаря обратной связи через резистор R4, разница между уровнями сигнала на прямом входе компаратора, при которых он выдает сигнал на включение и запирание транзистора VT1, составляет приблизительно 0,05 В.

Наладка устройства сводится к расчету и подбору значений элементов измерительного моста. Для этого необходим термометр с ценой деления 0,1 °С и комбинированный измерительный прибор, способный измерять напряжение с точностью до 10 мВ и сопротивление с точностью до 1 Ом.

Пример.

1. Измеряют сопротивление термодатчика при известной температуре, например, при Т=21 °С Rд=1883 Ом.

2. По формуле Rт=R0(1+КмT), где Rт, R0 - сопротивление медного проводника при температуре Т °С и 0 °С соответственно; Км=4,26х10-3 1/°С - температурный коэффициент сопротивления меди; Т - температура термодатчика (электролита), °С, находят R0=1728 Ом.

3. Используя полученное значение R0, по этой же формуле вычисляют значения Rт для температуры -10 и +40 °С; R-10=1655 Ом; R+40=2023 Ом.

4. Подключив источник питания напряжением +14 В к выводу "Б", измеряют опорное напряжение Uоп= 8,84 В.

5. Последовательно для температуры -10 и +40 °С находят суммарное сопротивление резисторов R1, R2 (R1+R2)т=(UтRт/Uоп) - Rт,

где Uт - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита Т °С (U-10=14,8 В; U+40=13,6 В) (R1+R2)-10=1116 Ом; (R1+R2)+40=1089 Ом.

6. Среднее значение этих двух величин: (R1+R2)ср=1102,5 Ом.

7. Учитывая, что R2~2R1, по номинальному ряду сопротивлений выбирают ближайшие значения сопротивлений указанных резисторов R1=360 Ом, R2=750 Ом.

При таком расчете относительная погрешность подбора сопротивлений резисторов R1, R2 не превышает 1 %.

Регулятор размещают в корпусе штатного, вышедшего из строя регулятора типа "шоколадка", например Я112-В. Для этого вскрывают приклеенную крышку, удаляют старую "начинку" и очищают металлическое основание. Транзистор VT1 плотно прижимают к металлическому основанию, предварительно подложив смазанную с обеих сторон смазкой ЛИТОЛ-24 слюдяную прокладку и припаивают крепежную пластину коллектора к внутренней части контактной площадки "Ш", а вывод эмиттера - к основанию корпуса. Компаратор DA1, конденсатор и резисторы располагают на отдельной монтажной плате.

Используя основание корпуса и штатные контактные площадки "Ш", "Б", "В", навесным монтажом крепят остальные элементы и внутрисхемные соединения. Для подключения термодатчика используют свободную контактную площадку (на схеме обозначается символом "А"), находящуюся на одной диагонали с контактной площадкой "В". Сам термодатчик обжимают медной пластиной, к которой припаивают один из его выводов, и заливают эпоксидной смолой. Второй вывод обмотки соединяют отдельным проводом с контактной площадкой "А". Поскольку эта цепь слаботочная, особых требований к проводу не предъявляют. Медную пластину выбирают такого размера, чтобы в ней просверлить крепежное отверстие для установки под крепежный винт "хомута" минусовой клеммы аккумулятора.

Саму клемму с отходящей от нее частью "минусовой" шины термоизолируют от окружающей среды. Учитывая относительно высокую теплопроводность свинцовых пластин аккумулятора, при таком способе крепления термодатчика получают минимальную разницу температур между электролитом и датчиком. Все элементы регулятора покрывают лаком, приклеивают крышку и устанавливают его на штатное место.

В регуляторе применяют следующие резисторы: R5 - типа МЛТ-0,25; остальные типа МЛТ-0,125, конденсатор С1 типа КМ

5. В качестве стабилитрона VD1 можно применить любой стабилитрон с напряжением стабилизации от 6 до 9 В, но учитывая, что регулятор устанавливают на корпус генератора, изменяющего при работе двигателя свою температуру в широком диапазоне, стабилитрон выбирают с возможно меньшим температурным коэффициентом изменения напряжения, например КС191Ф, Д818Е. Желательно определить его термостабильную точку по методике, изложенной в [3]. В качестве компаратора DA1 можно применить компаратор типа К554СА3, но следует учитывать, что эта микросхема имеет другую нумерацию выводов и несколько большие габаритные размеры, чем указанная на схеме. В качестве выходного ключа можно применить транзистор КТ829Б, но в любом случае коэффициент передачи тока транзистора VT1 должен быть не меньше 50. В качестве диодов VD2, VD3 можно использовать КД209А, а в качестве термодатчика обмотку сопротивлением 1...2 кОм малогабаритного реле, например, РЭС-60, выполненную медным проводом.

Литература:

1. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя / Под ред. В.П.Боровского - К.:Технiка, 1987.
2. Ломанович В. Термокомпенсированный регулятор напряжения // Радио.-1985.- №5.- С.24-27.
3. Иноземцев В. Определение термостабильной точки стабилитронов // Радио.- 1983.-№8.- С.31.

Автор: В.Г. Петик

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы тока, напряжения, мощности.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Картофель фри и риск диабета 11.09.2026

Картофель давно стал одним из наиболее распространенных продуктов питания в мире, однако отношение к нему со стороны специалистов по питанию остается неоднозначным. Сам овощ содержит полезные питательные вещества, но его воздействие на организм во многом определяется тем, что происходит с ним во время приготовления. Новое крупное исследование Гарвардской школы общественного здоровья им. Т.Х. Чана показывает, что особенно заметную роль в этом вопросе может играть способ термической обработки. Картофель занимает важное место и в рационе жителей США: в среднем один американец съедает около 22 килограммов этого овоща в год. Исследователи решили выяснить, одинаково ли различные блюда из картофеля связаны с риском развития заболеваний. Результаты работы были опубликованы в научном журнале BMJ и показали существенную разницу между привычными способами приготовления одного и того же продукта. Наиболее неблагоприятный результат специалисты обнаружили для картофеля фри. У людей, которые уп ...>>

Барабанная дождевальная машина eco ProRain 11.09.2026

Орошение сельскохозяйственных угодий требует не только достаточной производительности техники, но и точного контроля расхода воды. При этом для многих хозяйств важны простота обслуживания, надежность оборудования и разумная стоимость. Компания Bauer представила новую барабанную дождевальную машину eco ProRain, в которой эти требования сочетаются с современными электронными средствами управления поливом. Новая модель стала дополнением существующей линейки дождевальной техники Bauer. При ее разработке специалисты ориентировались прежде всего на практические потребности пользователей, учитывая полученные от них отзывы. В результате производитель сделал акцент на удобстве эксплуатации и долговечности конструкции, стремясь сохранить при этом доступную цену и не отказываться от автоматизированных функций управления. eco ProRain предлагается в трех базовых исполнениях - F30, F40 и F50. Для каждой из них предусмотрено по 30 вариантов комплектации, различающихся диаметром используемой тру ...>>

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Случайная новость из Архива Воскрешение сердца после смерти 15.09.2015 Компания "Transmedics" разработала систему, которая способна оживлять человеческие органы, извлеченные из тела для пересадки. Даже если остановившееся сердце подключили к системе спустя 20 минут, оно может забиться снова. Так называемая "Система ухода за внутренними органами" работает, сохраняя сердце в стерильной камере. Влажность и температура камеры контролируются так, чтобы они были идентичны условиям внутри человеческого тела. Сердце подключено к снабжению кровью донора, которую машина наполняет кислородом и питательными веществами. В результате, сердце остается живым и продолжает биться. Эту же систему можно использовать для сохранения легких, почек и печени. Устройство стоит 250 000 долларов. С точки зрения трансплантолога сердце можно изымать из организма донора только в том случае, если его мозг умер, но само тело еще живо. В случае же циркуляторной смерти, когда первым отказывает сердце, такой орган для трансплантации уже не пригоден из-за быстрой гибели кардиомиоцетов. Новое устройство позволяет увеличить количество трансплантируемых сердец с 15 до 30%, и с его помощью уже проведено 15 успешных операций в Европе и Австралии, тогда как в США система еще проходит клинические испытания. Интересно, что с помощью этого устройства, как показал опыт медиков из госпиталя Лардж неподалеку от Кембриджа, можно оживлять остановившееся сердце непосредственно в теле уже умершего человека, но сохранить сердцебиение без препарата невозможно. Результаты опытов пока не опубликованы. Разумеется, это изобретение и система поднимают немало споров относительно медицинской этики. В частности, встает вопрос, можно ли считать мертвым человека, если возможно воскресить его сердце, пусть оно и не будет работать без посторонней помощи?

Другие интересные новости:

▪ 220 ТБ на магнитной ленте

▪ Жесткие диски WD Purple 6 Тбайт

▪ Молекулярный электронный чип

▪ Гравитационный аккумулятор

▪ NVidia Tegra для беспилотных автомобилей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электромонтажные работы. Подборка статей

▪ статья Дело в шляпе. Крылатое выражение

▪ статья Что такое броненосец? Подробный ответ

▪ статья Контроллер рынка. Должностная инструкция

▪ статья Звуковой индикатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Летающая спичка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026