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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Туристические космокапсулы 27.06.2024 В последние годы космический туризм привлекает все больше внимания, особенно благодаря разработкам таких компаний, как EOS-X Space из Испании. Великолепная идея турбизнеса включает создание космокапсулы, способной поднимать пассажиров на значительные высоты, достижимые для гигантских воздушных шаров. Планы EOS-X Space включают запуск семиместной капсулы в стратосферу, предлагая уникальный вид на земную сферу, за которой начинается космос, сообщает New Atlas. Эта инновационная капсула, изготовленная из углеродного волокна, будет предназначена для перевозки семи пассажиров и одного пилота на высоту около 40 000 метров. Она будет прикреплена к гелием заполненному стратосферному шару, который обеспечит ее подъем в атмосферу. Первые коммерческие полеты запланированы на третий квартал 2025 года и будут осуществляться с авиакосмических баз в Севилье и Абу-Даби. Пассажиры смогут наслаждаться этим уникальным опытом на протяжении пяти-шести часов, включая подъем, полет на высоте и спуск. Капсула будет оборудована комфортабельными сиденьями, панорамными окнами, декоративной подсветкой, бортовым баром и туалетом. Стоимость такого приключения составит от 160 до 215 тысяч долларов. Например, аналогичный полет на капсуле "Нептун" от Space Perspective будет стоить 125 тысяч долларов. EOS-X Space также предлагает VIP-пакет, включающий проживание в роскошной гостинице комплекса SpaceHub на испанском острове Ла-Исла-де-ла-Картуха. Пассажиры смогут принять участие в эксклюзивных мероприятиях, включая полеты в условиях невесомости и симуляции космических миссий в виртуальной реальности, прежде чем отправиться на стартовую базу для полета в стратосферу. Тестирование капсулы проводится при поддержке Национального института аэрокосмических технологий Испании, что подчеркивает серьезный научный подход к проекту. EOS-X Space уверены, что их предложение откроет новые горизонты для туризма и предложит незабываемые впечатления своим клиентам. Таким образом, проект EOS-X Space представляет собой значимый шаг в развитии космического туризма, предлагая богатым путешественникам уникальный опыт на грани космоса. Совмещение комфорта и высоких технологий делает эту инициативу не только инновационной, но и доступной для тех, кто готов погрузиться в увлекательный мир космоса прямо с поверхности нашей планеты.

Другие интересные новости:

▪ Бетон на основе графена

▪ Смартфон-хамелеон

▪ Эффективный аккумулятор с литиевым анодом

▪ Подземные ходы старой Европы

▪ Карьерный самосвал Hitachi с динамической зарядкой батареи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Великолепная семерка. Крылатое выражение

▪ статья Как существовал спам, когда еще не было компьютеров? Подробный ответ

▪ статья Монтажник оконных и дверных блоков. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Гирляндная ГЭС. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный блок питания УЗЧ, 200 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026