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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Самый высокий деревянный ветрогенератор 03.01.2024 Modvion, стартап в области возобновляемой энергетики завершил установку 150-метрового ветрогенератора, сделанного из дерева. Этот ветрогенератор стал самым высоким в мире на сегодняшний день. Его модульная конструкция из еловой древесины позволяет производить и собирать его на месте. Деревянный ветрогенератор Modvion представляет собой инновационное решение для создания высоких и эффективных ветрогенераторов с учетом экологических аспектов. Его использование дает перспективу снижения зависимости от стали и создания углеродно-негативных технологий в области возобновляемой энергии. В условиях, когда производители устанавливают рекорды в высоте ветрогенераторов, достигая 252 м за 24 часа, деревянный ветрогенератор Modvion выглядит как инновационное решение. Более высокие турбины, хоть и обеспечивают больший размах лопастей и эффективность ветрозахвата, сталкиваются с серьезными ограничениями из-за использования стали в их конструкции. Modvion использует тонкие слои шпона для создания толстых стен ветрогенераторов и клей для формирования изогнутых секций башни. Эти изогнутые секции легко транспортируются и собираются на месте, обеспечивая строительство более высоких башен с использованием меньшего количества материала. Производство осуществляется только из дерева и клея, а стальные фитинги держат компоненты вместе. Такой подход можно использовать и с использованием стали, но сборка изогнутых секций на месте увеличивает стоимость и усложняет техническое обслуживание. Помимо этого, дерево представляет собой углеродно-отрицательное решение, так как деревья, использованные в производстве, впитывают углекислый газ и задерживают его до окончательного разложения.

Другие интересные новости:

▪ Рекорд по продолжительности пребывания женщины в космосе

▪ Опыты на шимпанзе - под запретом

▪ Полноцветная ЦПМ промышленного класса Xerox Versant 2100 Press

▪ Новый год наступит на секунду позже

▪ Сверхзвуковая ракету X-60A

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Я странен, а не странен кто ж? Крылатое выражение

▪ статья Какая актриса дала имя эффекту, когда попытка удаления информации приводит к ее большему распространению? Подробный ответ

▪ статья Вигна. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Малогабаритная рамочная антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение PIN-диодов в качестве элементов затухания и переключения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026