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:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Самолеты против голубей 16.06.2000 Английские биологи подозревают, что "гром" от самолетов, пересекающих звуковой барьер, сбивает с пути почтовых голубей. По одной из гипотез, голуби используют для навигации не слышимые человеком инфразвуки, создаваемые морскими волнами и прибоем. Звуковые удары от реактивных самолетов временно оглушают птиц, после чего они теряют ориентацию. Так, в июне 1997 года 60 тысяч английских голубей были выпущены из Нанта (Франция), но почти треть не вернулась домой, а остальные запоздали. Оказалось, что их полет совпал с рейсом сверхзвукового "Конкорда".

Другие интересные новости:

▪ Лишить пиратов MP3

▪ Опасность сварочного дыма

▪ Электродвигатель BMW 5-го поколения без редкоземельных магнитов

▪ Пища будущего

▪ Горы растут в теплом климате

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей

▪ статья Георг Зиммель. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где и когда выпускались деньги, обеспеченные опиумом? Подробный ответ

▪ статья Логические элементы и их электрические аналоги. Радио - начинающим

▪ статья Электросон. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Миниатюрная направленная антенна на диапазон 144-146 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024