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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Indicatore automatico con una lampada. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici Un tempo, vari modelli di indicatori di tensione erano molto apprezzati dai radioamatori. E questo non sorprende: con la loro relativa semplicità e costi minimi, puoi ottenere rapidamente un risultato "visibile". Per quanto riguarda gli automobilisti, quindi, secondo le osservazioni dell'autore, tali progetti non hanno suscitato interesse per loro. Hanno richiesto l'alterazione del cruscotto dell'auto o il posizionamento di un'unità separata su di esso, inoltre hanno distratto l'attenzione del conducente. D'altronde gli automobilisti non hanno visto la necessità di rifare nulla al riguardo, poiché si sono affidati completamente a strumenti standard: un amperometro, un voltmetro e/o una spia di controllo. Nel frattempo, la spia di controllo e l'amperometro nella maggior parte dei casi registrano solo la direzione della corrente nel sistema "Batteria (AB) - generatore" e non consentono di giudicare i cambiamenti qualitativi in essa contenuti. L'autore ha esaminato le pubblicazioni su questo argomento negli ultimi 20 anni circa ed è giunto alla conclusione che il progetto di maggior successo è ancora l'indicatore di tensione di E. Klimchuk [1]. L'indicatore specificato funziona con una normale spia di controllo, disponibile su quasi tutti i veicoli, comprese le motociclette. Allo stesso tempo, consente di registrare con un elevato grado di precisione le quattro modalità di funzionamento principali del sistema "Generatore AB". Un tale numero di modalità, come mostra la pratica, è ottimale. A proposito, il conducente praticamente non ha bisogno di cambiare la psicologia della percezione: due modalità del generatore più chiaramente distinguibili vengono aggiunte alle normali modalità di funzionamento della spia di controllo. Per quanto riguarda l'utilità di questo indicatore, il caso accaduto all'autore è molto curioso. Sulla strada in un'auto GAZ-2410, la spia di controllo ha iniziato a lampeggiare, inoltre, nei momenti in cui l'auto è stata scossa sulle buche. Il controllo della tensione della cinghia di trasmissione dell'alternatore non ha dato alcun risultato. E solo un'ispezione dell'auto nella fossa ha rivelato un malfunzionamento imprevisto: la perdita del bullone di montaggio inferiore del generatore. Poiché il fondo del generatore era appoggiato al motore, la cinghia non è stata allentata. Tuttavia, sulle asperità della strada, ovviamente, la barra superiore del supporto del generatore ha iniziato a "suonare" e si è verificato uno slittamento a breve termine della cintura. Questo è stato sufficiente per registrare cali di tensione. La cosa più curiosa è che per molto tempo al rilascio di questo modello è stata installata una spia di controllo, che si accendeva solo quando veniva premuto il pulsante di test della lampada del cruscotto. Nessun dispositivo per controllarne il funzionamento è stato fornito dall'impianto. La presenza di un amperometro con una lunghezza della scala di circa 40 mm e una corrente di deflessione massima di ±50 A si è rivelata in pratica inutile. Ad esempio, prima dell'installazione dell'indicatore, il guasto del regolatore di tensione è stato notato troppo tardi, quando la batteria era già quasi completamente scarica. Finora l'indicatore di tensione specificato ha funzionato in modo affidabile sull'auto. Poiché le pubblicazioni su questo argomento continuano ad apparire nella letteratura radioamatoriale (ad esempio, [2]), voglio tornare ancora una volta a un design ben collaudato. Nella nuova versione dell'indicatore, la parte digitale è stata completamente modificata. La base del circuito indicatore proposto (Fig. 1), come nel prototipo, è un comparatore a doppia tensione assemblato sul chip DA1. La sua unica differenza è l'uso di un livello di tensione basso (piuttosto che alto) per ottenere una combinazione logica aggiuntiva, che aumenta la stabilità della soglia di tensione generata. La tensione agli ingressi non invertenti dei comparatori è stabilizzata dallo stabilizzatore parametrico VD1-R5. Il chip DA1 applicato è operabile in un'ampia gamma di tensioni di ingresso (da 0 a 32 V), ma per il corretto funzionamento del comparatore è necessario che la tensione su uno degli ingressi di ciascun amplificatore operazionale sia almeno 1,5 V inferiore alla tensione di alimentazione (esclusa la caduta di tensione sul resistore R11), assicurata dalla corrispondente inclusione del diodo zener VD1.
Le tensioni agli ingressi invertenti dei comparatori sono impostate durante la sintonizzazione dai divisori R1-R2 e R3-R4. Per il comparatore DA1.1, la tensione all'ingresso invertente, dovuta al collegamento con l'uscita DA1.2 tramite la catena VD2-R9, può assumere due valori. Pertanto, all'aumentare della tensione di alimentazione, si formano in sequenza quattro combinazioni logiche alle uscite dei comparatori: 00, 10, 01, 11. In base a queste combinazioni, la parte digitale dell'indicatore fornisce 4 modalità di funzionamento della spia di controllo . L'algoritmo di funzionamento dell'indicatore proposto da E. Klimchuk si è rivelato in pratica molto efficace. Una maggiore frequenza di funzionamento della spia segnala istantaneamente una tensione pericolosa nella rete di bordo e una frequenza inferiore segnala un grado inaccettabile di scarica della batteria. La parte digitale dell'indicatore è costruita su un timer economico DD2 (MC14541B), la cui assegnazione dei pin è riportata nella Tabella 1.
La presenza di un generatore incorporato e di un contatore con coefficiente di divisione variabile consente di abbandonare due generatori a bassa frequenza e utilizzare il condensatore C3 con un TKE migliore o dimensioni più piccole come elemento di regolazione della frequenza. La scelta del coefficiente di divisione dipende dal codice a due bit sugli ingressi di indirizzo A e B del temporizzatore. Come si può vedere dalla Tabella 2, per ottenere due modalità di generazione della lampada visivamente distinguibili, sono adatti i fattori di divisione 256 e 1024, perché forniscono una differenza tra le frequenze all'uscita del timer di un fattore 4.
Sfortunatamente, i livelli logici alle uscite di un doppio comparatore non consentono di ottenere immediatamente la sequenza desiderata di modalità di funzionamento del timer (Tabella 3). Pertanto, nel circuito vengono introdotti elementi OR ESCLUSIVI (chip DD1). A diversi livelli logici alle uscite dei comparatori, l'elemento DD1.2 genera un livello logico alto, che azzera il contatore del temporizzatore interno e arresta il generatore. In questo stato del timer, la sua tensione di uscita corrisponde al livello logico all'ingresso SE. Di conseguenza, la lampada è accesa o spenta. L'ordine di commutazione richiesto della lampada corrisponde al livello logico all'uscita del comparatore DA1.1. Nelle modalità estreme dell'indicatore (all'ingresso MR - "0"), il generatore di timer interno inizia a funzionare. La frequenza di generazione all'uscita del timer dipende dalla combinazione logica agli ingressi A e B. Poiché in questa modalità i livelli logici alle uscite dei comparatori sono gli stessi e corrispondono al livello richiesto all'ingresso A del timer, il segnale per l'ingresso B è invertito dall'elemento DD1.1.
I livelli logici contrassegnati da un asterisco nella tabella 3 non sono stati scelti a caso. Sebbene non influiscano sul funzionamento dell'indicatore nel suo complesso, è comunque preferibile che i livelli agli ingressi A e B siano già impostati prima che il generatore inizi a funzionare per evitare inutili "rimbalzi" all'interno del timer. I livelli indicati in tabella all'ingresso SE consentono di avviare la modalità generatore con un'accensione istantanea della lampada, senza attendere la comparsa del primo impulso. Quindi, se la lampada è stata spenta nello stato precedente, la modalità generatore inizierà con la sua accensione e viceversa. Un generatore di suoni è assemblato sugli elementi DD1.3 e DD1.4. La sua inclusione avviene solo nelle modalità di funzionamento del generatore dell'indicatore in presenza del livello "0" all'ingresso 12 e "1" all'ingresso 8. Pertanto, le modalità estreme possono essere distinte a orecchio. Questo circuito è destinato alle vetture in cui la spia è collegata al “+” della fonte di alimentazione (tramite i contatti del commutatore di accensione). Nel frattempo, su alcuni modelli più vecchi, ad esempio VAZ-2101, la spia sul cruscotto deve essere smontata, in questo caso è sufficiente sostituire il transistor VT1 con KT973A e per invertire il segnale di uscita del timer aggiungere il transistor VT2 ( Figura 2). In questo caso, l'emettitore del transistor VT1 deve essere collegato all'alimentazione “+” tramite l'interruttore di accensione e il collettore all'uscita libera della lampada (entrambi i fili sul modello sopra sono instradati nel vano motore). Il resistore R17, mostrato in Fig. 2 con una linea tratteggiata, potrebbe essere necessario quando si utilizzano transistor di un altro tipo come VT1, ad esempio KT814, KT816. Il transistor composito KT973A ha già un tale resistore.
Il circuito stampato del dispositivo (Fig. 3) è realizzato in fibra di vetro a lamina unilaterale ed è progettato per entrambe le opzioni per il collegamento di una lampada di controllo. Nella prima opzione è necessario ponticellare le piazzole di contatto annerite in Fig. 3 con un ponticello, nella seconda opzione devono essere installati dettagli aggiuntivi: transistor VT2, resistore R16 e, se necessario, R17, che viene saldato direttamente su i terminali del transistor VT1 o sulla scheda dai conduttori stampati. In quest'ultimo caso, è conveniente utilizzare questo metodo. A una resistenza con una potenza nominale di 0,125 W, mordere i cavi e rimuovere la vernice protettiva dalle coppe terminali. Le tazze vengono pulite con carta vetrata fine, ad esempio tenendo una resistenza in un mandrino per microtrapano. La resistenza così preparata viene saldata con coppe ai pad della scheda o ai terminali del transistor.
Il diodo Zener VD1 e il resistore R7 sono installati sulla scheda prima di montare il chip DA1. Condensatore C1 - K53-1A, il resto - qualsiasi ceramica. È meglio rimuovere i pin liberi 4 e 11 del chip DD2. Sebbene siano solo una parte tecnologica del caso, la presenza di segnali su di essi è indesiderabile. L'emettitore piezoelettrico HA1 può essere di un altro tipo. Si consiglia di iniziare a configurare l'indicatore impostando le soglie del comparatore, ad es. tensione di alimentazione (AB) alla quale le modalità di funzionamento della spia di controllo cambiano Upor.1...Upor.3. Ciò richiede un alimentatore con una tensione di uscita regolabile in modo continuo di 10 ... 15 V, un multimetro digitale e, preferibilmente, un oscilloscopio. Le resistenze che determinano le soglie di confronto (R2, R4 e R9) vengono impostate man mano che vengono selezionate. Innanzitutto, al posto di R4, viene saldato un resistore di sintonia (preferibilmente multigiro) e, impostando la tensione ai terminali "AB" del circuito, uguale a Upor.3, ruotando il motore R4, realizzano la commutazione del comparatore DA1.1, controllando la tensione alla sua uscita tramite un oscilloscopio. Quindi la tensione viene modificata senza problemi, specificando le soglie di commutazione superiore e inferiore DA1, perché i comparatori per una commutazione più precisa sono coperti da feedback positivo attraverso le catene R6-R8 e R7-R10. È meglio fare questa operazione più volte, cambiando Upoi. Successivamente, il resistore di sintonizzazione viene saldato, la sua resistenza viene misurata e sostituita con una costante con lo stesso valore. In linea di principio, la resistenza selezionata può essere composta da due. Si sconsiglia l'uso di trimmer. Quindi il resistore R2 viene selezionato allo stesso modo alla tensione di alimentazione Upor.2. ottenere la commutazione del comparatore DA1.2. Infine, selezionano R9, ottenendo la commutazione del comparatore DA1.1, ma già alla tensione di alimentazione Upor.1 La resistenza R15 nel generatore sonoro può differire da quella indicata nel diagramma, soprattutto se si utilizza un diverso tipo di emettitore piezoelettrico. Viene selezionato in base al volume massimo dell'emettitore piezoelettrico. Tensione Upor.2 e tupor.3 si consiglia di scegliere uguale ai valori estremi della gamma fornita dal regolatore di tensione. Questo intervallo è solitamente indicato nel manuale operativo dell'auto o nel passaporto del regolatore di tensione. Va notato che nei regolatori di tensione industriali, l'intervallo specificato, di regola, corrisponde alla diffusione tecnologica dei parametri durante la produzione e non all'effettiva variazione della tensione rispetto alla temperatura. Quando l'indicatore funziona con un regolatore di tensione completamente compensato termicamente, la scelta delle soglie specificate per il confronto diventa più complicata. Pertanto, possiamo semplicemente consigliare ai radioamatori di scegliere Upor.2 = 13,6 V, Upor.3 \u14,6d XNUMX V. La maggior parte dei regolatori di tensione industriali rientra nell'intervallo specificato. Per quanto riguarda i regolatori di tensione con compensazione della temperatura, l'indicatore funziona per me in combinazione con un regolatore di tensione [3]. Con tempo freddo (circa -30°C), all'avviamento del motore, la spia di controllo inizia a lampeggiare ad una frequenza maggiore, segnalando un'alta tensione (come sapete, alle basse temperature, la tensione ai terminali AB deve essere aumentata) . Dopo aver riscaldato il vano motore, e quindi la batteria, la spia si spegne. Inizialmente, questo comportamento della lampada ha causato l'allarme, ma molto presto questa modalità è diventata persino conveniente: indica l'operatività del compensatore termico. Con tempo moderato, l'indicatore funziona normalmente. Con scelta Upor.1 la questione è ancora più complicata. A prima vista, puoi installare Upor.1, corrispondente al 50% del grado di scarica della batteria (come è noto la tensione è rapportata alla densità dell'elettrolita in una relazione quasi lineare). Ma questa tensione dipende fortemente dalla temperatura dell'elettrolita. C'è anche un altro fattore importante. Vi ricordo che per aumentare la precisione della misura, l'indicatore deve essere alimentato direttamente dai terminali AB. La spia di controllo si accende quando si gira l'interruttore di accensione. Allo stesso tempo, alla batteria è collegato anche un carico significativo: l'avvolgimento di eccitazione del generatore (la corrente attraverso l'avvolgimento primario della bobina di accensione non è esclusa). Ovviamente puoi usare un interruttore separato per alimentare la lampada, ma questo non è molto conveniente. È meglio nella progettazione del regolatore di tensione prevedere l'inclusione dell'avvolgimento di eccitazione dopo che il motore è stato avviato [4] o anche dopo che il motore ha raggiunto la velocità minima richiesta per eccitare il generatore [5]. Puoi anche farlo: seleziona un giorno con una temperatura media, scarica il tappo di carico AB al livello desiderato e installalo sull'auto. Successivamente, girare la chiave di accensione (senza avviare il motore) e misurare la tensione ai terminali della batteria con un voltmetro digitale. Sul valore ricevuto e regolare Upor.1. Come ultima risorsa, puoi consigliare Upor.1 = 12,0...12,6 V. Strutturalmente, l'indicatore di tensione è realizzato come descritto in [6]. L'alloggiamento dell'indicatore funge da filo comune. È meglio installare l'indicatore nell'abitacolo, evitando la vicinanza del riscaldatore. Il conduttore che collega l'indicatore all'AB deve essere saldato alla scheda (senza connettore) e all'altra estremità saldare un petalo sotto il terminale AB. Per facilitare l'estrazione della batteria dall'auto, il petalo può essere messo sul terminale di avviamento collegato tramite un filo "potente" al terminale "+" della batteria. Il circuito proposto è utilizzabile nell'intervallo di tensione di alimentazione da 3 a 18 V. L'intervallo di temperatura dipende dal design del chip DA1 e varia da 0°С a +70°С (LM358) e da -55°С a +125 °С (LM158). Letteratura
Autore: A.Martemyanov, Seversk; Pubblicazione: radioradar.net
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