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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di tensione semplice. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici La maggior parte dei regolatori di tensione amatoriali descritti per automobili, così come i regolatori industriali equipaggiati con automobili prodotte in commercio, sono progettati per mantenere una tensione costante e stabile ai terminali del generatore. Quando il carico aumenta (i fari, i ventilatori e altri consumatori sono accesi), aumenta la caduta di tensione sui cavi e la tensione di bordo diminuisce di conseguenza e diminuisce anche la corrente di carica della batteria. Per stabilizzare la tensione ai terminali della batteria, l'ingresso del regolatore è collegato direttamente alla batteria. Come è noto [L], per la normale ricarica di una batteria, è opportuno aumentare la tensione ai suoi terminali al diminuire della temperatura. Pertanto, l'indipendenza della tensione stabilizzata dal regolatore dalla temperatura è da considerare un grosso svantaggio. Anche se il regolatore è in grado di adeguare la tensione in funzione della temperatura del vano motore, ciò non basta. Impostato sulla modalità ottimale in estate, il regolatore mette la batteria in una posizione difficile in inverno, quando l'aria sotto il cofano si riscalda rapidamente e la batteria stessa si riscalda solo dopo diverse ore di guida. Di conseguenza, la batteria rimane scarica e deve essere ricaricata durante la stagione fredda. Se il regolatore è configurato per un funzionamento ottimale nella stagione fredda, in estate ricaricherà la batteria e dovrai aggiungere periodicamente acqua distillata. La soluzione migliore è utilizzare un regolatore per controllare la temperatura della batteria stessa e la tensione ai suoi terminali. È proprio un regolatore di questo tipo quello descritto in [L], ma è piuttosto complesso, poiché contiene un relè elettromagnetico e scarsi stabistori nel sensore di temperatura. Il regolatore di tensione qui descritto non contiene un relè; come sensore vengono utilizzati diodi al silicio a bassa potenza. Inoltre, è significativamente più semplice nel design. Secondo [L], il coefficiente assoluto di temperatura-tensione richiesto (TCV), che il regolatore deve fornire, è pari a -40,5 mV/°C o in unità relative -0,298%/°C. I diodi al silicio a bassa potenza con una corrente diretta di diversi milliampere, così come gli stabistori, che sono diversi diodi collegati in serie, hanno approssimativamente lo stesso coefficiente di temperatura relativo della tensione. Il TKN assoluto di un diodo è di circa -2 mV/°C, che, con una caduta di tensione ai suoi capi di 650 mV, dà un valore relativo di -2/650 = -0,307%/°C. Si noti che il valore relativo del TKN di un circuito di più diodi o stabistori non dipende dal loro numero. Il circuito del regolatore è mostrato in Fig. 1.
Il terminale B del regolatore è collegato con un filo separato al terminale positivo della batteria, i terminali I e Ø sono collegati rispettivamente all'uscita del ponte raddrizzatore del generatore e al suo avvolgimento di eccitazione. Il filo comune del regolatore è collegato alla carrozzeria dell'auto nel punto in cui è installato il regolatore. Una catena di otto diodi VD4-VD 11 è fissata al corpo della batteria e ha un contatto termico con esso. Questo circuito funge da sorgente di tensione di riferimento dipendente dalla temperatura con il TKN necessario. Quando l'accensione dell'auto è spenta, non c'è tensione sul terminale I, i transistor VT1-VT3 sono chiusi, la tensione di alimentazione non viene fornita all'amplificatore operazionale DA1, anche i transistor VT4-VT6 sono chiusi, solo la corrente iniziale del collettore dei transistor VT1 e VT2 vengono consumati dalla batteria, il che è incommensurabilmente inferiore alla corrente di autoscarica della batteria. Quando l'accensione è inserita, i transistor VT1-VT3 si aprono, attraverso il transistor VT3 la tensione di alimentazione viene fornita all'amplificatore operazionale DA1. La tensione dal terminale positivo della batteria è collegata tramite il transistor VT2 al divisore R5R6R7 e dal cursore del resistore R6 all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1. La tensione viene fornita all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale dal circuito a diodi VD4-VD11. Mentre il motore è spento, la tensione rimossa dal resistore R6 del motore è inferiore alla caduta di tensione sui diodi VD4-VD11, la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale è vicina alla tensione della batteria e i transistor VT4-VT6 sono aperti, corrente scorre attraverso l'avvolgimento di eccitazione del generatore. Dopo l'avvio del motore, il generatore inizia a produrre corrente, la tensione sulla batteria aumenta, l'amplificatore operazionale DA1 commuta, i transistor VT4-VT6 si chiudono, la corrente scorre. generato dal generatore diminuisce, a seguito del quale l'amplificatore operazionale commuta nuovamente e la corrente aumenta attraverso l'avvolgimento di eccitazione del generatore. L'apertura e la chiusura dei transistor VT4-VT6 avviene con una frequenza di diverse decine o centinaia di hertz, mantenendo la tensione richiesta ai terminali della batteria. Il feedback positivo attraverso il resistore R12 fornisce isteresi all'amplificatore operazionale e trasforma l'amplificatore operazionale in un trigger di Schmitt. Il diodo Zener VD2 abbina la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale alla soglia di commutazione del transistor VT4. Particolarmente degno di nota è il ruolo del diodo zener VD1, che durante il normale funzionamento del regolatore è chiuso. Se non fosse per questo, se i fili diretti al sensore di temperatura VD4-VD11 si rompessero, la corrente attraverso l'avvolgimento di eccitazione del generatore fluirebbe continuamente, la tensione della rete di bordo aumenterebbe notevolmente, il che è pericoloso sia per la batteria e per altri consumatori di elettricità. Quando il sensore di temperatura è spento, il diodo Zener VD1 si apre e inizia a funzionare come sorgente di tensione di riferimento. Sebbene la tensione nella rete di bordo aumenti, non è così significativa come in sua assenza. disegno Tutti gli elementi del regolatore, ad eccezione dei diodi VD4-VD11, sono posizionati su un circuito stampato di 93x60 mm in fibra di vetro di 1,5 mm di spessore - Il disegno della scheda è mostrato in Fig. 2.
Il transistor VT6 è installato sulla scheda senza dissipatore di calore su due boccole in ottone; i terminali di base ed emettitore sono saldati direttamente sulla scheda. La scheda è progettata per l'installazione nell'alloggiamento di un relè-regolatore elettromeccanico PP-24 su tre supporti in ottone filettati. Le uscite sono i terminali corrispondenti sul corpo. Il sensore di temperatura è costituito da tre piastre ripiegate in un pacchetto con dimensioni di 80x30x2 mm, una in ottone e due in fibra di vetro. Nella lastra centrale in fibra di vetro, approssimativamente al centro, viene tagliata una finestra di 50x8 mm. In questo spazio sono posizionati otto diodi collegati in serie. I conduttori del filo MGTF-0,14 sono inseriti in un tubo in PVC posizionato in una stretta scanalatura segata nella piastra centrale. L'intera struttura è incollata insieme con mastice epossidico e anche la cavità interna della piastra centrale è riempita con esso. La piastra di ottone deve essere stagnata prima dell'incollaggio e tutte le parti del sensore devono essere accuratamente sgrassate. I cavi del sensore sono saldati direttamente ai punti corrispondenti sul circuito stampato. Per affidabilità, si consiglia di collegare ulteriormente i cavi al corpo del regolatore con un piccolo morsetto. Il sensore viene leggermente premuto nel mastice riscaldato riempiendo la batteria con una piastra di ottone. Se non è riempita di mastice, la piastra di ottone deve essere premuta contro un'area piatta della superficie laterale della custodia della batteria con un anello di gomma tagliato dalla camera della ruota. È più conveniente collegare il terminale B del regolatore non al terminale positivo della batteria, ma al terminale di corrente positivo del motorino di avviamento. Dettagli Nel regolatore, invece di KT3102A (VT1, VT3, VT4) e KT208K (VT2), è possibile utilizzare quasi tutti i transistor al silicio a bassa potenza della struttura corrispondente. Il transistor VT5 deve consentire una corrente di collettore di almeno 150 mA; qui puoi utilizzare i transistor delle serie KT208, KT209, KT313, KT3108, KT814, KT816 con qualsiasi indice di lettere. La preferenza dovrebbe essere data ai transistor in una custodia di metallo. Diodo Zener VD2 - qualsiasi tensione 3,3...7 V. Il diodo VD3 può essere di qualsiasi tipo per una corrente continua di almeno 3 A. I diodi della serie KD206 sono convenienti da montare su una scheda, poiché il loro anodo è collegato al loro corpo. Condensatori C1, C2, C4 - KM5 o KM6, C3 - K53-1 o K53-4. L'uso di condensatori delle serie K50 o K52 è indesiderabile. Acceleratore L1 - DM-0,1; resistori fissi - MT o MLT, resistore di sintonizzazione R6 - SPZ-19a. regolare il dispositivo segue un certo ordine. Innanzitutto, una sorgente di tensione costante regolabile fino a 16,5 V viene collegata al terminale B del regolatore e all'alloggiamento e viene misurata la corrente da essa consumata. L'ago del microamperometro da 100 µA non deve deviare in modo evidente. Successivamente, tra il terminale Ø e il filo comune si collega un resistore con una resistenza di 120 Ohm e una potenza di 2 W con un voltmetro collegato in parallelo (o una lampada a incandescenza a bassa potenza con una tensione di 18...24 V). . Il pin I è collegato alla stessa sorgente, impostando la sua tensione pari a 13,6 V, e il resistore R6 imposta una soglia di commutazione tale per cui la tensione di uscita sul pin Ø è vicina allo zero quando la tensione della sorgente aumenta sopra 13,6 V e vicino all'alimentazione tensione quando si riduce la tensione al di sotto di questo valore. Quindi il circuito dei diodi VD4-VD11 viene disconnesso e viene selezionato il diodo zener VD1, ottenendo una commutazione simile del regolatore con una tensione di alimentazione di 16...16,5 V. Quando si seleziona, se necessario, è possibile collegarne uno o due diodi al silicio a bassa potenza in linea diretta con la direzione del diodo zener VD1. Sulla vettura vengono effettuate regolazioni più precise. Dopo aver caricato completamente la batteria, utilizzare un voltmetro (preferibilmente digitale) per misurare la tensione ai suoi terminali senza carico. Il motore viene avviato senza motorino di avviamento e la resistenza R6 viene utilizzata per impostare il valore di tensione misurata ai terminali della batteria. Se sull'auto è presente un amperometro, il criterio per la corretta regolazione del dispositivo può essere il valore della corrente di carica 5...10 minuti dopo l'avvio del motore con una velocità media dell'albero motore e una batteria carica. La corrente dovrebbe essere compresa tra 2 e 3 A, indipendentemente dalla potenza del carico collegato. Il regolatore sopra descritto con il tradizionale diodo zener D818E a compensazione di temperatura invece dei diodi VD1 e VD4-VD11 ha funzionato per diversi anni su un'auto GAZ-24. In estate dovevamo aggiungere acqua alla batteria e in primavera e autunno dovevamo ricaricarla. Dopo aver installato il sensore VD4-VD11, la necessità di queste operazioni è scomparsa. Insieme all'uso di un'unità di accensione elettronica a tiristori-transistor con una scintilla estesa, che garantisce un rapido avviamento del motore in un'ampia varietà di condizioni operative, il regolatore di tensione descritto ha permesso di aumentare la durata della batteria a nove anni. Letteratura
Autore: S. Biryukov; Pubblicazione: radioradar.net
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