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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di tensione compensato in temperatura. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di corrente, tensione, potenza Uno degli elementi importanti dell'equipaggiamento elettrico di un'auto è la batteria ricaricabile (di seguito denominata batteria). A differenza di altre apparecchiature elettriche, la batteria ha una durata limitata e quindi (visto il suo costo considerevole) aumentare la sua risorsa al valore massimo è un compito urgente per gli appassionati di auto. Poiché la batteria è installata quasi sempre sull'auto, per risolvere questo problema è necessario mantenere la tensione di carica ottimale generata dal regolatore di tensione standard (di seguito denominato regolatore) incluso nell'equipaggiamento elettrico dell'auto. Lo svantaggio dei regolatori tradizionali è che mantengono una tensione fissa (normalmente 14,1±0,2 V), anche se è noto ([1]) che tale tensione dovrebbe variare secondo l'espressione: Ut=U0(1+KeT), dove Ut è la tensione, che deve essere applicata ai terminali della batteria per garantire una corrente di carica ottimale, ad una temperatura dell'elettrolito di T°C; U0=14,56 V - tensione che deve essere applicata ai terminali della batteria per garantire una corrente di carica ottimale con una temperatura dell'elettrolito di 0 °C; Ke= -1,65x10-3 1/°C - coefficiente di temperatura della resistenza dell'elettrolita; T - temperatura dell'elettrolito, °C. Da questa espressione segue che la tensione ottimale generata dal regolatore quando la temperatura dell'elettrolita cambia da -10 a +40 °C dovrebbe variare rispettivamente da 14,8 a 13,6 V. Poiché una deviazione di 0,4 V della tensione di rete del veicolo da quella ottimale riduce la durata della batteria del 25%, ovvero di circa 1 anno (secondo altre fonti [2], una deviazione della tensione di carica del 10... 12% rispetto a quella ottimale riduce la durata della batteria di 2... 2,5 volte), la necessità di correggere la temperatura del regolatore è indiscutibile. A questo scopo è stato sviluppato un regolatore che ha la funzione di regolare la tensione mantenuta nella rete elettrica del veicolo. Quello proposto differisce dai regolatori di tensione precedentemente pubblicati contenenti una funzione simile [2] per la semplicità del circuito, l'unificazione (installato al posto del regolatore standard) e l'assenza di eventuali regolazioni, poiché la selezione degli elementi del circuito è determinata mediante calcolo.
Il circuito regolatore (vedi figura) non presenta particolarità. Sulla diagonale del ponte di misura è collegato un comparatore di tensione. In uno dei bracci del ponte di misura è inclusa una sorgente di tensione di riferimento, nell'altro è incluso un sensore di temperatura avente un contatto termico con l'elettrolita. Dall'uscita del comparatore, il segnale, attraverso un emettitore aperto, entra in un potente interruttore di uscita che commuta la corrente attraverso l'avvolgimento di eccitazione del generatore. Elementi del ponte di misura: R1, R2, Rä, R3, VD1. Il resistore R3 e il diodo zener VD1 formano una sorgente di tensione di riferimento. Il resistore R4 fornisce feedback per ottenere l'effetto dell'isteresi elettrica nel funzionamento del comparatore DA1. Il condensatore C1 è progettato per sopprimere il rumore indotto sul filo che porta al sensore di temperatura Rd. Il comparatore DA1, a seconda del segnale ricevuto al suo ingresso diretto, controlla il funzionamento del transistor VT1. I resistori R5, R6 limitano la corrente di uscita dell'emettitore aperto del comparatore e forniscono anche una polarizzazione alla base del transistor VT1, necessaria per la sua apertura e chiusura affidabili. Il transistor VT1 commuta la corrente attraverso l'avvolgimento di campo. I diodi VD2, VD3 proteggono il transistor VT1 dai picchi di tensione di autoinduzione che si verificano sull'avvolgimento di campo nel momento in cui viene spento. La tensione dai terminali della batteria viene fornita al partitore di tensione R1, R2, Rd. Il segnale prelevato dal sensore di temperatura Rd e che cambia in proporzione alla sua resistenza viene fornito all'ingresso diretto del comparatore DA1 e confrontato con la tensione di riferimento generata dal diodo zener VD1 e fornito all'ingresso inverso del comparatore. Se il segnale sull'ingresso diretto è inferiore alla tensione di riferimento, il comparatore DA1 emette un segnale al transistor VT1, che apre e accende l'avvolgimento di eccitazione del generatore. Quando il segnale all'ingresso diretto del comparatore supera la tensione di riferimento, il transistor VT1 viene spento e l'avvolgimento di eccitazione del generatore viene spento. Grazie alla retroazione attraverso il resistore R4, la differenza tra i livelli del segnale all'ingresso diretto del comparatore, su cui produce un segnale per accendere e spegnere il transistor VT1, è di circa 0,05 V. La configurazione del dispositivo si riduce al calcolo e alla selezione dei valori degli elementi del ponte di misurazione. Per fare ciò è necessario un termometro con un valore di divisione di 0,1 °C e un dispositivo di misurazione combinato in grado di misurare la tensione con una precisione di 10 mV e la resistenza con una precisione di 1 ohm. Esempio. 1. Misurare la resistenza del sensore di temperatura ad una temperatura nota, ad esempio T=21 °C Rd=1883 Ohm. 2. Secondo la formula Rt=R0(1+KmT), dove Rt, R0 è la resistenza del conduttore di rame alle temperature T °C e 0 °C, rispettivamente; Km=4,26x10-3 1/°С - coefficiente termico di resistenza del rame; T è la temperatura del sensore di temperatura (elettrolita), °C, trovare R0 = 1728 Ohm. 3. Utilizzando il valore ottenuto di R0, con la stessa formula si calcolano i valori di Rt per temperature -10 e +40 °C; R-10=1655 Ohm; R+40=2023 Ohm. 4. Collegando una fonte di alimentazione con tensione di +14 V al morsetto “B”, misurare la tensione di riferimento Uop = 8,84 V. 5. In sequenza per temperature -10 e +40 °C, trovare la resistenza totale dei resistori R1, R2 (R1+R2)t=(UtRt/Uop) - Rt, dove Ut è la tensione che deve essere applicata ai terminali della batteria per garantire una corrente di carica ottimale, alla temperatura dell'elettrolito T°C (U-10=14,8 V; U+40=13,6 V) (R1+R2)-10= 1116 Ohm ; (R1+R2)+40=1089Ohm. 6. Il valore medio di questi due valori: (R1 + R2) cp \u1102,5d XNUMX Ohm. 7. Considerando che R2~2R1, in base alla serie nominale di resistenze, selezionare i valori di resistenza più vicini dei resistori indicati R1=360 Ohm, R2=750 Ohm. Con questo calcolo, l'errore relativo nella scelta delle resistenze dei resistori R1, R2 non supera l'1%. Il regolatore è posizionato nell'alloggiamento di un regolatore standard di tipo cioccolato guasto, ad esempio Y112-V. Per fare ciò, aprire il coperchio incollato, rimuovere il vecchio "riempimento" e pulire la base metallica. Il transistor VT1 viene premuto saldamente alla base metallica, dopo aver precedentemente posizionato una guarnizione in mica lubrificata su entrambi i lati con grasso LITOL-24 e saldato la piastra di montaggio del collettore all'interno del pad di contatto “Ш”, e il terminale dell'emettitore alla base di l'alloggiamento. Il comparatore DA1, il condensatore e i resistori si trovano su un circuito separato. Utilizzando la base della custodia e le piazzole di contatto standard “W”, “B”, “V”, gli elementi rimanenti e le connessioni nel circuito vengono montati utilizzando il montaggio a cerniera. Per collegare il sensore di temperatura utilizzare un tampone di contatto libero (indicato nello schema con il simbolo “A”), posto sulla stessa diagonale del tampone di contatto “B”. Il sensore di temperatura stesso è crimpato con una piastra di rame, alla quale è saldato uno dei suoi conduttori e riempito con resina epossidica. Il secondo terminale dell'avvolgimento è collegato tramite un filo separato al pad di contatto “A”. Poiché questo circuito è a bassa corrente, non esistono requisiti speciali per il cavo. La piastra di rame viene scelta di dimensioni tali da poter praticare un foro di montaggio per l'installazione sotto la vite di fissaggio del "morsetto" del terminale negativo della batteria. Il terminale stesso con la parte del bus “negativo” che si estende da esso è termicamente isolato dall'ambiente. Considerando la conduttività termica relativamente elevata delle piastre di piombo della batteria, con questo metodo di fissaggio del sensore di temperatura si ottiene una differenza di temperatura minima tra l'elettrolito e il sensore. Tutti gli elementi del regolatore sono verniciati, il coperchio è incollato e installato nella sua posizione originale. Nel regolatore vengono utilizzati i seguenti resistori: R5 - tipo MLT-0,25; il resto è di tipo MLT-0,125, condensatore C1 di tipo KM 5. Qualsiasi diodo zener con una tensione di stabilizzazione compresa tra 1 e 6 V può essere utilizzato come diodo zener VD9, ma dato che il regolatore è installato sull'alloggiamento di un generatore che cambia la sua temperatura in un ampio intervallo durante il funzionamento del motore, uno zener il diodo viene selezionato con il coefficiente di temperatura di variazione di tensione più basso possibile, ad esempio KS191F, D818E. Si consiglia di determinarne il punto termostabile utilizzando il metodo descritto in [3]. Come comparatore DA1 è possibile utilizzare un comparatore del tipo K554CA3, ma va tenuto presente che questo microcircuito ha una numerazione dei pin diversa e dimensioni complessive leggermente maggiori rispetto a quelle indicate nello schema. Il transistor KT829B può essere utilizzato come interruttore di uscita, ma in ogni caso il coefficiente di trasferimento di corrente del transistor VT1 deve essere almeno 50. KD2A può essere utilizzato come diodi VD3, VD209 e un avvolgimento con una resistenza di 1.. Come sensore di temperatura è possibile utilizzare un relè di piccole dimensioni da 2 kOhm, ad esempio RES-60, realizzato con filo di rame. letteratura:
Autore: V.G. Petik
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