Электронный регулятор напряжения
Автомобильная электроника 13:22 / 03.07.2008 7 193
Многие автолюбители доступными им средствами стремятся улучшить работу различных узлов своей машины. Немалую помощь в этом оказывает им электроника. Взять хотя бы разнообразные системы электронного зажигания, о которых “М-К” не раз уже рассказывал. Сегодня мы предлагаем владельцам “Жигулей” и “Запорожцев” построить несложный электронный регулятор напряжения (ЭРН), сконструированный харьковчанином Б. Крутаневым. У него отсутствуют механически размыкаемые электрические контакты, в момент запуска генератор не нагружает двигатель и аккумулятор. Тем самым облегчается запуск мотора заводной ручкой при слабо заряженном аккумуляторе. Применение подобного устройства исключает импульсные перенапряжения в бортовой сети, оно не создает помех радиоприему. Кроме того, ЭРН позволяет контролировать систему давления масла. Устройство имеет четыре вывода для подключения к системе электропитания автомобиля.
“ДДМ” — к датчику давления масла, “15”— и положительному полюсу бортовой сети, “67” — н обмотке возбуждения генератора, “М” — к массе автомобиля (минусу источника питания). Работает устройство следующим образом. Когда включают зажигание (S1), через клемму “15” поступает положительное напряжение на резисторный делитель R1, R2, к которому подсоединен стабилитрон VI, выполняющий функции порогового элемента. Приложенное к стабилитрону напряжение ниже уровня его отпирания — ток базы транзистора V2 отсутствует: полупроводниковый триод заперт. Однако транзисторы V3—V5 остаются закрытыми, поскольку давление масла У неработающего двигателя отсутствует и контакт S2 датчика давления масла замыкает коллекторную цепь V2 на массу автомобиля (через клемму “ДДМ”). Ток в обмотке возбуждения генератора отсутствует (в штатном регуляторе напряжения в этом случае протекает ток около 2,5 А), о чем сигнализирует лампа H1 давления масла. Такое состояние ЭРН сохраняется до тех пор, пока после запуска двигателя давление масла не вызовет размыкания контакта S2.
Теперь на коллектор V2 через погасшую лампу H1 подается положительное напряжение и транзисторы V3, V4 проводят ток. В результате транзистор V5 открывается, и через разъем “67” в обмотку возбуждения (0В) генератора Г1 поступает питание от аккумуляторной батареи GB1. Генератор начинает заряжать аккумулятор СВ1. По мере возрастания оборотов двигателя (генератора) и увеличения заряда батареи напряжение бортовой сети повышается. Одновременно возрастает и напряжение, приложенное н стабилитрону VI. Как только око превысит напряжение отпирания V1, возникает базовый ток транзистора V2 и он начнет открываться, а транзисторы V3 — V5 закрываться, уменьшая тем самым ток в обмотке возбуждения до 0,5—0,7 А: напряжение и ток, отдаваемый генератором в бортовую сеть и аккумулятор, падают.
Когда нагрузка возрастает (например, при включении осветительных приборов), потребление тона увеличивается, напряжение сети снижается, транзистор V2 слегка закрывается и ток, протекающий через полупроводниковый триод V5 по обмотке возбуждения, возрастает. Генератор отдает больший ток в бортовую сеть автомобиля, поддерживая постоянным напряжение в ней. К примеру, в автомобиле “Жигули” при полностью включенных осветительных приборах, на малых оборотах двигателя через транзистор V5 и обмотку возбуждения протекает ток около 1,5 А. С увеличением оборотов он снижается до 0,9 А. Рассеиваемая на транзисторе V5 мощность может достигать 8 Вт.
В случае применения ЭРН включение сигналов поворота вызывает большие изменения тока возбуждения генератора, чем при штатном регуляторе напряжения. Это указывает на то, что ЭРН успевает “следить” за всеми изменениями нагрузки бортовой сети автомобиля, не вызывая существенных перенапряжений на обмотке возбуждения, имеющей большую индуктивность. Объясняется это тем, что в момент запирания транзистора V5 ЭДС обмотки возбуждения приложена к его эмиттеру в отрицательной полярности, не допускающей резкого запирания V5. Тем самым не происходит перенапряжения коллектора и надежность работы выходного транзистора возрастает.
Сопротивления резистора R1 и R2 подобраны из расчета, чтобы ЭРН поддерживал напряжение на аккумуляторе (в бортовой сети электропитания автомобиля) равным 13,5—13,8 в независимо от изменения нагрузки. При таком напряжении аккумуляторная батарея не заряжается выше допустимой нор-' мы, не “выкипает” электролит. Чтобы повысить напряжение генераторa, достаточно уменьшить сопротивление резистора R2 или R4 до 1 кОм.
Проверяют исправность ЭРН, измеряя напряжение на клеммах “15” и “67”. При включением зажигании н неработающем двигателе напряжение на первой такое же, как и у аккумулятора, а на второй оно равно О В. Когда двигатель работает, напряжение на клемме “15” при любых оборотах должно составлять 13,8—14,2 В (в зависимости от настройки ЭРН). При выходе из строя контрольной лампы или датчика давления масла транзисторы V3—V5 запираются и загорается лампа контроля генератора. К такому же результату приводит снижение давления масла ниже нормы. Тем самым уменьшается возможность работы двигателя с неисправной системой смазки.
В электронном регуляторе напряжения в качестве элемента V5 допустимо применить транзисторы серии КТ803, KT805, КТ817, а вместо двух полупроводниковых триодов V3 и V4 можно установить един п-р-п проводимости с током коллектора не менее 150 мА и напряжением на нем выше 15 В (например, серии КТ503, КТ815). Транзистор V2 (КТ315А) можно заменить на КТ312Б,В. Стабилитрон Д818Г заменяет аналогичный прибор марки Д814Б, Д818Д или Д818Е.
Элементы ЭРН размещены на плате, изготовленной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом прорезания фольги на токопроводящие участки. Контактные лепестки разъема изготовлены из листовой латуни. Через отверстия в них плату крепят к гетинаксовому кронштейну (основание ЭРН). Два других отверстия служат для установки радиатора транзистора V5. Радиатор — ребристый, размером 35х40х45 мм. Сверху к нему привинчен пластмассовый корпус от штатного регулятора напряжения с вентиляционными отверстиями в нижнем и верхней частях боковых стенок. Можно использовать и любой другой контейнер с близкими размерами.
shems.h1.ru
“ДДМ” — к датчику давления масла, “15”— и положительному полюсу бортовой сети, “67” — н обмотке возбуждения генератора, “М” — к массе автомобиля (минусу источника питания). Работает устройство следующим образом. Когда включают зажигание (S1), через клемму “15” поступает положительное напряжение на резисторный делитель R1, R2, к которому подсоединен стабилитрон VI, выполняющий функции порогового элемента. Приложенное к стабилитрону напряжение ниже уровня его отпирания — ток базы транзистора V2 отсутствует: полупроводниковый триод заперт. Однако транзисторы V3—V5 остаются закрытыми, поскольку давление масла У неработающего двигателя отсутствует и контакт S2 датчика давления масла замыкает коллекторную цепь V2 на массу автомобиля (через клемму “ДДМ”). Ток в обмотке возбуждения генератора отсутствует (в штатном регуляторе напряжения в этом случае протекает ток около 2,5 А), о чем сигнализирует лампа H1 давления масла. Такое состояние ЭРН сохраняется до тех пор, пока после запуска двигателя давление масла не вызовет размыкания контакта S2.
Теперь на коллектор V2 через погасшую лампу H1 подается положительное напряжение и транзисторы V3, V4 проводят ток. В результате транзистор V5 открывается, и через разъем “67” в обмотку возбуждения (0В) генератора Г1 поступает питание от аккумуляторной батареи GB1. Генератор начинает заряжать аккумулятор СВ1. По мере возрастания оборотов двигателя (генератора) и увеличения заряда батареи напряжение бортовой сети повышается. Одновременно возрастает и напряжение, приложенное н стабилитрону VI. Как только око превысит напряжение отпирания V1, возникает базовый ток транзистора V2 и он начнет открываться, а транзисторы V3 — V5 закрываться, уменьшая тем самым ток в обмотке возбуждения до 0,5—0,7 А: напряжение и ток, отдаваемый генератором в бортовую сеть и аккумулятор, падают.
Когда нагрузка возрастает (например, при включении осветительных приборов), потребление тона увеличивается, напряжение сети снижается, транзистор V2 слегка закрывается и ток, протекающий через полупроводниковый триод V5 по обмотке возбуждения, возрастает. Генератор отдает больший ток в бортовую сеть автомобиля, поддерживая постоянным напряжение в ней. К примеру, в автомобиле “Жигули” при полностью включенных осветительных приборах, на малых оборотах двигателя через транзистор V5 и обмотку возбуждения протекает ток около 1,5 А. С увеличением оборотов он снижается до 0,9 А. Рассеиваемая на транзисторе V5 мощность может достигать 8 Вт.
В случае применения ЭРН включение сигналов поворота вызывает большие изменения тока возбуждения генератора, чем при штатном регуляторе напряжения. Это указывает на то, что ЭРН успевает “следить” за всеми изменениями нагрузки бортовой сети автомобиля, не вызывая существенных перенапряжений на обмотке возбуждения, имеющей большую индуктивность. Объясняется это тем, что в момент запирания транзистора V5 ЭДС обмотки возбуждения приложена к его эмиттеру в отрицательной полярности, не допускающей резкого запирания V5. Тем самым не происходит перенапряжения коллектора и надежность работы выходного транзистора возрастает.
Сопротивления резистора R1 и R2 подобраны из расчета, чтобы ЭРН поддерживал напряжение на аккумуляторе (в бортовой сети электропитания автомобиля) равным 13,5—13,8 в независимо от изменения нагрузки. При таком напряжении аккумуляторная батарея не заряжается выше допустимой нор-' мы, не “выкипает” электролит. Чтобы повысить напряжение генераторa, достаточно уменьшить сопротивление резистора R2 или R4 до 1 кОм.
Проверяют исправность ЭРН, измеряя напряжение на клеммах “15” и “67”. При включением зажигании н неработающем двигателе напряжение на первой такое же, как и у аккумулятора, а на второй оно равно О В. Когда двигатель работает, напряжение на клемме “15” при любых оборотах должно составлять 13,8—14,2 В (в зависимости от настройки ЭРН). При выходе из строя контрольной лампы или датчика давления масла транзисторы V3—V5 запираются и загорается лампа контроля генератора. К такому же результату приводит снижение давления масла ниже нормы. Тем самым уменьшается возможность работы двигателя с неисправной системой смазки.
В электронном регуляторе напряжения в качестве элемента V5 допустимо применить транзисторы серии КТ803, KT805, КТ817, а вместо двух полупроводниковых триодов V3 и V4 можно установить един п-р-п проводимости с током коллектора не менее 150 мА и напряжением на нем выше 15 В (например, серии КТ503, КТ815). Транзистор V2 (КТ315А) можно заменить на КТ312Б,В. Стабилитрон Д818Г заменяет аналогичный прибор марки Д814Б, Д818Д или Д818Е.
Элементы ЭРН размещены на плате, изготовленной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом прорезания фольги на токопроводящие участки. Контактные лепестки разъема изготовлены из листовой латуни. Через отверстия в них плату крепят к гетинаксовому кронштейну (основание ЭРН). Два других отверстия служат для установки радиатора транзистора V5. Радиатор — ребристый, размером 35х40х45 мм. Сверху к нему привинчен пластмассовый корпус от штатного регулятора напряжения с вентиляционными отверстиями в нижнем и верхней частях боковых стенок. Можно использовать и любой другой контейнер с близкими размерами.
shems.h1.ru