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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amperímetro eletrônico para carro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos eletrônicos O dispositivo proposto foi projetado para monitoramento visual da corrente de carga e descarga de uma bateria de carro durante uma viagem. O indicador do amperímetro é um ponteiro, além disso, existe um LED indicador de direção da corrente que acende quando a bateria está descarregada. Ter informações sobre a direção e o valor da corrente que flui pela bateria permite ao motorista evitar muitas situações de emergência. Por exemplo, ele pode perceber imediatamente que a bateria não está carregando por algum motivo e impedir que ela descarregue completamente. Uma situação igualmente perigosa é quando a corrente de carga é excessivamente alta, o que pode causar incêndio e falha do gerador. Isto acontece, por exemplo, quando o regulador de tensão falha. Nos carros de passageiros modernos, eles geralmente se limitam à instalação de uma lâmpada indicadora de carga da bateria no painel. Via de regra, não existem amperímetros no circuito de carga e descarga da bateria, por isso não estão disponíveis comercialmente. Para obter informações mais completas sobre as condições de funcionamento da bateria, resta instalar um amperímetro caseiro no carro. Por exemplo, um mili ou microamperímetro convencional, desviado por um resistor com pequena resistência. Mas nem todo dispositivo desse tipo é adequado para esse propósito, uma vez que a queda de tensão através dele em uma corrente de deflexão total da agulha pode equivaler a uma fração perceptível da tensão no sistema elétrico do carro. A indústria produz derivações de medição padrão para amperímetros que apresentam queda de tensão de 75 e até 50 mV na corrente nominal, mas para a maioria dos instrumentos de medição elétrica de pequeno porte isso não é suficiente. Para conectá-los ao shunt, é necessário um amplificador DC com desvio zero de baixa temperatura. Também é necessário que o mecanismo do dispositivo indicador seja resistente à vibração e que suas dimensões sejam pequenas o suficiente para serem instaladas no painel de um carro. Não é aconselhável usar um amperímetro com leitura digital em um carro, principalmente porque quando o parâmetro medido (corrente) muda, os números no indicador mudam rapidamente e é difícil navegar em suas leituras. Os instrumentos ponteiros, quando conectados em paralelo a um shunt, o que equivale praticamente a um curto-circuito da moldura, apresentam inércia perceptível causada pelo amortecimento do mecanismo de medição. E no escuro, o motorista tem que forçar a visão para ver a posição da flecha. Além disso, a agulha pode flutuar não apenas como resultado de mudanças na corrente medida, mas também devido a vibrações na carroceria do carro. Portanto, é aconselhável complementar o amperímetro indicador com um LED de sinalização que acenda em um valor de corrente crítico. No dispositivo proposto, o brilho do LED indica que o sentido da corrente que passa pela bateria corresponde à sua descarga. O circuito do amperímetro é mostrado na fig. 1.
Principais características técnicas
O dispositivo consiste em um estabilizador de tensão no diodo zener VD1 e no transistor VT2, um amplificador DC balanceado nos transistores VT1 e VT3 e um dispositivo de limite no transistor VT4, no circuito coletor do qual o LED HL1 está incluído. Como o amplificador com transistores VT1 e VT3 é balanceado, ele apresenta um desvio de temperatura zero relativamente pequeno. O resistor R2 é um shunt padrão com queda de tensão de 75 mV a uma corrente de 40 A. Quando o gerador não está funcionando, a corrente da bateria flui através do shunt R2 para a rede de bordo do carro, enquanto o transistor VT3 abre e sua corrente de coletor aumenta, e a queda de tensão no resistor de sintonia R7 aumenta. Quando o gerador começa a funcionar, a corrente flui através do shunt da rede de bordo para a bateria. Neste caso, a corrente de coletor do transistor VT1 e a queda de tensão no resistor R1 aumentam. A agulha do miliamperímetro PA1 com zero no meio da escala desvia-se proporcionalmente à corrente que flui através do shunt na direção de qualquer um dos resistores R1, R7, cuja queda de tensão seja maior. Ao mover o controle deslizante do resistor de sintonia R7, o limite de resposta do indicador LED da corrente da bateria é ajustado. Se este limite corresponder a corrente zero através do shunt R2, então o LED acenderá quando a bateria estiver descarregando e apagado quando estiver carregando. Se necessário, você pode, é claro, definir um limite diferente. O microamperímetro PA1 pode ser usado com praticamente qualquer resistência de quadro. Sua influência sempre pode ser compensada diminuindo ou aumentando a resistência do resistor adicional R6. O autor utilizou um relógio comparador de um avômetro importado UH-1000A com corrente de deflexão total da agulha de 500 μA. O corpo do aparelho foi serrado ao meio e apenas sua parte superior foi utilizada com um relógio comparador, que foi refeito para que na ausência de corrente a agulha ficasse no meio da escala. O indicador é fixado ao painel por meio de uma placa metálica e parafusos. O design deste dispositivo pode suportar vibrações e choques não muito fortes. Como PA1, você também pode usar um indicador de nível de gravação (por exemplo, M68 501 ou M476/1) de um gravador de cassetes antigo. Tais indicadores possuem escala pequena, mas são altamente resistentes a vibrações e podem ser utilizados por muito tempo até mesmo em motocicletas, onde o nível de vibração é muito maior do que em um automóvel de passeio. Em princípio, a posição inicial da agulha do instrumento PA1 não precisa estar exatamente no meio da escala. Como a corrente de descarga de uma bateria é muito maior que a corrente de carga, a parte da escala alocada para sua exibição pode ser maior que a alocada para a corrente de carga. Isto, no entanto, acarretará algumas dificuldades quando for necessário avaliar rapidamente a direção da corrente durante o movimento. O resistor R4 é usado para definir o valor inicial da corrente de coletor dos transistores VT1 e VT3, e o resistor de ajuste R3 define a agulha do microamperímetro PA1 para zero. Para garantir que não se desvie quando a temperatura mudar, os flanges de remoção de calor dos transistores VT1 e VT3 são firmemente pressionados um contra o outro através de uma junta isolante lubrificada com pasta condutora de calor, que equaliza a temperatura dos transistores. A unidade do amperímetro eletrônico é montada em uma caixa plástica com dimensões de 70x50x40 mm e é conectada a um microamperímetro montado no painel, e com um par trançado de fios a um shunt R2 do tipo 75SHIP-40, localizado sob o capô próximo à bateria . O dispositivo usa resistores fixos MLT, resistores de sintonia SP3-1b e capacitor de óxido K50-6. Em vez do transistor KT315, você pode usar qualquer transistor de silício de baixa potência da estrutura npn. LED HL1 - baixa potência de qualquer tipo e cor de luz. Ao ligar o amperímetro eletrônico pela primeira vez, é necessário aplicar tensão de +12 V a ele do sistema elétrico do veículo de qualquer fonte, sem conectar a bateria. Primeiro de tudo, você deve medir a tensão entre os terminais extremos do resistor de corte R7. Se for muito diferente de 4,5 V, este valor deve ser alcançado selecionando o resistor R4. Então você deve definir a seta do dispositivo PA1 para zero usando o resistor de corte R3. Usando o resistor de corte R7, você precisa ligar o LED HL1 e, em seguida, mover lentamente o controle deslizante do resistor de ajuste na direção oposta até que o LED apague. Neste caso, as leituras do microamperímetro PA1 podem mudar ligeiramente, o que deve ser corrigido com o resistor de ajuste R3, e a seguir repetir o ajuste do resistor de ajuste R7. Estas operações podem precisar ser repetidas várias vezes. Para calibrar o amperímetro, você precisa criar uma corrente padrão no shunt R2 conectando um circuito aos seus terminais de alimentação que consiste em uma fonte de tensão CC suficientemente poderosa e um resistor limitador e um amperímetro padrão conectado em série com ele. Na ausência de um amperímetro com limite de medição suficientemente grande, você pode medir a queda de tensão no resistor limitador e, conhecendo sua resistência, calcular a corrente usando a lei de Ohm. Mas é preciso ter em mente que devido à dependência da resistência da corrente que flui (é muito forte, por exemplo, em lâmpadas incandescentes, frequentemente usadas para limitar a corrente), este método pode não ser suficientemente preciso. A segunda opção é substituir temporariamente o shunt R2 por outro com resistência várias vezes maior. Em seguida, você pode calibrar o dispositivo com valores de corrente reduzidos pelo mesmo fator que a resistência do shunt aumenta e, após a conclusão da calibração, realizar uma substituição reversa. Primeiro, uma corrente é definida igual ao limite de medição necessário do amperímetro e, ao selecionar o resistor R6, o ponteiro do dispositivo PA1 é completamente desviado. Em seguida, eles mudam a direção da corrente através do shunt para o oposto e certificam-se de que a seta se desviou completamente na direção oposta. A assimetria do desvio pode ser eliminada selecionando o resistor R4 (neste caso, será necessário repetir novamente o ajuste do amperímetro para zero) ou simplesmente levar isso em consideração na calibração da escala. As divisões são aplicadas à escala definindo de 5 a 10 valores de corrente em cada direção. Em alguns casos (por exemplo, em uma motocicleta), pode-se utilizar um amperímetro eletrônico, montado conforme o circuito mostrado na Fig. 2. Aqui GB1 é a bateria, SA1 é o disjuntor do fio negativo. O dispositivo difere do descrito acima por incluir um shunt no circuito negativo em vez de positivo da bateria, utilizando transistores opostos aos utilizados na primeira versão da estrutura e um estabilizador de tensão integrado DA1. A desvantagem de tal amperímetro é que a corrente de partida também flui através do shunt de medição.
Você mesmo pode fazer um shunt de medição para este dispositivo, mas fazê-lo com fio de cobre, como recomendam alguns rádios amadores, é inaceitável. O fato é que a resistência do cobre muda 20% quando a temperatura muda 8,5 °C, o que leva a uma mudança nas leituras do amperímetro. O coeficiente de resistência à temperatura (TCR) é aproximadamente o mesmo para outros metais puros. Os materiais adequados para o shunt são ligas de nicrômio ou manganina, cujo TCR é uma ou duas ordens de grandeza menor. É preferível fazer o shunt a partir de uma tira de metal, que, com seção transversal igual, possui uma superfície de resfriamento maior que um fio redondo. Para o dispositivo descrito, um shunt pode ser feito, por exemplo, a partir de um pedaço de fita de nicromo com seção transversal de 10x1 mm e comprimento de cerca de 17 mm. Ambas as extremidades do segmento são soldadas em ranhuras feitas em placas maciças de cobre. Dois furos roscados são perfurados nessas placas para conectar circuitos de potência e medição. Fixar os fios de alimentação e medição sob um parafuso é inaceitável. Normalmente, a resistência de shunt é deliberadamente menor que a calculada e, em seguida, é ajustada girando mecanicamente a fita em largura e espessura. No dispositivo descrito, é possível dispensar o ajuste, pois o erro decorrente da resistência shunt imprecisa pode ser facilmente compensado selecionando o resistor R6. Na ausência de fita, pode-se fazer um shunt a partir de um grande número de fios de nicromo conectados em paralelo (por exemplo, de um aquecedor elétrico) de mesma seção transversal total. Autor: A. Sergeev
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Comentários sobre o artigo: Petrovich2015 Uma decisão interessante. Especifique o valor do resistor R1. Não mostrado no diagrama.
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