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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Refinamento do regulador de tensão automotivo 59.3702-01. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos eletrônicos As melhorias propostas do regulador fornecem maior estabilidade da tensão de saída do gerador automotivo quando a corrente de sua carga e o modo de operação do motor mudam. Os carros modernos possuem equipamentos elétricos complexos e multifuncionais, cuja operação confiável garante a operacionalidade do veículo e a segurança de sua operação. A confiabilidade do equipamento elétrico depende muito da estabilidade da tensão na rede de bordo. Garantir a estabilidade dessa tensão é uma tarefa difícil, principalmente em condições transitórias, quando a velocidade do gerador e sua corrente de carga mudam drasticamente. Juntamente com o regulador de tensão, que mantém sua constância, o gerador forma um sistema de controle automático. Sob certas condições, esse sistema pode perder estabilidade, o que se manifesta na forma de flutuações bruscas na tensão de saída do gerador e na corrente de carga da bateria. Portanto, é muito importante garantir a estabilidade do sistema de controle em todas as condições de operação. Os mais utilizados atualmente são os controladores eletrônicos que operam no modo auto-oscilante do relé. Tal regulador, quando a tensão de saída do gerador excede um determinado limite superior, desconecta seu enrolamento de excitação da rede de bordo. A corrente no enrolamento começa a diminuir, o que leva a uma diminuição na tensão gerada. Assim que se torna menor que o limite inferior, o enrolamento de excitação é reconectado à rede de bordo e a corrente nele, e com ela a tensão de saída do gerador, aumenta. Assim, a tensão do gerador oscila o tempo todo, mas seu valor médio se mantém estável. Reguladores com PWM "forçado" são mais perfeitos. Devido ao aumento da frequência de comutação do enrolamento de excitação, a tensão do gerador no estado estacionário é praticamente inalterada, embora ainda possam ocorrer oscilações em modos transitórios. Esses reguladores (um deles é descrito no artigo de E. Tyshkevich "Regulador de tensão SHI". - Rádio, 1984, nº 6, pp. 27, 28) não são amplamente utilizados, provavelmente devido ao fato de seus parâmetros serem não muito melhor do que a auto-oscilação convencional. Embora sejam produzidos em massa, são difíceis de encontrar nas lojas. Os vendedores não sabem nada sobre esses reguladores ou afirmam que não estão em demanda. Ao operar um carro, um papel importante é desempenhado por um parâmetro como a capacidade de carga do gerador em baixas rotações do motor. Ele determina a rotação mínima do motor na qual a bateria é carregada. Os reguladores eletrônicos de tensão geralmente perdem a estabilidade precisamente em situações em que a velocidade de rotação é baixa e a corrente de carga é alta. Esse recurso é bem conhecido dos motoristas, alguns dos quais estão substituindo os reguladores eletrônicos por outros obsoletos de vibração de contato, mais confiáveis nesse aspecto. Mas junto com o aumento da estabilidade, eles obtêm as desvantagens inerentes a esse tipo de regulador. Muitos motoristas substituem a bateria padrão por outra de maior capacidade, pois acreditam que isso melhora a estabilidade dos reguladores eletrônicos. Infelizmente, as flutuações na tensão de saída do gerador não são eliminadas nos serviços automotivos. Ao mesmo tempo, seus funcionários afirmam que não há mau funcionamento, pois a bateria ainda está carregando, embora tanto a corrente de carga quanto a tensão do gerador estejam pulsando. Diante de tudo o que foi exposto, o autor tentou aumentar a estabilidade do regulador eletrônico de tensão padrão 59.3702-01. Na fig. 1 mostra seu circuito após a primeira versão de refinamento, que se resumiu à instalação de um circuito adicional do resistor R8 e do capacitor C2, destacado na figura em cores. O diodo S1M importado pode ser substituído por um doméstico da série KD202 ou KD209.
O princípio de funcionamento do regulador permanece o mesmo. À medida que a tensão na rede de bordo, aplicada à saída "15" do regulador, aumenta, o potencial de base do transistor VT1 em relação ao seu emissor torna-se mais negativo e, a um determinado valor dessa tensão (definido por jumpers S1-S3), o transistor abre. Como resultado, os transistores VT2 e VT3 são fechados, interrompendo o circuito de alimentação do enrolamento de excitação do gerador conectado entre o terminal "67" do regulador e o fio comum. Mas a corrente em um enrolamento com uma indutância significativa não pode parar instantaneamente. Ele continua a fluir através do diodo aberto VD2, diminuindo gradualmente. Juntamente com a corrente de excitação, a tensão fornecida pelo gerador à rede de bordo também diminui. Depois de algum tempo, o transistor VT1 fecha e VT2 e VT3 abrem, o que leva a um aumento de corrente no enrolamento de excitação do gerador e a um aumento de tensão. O processo descrito é repetido periodicamente, e o valor médio da tensão do gerador é mantido inalterado. O circuito R7C3 acelera o processo de comutação dos transistores VT1 -VT3. Com o aumento da tensão na rede de bordo, causado, por exemplo, pelo desligamento de uma carga potente ou pelo aumento da rotação do motor, o capacitor C2 recém-instalado é carregado e a corrente de carga, parte da qual flui pela base circuito do transistor VT1, é proporcional à taxa de aumento de tensão. Como resultado, o VT1 abre e os transistores VT2 e VT3 fecham mais cedo do que sem um capacitor. A queda de corrente no enrolamento de excitação também começa mais cedo, o que desacelera muito ou elimina completamente o aumento de tensão causado por um fator externo. Um processo semelhante ocorre com uma rápida diminuição da tensão. As oscilações resultantes são amortecidas e sua amplitude é significativamente reduzida. Com mudanças lentas de tensão, a corrente através do capacitor C2 é pequena e praticamente não afeta a operação do regulador em estado estacionário, bem como a precisão da estabilização do valor médio da tensão. Para verificar a estabilidade do sistema de estabilização de tensão, quando o motor e o gerador estiverem funcionando, ligue e desligue um consumidor potente, como faróis, monitorando a corrente da bateria com um amperímetro. Nesse caso, a agulha do amperímetro após o desvio máximo inicial do estado estacionário (está associada à inércia do gerador e é inevitável mesmo com um regulador ideal) deve retornar ao antigo ou chegar a um novo estado estacionário monotonamente, sem quaisquer flutuações. É possível regular as características dinâmicas do sistema dentro de certos limites selecionando a capacitância do capacitor C2 e a resistência do resistor R8 conectado em série com ele. A duração mínima do transitório é geralmente alcançada com uma capacitância do capacitor C2 ligeiramente maior do que aquela em que ocorrem as oscilações. Um aumento adicional na capacidade leva a uma forte desaceleração na resposta do sistema às mudanças nas condições externas. Deve-se notar que, para o regulador com a modificação descrita, o momento de sua conexão inicial à rede de bordo é muito perigoso. O capacitor C2 está completamente descarregado neste momento. Sua corrente de carga pode atingir um valor perigoso para os transistores e desativá-lo. Portanto, você não deve reduzir significativamente o valor do resistor R8 ou eliminá-lo completamente. Embora na prática do autor as falhas do regulador modificado pelo motivo descrito não tenham ocorrido, é recomendável tomar medidas para limitar a corrente que flui pela base do transistor VT1, por exemplo, incluir um resistor adicional em o circuito aberto conectando a base ao ponto de conexão dos resistores R6-R8, capacitor C1 e diodo zener VD1 . Seu valor deve ser escolhido como máximo, o que não piora sensivelmente o funcionamento do regulador sem capacitor C2. Sabe-se que para aumentar a vida útil da bateria, a tensão na rede de bordo deve aumentar com a diminuição da temperatura. Portanto, na prática, o ajuste de tensão sazonal é realizado. No regulador 59.3702-01, jumpers S1-S3, fechando os resistores R1-R3, a tensão média do gerador pode ser alterada dentro de 13,8 ... 14,6 V. Quando os jumpers são removidos, ela diminui. Os resistores R1-R3 podem ser substituídos por um aparador, o que permitirá ajustar suavemente a tensão do gerador. A finalidade dos LEDs HL1 e HL2 não mudou após a revisão. Eles permitem que você avalie o desempenho do sistema de controle. Com a ignição ligada e o motor desligado, apenas o LED HL2 deve acender, indicando que há tensão aplicada no enrolamento de excitação do gerador. O brilho do LED HL1 quando o motor não está funcionando significa que o regulador está com defeito. Quando o motor está funcionando, ambos os LEDs acendem. Reduzir a frequência de sua rotação ou aumentar a carga na rede de bordo leva ao fato de que o brilho do LED HL2 aumenta e o HL1 diminui. Com o aumento da velocidade ou diminuição da carga, o brilho muda na direção oposta. O regulador antes e depois do refinamento descrito foi testado em um carro antigo com bateria velha. Percebeu-se que neste carro, devido à oxidação dos contatos, a resistência da fiação elétrica aumentou sensivelmente e a resistência interna da bateria aumentou. Ambos os fatores levam a uma diminuição na estabilidade do sistema de regulação de tensão. Com um regulador inacabado 59.3702-01, a agulha do amperímetro, incluída no rompimento do fio que liga o terminal positivo da bateria ao sistema elétrico do carro, costuma oscilar com uma oscilação de 5.10 A. Imediatamente após a partida do motor, a oscilação costuma ocorrer excedeu 10 A, os faróis começaram a piscar. Ao dirigir por muito tempo em alta velocidade, a oscilação às vezes ficava menor que 5 A, mas isso acontecia com pouca frequência. Após o refinamento do regulador discutido acima, a agulha do amperímetro nunca oscilou com uma oscilação superior a 0,5.1 A. Depois de ligar o motor, os faróis acesos nunca piscaram. Ao dirigir por muito tempo em alta velocidade, a amplitude de oscilação da flecha geralmente diminuía tanto que era difícil percebê-los. Com mais refinamento, o resistor R7 e o capacitor C3 foram removidos do controlador em questão e um nó foi inserido entre a base do transistor VT2 e o ponto de conexão do coletor do transistor VT1 com o capacitor C1 e o resistor R9, cujo circuito é mostrado na Fig. 2. No diagrama mostrado na fig. 1, os locais das quebras de circuito são mostrados como cruzes. Numeração dos elementos na fig. 2 continua o que foi iniciado na Fig. 1.
Um gerador de pulso exponencial nos elementos lógicos DD1.1 e DD1.3 e um dispositivo de limite no elemento DD1.2 com um amplificador de pulso em um transistor VT4 são adicionados ao controlador. O chip DD1 é alimentado por uma tensão de 5 V do estabilizador integral DA1. Após a conclusão, o transistor VT1 serve como um amplificador do sinal de incompatibilidade. A tensão em sua carga - resistor R9 - depende linearmente da diferença entre os valores de corrente e tensão nominal na rede de bordo. Essa tensão com a ajuda dos resistores R13 e R14 é adicionada aos pulsos do gerador. A quantidade é inserida no dispositivo de limite. Como resultado, são formados pulsos em sua saída, cuja duração depende do desvio da tensão na rede de bordo em relação ao valor nominal, e a taxa de repetição é constante (cerca de 2 kHz). Através do amplificador no transistor VT4, eles entram na base do transistor VT2 e controlam a tensão no enrolamento de excitação do gerador.
A vista do regulador modificado com a tampa removida é mostrada na fig. 3. Peças adicionais são adicionadas a ele por montagem em superfície. Depois de instalar este regulador no carro, a agulha do amperímetro nunca oscilou com uma oscilação superior a 0,5 A. Pode-se supor que, com uma baixa resistência transitória dos contatos da fiação elétrica e com uma bateria nova, as flutuações de corrente serão ainda menores . Autor: A. Sergeev
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