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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um simples regulador de tensão com compensação de temperatura para um carro
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos eletrônicos A maioria dos reguladores de voltagem amadores descritos para um carro, bem como os reguladores industriais que são equipados com carros disponíveis comercialmente, são projetados para manter uma voltagem estável e imutável nos terminais do gerador. Com o aumento da carga (ligando faróis, ventilador e outros consumidores), a queda de tensão nos fios aumenta e a tensão da rede de bordo diminui em conformidade, e a corrente de carregamento da bateria também diminui. Para estabilizar a tensão nos terminais da bateria, a entrada do regulador é conectada diretamente à bateria. Como você sabe [L], para recarga normal da bateria, a tensão em seus terminais deve ser aumentada com a diminuição da temperatura. Portanto, a independência da tensão estabilizada pelo regulador da temperatura deve ser considerada uma grande desvantagem. Mesmo que o regulador seja capaz de ajustar a tensão dependendo da temperatura do compartimento do motor, isso não é suficiente. Ajustado para um ótimo desempenho no verão, o regulador coloca a bateria em uma situação difícil no inverno, quando o ar sob o capô aquece rapidamente e a própria bateria após apenas algumas horas de condução. Como resultado, a bateria permanece subcarregada e, na estação fria, deve ser recarregada. Se o regulador estiver configurado para operação ideal em clima frio, no verão ele recarregará a bateria e você terá que adicionar água destilada periodicamente. A melhor solução é controlar a temperatura da própria bateria e a tensão em seus terminais com um regulador. Apenas tal controlador é descrito em [L], mas é bastante complicado, contém um relé eletromagnético e estabilizadores escassos no sensor de temperatura. O regulador de tensão descrito aqui não contém um relé; diodos de silício de baixa potência são usados como sensor. Além disso, é significativamente mais simples no design. De acordo com [L], o coeficiente de temperatura de tensão absoluta (TKV) necessário, que o regulador deve fornecer, é de -40,5 mV/°C, ou em unidades relativas -0,298%/°C. Aproximadamente o mesmo coeficiente de temperatura relativa de tensão possui diodos de silício de baixa potência com uma corrente direta de vários miliamperes, bem como estabístores, que são vários diodos conectados em série. O TKN absoluto de um diodo é de cerca de -2 mV / ° С, que, com uma queda de tensão de 650 mV, fornece um valor relativo de -2 / 650 \u0,307d -1% / ° С. Observe que o valor relativo do TKN de um circuito de vários diodos ou estabilizadores não depende de seu número. O circuito do controlador é mostrado na Fig.XNUMX.  (clique para ampliar) Conclusão B do regulador é conectado com um fio separado ao terminal positivo da bateria, conclusões I e W - à saída da ponte retificadora do gerador e ao seu enrolamento de excitação, respectivamente. O fio comum do regulador é conectado à carroceria do carro no local onde o regulador está instalado. Uma cadeia de oito diodos VD4-VD 11 é conectada à caixa da bateria e tem contato térmico com ela. Este circuito serve como uma fonte de tensão de referência dependente da temperatura com o TKN necessário. Quando a ignição do carro está desligada, não há tensão no terminal I, os transistores VT1-VT3 estão fechados, a tensão de alimentação não é fornecida ao amplificador operacional DA1, os transistores VT4-VT6 também estão fechados, apenas o inicial A corrente de coletor dos transistores VT1 e VT2 é consumida da bateria, que é incomensuravelmente menor que a corrente de autodescarga da bateria. Quando a ignição é ligada, os transistores VT1-VT3 abrem, através do transistor VT3, a tensão de alimentação é fornecida ao amplificador operacional DA1. A tensão do terminal positivo da bateria através do transistor VT2 é conectada ao divisor R5R6R7 e do motor do resistor R6 - à entrada inversora do amplificador operacional DA1. A tensão é aplicada à entrada não inversora do amplificador operacional de um circuito de diodos VD4-VD11. Enquanto o motor está desligado, a tensão retirada do motor do resistor R6 é menor que a queda de tensão nos diodos VD4-VD11, a tensão na saída do amplificador operacional está próxima da tensão da bateria e os transistores VT4-VT6 são aberto, a corrente flui através do enrolamento de excitação do gerador. Depois de ligar o motor, o gerador começa a gerar corrente, a tensão da bateria aumenta, o amplificador operacional DA1 comuta, os transistores VT4-VT6 fecham, corrente. gerado pelo gerador diminui, como resultado do qual o op-amp é comutado novamente e a corrente aumenta através do enrolamento de excitação do gerador. A abertura e fechamento dos transistores VT4-VT6 ocorre em uma frequência de várias dezenas ou centenas de hertz, mantendo a tensão necessária nos terminais da bateria. O feedback positivo através do resistor R12 fornece a histerese do amplificador operacional e transforma o amplificador operacional em um gatilho Schmitt. O diodo zener VD2 combina a tensão de saída do amplificador operacional com o limite de comutação do transistor VT4. Destaca-se o papel do diodo zener VD1, que é fechado no modo normal de operação do regulador. Se não estivesse lá, se os fios que levam ao sensor de temperatura VD4-VD11 fossem quebrados, a corrente fluiria continuamente através do enrolamento de excitação do gerador, a tensão da rede de bordo aumentaria muito, o que é perigoso tanto para a bateria e para outros consumidores de eletricidade. O diodo zener VD1, quando o sensor de temperatura é desligado, abre e passa a funcionar como fonte de tensão exemplar. A tensão na rede de bordo, embora aumente, não é tão significativa como na sua ausência. Projeto. Todos os elementos do regulador, exceto os diodos VD4-VD11, são colocados em uma placa de circuito impresso com dimensões de 93x60 mm feita de fibra de vidro de 1,5 mm de espessura - O desenho da placa é mostrado na Fig. 2.  O transistor VT6 é instalado na placa sem dissipador de calor em duas buchas de latão, os terminais da base e do emissor são soldados diretamente na placa. A placa é projetada para instalação na carcaça do relé-regulador eletromecânico RR-24 em três postes de latão rosqueados. As saídas são as saídas correspondentes no gabinete. O sensor de temperatura é composto por três placas dobradas em uma embalagem com dimensões de 80x30x2 mm, uma de latão e duas de fibra de vidro. Na placa de fibra de vidro do meio, aproximadamente no meio, é cortada uma janela com dimensões de 50x8 mm. Oito diodos conectados em série são colocados neste espaço. As conclusões do fio MGTF-0,14 são colocadas em um tubo de PVC colocado em uma ranhura estreita serrada na placa intermediária. Toda a estrutura é colada com massa epóxi e a cavidade interna da placa do meio também é preenchida com ela. A placa de latão deve ser estanhada antes da colagem, todas as partes do sensor devem ser completamente desengorduradas. Os cabos do sensor são soldados diretamente nos pontos correspondentes na placa de circuito impresso. Para confiabilidade, é desejável anexar adicionalmente as conclusões ao corpo do regulador com um pequeno grampo. Com uma placa de latão, o sensor é levemente pressionado no mastique aquecido para encher a bateria. Se não tiver enchimento de mastique, a placa de latão deve ser pressionada contra uma seção plana da superfície lateral da caixa da bateria com um anel de borracha cortado da câmara da roda. Conclusão B do regulador é mais conveniente, conecte não ao terminal positivo da bateria, mas ao grampo de corrente positivo da partida. Detalhes. No controlador, em vez de KT3102A (VT1, VT3, VT4) e KT208K (VT2), quase todos os transistores de silício de baixa potência da estrutura correspondente podem ser usados. O transistor VT5 deve permitir uma corrente de coletor de pelo menos 150 mA; aqui você pode usar transistores das séries KT208, KT209, KT313, KT3108, KT814, KT816 com qualquer índice de letras. A preferência deve ser dada aos transistores em uma caixa de metal. Diodo Zener VD2 - qualquer um para uma tensão de 3,3 ... 7 V. O diodo VD3 pode ser qualquer um para uma corrente contínua de pelo menos 206A. É conveniente montar diodos da série KD1 na placa, pois um ânodo é colocado em seu gabinete. Capacitores C2, C4, C5 - KM6 ou KM53, SZ -K1-53 ou K4-50. O uso de capacitores da série K52 ou K1 é indesejável. Acelerador L0,1 - DM-6; resistores fixos - MT ou MLT, ajuste R19 - SPZ-16,5a. O dispositivo deve ser configurado em uma determinada ordem. Primeiro, uma fonte de tensão CC ajustável de até 100 V é conectada à saída B do regulador e à caixa e a corrente consumida é medida. O ponteiro de um microamperímetro de 120 µA não deve apresentar desvios perceptíveis. Em seguida, um resistor de 2 Ohm com potência de 18 W é conectado entre o terminal Ø e o fio comum com um voltímetro conectado em paralelo (ou uma lâmpada incandescente de baixa potência para uma tensão de 24 ... XNUMX V). Conclusão I está conectado à mesma fonte, definindo sua tensão para 13,6 V, e o resistor R6 define um limite de comutação no qual a tensão de saída no pino III é próxima de zero quando a tensão da fonte aumenta acima de 13,6 V e está próxima da fonte tensão quando a tensão cai abaixo deste valor. Em seguida, o circuito de diodo VD4-VD11 é desligado e o diodo zener VD1 é selecionado, obtendo uma comutação semelhante do regulador em uma tensão de alimentação de 16 ... 16,5 V. Ao selecionar, se necessário, você pode ligar um ou dois diodos de silício de baixa potência em direção direta. Um ajuste mais preciso é realizado no carro. Com a bateria totalmente carregada, um voltímetro (de preferência digital) mede a tensão em seus terminais sem carga. O motor é acionado sem partida e o resistor R6 define o valor da tensão medida nos terminais da bateria. Se houver um amperímetro no carro, o critério para o ajuste correto do dispositivo pode ser o valor da corrente de carga 5 ... 10 minutos após a partida do motor em uma velocidade média do virabrequim e uma bateria carregada. A corrente deve estar dentro de 2 ... 3 A, independentemente da potência da carga incluída. O regulador descrito acima com o tradicional diodo zener termocompensado D818E em vez dos diodos VD1 e VD4-VD11 funcionou por vários anos em um carro GAZ-24. No verão, era necessário adicionar água à bateria, na primavera e no outono - para recarregá-la. Após a instalação do sensor VD4-VD11, a necessidade dessas operações desapareceu. Juntamente com o uso de uma unidade de ignição eletrônica tiristor-transistor com uma faísca prolongada, que proporciona uma partida rápida do motor em uma ampla variedade de condições de operação, o regulador de tensão descrito possibilitou aumentar a vida útil da bateria para nove anos. Literatura Lomanovich V. A. Regulador de tensão termicamente compensado. - Rádio, 1985, nº 5, p. 24-27. Autor: S. Biryukov, Rádio 1, 1994; Publicação: cxem.net
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