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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Indicador automático con una lámpara. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Dispositivos electrónicos Hubo un tiempo en que varios diseños de indicadores de voltaje eran muy populares entre los radioaficionados. Y esto no es sorprendente: con su relativa simplicidad y costos mínimos, puede obtener rápidamente un resultado "visible". En cuanto a los automovilistas, según las observaciones del autor, tales diseños no despertaron interés en ellos. Requerían la alteración del tablero del automóvil o la colocación de una unidad separada en él, además, distraían la atención del conductor. Por otro lado, los automovilistas no vieron la necesidad de rehacer nada al respecto, ya que confiaron completamente en los instrumentos estándar: un amperímetro, un voltímetro y/o una lámpara de control. Mientras tanto, la lámpara de control y el amperímetro en la mayoría de los casos registran solo la dirección de la corriente en el sistema "Batería (AB) - generador" y no permiten juzgar los cambios cualitativos en él. El autor revisó las publicaciones sobre este tema durante los últimos 20 años y llegó a la conclusión de que el diseño más exitoso sigue siendo el indicador de voltaje de E. Klimchuk [1]. El indicador especificado funciona con una lámpara de control regular, que está disponible en casi cualquier vehículo, incluidas las motocicletas. Al mismo tiempo, permite registrar con un alto grado de precisión los cuatro principales modos de funcionamiento del sistema "AB-generador". Tal número de modos, como muestra la práctica, es óptimo. Por cierto, el conductor prácticamente no necesita cambiar la psicología de la percepción: se agregan dos modos de generador más claramente distinguibles a los modos de funcionamiento habituales de la lámpara de control. En cuanto a la utilidad de este indicador, el caso que le sucedió al autor es muy curioso. En la carretera en un automóvil GAZ-2410, la lámpara de control comenzó a parpadear, además, en los momentos en que el automóvil se sacudía en los baches. Verificar la tensión de la correa de transmisión del alternador no dio ningún resultado. Y solo una inspección del automóvil en el pozo reveló un mal funcionamiento inesperado: la pérdida del perno de montaje del generador inferior. Dado que la parte inferior del generador descansaba contra el motor, la correa no se aflojó. Sin embargo, en la aspereza de la carretera, obviamente, la barra superior del soporte del generador comenzó a "jugar", y hubo un breve deslizamiento de la correa. Esto fue suficiente para registrar caídas de tensión. Lo más curioso es que durante mucho tiempo en el lanzamiento de este modelo, se instaló una lámpara de control que se encendía solo cuando se presionaba el botón de prueba de la lámpara del tablero. La planta no proporcionó ningún dispositivo para controlar su funcionamiento. La presencia de un amperímetro con una longitud de escala de unos 40 mm y una corriente de deflexión máxima de ±50 A resultó inútil en la práctica. Por ejemplo, antes de instalar el indicador, la falla del regulador de voltaje se notó demasiado tarde, cuando la batería ya estaba casi completamente descargada. El indicador de voltaje especificado ha estado funcionando de manera confiable en el automóvil hasta ahora. Dado que las publicaciones sobre este tema continúan apareciendo en la literatura de radioaficionados (por ejemplo, [2]), quiero volver una vez más a un diseño bien probado. En la nueva versión del indicador, la parte digital ha sido completamente cambiada. La base del circuito indicador propuesto (Fig. 1), como en el prototipo, es un comparador de doble voltaje ensamblado en el chip DA1. Su única diferencia es el uso de un nivel de voltaje bajo (en lugar de alto) para obtener una combinación lógica adicional, lo que aumenta la estabilidad del umbral de voltaje generado. El voltaje en las entradas no inversoras de los comparadores está estabilizado por el estabilizador paramétrico VD1-R5. El chip DA1 aplicado es operable en un amplio rango de voltajes de entrada (de 0 a 32 V), pero para el correcto funcionamiento del comparador, es necesario que el voltaje en una de las entradas de cada op-amp sea de al menos 1,5 V menos que el voltaje de suministro (excluyendo la caída de voltaje a través de la resistencia R11), lo cual está garantizado por la inclusión correspondiente del diodo zener VD1.
Los voltajes en las entradas inversoras de los comparadores se establecen durante la sintonización mediante los divisores R1-R2 y R3-R4. Para el comparador DA1.1, la tensión en la entrada inversora, debido a la conexión con la salida DA1.2 a través de la cadena VD2-R9, puede tomar dos valores. Así, a medida que aumenta la tensión de alimentación, se forman secuencialmente cuatro combinaciones lógicas en las salidas de los comparadores: 00, 10, 01, 11. De acuerdo con estas combinaciones, la parte digital del indicador proporciona 4 modos de funcionamiento de la lámpara de control . El algoritmo de operación del indicador propuesto por E. Klimchuk resultó ser muy exitoso en la práctica. Una frecuencia más alta de funcionamiento de la lámpara indicadora señala instantáneamente un voltaje peligroso en la red de a bordo, y una frecuencia más baja advierte sobre un grado inaceptable de descarga de la batería. La parte digital del indicador se basa en un temporizador económico DD2 (MC14541B), cuya asignación de pines se proporciona en la Tabla 1.
La presencia de un generador incorporado y un contador con un coeficiente de división variable le permite abandonar dos generadores de baja frecuencia y utilizar el condensador C3 con mejor TKE o dimensiones más pequeñas como elemento de ajuste de frecuencia. La elección del coeficiente de división depende del código de dos bits en las entradas de dirección A y B del temporizador. Como puede verse en la Tabla 2, para obtener dos modos de generador de lámpara visualmente distinguibles, son adecuados factores de división de 256 y 1024, porque Proporcionan una diferencia entre las frecuencias en la salida del temporizador en un factor de 4.
Desafortunadamente, los niveles lógicos en las salidas de un comparador dual no permiten obtener inmediatamente la secuencia deseada de modos de operación del temporizador (Tabla 3). Por lo tanto, se introducen elementos OR EXCLUSIVOS en el circuito (chip DD1). En diferentes niveles lógicos en las salidas de los comparadores, el elemento DD1.2 genera un nivel lógico alto, que reinicia el contador del temporizador interno y detiene el generador. En este estado del temporizador, su voltaje de salida coincide con el nivel lógico en la entrada SE. En consecuencia, la lámpara está encendida o apagada. El orden de conmutación requerido de la lámpara corresponde al nivel lógico en la salida del comparador DA1.1. En los modos extremos del indicador (en la entrada MR - "0"), el generador de temporizador interno comienza a funcionar. La frecuencia de generación en la salida del temporizador depende de la combinación lógica en las entradas A y B. Dado que en este modo los niveles lógicos en las salidas de los comparadores son los mismos y coinciden con el nivel requerido en la entrada A del temporizador, la señal de la entrada B es invertida por el elemento DD1.1.
Los niveles lógicos marcados con un asterisco en la Tabla 3 no fueron elegidos por casualidad. Aunque no afectan el funcionamiento del indicador en su conjunto, es preferible que los niveles en las entradas A y B ya estén configurados antes de que el generador comience a funcionar para evitar "rebotes" innecesarios dentro del temporizador. Los niveles indicados en la tabla en la entrada SE permiten iniciar el modo generador con un encendido instantáneo de la lámpara, sin esperar a que aparezca el primer pulso. Entonces, si la lámpara se apagó en el estado anterior, el modo generador comenzará con su encendido, y viceversa. Se monta un generador de sonido sobre los elementos DD1.3 y DD1.4. Su inclusión ocurre solo en los modos de funcionamiento del generador del indicador en presencia del nivel "0" en la entrada 12 y "1" en la entrada 8. Por lo tanto, los modos extremos se pueden distinguir de oído. Este circuito está destinado a automóviles en los que el testigo está conectado al “+” de la fuente de alimentación (a través de los contactos del interruptor de encendido). Mientras tanto, en algunos modelos más antiguos, por ejemplo el VAZ-2101, es necesario desmontar la lámpara indicadora en el tablero; en este caso, basta con reemplazar el transistor VT1 por KT973A, y para invertir la señal de salida del temporizador agregar el transistor VT2 ( Figura 2). En este caso, el emisor del transistor VT1 debe conectarse a la fuente de alimentación "+" a través del interruptor de encendido y el colector a la salida libre de la lámpara (ambos cables en el modelo anterior van al compartimiento del motor). La resistencia R17, que se muestra en la Fig. 2 con una línea de puntos, puede ser necesaria cuando se utilizan transistores de otro tipo como VT1, por ejemplo, KT814, KT816. El transistor compuesto KT973A ya tiene dicha resistencia.
La placa de circuito impreso del dispositivo (Fig. 3) está hecha de fibra de vidrio de lámina de un lado y está diseñada para ambas opciones para conectar una lámpara de control. En la primera opción, es necesario unir las almohadillas de contacto ennegrecidas en la Fig. 3 con un puente, en la segunda opción, se deben instalar detalles adicionales: el transistor VT2, la resistencia R16 y, si es necesario, R17, que está soldado directamente en los terminales del transistor VT1 o en la placa de los conductores impresos. En este último caso, es conveniente utilizar este método. En una resistencia con una potencia nominal de 0,125 W, muerda los cables y retire la pintura protectora de las copas de los extremos. Las copas se limpian con papel de lija fino, por ejemplo, sujetando una resistencia en un portabrocas. La resistencia así preparada se suelda con copas a los pads de la placa oa los terminales del transistor.
El diodo Zener VD1 y la resistencia R7 se instalan en la placa antes de montar el chip DA1. Condensador C1 - K53-1A, el resto - cualquier cerámica. Los pines libres 4 y 11 del chip DD2 se eliminan mejor. Aunque son solo una parte tecnológica del caso, la presencia de cualquier señal en ellos no es deseable. El emisor piezoeléctrico HA1 puede ser de otro tipo. Es recomendable comenzar a configurar el indicador configurando los umbrales del comparador, es decir. tensión de alimentación (AB) a la que cambian los modos de funcionamiento de la lámpara de control Upor.1... tupor.3. Esto requiere una fuente de alimentación con un voltaje de salida continuamente ajustable de 10 ... 15 V, un multímetro digital y, preferiblemente, un osciloscopio. Las resistencias que determinan los umbrales de comparación (R2, R4 y R9) se configuran a medida que se seleccionan. Primero, en lugar de R4, se suelda una resistencia de sintonización (preferiblemente de múltiples vueltas) y, al establecer el voltaje en los terminales "AB" del circuito, igual a Upor.3, al girar el motor R4, logran conmutar el comparador DA1.1, controlando el voltaje en su salida mediante un osciloscopio. Luego, el voltaje se cambia suavemente, especificando los umbrales de conmutación superior e inferior DA1, porque los comparadores para una conmutación más precisa están cubiertos por retroalimentación positiva a través de las cadenas R6-R8 y R7-R10. Es mejor hacer esta operación varias veces, cambiando Uya que. Después de eso, la resistencia de sintonización se suelda, su resistencia se mide y se reemplaza con una constante con el mismo valor. En principio, la resistencia seleccionada puede estar compuesta por dos. No se recomienda el uso de recortadoras. Luego, la resistencia R2 se selecciona de la misma manera en el voltaje de suministro Upor.2. logrando la conmutación del comparador DA1.2. Y finalmente seleccionan R9, logrando la conmutación del comparador DA1.1, pero ya en la tensión de alimentación Upor.1 La resistencia R15 en el generador de sonido puede diferir de la indicada en el diagrama, especialmente si se utiliza un tipo diferente de emisor piezoeléctrico. Se selecciona de acuerdo con el volumen máximo del emisor piezoeléctrico. Voltaje Upor.2 y túpor.3 es recomendable elegir valores iguales a los extremos del rango provisto por el regulador de voltaje. Este rango generalmente se indica en el manual de operación del automóvil o en el pasaporte del regulador de voltaje. Cabe señalar que en los reguladores de voltaje industriales, el rango especificado, por regla general, corresponde a la dispersión tecnológica de los parámetros durante la producción, y no al cambio real en el voltaje debido a la temperatura. Cuando el indicador funciona con un regulador de voltaje totalmente compensado térmicamente, la elección de los umbrales indicados para la comparación se vuelve más complicada. Por lo tanto, simplemente podemos recomendar a los radioaficionados que elijan Upor.2 = 13,6 V, Upor.3 \u14,6d XNUMX V. La mayoría de los reguladores de voltaje industriales se ajustan al rango especificado. En cuanto a los reguladores de voltaje con compensación de temperatura, el indicador me funciona junto con un regulador de voltaje [3]. En clima frío (alrededor de -30 °C), cuando se arranca el motor, la lámpara de control comienza a parpadear con mayor frecuencia, lo que indica un alto voltaje (como sabe, a bajas temperaturas, se debe aumentar el voltaje en los terminales de la batería) . Después de calentar el compartimiento del motor y, por lo tanto, la batería, la lámpara se apaga. Inicialmente, este comportamiento de la lámpara causó alarma, pero muy pronto este modo se volvió aún más conveniente: indica el rendimiento del compensador térmico. En clima moderado, el indicador funciona normalmente. Con elección Upor.1 el asunto es aún más complicado. A primera vista, puede instalar Upor.1, correspondiente al 50% del grado de descarga de la batería (como se sabe, el voltaje está relacionado con la densidad del electrolito en una relación casi lineal). Pero este voltaje depende en gran medida de la temperatura del electrolito. Hay otro factor importante también. Permítame recordarle que para aumentar la precisión de la medición, el indicador debe alimentarse directamente desde los terminales AB. La lámpara de control se enciende cuando se gira el interruptor de encendido. Al mismo tiempo, también se conecta una carga significativa a la batería: el devanado de excitación del generador (no se excluye la corriente a través del devanado primario de la bobina de encendido). Por supuesto, puede usar un interruptor separado para encender la lámpara, pero esto no es muy conveniente. Es mejor en el diseño del regulador de voltaje prever la inclusión del devanado de excitación después de que se arranque el motor [4] o incluso después de que el motor alcance la velocidad mínima requerida para excitar el generador [5]. También puede hacer esto: seleccione un día con una temperatura promedio, descargue el tapón de carga AB al nivel deseado e instálelo en el automóvil. Después de eso, gire la llave de contacto (sin arrancar el motor) y mida el voltaje en los terminales de la batería con un voltímetro digital. En el valor recibido y ajuste Upor.1. Como último recurso, puede recomendar Upor.1 = 12,0...12,6 V. Estructuralmente, el indicador de voltaje se hace como se describe en [6]. La carcasa del indicador sirve como un cable común. Es mejor instalar el indicador en el habitáculo, evitando la proximidad al calentador. El conductor que conecta el indicador al AB debe estar soldado a la placa (sin conector), y en el otro extremo, soldar un pétalo debajo del terminal AB. Para facilitar la extracción de la batería del automóvil, el pétalo se puede colocar en el terminal de arranque conectado por un cable "potente" al terminal "+" de la batería. El circuito propuesto es operable en el rango de tensión de alimentación de 3 a 18 V. El rango de temperatura depende del diseño del chip DA1 y va de 0°С a +70°С (LM358) y de -55°С a +125 °С (LM158). Literatura
Autor: A.Martemyanov, Seversk; Publicación: radioradar.net
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