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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Un regulador de voltaje compensado por temperatura simple para un automóvil
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Dispositivos electrónicos La mayoría de los reguladores de voltaje de aficionados descritos para un automóvil, así como los reguladores industriales que están equipados con automóviles producidos en masa, están diseñados para mantener un voltaje estable e invariable en las terminales del generador. Cuando la carga aumenta (los faros, el ventilador y otros consumidores están encendidos), la caída de voltaje en los cables aumenta y, en consecuencia, el voltaje de la red de a bordo disminuye, y la corriente de carga de la batería también disminuye. Para estabilizar el voltaje en los terminales de la batería, la entrada del regulador se conecta directamente a la batería. Como sabe [L], para la recarga normal de la batería, se debe aumentar el voltaje en sus terminales al disminuir la temperatura. Por lo tanto, la independencia del voltaje estabilizado por el regulador de la temperatura debe considerarse un gran inconveniente. Incluso si el regulador puede ajustar el voltaje según la temperatura del compartimiento del motor, esto no es suficiente. Ajustado para un rendimiento óptimo en el verano, el regulador pone a la batería en una situación difícil en el invierno, cuando el aire debajo del capó se calienta rápidamente y la batería se calienta después de solo unas pocas horas de manejo. Como resultado, la batería permanece descargada y en la estación fría debe recargarse. Si el regulador está configurado para un funcionamiento óptimo en climas fríos, en el verano recargará la batería y deberá agregarle agua destilada periódicamente. La mejor solución es controlar la temperatura de la propia batería y el voltaje en sus terminales con un regulador. Tal controlador se describe en [L], pero es bastante complicado, contiene un relé electromagnético y escasos estabilizadores en el sensor de temperatura. El regulador de voltaje descrito aquí no contiene un relé; se utilizan diodos de silicio de baja potencia como sensor. Además, es significativamente más simple en diseño. Según [L], el coeficiente de temperatura de voltaje absoluto (TKV) requerido, que debe proporcionar el regulador, es de -40,5 mV/°C, o en unidades relativas -0,298%/°C. Aproximadamente el mismo coeficiente de voltaje de temperatura relativa tiene diodos de silicio de baja potencia con una corriente directa de varios miliamperios, así como también estabistores, que son varios diodos conectados en serie. El TKN absoluto de un diodo es de aproximadamente -2 mV / ° С, lo que, con una caída de voltaje de 650 mV, da un valor relativo de -2 / 650 \u0,307d -1% / ° С. Tenga en cuenta que el valor relativo del TKN de un circuito de varios diodos o estabilizadores no depende de su número. El circuito del controlador se muestra en la Fig.XNUMX.  (haga clic para agrandar) La conclusión B del regulador está conectada con un cable separado al terminal positivo de la batería, las conclusiones I y W, a la salida del puente rectificador del generador y a su devanado de excitación, respectivamente. El cable común del regulador está conectado a la carrocería del automóvil en el lugar donde está instalado el regulador. Una cadena de ocho diodos VD4-VD 11 está unida a la caja de la batería y tiene contacto térmico con ella. Este circuito sirve como fuente de voltaje de referencia dependiente de la temperatura con el TKN necesario. Cuando el encendido del automóvil está apagado, no hay voltaje en el terminal I, los transistores VT1-VT3 están cerrados, el voltaje de suministro no se suministra al amplificador operacional DA1, los transistores VT4-VT6 también están cerrados, solo el inicial la corriente de colector de los transistores VT1 y VT2 se consume de la batería, que es inmensamente menor que la corriente de autodescarga de la batería. Cuando se enciende el encendido, los transistores VT1-VT3 se abren, a través del transistor VT3, el voltaje de suministro se suministra al amplificador operacional DA1. El voltaje desde el terminal positivo de la batería a través del transistor VT2 está conectado al divisor R5R6R7, y desde el motor de la resistencia R6, a la entrada inversora del amplificador operacional DA1. Se aplica voltaje a la entrada no inversora del amplificador operacional desde un circuito de diodos VD4-VD11. Mientras el motor está apagado, el voltaje tomado de la resistencia R6 del motor es menor que la caída de voltaje en los diodos VD4-VD11, el voltaje en la salida del amplificador operacional está cerca del voltaje de la batería y los transistores VT4-VT6 están abierto, la corriente fluye a través del devanado de excitación del generador. Después de arrancar el motor, el generador comienza a generar corriente, aumenta el voltaje de la batería, el amplificador operacional DA1 cambia, los transistores VT4-VT6 se cierran, corriente. generada por el generador disminuye, como resultado de lo cual el amplificador operacional se vuelve a conectar y la corriente aumenta a través del devanado de excitación del generador. La apertura y cierre de los transistores VT4-VT6 ocurre a una frecuencia de varias decenas o cientos de hercios, manteniendo el voltaje requerido en los terminales de la batería. La retroalimentación positiva a través de la resistencia R12 proporciona la histéresis del amplificador operacional y convierte el amplificador operacional en un disparador Schmitt. El diodo zener VD2 hace coincidir el voltaje de salida del amplificador operacional con el umbral de conmutación del transistor VT4. De particular interés es el papel del diodo zener VD1, que está cerrado en el modo normal de funcionamiento del regulador. Si no estuviera allí, si los cables que conducen al sensor de temperatura VD4-VD11 se rompieran, la corriente fluiría continuamente a través del devanado de excitación del generador, el voltaje de la red a bordo aumentaría mucho, lo que es peligroso tanto para la batería y para otros consumidores de electricidad. El diodo zener VD1, cuando el sensor de temperatura está apagado, se abre y comienza a funcionar como una fuente de voltaje ejemplar. La tensión en la red de a bordo, aunque aumenta, no es tan significativa como en su ausencia. Diseño. Todos los elementos del regulador, excepto los diodos VD4-VD11, se colocan sobre una placa de circuito impreso de dimensiones 93x60 mm fabricada en fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor. El dibujo de la placa se muestra en la Fig. 2.  El transistor VT6 se instala en la placa sin disipador de calor sobre dos bujes de latón, los cables de la base y del emisor se sueldan directamente a la placa. El cuadro está diseñado para su instalación en la carcasa del relé-regulador electromecánico RR-24 sobre tres postes roscados de latón. Las salidas son las salidas correspondientes en el caso. El sensor de temperatura consta de tres placas plegadas en un paquete con dimensiones de 80x30x2 mm, una de latón y dos de fibra de vidrio. En la placa de fibra de vidrio central, aproximadamente en su centro, se corta una ventana con dimensiones de 50x8 mm. En este espacio se colocan ocho diodos conectados en serie. Las conclusiones del cable MGTF-0,14 se colocan en un tubo de PVC colocado en una ranura estrecha aserrada en la placa central. Toda la estructura está pegada con masilla epoxi, y la cavidad interna de la placa central también está llena de ella. La placa de latón debe estañarse antes de pegarse, todas las partes del sensor deben desengrasarse a fondo. Los cables del sensor se sueldan directamente a los puntos correspondientes en la PCB. Para mayor confiabilidad, es deseable unir adicionalmente las conclusiones al cuerpo del regulador con una abrazadera pequeña. Con una placa de latón, el sensor se presiona ligeramente en la masilla calentada para llenar la batería. Si no tiene relleno de masilla, la placa de latón debe presionarse contra una sección plana de la superficie lateral de la caja de la batería con un anillo de goma cortado de la cámara de la rueda. La conclusión B del regulador es más conveniente, no conecte al terminal positivo de la batería, sino a la pinza de corriente positiva del arrancador. Detalles. En el controlador, en lugar de KT3102A (VT1, VT3, VT4) y KT208K (VT2), se pueden usar casi todos los transistores de silicio de baja potencia de la estructura correspondiente. El transistor VT5 debe permitir una corriente de colector de al menos 150 mA; aquí puede usar transistores de las series KT208, KT209, KT313, KT3108, KT814, KT816 con cualquier índice de letras. Se debe dar preferencia a los transistores en una caja de metal. Diodo Zener VD2: cualquiera para un voltaje de 3,3 ... 7 V. El diodo VD3 puede ser cualquiera para una corriente continua de al menos 206A. Es conveniente montar diodos de la serie KD1 en la placa, ya que en su caja se coloca un ánodo. Condensadores C2, C4, C5 - KM6 o KM53, SZ -K1-53 o K4-50. El uso de condensadores de la serie K52 o K1 no es deseable. Acelerador L0,1 - DM-6; resistencias fijas - MT o MLT, sintonizando R19 - SPZ-16,5a. El dispositivo debe configurarse en un orden determinado. En primer lugar, se conecta una fuente de tensión continua ajustable de hasta 100 V al terminal B del regulador ya la caja, y se mide la corriente consumida por ella. La aguja de un microamperímetro de 120 µA no debería desviarse notablemente. A continuación, se conecta una resistencia de 2 ohmios con una potencia de 18 W entre el terminal Ø y el cable común con un voltímetro conectado en paralelo (o una lámpara incandescente de baja potencia para un voltaje de 24 ... XNUMX V). Conclusión I está conectado a la misma fuente, configurando su voltaje a 13,6 V, y la resistencia R6 establece un umbral de conmutación en el que el voltaje de salida en el pin III es cercano a cero cuando el voltaje de la fuente aumenta por encima de 13,6 V y está cerca del suministro. voltaje cuando el voltaje cae por debajo de este valor. Luego, el circuito del diodo VD4-VD11 se apaga y se selecciona el diodo zener VD1, logrando una conmutación similar del regulador a una tensión de alimentación de 16 ... 16,5 V. Al seleccionar, si es necesario, puede encender uno o dos diodos de silicio de baja potencia en dirección directa. Se realiza un ajuste más preciso en el automóvil. Habiendo cargado completamente la batería, un voltímetro (preferiblemente digital) mide el voltaje en sus terminales sin carga. El motor arranca sin un motor de arranque y la resistencia R6 establece el valor de voltaje medido en los terminales de la batería. Si hay un amperímetro en el automóvil, el criterio para el ajuste correcto del dispositivo puede ser el valor de la corriente de carga 5 ... 10 minutos después de arrancar el motor a una velocidad promedio del cigüeñal y una batería cargada. La corriente debe estar dentro de 2 ... 3 A, independientemente de la potencia de la carga incluida. El regulador descrito anteriormente con el tradicional diodo zener D818E con compensación de temperatura en lugar de los diodos VD1 y VD4-VD11 funcionó durante varios años en un automóvil GAZ-24. En verano, fue necesario agregar agua a la batería, en primavera y otoño, para recargarla. Después de instalar el sensor VD4-VD11, la necesidad de estas operaciones ha desaparecido. Junto con el uso de una unidad de encendido electrónico de tiristor-transistor con chispa prolongada, que proporciona un arranque rápido del motor en una amplia variedad de condiciones de funcionamiento, el regulador de voltaje descrito permitió aumentar la vida útil de la batería a nueve años. Literatura Lomanovich V. A. Regulador de voltaje compensado térmicamente. - Radio, 1985, N° 5, pág. 24-27. Autor: S. Biryukov, Radio 1, 1994; Publicación: cxem.net
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