Relaisregler mit Temperaturkompensation. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte

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Der Artikel beschreibt einen Kfz-Relaisregler, der auf dem Mikrocontroller PIC12F675 basiert und in das Standardreglergehäuse eingebaut ist. Sein Hauptmerkmal ist die Aufrechterhaltung einer optimalen Spannung an den Anschlüssen der Batterie bei laufendem Motor, abhängig von der Temperatur.

Zeitschriften und das Internet erzählen viel über die „Lebensdauer“ von Autobatterien (Batterien) und stellen viele verschiedene Ladegeräte vor, von einfachen bis hin zu komplexen, die die „Lebensdauer“ der Batterie wiederherstellen. Das große Interesse ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Spannungsreglerrelais in Kraftfahrzeugen, insbesondere im Winter, häufig keine optimale Batterieaufladung ermöglichen. Darüber hinaus sind Ladegeräte für das vorbeugende Laden außerhalb des Autos konzipiert, was nicht ganz praktisch ist. Wie Sie wissen, hängt die Spannung eines Bleiakkus von seiner Temperatur ab. Je niedriger die Temperatur, desto geringer ist die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und desto höher muss beim Laden die Spannung an die Batterie angelegt werden. Standard-Relaisregler basieren häufig auf einfachen Komparatorschaltungen und können keine ordnungsgemäße Ladung gewährleisten. Es gibt auch temperaturkompensierte Regler im Angebot, diese sind jedoch im Generator eingebaut und können bei Erwärmung durch den Motor auch die Batterietemperatur nicht richtig überwachen. Es gibt auch dreistufige Regler, die jedoch, wenn auch selten, eine manuelle Umschaltung des Spannungsmodus (z. B. „Minimum“, „Normal“, „Maximum“) entsprechend der Außentemperatur des Fahrzeugs erfordern.

Das vorgeschlagene Gerät ersetzt das Standard-Spannungsreglerrelais und ermöglicht eine effektive Nutzung der Batterie, indem es eine Über- oder Unterladung verhindert, wenn sich die Temperatur der Batterie selbst ändert.

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Das Reglerdiagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Sein „Herz“ ist der Mikrocontroller DD1 PIC12F675-I/SN, getaktet von einem internen 4-MHz-Oszillator. Der Mikrocontroller wird über einen Teiler an den Widerständen R1 und R2 direkt vom Pluspol der Batterie (+ Batterie) mit Spannung versorgt. Daran ist auch der Temperatursensor VK1 (LM135Z) angebracht. Dies ist ein analoger Sensor mit einer linearen Abhängigkeit der Spannung von der Temperatur (TKN = +10 mV/K). Die Kondensatoren C1 und C3 sind rauschunterdrückende Kondensatoren. Der Mikrocontroller wandelt mithilfe eines integrierten ADC das analoge Signal des Sensors in einen digitalen Code um. Der Temperaturmessschritt im Programm beträgt 2 °C. Basierend auf dem erhaltenen Wert berechnet das Programm die erforderliche Spannung.

Fig. 2

Die Berechnung basiert auf der geladenen Tabelle, die gemäß dem in Abb. gezeigten Diagramm erstellt wurde. 2. Die berechnete Spannung wird mit der tatsächlichen Spannung an der Batterie verglichen. Wenn sie niedriger als erforderlich ist, schaltet der Mikrocontroller die Erregerwicklung des Fahrzeuggenerators ein. Um mehrfaches Schalten bei Schwellenspannungswerten zu vermeiden, ist zwischen dem Ein- und Ausschalten des OB eine Hysterese von etwa 0,2 V vorgesehen. Die Wicklung wird durch einen Schlüssel am Feldeffekttransistor VT1 IRLR2705 gesteuert.

Um die Zuverlässigkeit des Geräts zu erhöhen und das Schalten des Transistors VT1 zu beschleunigen, ist dessen Gate direkt mit zwei Ausgängen GP4 und GP5 des Mikrocontrollers DD1 verbunden. Der Mikrocontroller wird vom integrierten Stabilisator DA5 L1L78CD mit einer Spannung von +05 V versorgt. Die gleiche Spannung wird als Referenzspannung für den internen ADC des Mikrocontrollers verwendet. Der Drain des Transistors VT1 ist mit dem Kabel zum Anschluss Ш und über die Diode VD1 mit dem Kabel zum Anschluss B des Standard-Relaisreglers verbunden (siehe Schaltplan des Fahrzeugs VAZ-2109). Der Stromverbrauch des Gerätes beträgt ca. 4 mA.

Fig. 3

Fig. 4

Die Leiterplatte besteht aus einseitiger Glasfaserfolie mit den Maßen 27x21 mm. Die Platinenzeichnung ist in Abb. dargestellt. 3 und in Abb. 4 - Anordnung der Elemente im Maßstab 2:1. Alle Widerstände und unpolaren Kondensatoren sind für die Oberflächenmontage vorgesehen, Größe 0805, C4 – Oxid-Tantal, Größe A oder B. Drähte, die durch das Loch mit einem Standard-Vierstiftblock am Ende herauskommen, werden an die Kontaktpads auf der Platine angelötet . Der zusammengebaute Regler wird in das Gehäuse eines Standard-Relaisreglers eines VAZ-2109-Autos alter Bauart eingesetzt. Das Gehäuse wurde vorsichtig geöffnet und ein neues an die Stelle der alten Platine geklebt. Der Temperatursensor LM135Z ist mit wärmeleitendem Kleber auf eine dicke Messingscheibe geklebt. Diese Unterlegscheibe wird dann mit einer Schraube befestigt, mit der das Pluskabel am Batteriepol befestigt wird. Daran ist auch die von Klemme B kommende Stromversorgungsleitung des Gerätes angelötet.

Der ICSP-Anschluss ist nicht für die Programmierung vorgesehen, daher muss der Mikrocontroller vorab programmiert werden oder der Programmierer-Anschluss muss mit dünnen Drähten an die entsprechenden gedruckten Pads auf der Platine angeschlossen werden.

Fig. 5

Das Aussehen des zusammengebauten Reglers ist in Abb. dargestellt. 5. Es muss vor dem Einbau in das Gehäuse auf eine Temperatur von +20 °C eingestellt werden. Der Temperatursensor VK1 und der Widerstand R1 werden getrennt und ein Voltmeter (vorzugsweise digital) wird an das Gate des Transistors VT1 angeschlossen. Weiter von

Legen Sie bei einer geregelten Stromversorgung eine Spannung von +13,8 V an den Eingang des DA1-Stabilisators an und prüfen Sie, ob an seinem Ausgang eine Spannung von +5 ±0,1 V anliegt. Gate VT1 sollte logisch hoch sein. Schließen Sie den Ausgang des Widerstands R1 an. In diesem Moment sollte der hohe Logikpegel am Gate VT1 auf niedrig wechseln. Durch die Auswahl des Widerstands R2 wird ein deutliches Erscheinungsbild eines hohen Pegels bei einer Spannung von 13,6 V und eines niedrigen Pegels bei 13,8 V erreicht. Anschließend wird der Ausgang des Temperatursensors VK1 angeschlossen. Bei +20 °C sollte die Schaltschwelle 14...14,2 V betragen. Durch Anschließen einer 12-V-Lampe mit geringer Leistung zwischen dem Drain des Transistors VT1 und dem Plus der Stromquelle stellen Sie sicher, dass der Transistor korrekt schaltet, wenn der Änderungen der Versorgungsspannung. An diesem Punkt kann die Anpassung als abgeschlossen betrachtet werden.

Beim Einbau in ein Auto müssen Sie darauf achten, dass sich die Kabel des Reglers nicht in der Nähe von Hochspannungskabeln befinden und den Kontaktblock vor Wasser und Schmutz schützen. Es empfiehlt sich, für die Stromkreise und den Temperatursensor geschirmte Leitungen zu verwenden.

Dieser Spannungsregler ist nun seit zwei Jahren am Auto im Einsatz und es sind keine Ausfälle festgestellt worden. Bei starkem sibirischen Frost lieferte die Batterie spürbar mehr Strom an den Anlasser und wurde an heißen Tagen nicht nachgeladen.

Das Mikrocontroller-Programm und die Leiterplattenzeichnung im Lay-Format können von ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/04/termoreg.zip heruntergeladen werden.

Autor: N. Ovchinnikov

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