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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher temperaturkompensierter Spannungsregler für ein Auto
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Die meisten der beschriebenen Amateur-Spannungsregler für ein Auto sowie Industrieregler, die mit handelsüblichen Autos ausgestattet sind, sind so ausgelegt, dass sie an den Generatoranschlüssen eine unveränderliche stabile Spannung aufrechterhalten. Mit zunehmender Last (Einschalten von Scheinwerfern, Lüfter und anderen Verbrauchern) steigt der Spannungsabfall an den Kabeln und die Spannung des Bordnetzes nimmt entsprechend ab und der Batterieladestrom nimmt ebenfalls ab. Um die Spannung an den Batterieklemmen zu stabilisieren, wird der Reglereingang direkt mit der Batterie verbunden. Wie Sie wissen [L], sollte zum normalen Aufladen der Batterie die Spannung an ihren Klemmen mit sinkender Temperatur erhöht werden. Daher ist die Unabhängigkeit der durch den Regler stabilisierten Spannung von der Temperatur als großer Nachteil anzusehen. Auch wenn der Regler in der Lage ist, die Spannung abhängig von der Temperatur des Motorraums anzupassen, reicht dies nicht aus. Abgestimmt auf optimale Leistung im Sommer, setzt der Regler der Batterie im Winter, wenn sich die Luft unter der Motorhaube schnell erwärmt und die Batterie selbst schon nach wenigen Stunden Fahrt, ein hartes Stück Arbeit zu. Dadurch bleibt die Batterie unterladen und muss in der kalten Jahreszeit nachgeladen werden. Wenn der Regler für den optimalen Betrieb bei kaltem Wetter eingestellt ist, lädt er im Sommer die Batterie auf, und Sie müssen regelmäßig destilliertes Wasser hinzufügen. Die beste Lösung besteht darin, die Temperatur der Batterie selbst und die Spannung an ihren Klemmen mit einem Regler zu steuern. Genau solch ein Regler ist in [L] beschrieben, aber er ist ziemlich kompliziert, enthält ein elektromagnetisches Relais und knappe Stabilisatoren im Temperatursensor. Der hier beschriebene Spannungsregler enthält kein Relais, als Sensor werden leistungsschwache Siliziumdioden verwendet. Außerdem ist es wesentlich einfacher im Design. Der geforderte absolute Spannungstemperaturkoeffizient (TKV), den der Regler liefern muss, beträgt laut [L] -40,5 mV/°C, oder in relativen Einheiten -0,298 %/°C. Ungefähr der gleiche relative Temperaturkoeffizient der Spannung hat Siliziumdioden mit geringer Leistung und einem Durchlassstrom von mehreren Milliampere sowie Stabilisatoren, bei denen es sich um mehrere in Reihe geschaltete Dioden handelt. Der absolute TKN einer Diode beträgt etwa -2 mV / ° С, was bei einem Spannungsabfall von 650 mV einen relativen Wert von -2 / 650 \u0,307d -1% / ° С ergibt. Beachten Sie, dass der relative Wert des TKN einer Schaltung aus mehreren Dioden oder Stabilisatoren nicht von ihrer Anzahl abhängt. Die Steuerschaltung ist in Abb. XNUMX dargestellt.  (zum Vergrößern klicken) Der Abschluss B des Reglers ist mit einem separaten Kabel an den Pluspol der Batterie angeschlossen, die Abschlüsse I und W - an den Ausgang der Gleichrichterbrücke des Generators bzw. an seine Erregerwicklung. Das gemeinsame Kabel des Reglers wird an der Stelle, an der der Regler installiert ist, mit der Karosserie verbunden. Eine Kette aus acht VD4-VD 11-Dioden ist am Batteriegehäuse befestigt und hat thermischen Kontakt damit. Diese Schaltung dient als temperaturabhängige Referenzspannungsquelle mit der erforderlichen TKN. Wenn die Zündung des Autos ausgeschaltet ist, liegt an der Klemme I keine Spannung an, die Transistoren VT1-VT3 sind geschlossen, die Versorgungsspannung wird dem Operationsverstärker DA1 nicht zugeführt, die Transistoren VT4-VT6 sind ebenfalls geschlossen, nur die Der anfängliche Kollektorstrom der Transistoren VT1 und VT2 wird von der Batterie verbraucht, was unermesslich kleiner ist als der Selbstentladungsstrom der Batterie. Wenn die Zündung eingeschaltet wird, öffnen die Transistoren VT1-VT3, über den Transistor VT3 wird die Versorgungsspannung dem Operationsverstärker DA1 zugeführt. Die Spannung vom Pluspol der Batterie über den Transistor VT2 ist mit dem Teiler R5R6R7 und vom Motor des Widerstands R6 - mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 verbunden. Spannung wird an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers von einer Schaltung von Dioden VD4-VD11 angelegt. Während der Motor ausgeschaltet ist, ist die vom Motorwiderstand R6 abgenommene Spannung geringer als der Spannungsabfall an den Dioden VD4-VD11, die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers liegt nahe an der Batteriespannung und an den Transistoren VT4-VT6 geöffnet, fließt Strom durch die Erregerwicklung des Generators. Nach dem Starten des Motors beginnt der Generator Strom zu erzeugen, die Batteriespannung steigt an, der Operationsverstärker DA1 schaltet, die Transistoren VT4-VT6 schließen, Strom. Der vom Generator erzeugte Strom nimmt ab, wodurch der Operationsverstärker wieder umgeschaltet wird und der Strom durch die Erregerwicklung des Generators ansteigt. Das Öffnen und Schließen der Transistoren VT4-VT6 erfolgt mit einer Frequenz von mehreren zehn oder hundert Hertz, wodurch die erforderliche Spannung an den Batterieklemmen aufrechterhalten wird. Eine positive Rückkopplung über den Widerstand R12 liefert die Hysterese des Operationsverstärkers und verwandelt den Operationsverstärker in einen Schmitt-Trigger. Die Zenerdiode VD2 passt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers an die Schaltschwelle des Transistors VT4 an. Besonders hervorzuheben ist die Rolle der Zenerdiode VD1, die im normalen Betriebsmodus des Reglers geschlossen ist. Wenn dies nicht der Fall wäre und die zum Temperatursensor VD4-VD11 führenden Drähte unterbrochen wären, würde der Strom kontinuierlich durch die Erregerwicklung des Generators fließen, die Spannung des Bordnetzes würde stark ansteigen, was beides gefährlich ist für die Batterie und für andere Stromverbraucher. Die Zenerdiode VD1 öffnet, wenn der Temperatursensor ausgeschaltet ist, und beginnt, als Quelle einer beispielhaften Spannung zu arbeiten. Die Spannung im Bordnetz ist zwar ansteigend, aber nicht so signifikant wie in Abwesenheit. Entwurf. Alle Elemente des Reglers, mit Ausnahme der Dioden VD4-VD11, sind auf einer Leiterplatte mit den Abmessungen 93 x 60 mm aus Glasfaser mit einer Dicke von 1,5 mm platziert - Die Zeichnung der Platine ist in Abb. 2 dargestellt.  Der VT6-Transistor wird ohne Kühlkörper auf zwei Messingbuchsen auf der Platine verbaut, die Basis- und Emitteranschlüsse werden direkt auf die Platine gelötet. Die Platine ist für den Einbau in das Gehäuse des elektromechanischen Relais-Reglers RR-24 auf drei Messingpfosten mit Gewinde vorgesehen. Die Ausgänge sind die entsprechenden Ausgänge am Gehäuse. Der Temperatursensor besteht aus drei zu einem Paket gefalteten Platten mit den Abmessungen 80 x 30 x 2 mm, einer aus Messing und zwei aus Glasfaser. In die mittlere Glasfaserplatte wird ungefähr in der Mitte ein Fenster mit den Abmessungen 50 x 8 mm geschnitten. In diesem Raum sind acht in Reihe geschaltete Dioden angeordnet. Die Schlussfolgerungen aus dem MGTF-0,14-Draht werden in ein PVC-Rohr gelegt, das in einer schmalen Nut liegt, die in die Mittelplatte gesägt ist. Die gesamte Struktur wird mit Epoxidkitt zusammengeklebt und der innere Hohlraum der Mittelplatte wird ebenfalls damit gefüllt. Die Messingplatte muss vor dem Verkleben verzinnt werden, alle Teile des Sensors müssen gründlich entfettet werden. Die Sensorleitungen werden direkt an die entsprechenden Stellen auf der Platine gelötet. Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist es wünschenswert, die Schlussfolgerungen zusätzlich mit einer kleinen Klemme am Reglerkörper zu befestigen. Mit einer Messingplatte wird der Sensor zum Befüllen der Batterie leicht in den erhitzten Mastix gedrückt. Wenn es keine Mastixfüllung hat, sollte die Messingplatte mit einem aus der Radkammer geschnittenen Gummiring gegen einen flachen Abschnitt der Seitenfläche des Batteriegehäuses gedrückt werden. Fazit B des Reglers ist bequemer, nicht an den Pluspol der Batterie, sondern an die positive Stromklemme des Anlassers anschließen. Einzelheiten. Im Controller können anstelle von KT3102A (VT1, VT3, VT4) und KT208K (VT2) fast alle Low-Power-Siliziumtransistoren der entsprechenden Struktur verwendet werden. Der Transistor VT5 muss einen Kollektorstrom von mindestens 150 mA zulassen; Hier können Sie Transistoren der Serien KT208, KT209, KT313, KT3108, KT814, KT816 mit beliebigem Buchstabenindex verwenden. Transistoren in einem Metallgehäuse sollten bevorzugt werden. Zenerdiode VD2 - beliebig für eine Spannung von 3,3 ... 7 V. Die Diode VD3 kann für einen Gleichstrom von mindestens 206 A beliebig sein. Es ist bequem, Dioden der KD1-Serie auf der Platine zu montieren, da auf ihrem Gehäuse eine Anode platziert ist. Kondensatoren C2, C4, C5 - KM6 oder KM53, SZ -K1-53 oder K4-50. Die Verwendung von Kondensatoren der Serien K52 oder K1 ist unerwünscht. Drosselklappe L0,1 - DM-6; Festwiderstände - MT oder MLT, Tuning R19 - SPZ-16,5a. Das Gerät muss in einer bestimmten Reihenfolge aufgebaut werden. Zunächst wird eine einstellbare Gleichspannungsquelle bis 100 V an den Ausgang B des Reglers und an das Gehäuse angeschlossen und der daraus aufgenommene Strom gemessen. Der Zeiger eines 120-µA-Mikroamperemeters darf nicht merklich abweichen. Als nächstes wird ein 2-Ohm-Widerstand mit einer Leistung von 18 W zwischen die Klemme Ø und die gemeinsame Leitung mit einem parallel geschalteten Voltmeter (oder einer Glühlampe mit geringer Leistung für eine Spannung von 24 ... XNUMX V) geschaltet. Schlussfolgerung I ist mit derselben Quelle verbunden und stellt ihre Spannung auf 13,6 V ein, und der Widerstand R6 stellt eine solche Schaltschwelle ein, bei der die Ausgangsspannung an Pin III nahe Null ist, wenn die Quellenspannung über 13,6 V ansteigt und nahe an der Versorgung liegt Spannung, wenn die Spannung unter diesen Wert fällt. Dann wird die Diodenschaltung VD4-VD11 ausgeschaltet und die Zenerdiode VD1 ausgewählt, wodurch ein ähnliches Schalten des Reglers bei einer Versorgungsspannung von 16 ... 16,5 V erreicht wird. Bei der Auswahl können Sie bei Bedarf eine oder einschalten zwei Low-Power-Siliziumdioden in direkter Richtung. Eine genauere Einstellung erfolgt am Auto. Nach vollständiger Ladung der Batterie misst ein Voltmeter (vorzugsweise digital) die Spannung an ihren Klemmen ohne Last. Der Motor wird ohne Anlasser gestartet und der Widerstand R6 stellt den gemessenen Spannungswert an den Batterieklemmen ein. Wenn am Auto ein Amperemeter vorhanden ist, kann das Kriterium für die korrekte Einstellung des Geräts der Wert des Ladestroms 5 ... 10 Minuten nach dem Starten des Motors bei einer durchschnittlichen Kurbelwellendrehzahl und einer geladenen Batterie sein. Der Strom muss innerhalb von 2 ... 3 A liegen, unabhängig von der Leistung der enthaltenen Last. Der oben beschriebene Regler mit der herkömmlichen temperaturkompensierten Zenerdiode D818E anstelle der Dioden VD1 und VD4-VD11 funktionierte mehrere Jahre lang in einem GAZ-24-Auto. Im Sommer musste der Batterie im Frühjahr und Herbst Wasser hinzugefügt werden, um sie aufzuladen. Nach der Installation des VD4-VD11-Sensors sind diese Vorgänge nicht mehr erforderlich. Zusammen mit der Verwendung einer elektronischen Thyristor-Transistor-Zündeinheit mit verlängertem Zündfunken, die für einen schnellen Start des Motors unter den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen sorgt, ermöglichte der beschriebene Spannungsregler eine Erhöhung der Batterielebensdauer auf neun Jahre. Literatur Lomanovich V.A. Thermisch kompensierter Spannungsregler. - Radio, 1985, Nr. 5, p. 24-27. Autor: S. Biryukov, Radio 1, 1994; Veröffentlichung: cxem.net
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