Ein einfacher Spannungsregler. Schema, Beschreibung

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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Einfacher Spannungsregler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte

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Die meisten der beschriebenen Amateur-Spannungsregler für Autos sowie Industrieregler, mit denen kommerziell hergestellte Autos ausgestattet sind, sind darauf ausgelegt, eine konstante, stabile Spannung an den Generatorklemmen aufrechtzuerhalten. Bei steigender Belastung (Scheinwerfer, Lüfter und andere Verbraucher werden eingeschaltet) erhöht sich der Spannungsabfall auf den Leitungen, entsprechend sinkt die Bordspannung und auch der Batterieladestrom sinkt.

Um die Spannung an den Batterieklemmen zu stabilisieren, ist der Reglereingang direkt mit der Batterie verbunden. Wie bekannt ist [L], sollte zum normalen Aufladen einer Batterie die Spannung an ihren Anschlüssen erhöht werden, wenn die Temperatur sinkt. Daher ist die Unabhängigkeit der vom Regler stabilisierten Spannung von der Temperatur als großer Nachteil anzusehen. Selbst wenn der Regler in der Lage ist, die Spannung abhängig von der Temperatur des Motorraums anzupassen, reicht dies nicht aus. Im Sommer auf den optimalen Modus eingestellt, bringt der Regler die Batterie im Winter in eine schwierige Position, wenn sich die Luft unter der Haube schnell erwärmt und die Batterie selbst erst nach mehreren Stunden Fahrt warm wird. Dadurch bleibt die Batterie unterladen und muss in der kalten Jahreszeit nachgeladen werden.

Wenn der Regler für den optimalen Betrieb bei kaltem Wetter konfiguriert ist, lädt er im Sommer die Batterie auf und Sie müssen regelmäßig destilliertes Wasser nachfüllen. Die beste Lösung besteht darin, einen Regler zu verwenden, um die Temperatur der Batterie selbst und die Spannung an ihren Anschlüssen zu steuern. Genau ein solcher Regler wird in [L] beschrieben, aber er ist recht komplex und enthält ein elektromagnetisches Relais und wenige Stabistoren im Temperatursensor. Der hier beschriebene Spannungsregler enthält kein Relais, als Sensor werden Siliziumdioden mit geringer Leistung verwendet. Zudem ist es deutlich einfacher im Design. Gemäß [L] beträgt der erforderliche absolute Temperatur-Spannungskoeffizient (TCV), den der Regler bereitstellen muss, -40,5 mV/°C oder in relativen Einheiten -0,298 %/°C.

Siliziumdioden mit geringer Leistung und einem Durchlassstrom von mehreren Milliampere sowie Stabistoren, bei denen es sich um mehrere in Reihe geschaltete Dioden handelt, haben ungefähr den gleichen relativen Temperaturkoeffizienten der Spannung. Der absolute TKN einer Diode beträgt etwa -2 mV/°C, was bei einem Spannungsabfall von 650 mV einen relativen Wert von -2/650 = -0,307 %/°C ergibt. Beachten Sie, dass der relative Wert des TKN einer Schaltung aus mehreren Dioden oder Stabistoren nicht von deren Anzahl abhängt. Die Reglerschaltung ist in Abb. 1 dargestellt.

Ein einfacher Spannungsregler. Relais-Regler-Schaltung

Anschluss B des Reglers ist mit einem separaten Kabel mit dem Pluspol der Batterie verbunden, Anschlüsse I und Ш sind mit dem Ausgang der Generatorgleichrichterbrücke bzw. ihrer Erregerwicklung verbunden. Das gemeinsame Kabel des Reglers wird an der Stelle, an der der Regler eingebaut ist, mit der Karosserie verbunden. Eine Kette aus acht Dioden VD4-VD 11 ist am Batteriekörper befestigt und steht mit diesem in thermischem Kontakt. Diese Schaltung dient als temperaturabhängige Referenzspannungsquelle mit der notwendigen TKN. Wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, liegt an Klemme I keine Spannung an, die Transistoren VT1-VT3 sind geschlossen, die Versorgungsspannung wird nicht an den Operationsverstärker DA1 geliefert, die Transistoren VT4-VT6 sind ebenfalls geschlossen, nur der anfängliche Kollektorstrom der Transistoren VT1 und VT2 werden von der Batterie verbraucht, was unmessbar geringer ist als der Selbstentladestrom der Batterie. Beim Einschalten der Zündung öffnen die Transistoren VT1-VT3, über den Transistor VT3 wird die Versorgungsspannung dem Operationsverstärker DA1 zugeführt. Die Spannung vom Pluspol der Batterie wird über den Transistor VT2 mit dem Teiler R5R6R7 und vom Widerstandsschieber R6 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 verbunden. Die Spannung wird dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers von der Diodenschaltung VD4-VD11 zugeführt.

Bei ausgeschaltetem Motor ist die vom Motorwiderstand R6 abgenommene Spannung geringer als der Spannungsabfall an den Dioden VD4-VD11, die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers liegt nahe an der Batteriespannung und die Transistoren VT4-VT6 sind offen, Strom fließt durch die Erregerwicklung des Generators. Nachdem der Motor gestartet ist, beginnt der Generator Strom zu erzeugen, die Spannung an der Batterie steigt, der Operationsverstärker DA1 schaltet, die Transistoren VT4-VT6 schließen, Strom fließt. Der vom Generator erzeugte Strom nimmt ab, wodurch der Operationsverstärker wieder schaltet und der Strom durch die Erregerwicklung des Generators zunimmt. 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 verleiht dem Operationsverstärker eine Hysterese 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 Normalbetrieb des Reglers geschlossen ist. Wenn dies nicht der Fall wäre, würde bei einem Bruch der Drähte zum Temperatursensor VD4-VD11 der Strom durch die Erregerwicklung des Generators kontinuierlich fließen, die Spannung des Bordnetzes würde stark ansteigen, was für beide gefährlich ist für die Batterie und für andere Stromverbraucher. Wenn der Temperatursensor ausgeschaltet wird, öffnet sich die Zenerdiode VD1 und beginnt als Referenzspannungsquelle zu arbeiten. Die Spannung im Bordnetz steigt zwar an, ist aber nicht so stark ausgeprägt wie ohne.

Design

Alle Elemente des Reglers, mit Ausnahme der Dioden VD4-VD11, sind auf einer Leiterplatte mit den Maßen 93 x 60 mm aus 1,5 mm dickem Glasfaser platziert – die Platinenzeichnung ist in Abb. 2 dargestellt.

Ein einfacher Spannungsregler. Leiterplatte

Der VT6-Transistor wird ohne Kühlkörper auf zwei Messingbuchsen auf der Platine montiert, die Basis- und Emitteranschlüsse sind direkt in die Platine eingelötet. Die Platine ist für den Einbau in das Gehäuse eines elektromechanischen Relaisreglers PP-24 auf drei Messingständern mit Gewinde vorgesehen. Die Ausgänge sind die entsprechenden Anschlüsse am Gehäuse. Der Temperatursensor besteht aus drei zu einem Paket gefalteten Platten mit den Maßen 80x30x2 mm, einer aus Messing und zwei aus Glasfaser. In die mittlere Glasfaserplatte wird etwa in der Mitte ein 50x8 mm großes Fenster eingeschnitten. In diesem Raum sind acht in Reihe geschaltete Dioden platziert. Die Leitungen des MGTF-0,14-Drahts werden in einem PVC-Rohr platziert, das in einer schmalen Nut in der Mittelplatte platziert ist.

Die gesamte Struktur wird mit Epoxidkitt verklebt und auch der innere Hohlraum der Mittelplatte wird damit ausgefüllt. Vor dem Verkleben muss die Messingplatte verzinnt und alle Teile des Sensors gründlich entfettet werden. Die Sensorleitungen werden direkt an den entsprechenden Stellen der Leiterplatte angelötet. Aus Gründen der Zuverlässigkeit empfiehlt es sich, die Leitungen zusätzlich mit einer kleinen Klemme am Reglergehäuse zu befestigen. Der Sensor wird mit einer Messingplatte leicht in den erhitzten Mastix der Batteriefüllung gedrückt. Wenn keine Mastixfüllung vorhanden ist, sollte die Messingplatte mit einem aus der Radkammer geschnittenen Gummiring gegen eine ebene Fläche der Seitenfläche des Batteriegehäuses gedrückt werden. Bequemer ist es, Anschluss B des Reglers nicht an den Pluspol der Batterie, sondern an den Plusstromanschluss des Anlassers anzuschließen.

Детали

Im Regler können anstelle von KT3102A (VT1, VT3, VT4) und KT208K (VT2) nahezu alle Siliziumtransistoren mit geringer Leistung 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 im Metallgehäuse sollten bevorzugt werden. Zenerdiode VD2 – jede Spannung 3,3...7 V.

Die VD3-Diode kann ein beliebiger Typ für einen Gleichstrom von mindestens 3 A sein. Dioden der KD206-Serie lassen sich bequem auf einer Platine montieren, da ihre Anode mit ihrem Gehäuse verbunden ist. Kondensatoren C1, C2, C4 – KM5 oder KM6, C3 – K53-1 oder K53-4. Der Einsatz von Kondensatoren der Serie K50 oder K52 ist unerwünscht. Drossel L1 - DM-0,1; Festwiderstände - MT oder MLT, Abstimmwiderstand R6 - SPZ-19a.

anpassen Das Gerät folgt einer bestimmten Reihenfolge. Zunächst wird eine einstellbare Konstantspannungsquelle von bis zu 16,5 V an die Klemme B des Reglers und an das Gehäuse angeschlossen und der daraus aufgenommene Strom gemessen. Die Nadel des 100-µA-Mikroamperemeters sollte nicht merklich abweichen. Als nächstes wird ein Widerstand mit einem Widerstand von 120 Ohm und einer Leistung von 2 W zwischen Klemme Ø und dem gemeinsamen Draht mit einem parallel geschalteten Voltmeter (oder einer Glühlampe mit geringer Leistung und einer Spannung von 18...24 V) angeschlossen. .

Pin I ist mit derselben Quelle verbunden und stellt seine Spannung auf 13,6 V ein, und Widerstand R6 legt eine solche Schaltschwelle fest, bei der die Ausgangsspannung an Pin Ø nahe Null ist, wenn die Quellenspannung über 13,6 V und nahe der Versorgung ansteigt Spannung, wenn die Spannung unter diesen Wert sinkt. Dann wird der Stromkreis der Dioden VD4-VD11 getrennt und die Zenerdiode VD1 ausgewählt, wodurch ein ähnliches Schalten des Reglers bei einer Stromquellenspannung von 16...16,5 V erreicht wird. Bei der Auswahl können Sie bei Bedarf eine oder zwei anschließen Siliziumdioden mit geringer Leistung in direkter Linie mit der Richtung der Zenerdiode VD1. Genauere Einstellungen werden am Auto vorgenommen. Nachdem die Batterie vollständig aufgeladen ist, messen Sie mit einem Voltmeter (vorzugsweise digital) die Spannung an ihren Anschlüssen ohne Last. Der Motor wird ohne Anlasser gestartet und über den Widerstand R6 wird der gemessene Spannungswert an den Batterieklemmen eingestellt. 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 durchschnittlicher Kurbelwellendrehzahl und geladener Batterie sein. Der Strom sollte innerhalb von 2...3 A liegen, unabhängig von der Leistung der angeschlossenen Last.

Der oben beschriebene Regler mit einer herkömmlichen temperaturkompensierten Zenerdiode D818E anstelle der Dioden VD1 und VD4-VD11 funktionierte mehrere Jahre lang an einem GAZ-24-Auto. Im Sommer mussten wir Wasser in die Batterie füllen und im Frühjahr und Herbst mussten wir sie wieder aufladen. Nach der Installation des VD4-VD11-Sensors waren diese Vorgänge nicht mehr erforderlich. Zusammen mit dem Einsatz einer elektronischen Thyristor-Transistor-Zündeinheit mit verlängertem Funken, die einen schnellen Motorstart unter unterschiedlichsten Betriebsbedingungen gewährleistet, konnte durch den beschriebenen Spannungsregler die Lebensdauer der Batterie auf neun Jahre verlängert werden.

Literatur

Lomanovich V.A. Temperaturkompensierter Spannungsregler. – Radio, 1985, Nr. 5, S. 24-27.

Autor: S. Biryukov; Veröffentlichung: radioradar.net

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