Boli preskúmané 4 obvody regulátora alternátora automobilu v pevnej fáze

Ďalej vysvetlené 4 jednoduché obvody regulátora napätia automobilu, ktoré sú vysvetlené nižšie, sú vytvorené ako okamžitá alternatíva k akýmkoľvek štandardným regulátorom a hoci sú vyvinuté hlavne pre dynamo, budú rovnako efektívne fungovať aj s alternátorom.

Ak sa analyzuje fungovanie tradičného regulátora napätia alternátora v automobile, považujeme za úžasné, že tieto typy regulátorov sú často rovnako dôveryhodné.

Zatiaľ čo väčšina súčasných automobilov je vybavená polovodičovými regulátormi napätia na reguláciu výstupného napätia a prúdu z alternátora, stále môžete nájsť nespočetné množstvo starších automobilov s elektromechanickým typom regulátorov napätia, ktoré sú potenciálne nespoľahlivé.

Ako funguje elektromechanický regulátor automobilov

Štandardné fungovanie elektromechanického regulátora napätia alternátora v automobile je možné vysvetliť nižšie:

Len čo je motor v režime voľnobehu, dynamo začne dostávať poľný prúd cez výstražnú kontrolku zapaľovania.

V tejto polohe zostáva kotva dynama nepripojená k batérii, pretože jej výkon je v porovnaní s napätím batérie menší a batéria sa cez ňu začne vybíjať.

Keď sa rýchlosť motora začne zvyšovať, začne stúpať aj výstupné napätie dynama. Len čo prekročí napätie batérie, relé sa zapne a pripojí armatúru dynama k batérii.

Týmto sa spustí nabíjanie batérie. V prípade, že výstup dynama stúpa ešte viac, je aktivované ďalšie relé pri hodnote asi 14,5 voltov, ktoré prerušuje vinutie poľa dynama.

Polný prúd klesá, zatiaľ čo výstupné napätie začína klesať až hore, kým sa toto relé neaktivuje. Relé v tomto bode neustále opakovane zapína / vypína a udržuje dynamický výstup na 14,5 V.

Táto akcia chráni batériu pred prebitím.

K dispozícii je tiež 3. relé obsahujúce vinutie cievky v sérii s výstupom dynama, cez ktoré prechádza celý výstupný prúd dynama.

Akonáhle sa bezpečný výstupný prúd dynama nebezpečne zvýši, môže to byť spôsobené nadmerne vybitým akumulátorom, toto vinutie aktivuje relé. Toto relé teraz oddeľuje vinutie poľa dynama.

Funkcia zaisťuje, že iba základná teória a konkrétny obvod navrhovaného regulátora napätia automobilu môžu mať rôzne parametre v závislosti od konkrétnych rozmerov automobilu.

1) Používanie výkonových tranzistorov

V naznačenom prevedení je vypínacie relé nahradené obvodom D5, ktorý dostane spätné predpätie, akonáhle výstup dynama klesne pod napätie batérie.

Batéria sa tak nemôže vybiť do dynama. Ak je zapaľovanie zapnuté, vinutie poľa dynama dostane prúd cez kontrolku a T1.

Je zabudovaná dióda D3, aby sa zabránilo odoberaniu prúdu z cievky poľa v dôsledku zníženého odporu alternátora v kotve. Keď rýchlosť motora proporcionálne stúpa, výstup z dynama stúpa a začne dodávať vlastný poľný prúd pomocou D3 a T1.

Keď napätie na strane katódy stúpa, výstražné svetlo postupne slabne, až kým nezhasne.

Keď výkon dynama dosiahne približne 13 - 14 V, batéria sa začne znova nabíjať. IC1 funguje ako napäťový komparátor, ktorý sleduje výstupné napätie dynama.

Pretože výstupné napätie dynama zvyšuje, napätie na invertujúcom vstupe operačného zosilňovača je spočiatku väčšie ako na neinvertujúcom vstupe, preto je IC výstup udržiavaný na nízkej hodnote a T3 zostáva vypnutý.

Akonáhle výstupné napätie stúpne nad 5,6 V, invertujúce vstupné napätie sa reguluje a reguluje na tejto úrovni pomocou D4.

Keď výstupné napätie prekročí špecifikovaný najvyšší potenciál (nastavený prostredníctvom P1), neinvertujúci vstup IC1 sa stane vyšším ako invertujúci vstup, čo spôsobí, že výstup IC1 sa zmení na kladný. To aktivuje T3. ktorý vypína T2 a T1 a blokuje prúd do poľa dynama.

Prúd poľa dynama teraz klesá a výstupné napätie začne klesať, kým sa komparátor nevráti späť. R6 dodáva niekoľko stoviek milivoltov hysterézie, čo pomáha obvodu pracovať ako spínací regulátor. T1 je buď prepínaný ťažšie ZAPNUTÝ, alebo je prerušený tak, aby rozptýlil dosť nízky výkon.

Súčasná regulácia je ovplyvnená prostredníctvom T4. Akonáhle je prúd pomocou R9 vyšší ako zvolená najvyššia úroveň, pokles napätia okolo neho spôsobí zapnutie T4. To zvyšuje potenciál na neinvertujúcom vstupe IC1 a izoluje prúd poľa dynama.

Hodnota vybraná pre R9 (0,033 Ohm / 20 W, zložená z 10nos rezistorov 0,33 Ohm / 2 W paralelne) je vhodná na získanie optimálneho výstupného prúdu až 20 A. Ak sú požadované väčšie výstupné prúdy, hodnota R9 môže byť primerane znížiť.

Výstupné napätie a prúd prístroja musia byť zafixované vhodným nastavením P1 a P2, aby zodpovedali štandardom pôvodného regulátora. T1 a D5 by mali byť inštalované na chladičoch a musia byť striktne izolované od šasi.

2) Jednoduchší regulátor napätia alternátora v automobile

Nasledujúca schéma zobrazuje ďalšiu variantu obvodu regulátora napätia a prúdu alternátora automobilu v pevnom stave s použitím minimálneho počtu komponentov.

Za normálnych okolností, keď je napätie batérie nižšie, úplné nabitie, výstup regulátora IC CA 3085 zostáva vypnutý, čo umožňuje, aby bol Darlingtonov tranzistor vo vodivom režime, ktorý udržuje budiacu cievku pod napätím a alternátor v činnosti.

Pretože IC CA3085 je tu zostavený ako základný komparátor, keď sa batéria nabíja na svoju plnú úroveň nabitia, môže byť 14,2 V, potenciál na pin # 6 IC sa zmení na 0V a vypne napájanie tej cievky poľa.

Z tohto dôvodu sa prúd z alternátora rozpadá a blokuje ďalšie nabíjanie batérie. Batéria sa tak zastaví z dôvodu prebíjania.

Teraz, keď napätie batérie klesne pod prahovú hodnotu CA3085 pin6, výstup sa znova zvýši, čo spôsobí vedenie tranzistora a napájanie cievky poľa.

Alternátor začne napájať batériu, takže sa začne znova nabíjať.

Zoznam položiek

3) Obvod regulátora alternátora alternátora automobilu

S odkazom na nižšie uvedenú schému regulátora napätia alternátora s prúdom alternátora, V4 je nakonfigurovaný ako sériový tranzistor, ktorý reguluje prúd do poľa alternátora. Tento tranzistor je spolu s dvoma 20 ampérovými diódami pripevnený na externom chladiči. Je zaujímavé vidieť, že rozptyl V1 nie je skutočne veľmi vysoký ani počas maximálneho poľného prúdu, skôr iba do 3 ampérov.

Avšak namiesto stredného rozsahu, v ktorom pokles napätia na poli zodpovedá rozpätiu tranzistora V1, čo spôsobuje najväčší rozptyl nie viac ako 10 wattov.

Dióda D1 poskytuje ochranu priechodnému tranzistoru V4 pred indukčnými hrotmi generovanými v cievke poľa vždy, keď je vypnutý spínač zapaľovania. Dióda D2, ktorá prenáša celý poľný prúd, dodáva mimoriadne pracovné napätie pre budiaci tranzistor V2 a zaručuje, že priechodný tranzistor V4 by mohol byť prerušený pri vysokých teplotách pozadia.

Tranzistor V3 funguje ako budič pre V4 a základný prúdový výkyv 3 ma 5 ma na tomto tranzistore umožňuje úplné „zapnuté“ až „úplné“ vypínanie V4.

Rezistor R8 ponúka trasu pre prúd pri nadmerných teplotách. Kondenzátor C1 je nevyhnutný na ochranu proti oscilácii regulátora kvôli slučke s vysokým ziskom, ktorá sa vytvára okolo systému. Pre vyššiu presnosť sa tu odporúča tantalový kondenzátor.

Primárny prvok riadiaceho snímacieho obvodu je uzavretý vo vyváženom diferenciálnom zosilňovači pozostávajúcom z tranzistorov V1 a V2. Usporiadanie tohto regulátora alternátora bolo venované osobitnú pozornosť tomu, aby sa zabezpečilo, že nedôjde k problémom s kolísaním teploty. Aby sa to dosiahlo, musia byť najviac prepojené odpory drôtových rán.

Potenciometer riadenia napätia R2 si zaslúži osobitné zváženie, pretože by sa nikdy nemal odchýliť od svojich nastavení v dôsledku vibrácií alebo extrémnych teplotných podmienok. 20-ohmový hrniec použitý v tomto dizajne fungoval pre tento program ideálne, avšak takmer každý dobrý drôtový hrniec v rotačnom štýle môže byť v poriadku. V tejto konštrukcii regulátora napätia s prúdovým alternátorom v automobile sa musíte vyhnúť priamym odrodám trimpotu.

4) Obvod nabíjačky regulátora napätia alternátora IC 741

Tento obvod ponúka správu polovodičového nabíjania batérie. Vinutie poľa alternátora je na začiatku stimulované žiarovkou zapaľovania rovnako ako pri tradičnej metóde.

Prúd, ktorý sa pohybuje cez terminál WL, cestuje cez Q1 k terminálu F a potom konečne na poľnú cievku. Len čo je motor naštartovaný, prúd z dynama vozidla sa presunie cez D2 do Q1. Kontrolka zapaľovania zhasne, pretože napätie na svorke WL je vyššie ako napätie na batérii. Aj prúd sa pohybuje cez D5 smerom k batérii.

V tomto okamihu detekuje IC1, ktorý je upravený ako komparátor, napätie batérie. Keď toto napätie na neinvertujúcom vstupe stúpne vyššie ako invertujúci vstup (upnutý na 4,6 voltov cez zener D4) spôsobí, že výstup operačného zosilňovača bude vysoký.

Prúd následne prechádza cez D3 a R2 smerom k základni Q2 a okamžite ho zapne. Táto akcia vo výsledku spôsobí, že základňa Q1 ho vypne a odstráni prúd aplikovaný na budiace vinutie. Výkon alternátora teraz klesá, čo spôsobí zodpovedajúce zníženie napätia batérie.

Tento postup zaisťuje, že napätie batérie je vždy udržiavané na konštantnej hodnote a nikdy sa nesmie nadmerne nabíjať. The úplné nabitie batérie je možné doladiť cez RV1 na zhruba 13,5 voltov.

Počas chladné poveternostné podmienky pri naštartovaní vozidla môže napätie batérie výrazne klesnúť. Len čo motor zapáli, zníži sa tiež vnútorný odpor batérie, čo ho núti odoberať z alternátora príliš veľa prúdu, čo vedie k možnému zhoršeniu stavu alternátora. Aby sa obmedzila táto vysoká spotreba prúdu, zavádza sa odpor R4 do svorky primárneho napájania z alternátora.

Je vybraný odpor R4, ktorý zaisťuje, že pri najvyššom možnom prúde (bežne 20 ampérov) je cez neho generovaných 0,6 voltu, čo spôsobí zapnutie Q3. V okamihu, keď Q3 aktivuje prúd, sa pohybuje elektrickým vedením cez R2 smerom k základni Q2, zapne ho a potom vypne Q1 a preruší tok prúdu do budiaceho vinutia. Z tohto dôvodu teraz klesá výkon dynama alebo alternátora.

Nie je potrebné robiť žiadne úpravy pôvodného zapojenia alternátora v automobile. Okruh môže byť uzavretý v starej regulačnej skrini, Q1, Q2 a D5 musia byť pripojené k vhodne dimenzovanému chladiču.