Εξερευνήθηκαν 4 κυκλώματα ρυθμιστή εναλλακτικού αυτοκινήτου στερεάς κατάστασης

Τα 4 απλά κυκλώματα ρυθμιστή ρεύματος τάσης αυτοκινήτου που εξηγούνται παρακάτω δημιουργούνται ως άμεση εναλλακτική λύση σε οποιοδήποτε τυπικό ρυθμιστή και, αν και αναπτύχθηκε κυρίως για ένα δυναμό, θα λειτουργεί εξίσου αποτελεσματικά με έναν εναλλάκτη.

Αν αναλυθεί η λειτουργία ενός παραδοσιακού ρυθμιστή τάσης εναλλάκτη αυτοκινήτου, είναι εκπληκτικό ότι αυτά τα είδη ρυθμιστών είναι συχνά τόσο αξιόπιστα όσο και.

Ενώ τα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα είναι εφοδιασμένα με ρυθμιστές τάσης στερεάς κατάστασης για τη ρύθμιση της τάσης και της τρέχουσας εξόδου από τον εναλλάκτη, ίσως εξακολουθείτε να βρείτε αμέτρητα προηγούμενα αυτοκίνητα εγκατεστημένα με ηλεκτρομηχανικό τύπο ρυθμιστών τάσης που τυχαίνει να είναι δυνητικά αναξιόπιστα.

Πώς λειτουργεί ο ηλεκτρομηχανικός ρυθμιστής αυτοκινήτου

Η τυπική λειτουργία ενός ηλεκτρομηχανικού ρυθμιστή τάσης εναλλάκτη αυτοκινήτου μπορεί να είναι όπως εξηγείται παρακάτω:

Όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής, το δυναμό αρχίζει να λαμβάνει ρεύμα πεδίου μέσω της προειδοποιητικής λυχνίας ανάφλεξης.

Σε αυτήν τη θέση, το δυναμόπλοιο δυναμό παραμένει μη συνδεδεμένο με την μπαταρία, καθώς η έξοδος της είναι μικρότερη σε σύγκριση με την τάση της μπαταρίας και η μπαταρία αρχίζει να αποφορτίζεται μέσω αυτής.

Καθώς η ταχύτητα του κινητήρα αρχίζει να αυξάνεται, η τάση εξόδου του δυναμό επίσης αρχίζει να αυξάνεται. Μόλις ξεπεράσει την τάση της μπαταρίας, ένα ρελέ ενεργοποιείται, συνδέοντας το βραχίονα δυναμό με την μπαταρία.

Αυτό ξεκινά τη φόρτιση της μπαταρίας. Σε περίπτωση που η έξοδος δυναμό αυξάνεται ακόμη περισσότερο, ένα πρόσθετο ρελέ ενεργοποιείται στα 14,5 βολτ που διακόπτει την περιέλιξη του πεδίου δυναμό.

Το ρεύμα πεδίου μειώνεται ενώ η τάση εξόδου αρχίζει να μειώνεται μέχρι να απενεργοποιηθεί αυτό το ρελέ. Το ρελέ σε αυτό το σημείο ανάβει συνεχώς ON / OFF επανειλημμένα, διατηρώντας την έξοδο δυναμό στα 14,5 V.

Αυτή η ενέργεια προστατεύει την μπαταρία από την υπερφόρτιση.

Υπάρχει επίσης ένα 3ο ρελέ που περιέχει την περιέλιξη του πηνίου σε σειρά με την έξοδο δυναμό, μέσω του οποίου περνά ολόκληρο το ρεύμα εξόδου δυναμό.

Μόλις το ασφαλές ρεύμα εξόδου του δυναμό αυξηθεί επικίνδυνα, μπορεί να οφείλεται σε υπερβολικά αποφορτισμένη μπαταρία, αυτή η περιέλιξη ενεργοποιεί το ρελέ. Αυτό το ρελέ αποσυνδέει τώρα την περιέλιξη πεδίου του δυναμό.

Η λειτουργία διασφαλίζει ότι μόνο η θεμελιώδης θεωρία και το συγκεκριμένο κύκλωμα του προτεινόμενου ρυθμιστή ρεύματος τάσης αυτοκινήτου μπορεί να έχουν διαφορετικές προδιαγραφές ανάλογα με συγκεκριμένες διαστάσεις αυτοκινήτου.

1) Χρήση τρανζίστορ ισχύος

Στην υποδεικνυόμενη σχεδίαση, το ρελέ αποκοπής αντικαθίσταται από το D5, το οποίο γίνεται αντίστροφη μεροληψία μόλις η έξοδος του δυναμό πέσει κάτω από την τάση της μπαταρίας.

Ως αποτέλεσμα, η μπαταρία δεν μπορεί να αποφορτιστεί στο δυναμό. Εάν ξεκινήσει η ανάφλεξη, η περιέλιξη του πεδίου του δυναμό γίνεται ρεύμα μέσω του ενδεικτικού φωτός και του T1.

Η δίοδος D3 ενσωματώνεται για να αποφευχθεί η λήψη ρεύματος από το πηνίο πεδίου λόγω της μειωμένης αντίστασης οπλισμού του εναλλάκτη. Καθώς η ταχύτητα του κινητήρα αυξάνει την έξοδο από το δυναμό αυξάνεται αναλογικά, και αρχίζει να παρέχει το δικό του ρεύμα πεδίου μέσω των D3 και T1.

Καθώς η πλευρική τάση της καθόδου D3 ανεβαίνει, η προειδοποιητική λυχνία μειώνεται σταδιακά μέχρι να σβήσει.

Όταν η έξοδος δυναμό φτάσει περίπου τα 13-14 V, η μπαταρία αρχίζει να φορτίζει ξανά. Το IC1 λειτουργεί σαν συγκριτής τάσης που παρακολουθεί την τάση εξόδου δυναμό.

Καθώς η τάση εξόδου δυναμό αυξάνει, η τάση στην είσοδο αντιστροφής op amp είναι στην αρχή μεγαλύτερη από ό, τι στην είσοδο μη αναστροφής, επομένως η έξοδος IC διατηρείται χαμηλή και το T3 παραμένει απενεργοποιημένο.

Μόλις η τάση εξόδου υπερβεί τα 5,6 V, η τάση εισόδου αναστροφής ρυθμίζεται και ελέγχεται σε αυτό το επίπεδο από το D4.

Όταν η τάση εξόδου υπερβαίνει το καθορισμένο υψηλότερο δυναμικό (ρυθμισμένο μέσω P1), η μη αναστρέψιμη είσοδος του IC1 γίνεται υψηλότερη από την αντίστροφη είσοδο, προκαλώντας την έξοδο IC1 να αλλάξει σε θετική. Αυτό ενεργοποιεί το Τ3. που απενεργοποιεί τα T2 και T1, αναστέλλοντας το ρεύμα στο πεδίο δυναμό.

Το ρεύμα πεδίου δυναμόνας τώρα μειώνεται και η τάση εξόδου αρχίζει να μειώνεται έως ότου ο συγκριτής επανέλθει ξανά. Το R6 προμηθεύει αρκετές εκατοντάδες χιλιοστόλιτρα υστέρησης που βοηθούν το κύκλωμα να λειτουργεί σαν ρυθμιστής εναλλαγής. Το T1 είτε είναι ενεργοποιημένο σκληρότερα είτε διακόπτεται έτσι ώστε να διαλύει αρκετά χαμηλή ισχύ.

Η ισχύουσα ρύθμιση επηρεάζεται μέσω του T4. Μόλις το ρεύμα μέσω R9 είναι υψηλότερο από το επιλεγμένο υψηλότερο επίπεδο, η πτώση τάσης γύρω από αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του T4. Αυτό αυξάνει τις δυνατότητες στη μη αναστρέψιμη είσοδο του IC1 και απομονώνει το ρεύμα πεδίου δυναμό.

Η τιμή που επιλέχθηκε για R9 (0,033 Ohm / 20 W, αποτελούμενη από 10nos των 0,33 Ohm / 2 W αντιστάσεων παράλληλα) είναι κατάλληλη για τη λήψη βέλτιστου ρεύματος εξόδου έως και 20 A. Εάν επιθυμείτε μεγαλύτερα ρεύματα εξόδου, η τιμή R9 θα μπορούσε να μειωθεί κατάλληλα.

Η τάση εξόδου και το ρεύμα της συσκευής πρέπει να καθοριστούν ρυθμίζοντας κατάλληλα τα P1 και P2 ώστε να πληρούν τα πρότυπα του αρχικού ρυθμιστή. Τα T1 και D5 πρέπει να είναι εγκατεστημένα σε ψύκτρα και πρέπει να είναι αυστηρά απομονωμένα από το πλαίσιο.

2) Ένας απλούστερος ρυθμιστής ρεύματος εναλλαγής αυτοκινήτου

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει μια άλλη παραλλαγή ενός κυκλώματος τάσης και ρεύματος εναλλάκτη αυτοκινήτου στερεάς κατάστασης χρησιμοποιώντας ελάχιστο αριθμό εξαρτημάτων.

Κανονικά, ενώ η τάση της μπαταρίας είναι χαμηλότερη, στο επίπεδο πλήρους φόρτισης, η έξοδος του ρυθμιστή IC CA 3085 παραμένει απενεργοποιημένη, γεγονός που επιτρέπει στο τρανζίστορ Darlington να βρίσκεται σε λειτουργία αγώγιμης ενέργειας, που διατηρεί το πηνίο πεδίου ενεργοποιημένο και ο εναλλάκτης λειτουργεί.

Επειδή το IC CA3085 είναι βασισμένο ως βασικός συγκριτής εδώ, όταν η μπαταρία φορτίζει στο επίπεδο πλήρους φόρτισης, μπορεί να είναι 14,2 V, το δυναμικό στον ακροδέκτη # 6 του IC αλλάζει σε 0V, απενεργοποιώντας την τροφοδοσία στο πηνίο πεδίου.

Λόγω αυτού, το ρεύμα από τον εναλλάκτη αποσυντίθεται, εμποδίζοντας την περαιτέρω φόρτιση της μπαταρίας. Έτσι, η μπαταρία σταματά από την υπερφόρτιση.

Τώρα, καθώς η τάση της μπαταρίας πέφτει κάτω από το κατώφλι CA3085 pin6, η έξοδος αυξάνεται και πάλι, προκαλώντας τη μετάδοση του τρανζίστορ και τροφοδοτεί το πηνίο πεδίου.

Ο εναλλάκτης αρχίζει να τροφοδοτεί την μπαταρία, έτσι ώστε να αρχίζει να φορτίζει ξανά.

Λίστα ανταλλακτικών

3) Κύκλωμα ρυθμιστή εναλλάκτη αυτοκινήτου με τρανζίστορ

Αναφερόμενοι παρακάτω στο διάγραμμα ρυθμιστή ρεύματος τάσης εναλλάκτη στερεάς κατάστασης παρακάτω, το V4 έχει διαμορφωθεί σαν τρανζίστορ σειράς-διέλευσης που ρυθμίζει το ρεύμα στο πεδίο του εναλλάκτη. Αυτό το τρανζίστορ μαζί με τις δύο διόδους των 20 amp στερεώνονται σε μια εξωτερική ψύκτρα. Είναι ενδιαφέρον να δούμε ότι η απόσπαση του V1 δεν είναι πραγματικά πολύ υψηλή ακόμη και κατά τη διάρκεια του μέγιστου ρεύματος πεδίου, μάλλον μόνο εντός 3 αμπέρ.

Ωστόσο, αντί του μεσαίου εύρους στο οποίο η πτώση τάσης κατά μήκος του πεδίου αντιστοιχεί σε εκείνη του τρανζίστορ V1 προκαλώντας την υψηλότερη απόκλιση όχι μεγαλύτερη από 10 watts.

Η δίοδος D1 παρέχει προστασία στο τρανζίστορ διέλευσης V4 από τις επαγωγικές αιχμές που δημιουργούνται εντός του πηνίου πεδίου κάθε φορά που ο διακόπτης ανάφλεξης είναι απενεργοποιημένος. Η δίοδος D2 που μεταφέρει ολόκληρο το ρεύμα πεδίου παρέχει επιπλέον τάση λειτουργίας για το τρανζίστορ V2 του οδηγού και εγγυάται ότι το τρανζίστορ διέλευσης V4 θα μπορούσε να αποκοπεί σε μεγάλες θερμοκρασίες φόντου.

Το τρανζίστορ V3 λειτουργεί σαν ένα πρόγραμμα οδήγησης για V4 και μια ταλάντωση βασικού ρεύματος από 3 ma έως 5 ma σε αυτό το τρανζίστορ επιτρέπει τη συνολική «on» έως πλήρη «off» απενεργοποίηση του V4.

Το Resistor R8 προσφέρει μια διαδρομή για το ρεύμα σε υπερβολικές θερμοκρασίες. Ο πυκνωτής C1 είναι απαραίτητος για την προστασία από την ταλάντωση του ρυθμιστή λόγω του βρόχου υψηλού κέρδους που δημιουργείται γύρω από το σύστημα. Συνιστάται πυκνωτής Tantalum για αυξημένη ακρίβεια.

Το κύριο στοιχείο του κυκλώματος ανίχνευσης ελέγχου περικλείεται εντός του ισορροπημένου διαφορικού ενισχυτή που αποτελείται από τρανζίστορ V1 και V2. Ιδιαίτερη ανησυχία είχε δοθεί στη διάταξη αυτού του ρυθμιστή εναλλάκτη είναι να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν προβλήματα μετατόπισης θερμοκρασίας. Για να επιτευχθεί αυτό, οι περισσότερες συνδεδεμένες αντιστάσεις πρέπει να είναι τύποι καλωδίων.

Το ποτενσιόμετρο ελέγχου τάσης R2 αξίζει ιδιαίτερης προσοχής καθώς δεν πρέπει ποτέ να απομακρυνθεί από τις ρυθμίσεις του λόγω δονήσεων ή ακραίων θερμοκρασιών. Το δοχείο των 20 ohm που χρησιμοποιείται σε αυτό το σχέδιο λειτούργησε ιδανικά για αυτό το πρόγραμμα, αλλά σχεδόν κάθε καλό δοχείο Wirewound στο περιστροφικό στυλ μπορεί να είναι εντάξει. Οι ορθογώνιες ποικιλίες trimpot πρέπει να αποφεύγονται σε αυτόν τον σχεδιασμό ρυθμιστή ρεύματος τάσης εναλλάκτη αυτοκινήτου.

4) Κύκλωμα φορτιστή ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος IC 741

Αυτό το κύκλωμα προσφέρει διαχείριση φόρτισης μπαταρίας σε στερεά κατάσταση. Η περιέλιξη πεδίου του εναλλάκτη αρχικά διεγείρεται μέσω του λαμπτήρα ανάφλεξης όπως συμβαίνει με μια παραδοσιακή μέθοδο.

Η τρέχουσα κίνηση πέρα ​​από τον τερματικό WL ταξιδεύει μέσω Q1 στον τερματικό F και τέλος στο πηνίο πεδίου. Μόλις κινηθεί ο κινητήρας, το ρεύμα από το δυναμό του αυτοκινήτου κινείται μέσω D2 στο Q1. Η ενδεικτική λυχνία ανάφλεξης σβήνει αφού η τάση τερματικού WL υπερβαίνει αυτήν της μπαταρίας. Το ρεύμα κινείται επίσης μέσω του D5 προς την μπαταρία.

Σε αυτό το σημείο, το IC1 που είναι ανθεκτικό ως συγκριτικό ανιχνεύει την τάση της μπαταρίας. Όταν αυτή η τάση στην είσοδο μη αναστροφής γίνεται υψηλότερη από την είσοδο αντιστροφής (στερεωμένη στα 4,6 βολτ μέσω του zener D4) προκαλεί την έξοδο του ενισχυτή.

Το ρεύμα περνά στη συνέχεια μέσω D3 και R2 προς τη βάση Q2 και το ενεργοποιεί αμέσως. Αυτή η ενέργεια συνεπάγεται ότι η βάση Q1 την απενεργοποιεί και αφαιρεί το ρεύμα που εφαρμόζεται στο τύλιγμα πεδίου. Η έξοδος του εναλλάκτη πέφτει τώρα, προκαλώντας επίσης μείωση της τάσης της μπαταρίας.

Αυτή η διαδικασία διασφαλίζει ότι η τάση της μπαταρίας διατηρείται πάντα σταθερή και δεν επιτρέπεται ποτέ να υπερφορτίζεται. ο τάση πλήρους φόρτισης μπαταρίας μπορεί να τροποποιηθεί μέσω RV1 σε περίπου 13,5 volt.

Στη διάρκεια κρύες καιρικές συνθήκες κατά την εκκίνηση του αυτοκινήτου, η τάση της μπαταρίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά χαμηλά. Μόλις ο κινητήρας έχει αναφλέξει, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας γίνεται επίσης πολύ χαμηλή, αναγκάζοντάς την να τραβήξει πάρα πολύ ρεύμα από τον εναλλάκτη και έτσι να οδηγήσει σε πιθανή φθορά του εναλλάκτη. Προκειμένου να περιοριστεί αυτή η υψηλή κατανάλωση ρεύματος, η αντίσταση R4 εισάγεται στο πρωτεύον τερματικό ισχύος από τον εναλλάκτη.

Η αντίσταση R4 επιλέγεται διασφαλίζοντας ότι το υψηλότερο δυνατό ρεύμα (Συνήθως 20 αμπέρ) παράγεται 0,6 βολτ κατά μήκος του, γεγονός που προκαλεί την ενεργοποίηση του Q3. Η στιγμή Q3 ενεργοποιεί τις τρέχουσες κινήσεις μέσω του αγωγού τροφοδοσίας μέσω του R2 προς τη βάση Q2, ενεργοποιώντας την, η οποία στη συνέχεια, διακόπτει το Q1 και διακόπτει τη ροή ρεύματος στο τύλιγμα του πεδίου. Λόγω αυτού, το δυναμό ή η έξοδος του εναλλάκτη μειώνεται τώρα.

Δεν χρειάζεται να γίνουν τροποποιήσεις στην αρχική καλωδίωση του εναλλάκτη στο αυτοκίνητο. Το κύκλωμα θα μπορούσε να εγκλωβιστεί μέσα σε ένα παλιό κιβώτιο ρυθμιστή, τα Q1, Q2 και D5 πρέπει να είναι προσαρτημένα σε μια κατάλληλα διαστάσεων ψύκτρα.