Каждый автолюбитель желает более полно контролировать состояние системы электропитания в автомобиле. И перезарядка, и недозарядка аккумуляторной батареи негативно сказываются на ее "здоровье ", сокращая и без того недолгий срок службы накопителя энергии. Вопросам обеспечения оптимальных условий эксплуатации батареи аккумуляторов посвящена предлагаемая статья.

Элементом контроля работоспособности системы батарея-генератор-реле-регулятор (стабилизатор бортового напряжения), как правило, служит реле контроля зарядки. Опыт эксплуатации классических "Жигулей" показывает, что можно улучшить информативность контрольной лампы, заменив их стандартное реле РС702 его электронным вариантом.

Анализ контролирующих устройств, опубликованных на страницах журнала "Радио" за последние 75 лет, не выявил варианта, подходящего во всех отношениях. Все-таки оптимальным представляется такой, в котором имеющаяся на щитке приборов сигнальная лампа помимо отсутствия зарядки указывала бы и на избыточное напряжение в системе электропитания

Предлагаемое вниманию читателей устройство отличается от известных полной конструктивной и электрической взаимозаменяемостью с реле РС702, быстрым монтажом и демонтажом. Оно реализует смешанный принцип контроля состояния бортовой сети автомобиля. Отсутствие или наличие зарядки батареи определяется не по уровню напряжения, а по отсутствию или наличию зарядного тока. Именно так работает и реле РС702.

Этот принцип дает определенные преимущества: обеспечивает простоту и надежность устройства, отсутствие необходимости в определении и установке порога срабатывания, практически независимость от температуры, что немаловажно для измерительных узлов. Мониторинг по превышению напряжения - традиционный, посредством датчика максимального напряжения (ДМН).

Реле контроля заряда функционально можно разделить на следующие составные части (см. принципиальную схему): датчик тока зарядки с усилителем напряжения - R1-R3, VT1; ДМН - R5-R7, DA1; генератор импульсов - С2, R8, DD1.1; усилитель тока - VT2; буфер-инвертор - DD1.2-DD1.4.

Электронное реле контроля зарядки

При замыкании контактов выключателя SA1 "Зажигание" (двигатель не запущен или работает на малых оборотах) транзистор VT1 остается закрытым, так как в его базовой цепи протекает незначительный обратный ток диодов VD2, VD4, VD6 генераторного блока. Поэтому напряжение на конденсаторе С1 и нижнем по схеме входе триггера Шмитта DD1.1 практически равно нулю.

ДМН представляет собой компаратор напряжения, выполненный на управляемом стабилитроне DA1 (TL431ILP, отечественный аналог КР142ЕН19 [1]). Стабилитрон закрыт, поскольку на его управляющем выводе напряжение, снимаемое с делителя R5R6, меньше внутреннего образцового (оно равно 2,5 В).

Поэтому конденсатор С2 через блокирующий диод VD1 устройства заряжен почти до питающего напряжения. Генератор импульсов заторможен, и на его выходе высокий уровень. На выходе буфера DD1.2-DD1.4 низкий уровень, транзистор VT2 открыт и насыщен Светит контрольная лампа HL1, указывающая на отсутствие зарядного тока батареи.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя напряжение, вырабатываемое генератором G1 автомобиля, увеличивается. Как только оно превысит напряжение на аккумуляторной батарее, открываются диоды трехфазного моста VD1- VD6 генераторного блока. Появляется пульсирующий ток в базовой цепи транзистора VT1. Вследствие этого на его коллекторе формируется импульсная последовательность с переменной скважностью. Интегрирующий конденсатор С1 выделяет постоянную составляющую. Как только ее значение превысит ориентировочно две трети напряжения питания микросхемы, триггер Шмитта DD1.1 переключится в противоположное состояние. В результате транзистор VT2 закрывается и лампа HL1 выключается.

Отметим, что по логике работы в обоих описанных режимах устройство не отличается от реле РС702.

Работа в третьем режиме зависит от уровня напряжения в бортовой сети. Если на автомобиле установлен термокомпенсированный стабилизатор, подобный [2, 3], то верхний предел контроля можно принять равным 15,5... 16 В. При использовании обычного реле-регулятора (стабилизатора) 121.3702 указанный порог можно уменьшить до 14,5...15 В.

По достижении выбранного порога срабатывает ДМН и напряжение на аноде блокировочного диода VD1 уменьшается примерно до 2 В. Заряженный конденсатор С2 закрывает диод VD1, снимая блокировку с генератора импульсов.

Конденсатор С2 начинает разряжаться через резистор R8 и выход триггера Шмитта DD1.1. Как только напряжение конденсатора, уменьшаясь, достигнет трети напряжения питания микросхемы, триггер DD1.1 переключится и на его выходе появится высокий уровень. Конденсатор снова начнет заряжаться через резистор R8 с выхода триггера - генератор начнет вырабатывать прямоугольные импульсы.

В результате транзистор VT2 будет периодически открываться и закрываться, лампа HL1 будет мигать, сигнализируя о нарушении в работе электрооборудования, приводящем к превышению напряжения бортовой сети. Применение микросхемы с триггерами Шмитта обусловлено их хорошей помехозащищенностью из-за "гистерезисной" характеристики.

Элементы HL2, R11 образуют дублирующий индикатор. Он не обязателен, но выручит при перегорании лампы HL1.

В реле вместо КТ502А может работать любой кремниевый р-n-р транзистор, а вместо КТ973А - любой составной кремниевый структуры p-n-р с допустимым током коллектора не менее 2А. Микросхему КР1561ТЛ1 желательно не менять на другие ввиду ее большей нагрузочной способности. При выборе микросхемы DA1 следует иметь в виду, что рабочий температурный интервал стабилитрона TL431ILP (и его разновидностей, относящихся к промышленному стандарту) - от -40 до +80 °С; у отечественного же аналога КР142ЕН19 - от -10 до +70 °С.

Реле собрано на монтажной плате размерами 47x29 мм из текстолита или гетинакса толщиной 1 мм. Соединения выполнены проводом МГТФ сечением 0,07 мм2, а наиболее сильноточные - 0,35 мм2. Плата прикреплена к гетинаксовой плате реле РС702 через две пластмассовые втулки.

Для установки электронного аналога необходимо развальцевать металлический кожух реле, снять с платы исполнительное электромагнитное реле, укоротить до 3...5 мм вывод 87. К выводам 30/51, 85 и 87 припаять гибкие проводники. Общий провод электронного аналога реле соединить с металлическим кожухом для обеспечения контакта при монтаже с корпусом автомобиля. После установки платы в кожух заново завальцевать его по периметру.

Для проверки работоспособности реле необходим регулируемый источник постоянного напряжения от 10 до 16 В с выходным током до 1,5 А. Плюсовой вывод источника соединяют с выводом 87, минусовый - с общим проводом. К выводу 30/51 подключают индикаторную автомобильную лампу АА12-3.

Изменяя питающее напряжение от 10 до 14 В, контролируют включение лампы. Соединяют вывод 85 через резистор сопротивлением 51...100 Ом с общим проводом - лампа должна выключиться. Затем плавно увеличивают питающее напряжение и наблюдают импульсное включение и выключение лампы. "Гистерезис" порогового напряжения обычно не превышает 20 мВ.

Подобно описанному проверяют работоспособность реле на автомобиле. Включают зажигание - индикаторная лампа на бортовом щитке включается и светит непрерывно. Запускают двигатель, и в режиме холостого хода отмечают выключение лампы.

Замыкают между собой проводники, подходящие к выводам 15 и 67 реле-регулятора, предварительно сняв их со штырей. Осторожно увеличивают обороты двигателя, и в зависимости от нагрузки бортовой сети контролируют импульсный режим работы лампы с частотой в несколько герц (она зависит от номиналов элементов R8, С2).

Литература

  • Интегральные микросхемы. Микросхемы для линейных источников питания и их применение (справочник). - М.: Додэка, 2001.
  • Бирюков С. Простой термокомпенсированный регулятор напряжения. - Радио, 1994, № 1, с. 34, 35.
  • Ломанович В. Термокомпенсирован ный регулятор напряжения. - Радио, 1985, № 5, с. 24-27.
  • Автор: В.Хромов, г.Красноярск

    Добавить комментарий

    Защитный код
    Обновить

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.