Многие знают о таком устройстве, как регулятор напряжения генератора, но не каждый способен сказать, какие принципы лежат в основе его работы и как можно осуществить диагностику.
Стоит отметить, что этот прибор крайне важен, ведь с его помощью происходит стабилизация напряжения на выходе генератора. Представьте, как работает двигатель в процессе движения.
Обороты его постоянно изменяются, причем в широком диапазоне, начиная от 700-900 об/мин, а заканчивая пятью, семью либо даже десятью тысячами. Как следствие – частота вращения ротора генератора также изменяется в широком диапазоне.
И при любом значении оборотов должно поддерживаться стабильное напряжение, которого будет достаточно для зарядки аккумуляторной батареи. Если имеются какие-либо дефекты, то требуется тщательная проверка регулятора напряжения генератора.
Механические регуляторы напряжения
История автомобилестроения насчитывает уже более сотни лет, за это время было изобретено и внедрено множество конструкций, которые улучшают показатели всех агрегатов.
Среди них и реле-регулятор, так как современная машина не сможет без него нормально работать. Изначально использовались механические устройства, в основе которых лежало электромагнитное реле.
Например, регулятор напряжения генератора ВАЗ первых моделей был именно таким.
У него, как оказалось позднее, нет никаких плюсов, сплошь и рядом недостатки. Причем основной минус – это низкая надежность вследствие того, что присутствуют подвижные контакты. Они со временем стираются, так как прибор работает постоянно, без остановок.
Кроме того, иногда требуется проводить регулировочные работы, что не очень хорошо сказывается на эксплуатации автомобиля. Современность диктует правило, по которому машина должна проходить техобслуживание своевременно в сервисных центрах.
И водитель не должен уметь проводить сложный ремонт, от него требуется только умение управлять автомобилем и менять колесо (это максимум).
По причинам, указанным выше, широкое распространение получили регуляторы напряжения электронного типа. Прогресс не стоит на одном месте, поэтому на смену электромагнитным реле пришли ключевые транзисторы, симисторы, тиристоры.
У них очень высокая надежность, так как отсутствуют механические контакты, вместо которых имеется кристалл полупроводника. Конечно, технология производства таких устройств должна быть продумана. В противном случае возможен выход из строя полупроводника.
Осуществляется проверка регулятора напряжения генератора такого типа достаточно просто, нужно только учесть его особенности.
Если сравнивать с предыдущим, механическим типом реле-регуляторов, можно увидеть одну особенность – электронные выпускаются в одном корпусе с щетками. Это позволяет сэкономить место, а самое главное – облегчить процедуру замены и диагностики.
Особая черта электронных типов – это точность регулирования напряжения. Свойства полупроводника не изменяются в процессе работы. Поэтому напряжение на выходе генератора всегда будет одинаковым. Но стоит поговорить и о способе регулирования, о том, как происходит весь процесс.
А он достаточно интересный, придется рассмотреть в общих чертах конструкцию генератора.
Из каких элементов состоит автомобильный генератор
Основа – это корпус, иначе он называется статором. Это неподвижная часть любой электрической машины. В статоре имеется обмотка. В автомобильных генераторах она состоит из трех частей. Все дело в том, что на выходе генерируется трехфазное переменное напряжение, значение его — около 30 Вольт. Причина использования такой конструкции – уменьшение пульсаций, так как фазы перекрывают друг друга, в результате появляется после выпрямителя постоянный ток. Для преобразования напряжения используются шесть полупроводниковых диодов. Они имеют одностороннюю проводимость. Если произойдет пробой, то определить это при помощи тестера достаточно просто.
Но не будет на выходе статорной обмотки напряжения, если не учесть одно условие – необходимо магнитное поле, причем движущееся. Сделать его несложно, достаточно на металлическом якоре намотать обмотку и подать на нее питание. Но теперь возникает вопрос о стабилизации напряжения. Делать это на выходе нет смысла, так как элементы потребуются очень мощные, ведь токи большие.
Но тут приходит на помощь конструкторам одна особенность электрических машин – если на роторную обмотку подать стабилизированное напряжение, то магнитное поле не будет изменяться. Следовательно, на выходе генератора также стабилизируется напряжение. Так же работает и генератор ВАЗ 2107, регулятор напряжения которого функционирует на тех же принципах, что и у «десяток».
Компоненты регулятора напряжения
Современные автомобили оснащаются довольно простыми конструкциями. Они неразборные, совмещены в одном корпусе два элемента – непосредственно регулятор и графитовые щетки, передающие напряжение питания на роторную обмотку генератора. Причем электронные типы устройств могут быть двух видов. Например, регулятор напряжения генератора ВАЗ-2110 выпуска конца 90-х годов был изготовлен на монтажной плате небольшого размера. Современные же устройства делаются с использованием одного кристалла полупроводника, в котором находятся все элементы. Можно даже сказать, что это небольшая микросхема.
Графитовые щетки подключаются к выводам монтажной платы или полупроводникового элемента. Напряжение к ним подается от аккумуляторной батареи через лампу, которая необходима для диагностики генератора. Обратите внимание на то, что нельзя ставить вместо нее светодиодные элементы, так как у них нет внутреннего сопротивления.
Грубо говоря, лампа накаливания работает и в качестве предохранителя. Если нить перегорает, то прекращается подача напряжения на роторную обмотку, генератор перестает работать. Если же загорается лампа, то имеется поломка. Либо щетки стерлись, либо ремень порвался, но иногда случается и так, что выходят из строя полупроводниковые диоды в выпрямителе.
В таком случае необходима замена регулятора напряжения генератора на новый.
Как снять регулятор
Если неисправность только лишь в регуляторе напряжения, то работ по его замене немного. Инструмента тоже особого потребуется – хватит одной отвертки. Полностью разбирать генератор не нужно, так как щетки с регулятором напряжения находятся на задней его крышке.
Не потребуется даже ослаблять ремень. Снимать регулятор напряжения генератора 2110 нужно в двух случаях:
- Стерлись полностью щетки.
- В полупроводнике произошел пробой.
Варианты проверки прибора будут представлены ниже. Для начала отключите аккумуляторную батарею. Дело в том, что от нее идет к генератору силовой провод, на нем нет никакой защиты, потому как с его помощью происходит зарядка АКБ.
А ток потребления этой цепи очень высокий. На корпусе регулятора имеется один разъем, от него отсоедините провод. Теперь можно выкрутить два болта крепления. После этого регулятор напряжения генератора без труда извлекается из задней крышки.
Настало время проверить его.
Диагностика регулятора напряжения
Первым делом обратите внимание на состояние щеток – если их длина меньше 0,5 см, то необходимо менять узел в сборе. Не стоит заниматься изобретением велосипеда. Припаивать новые щетки нет смысла, так как надежность от этого только пострадает.
Так как проверить регулятор напряжения генератора можно несколькими способами, начать стоит с самого сложного – со снятием прибора. Для диагностики вам потребуется блок питания, на выходе которого напряжение можно изменять в пределах 10-18 Вольт.
Также вам необходима лампа накаливания. Ее электрические параметры следующие: напряжение питания — 12 Вольт, мощность — 2-3 Ватта. Подаете питание следующим образом:
- Плюсовой вывод на разъем в корпусе регулятора (он на новых образцах единственный).
- Минус на общую пластину.
Лампа накаливания включается между двумя щетками. Порядок действий следующий:
- При подаче напряжения 12-12,5 Вольт лампа накаливания должна гореть.
- При напряжении свыше 15 Вольт она должна гаснуть.
Если она горит при любом напряжении питания, либо не горит ни в одном из этих случаев, то имеется поломка регулятора и его требуется заменить.
Как сделать диагностику без снятия?
Не рекомендуется проводить такую проверку, так как нет возможности оценить состояние щеточного узла. Но случаи бывают разные, поэтому даже такая диагностика может дать свои плоды. Для работы вам потребуется мультиметр или, если такового нет, лампа накаливания. Для вас главное – это провести замер напряжения в бортовой сети автомобиля, определить, нет ли скачков. Но их можно заметить и при езде. Например, мигание света при изменении оборотов коленчатого вала двигателя.
Но точнее окажутся измерения, проведенные с использованием мультиметра или вольтметра с растянутой шкалой. Заведите двигатель и включите ближний свет. Подключите мультиметр к клеммам аккумуляторной батареи.
Напряжение не должно превышать 14,8 Вольт. Но и нельзя, чтобы оно опускалось ниже 12. Если оно находится не в дозволенном интервале, то имеется поломка регулятора напряжения.
Не исключено, что нарушены контакты в местах соединения прибора с генератором, либо окислены контакты проводов.
Модернизация схемы регулятора
То, насколько полной будет зарядка аккумулятора, напрямую зависит от регулятора напряжения. К сожалению, простые конструкции, описанные выше, имеют большой разброс параметров. Поэтому, купив в одном магазине три экземпляра одинаковых устройств, вы получите различное напряжение на выходе. И это факт, никто и спорить не будет. Если не хватает аккумулятору зарядки, то он будет за короткое время терять свою емкость. И завести двигатель не сможет. Потребуется его восстанавливать только стационарным зарядным устройством.
Но ведь можно установить регулятор напряжения генератора трехуровневый, который позволяет изменять характеристики простым переключением тумблера. В его схеме находятся два полупроводника, у которых характеристики немного отличаются.
За счет этого появляется возможность регулировки выходного напряжения. При включении одного полупроводника на выходе появляется 14,5 Вольт, а если другой пустить в цепь, то будет несколько выше.
Использование такого устройства актуально в зимний период времени, когда емкость АКБ снижается и требуется дополнительная зарядка.
Как установить трехуровневый регулятор?
Для этой процедуры вам потребуется небольшой набор инструментов. Нужна отвертка, термоусадочная изоляция, саморезы, возможно, что необходима будет дрель со сверлом 2-4 мм. Итак, все по порядку. Первым делом нужно выкрутить два болта, которыми крепится щеточный узел и регулятор. На его место нужно поставить новый, который идет в комплекте. Отличие его от простого в том, что там только стоят щетки, полупроводники расположены в отдельном блоке. Второй узел вам нужно расположить недалеко от генератора, на кузове автомобиля.
Для этого сделайте небольшие отверстия для крепления. Стоит заметить, что блок с полупроводниками нуждается в дополнительном охлаждении. Поэтому потребуется его устанавливать на радиатор из алюминия, только после этого производить крепеж к элементам кузова.
Если не обеспечить достаточное охлаждение, то возможен выход из строя прибора, а также нарушение его работы – регулирование будет происходить неправильно. После окончания крепежных работ соединяете два узла проводами, проводите изоляцию.
Желательно соединительные провода крепить с помощью хомутов-стяжек к имеющимся жгутам.
Можно ли самостоятельно изготовить трехуровневый регулятор?
Если вы знакомы с радиотехникой, можете найти на диоде катод и анод, то для вас не составит труда самому сделать такое устройство. Вопрос в том, есть ли в этом смысл. Вам потребуется для изготовления два диода Шоттки. Если они у вас имеются, то цена конструкции окажется мизерной.
Но если же их придется покупать (причем неизвестно, по какой цене), то можно сравнить затраты со стоимостью готового трехуровневого регулятора. Схема регулятора напряжения генератора трехуровневого типа несложная, повторить ее сможет любой человек, который умеет обращаться с паяльником.
Для реализации вашей задумки потребуется еще пластиковый корпус. Можно использовать и алюминий, это даже будет лучше, так как охлаждение будет происходить эффективнее.
Только желательно покрыть все поверхности слоем изоляции, чтобы при езде не произошло замыкание контактов на корпус. Также вам потребуется установить переключатель, который будет коммутировать полупроводниковые элементы.
Работы по установке прибора на автомобиль аналогичны тем, что были описаны в прошлом пункте. Стоит также заметить, что вам необходимо все равно приобретать щеточный узел.
Выводы
Не нужно пренебрегать таким прибором, как регулятор напряжения автомобильного генератора. От его качества и состояния зависит срок службы аккумуляторной батареи. И если имеются какие-либо дефекты в приборе, то его необходимо заменить.
Следите за состоянием этого элемента, при необходимости зачищайте контакты, чтобы не появлялись сбои. Генератор находится в нижней части моторного отсека, а если нет грязезащитного щитка, то на него попадает очень много воды и грязи в плохую погоду.
А это приводит к появлению дефектов, причем не только в регуляторе напряжения, но даже в обмотках статора и ротора. Поэтому для нормального функционирования всех систем необходим уход за автомобилем.
И перед тем как проверить регулятор напряжения генератора, проведите тщательный осмотр и очистите от загрязнений все элементы конструкции.
Регулятор напряжения своими руками: простые самодельные схемы для повторения
Описание устройства
Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.
Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.
Разновидности приборов
По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей.
Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы.
Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.
При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:
резисторы;- тиристоры или транзисторы;
- цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.
Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.
Характеристика регулятора
По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.
Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.
К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:
- Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.- Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
- Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
- Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
- Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
- Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
- Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.
Особенности изготовления
Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.
Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.
Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:
паяльник;- мультиметр;
- припой;
- пинцет;
- кусачки;
- флюс;
- технический спирт;
- соединительные медные провода.
Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.
Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ).
Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа.
В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.
При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.
Простые схемы
Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).
При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.
Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.
Симисторный вид
Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.
Для сборки схемы понадобится:
| Наименование | Номинал | Аналог |
| Резистор R1 | 470 кОм | |
| Резистор R2 | 10 кОм | |
| Конденсатор С1 | 0,1 мкФ х. 400 В | |
| Диод D1 | 1N4007 | 1SR35–1000A |
| Светодиод D2 | BL-B2134G | BL-B4541Q |
| Динистор DN1 | DB3 | HT-32 |
| Симистор DN2 | BT136 | КУ 208 |
Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.
Реле напряжения
Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар.
Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения.
Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.
Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:
- работать в широком диапазоне температур;
- выдерживать скачки напряжения;
- иметь возможность отключения во время запуска мотора;
- обладать малым падением разности потенциалов.
Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.
Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора.
Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения.
Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.
Управляемый блок питания
Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.
Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок.
Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр.
Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.
Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока.
То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.
Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.
Дополнительный регулятор для автомобильного генератора
Заряд аккумулятора в автомобиле от штатного генератора, особенно в зимнее время года, может вызывать некоторые затруднения.
Из-за погрешности работы встроенного регулятора напряжения ток, подаваемый на обмотку возбуждения генератора, бывает недостаточным для поддержания выходного напряжения на уровне 14,2…14,7В, даже без подключения потребителей. Подключение нагрузки, а именно: лампы ближнего света и разного рода обогреватели, только усугубляет ситуацию.
Постоянный недозаряд грозит образованием сульфата свинца на пластинах аккумулятора, что снижает его ёмкость, и, в конечном итоге, не только не позволит завести двигатель, но и выведет аккумулятор из строя.
Например, производитель «Akom» в своей инструкции указывает: «Для эффективной и полной зарядки АКБ, изготовленных по технологии Ca/Cа, зарядное устройство должно обеспечивать зарядное напряжение 16,0 В». Для бортовой сети это напряжение великовато, но для заряда зимой во время поездок хватит и 14,5…14,8В.
Очень популярным решением для этой проблемы в сети интернет является последовательное включение диода в разрыв питания регулятора напряжения автомобильного генератора. Суть доработки в следующем. Встроенный регулятор генератора отслеживает напряжение питания бортсети автомобиля.
Добавление диода вычитает из его питающего напряжения 0,5…0,7В в зависимости от его типа и тока нагрузки.
Регулятор будет стремиться компенсировать это падение напряжения, поскольку питающее напряжение в сети уменьшилось, ток в обмотке возбуждения генератора будет увеличен до значения, которое позволит добавить именно это значение падения напряжения, что приведёт к росту напряжения бортсети. Способ простой и эффективный. Но есть недостаток – из-за конкретного типа диода, тока нагрузки и температуры окружающей среды падение напряжения может существенно отличаться от необходимого. Предлагаемая конструкция поможет внести предсказуемость в работу автомобильного генератора путём добавления регулируемой вольтдобавки — соединения предлагаемого устройства между питанием штатного встроенного автомобильного генератора и питанием бортсети автомобиля.
Схема достаточно проста:
Основа схемы – ОУ DA2. Он сравнивает опорное напряжение, поступающее с элементов C1, R1…R3, DA1, с напряжением, снимаемым со стока транзистора VT1.
Уменьшение падения напряжения сток-исток VT1 относительно опорного напряжения приводит к его закрытию, что стабилизирует вычитающее напряжение регулятора генератора на уровне, устанавливаемом резистором R3.
Элементы R4, R5, C2 предотвращают самовозбуждение схемы, ОУ DA2 без них на ёмкостную нагрузку, которой является затвор VT1, нормально работать не будет. Конденсаторы C1, C3…C5 фильтруют помехи в цепи питания. Диодный мост VD1 – аварийный.
В случае нештатной работы регулятора он не позволит превысить падение напряжения в питающей цепи регулятора напряжения более 1,4В. Резистор R6 необходим для первичной настройки падения напряжения между выводами сток-исток транзистора VT1 без подключения к генератору.
Фото собранного устройства:
Элементы C1, C4, C5, DA1, R3 приклеены на плату. Это поможет им пережить вибрацию во время движения автомобиля. Сторона пайки компонентов печатной платы для защиты от влаги покрыта акриловым лаком:
Сама плата устанавливается на радиатор:
Вообще-то, хватит радиатора и поскромнее, достаточно алюминиевой пластины толщиной 5мм, но это у кого что найдётся. Внешние компоненты также частично покрыты акриловым лаком. Всё в сборе размещается в подходящем по размеру корпусе:
В нём же установлен выключатель регулятора для работы в тёплое время года:
В этом случае он замыкает входную и выходную цепь (сток – исток транзистора VT1), исключая влияние устройства на работу генератора.
Собранный из исправных элементов регулятор в дополнительных настройках не нуждается. Добавка необходимой величины напряжения бортсети автомобиля осуществляется подстройкой резистора R3. Контроль этой величины осуществляется с помощью вольтметра между входной и выходной цепи регулятора (сток – исток транзистора VT1).
О замене элементов. ОУ DA2 подойдёт любой, допускающий работу при входных напряжениях, равных питающему, в даташите при этом указывается – «common-Mode Input Voltage Range Includes VCC+». Из наименее экзотических подойдут ОУ LF355/6/7. Тут необходимо добавить, что использование цанговой панельки для ОУ – мера вынужденная.
То, что продавалось под маркировкой TL071CN действительности не соответствовало – они не работали от входных напряжений, равных питающему. Приходилось подбирать. Если с оригинальными ОУ проблем нет, лучше запаивать микросхему в плату напрямую. Транзистор VT1 можно заменить на IRF5210N или аналогичные.
Однако не следует забывать, что сопротивление сток – исток применяемого транзистора ограничивает минимальное падение напряжения на регуляторе, а следовательно, минимальную вольтдобавку бортсети. Иными словами, транзисторы с большим сопротивлением сток – исток будут работать как обычные сопротивления даже при подаче открывающего напряжения 15В на затвор – исток.
Диодный мост VD1 подойдёт любой, подходящий для удобного монтажа на радиатор под «винт». В общем-то, именно это и послужило причиной выбора именно диодного моста.
Можно было бы использовать 2 последовательно соединённых диода, но их сложнее крепить к радиатору. Стоит ещё заметить, что если вольтдобавка не превышает 0,6В, можно ограничиться только одним защитным диодом. В случае с использованием диодного моста можно соединить на плате перемычкой выводы «~ ~» с «+» или «-».
Задача DA1 – поддержание стабильного опорного напряжения вне зависимости от температуры окружающей среды. Источник опорного напряжения DA1 можно заменить низковольтным стабилитроном или стабистором. При этом, возможно, придётся изменить номиналы сопротивлений R2, R3 для плавной настройки.
В крайнем случае, вместо DA1 можно применить 3 последовательно соединённых диода 1N4148, — работать это будет, но погрешность составит +-6,3 мВ на изменение одного градуса Цельсия.
Если настраивать падение напряжения регулятора «на морозе» (резистором R3), это может оказаться приемлемым за счёт относительно небольших колебаний температуры.
Для упрощения установки в капот автомобиля имеет смысл предусмотреть клеммы подключения:
И самое главное. Для данной доработки генератора необходимо, чтобы питание встроенного регулятора автомобильного (или тракторного) генератора имело отдельное питание. Например, от замка зажигания.
В этом случае подключение не вызовет никаких затруднений. В отличие от конструкционных решений, где питание встроенного регулятора осуществляется от внутренних цепей генератора.
В этом случае без частичной разборки корпуса не обойтись…
Список радиоэлементов
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Polzovatelyam.zip (73 Кб)
Реле регулятор напряжения: стабильность напряжения бортовой электросети
Реле регулятор напряжения: стабильность напряжения бортовой электросети
В каждом современном транспортном средстве присутствует развитая электрическая сеть, стабилизация напряжения в которой осуществляется специальным блоком — реле-регулятором. Все о реле-регуляторах, их существующих типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене этих деталей — читайте в статье.
Что такое реле-регулятор напряжения?
Реле-регулятор напряжения (регулятор напряжения) — компонент электрической системы транспортного средства; механическое, электромеханическое или электронное устройство, обеспечивающее поддержку действующего в бортовой электросети напряжения в определенных границах.
Электрическая система транспортных средств построена так, что при остановленном силовом агрегате источником питания выступает аккумуляторная батарея (АКБ), а при запущенном — генератор, преобразующий часть мощности мотора в электроэнергию.
Однако генератор имеет существенный недостаток — напряжение вырабатываемого им тока зависит от частоты вращения коленчатого вала, а также от потребляемого нагрузкой тока и окружающей температуры.
Для устранения этого недостатка применяется вспомогательное устройство — реле-регулятор или просто регулятор напряжения.
Регулятор напряжения решает несколько задач:
- Стабилизация напряжения — поддержка напряжения бортовой сети в заданных пределах (в пределах 12-14 или 24-28 вольт с допустимыми отклонениями);
- Защита АКБ от разряда через цепи генератора при остановленном двигателе;
- Отдельные типы регуляторов — автоматическое отключение стартера при успешном пуске двигателя;
- Отдельные типы регуляторов — автоматическое подключение и отключение генератора от АКБ для ее заряда;
- Отдельные типы регуляторов — изменение напряжения бортовой сети в зависимости от текущих климатических условий (перевод электросистемы на летнюю и зимнюю эксплуатацию).
Реле-регуляторами оснащаются все транспортные средства, тракторы и различные машины.
Неисправность данного блока нарушает работу всей электросистемы, в отдельных случаях это может привести к поломке электрооборудования и пожарам.
Поэтому неисправный регулятор необходимо как можно скорее заменить, а для верного выбора новой детали следует разобраться в существующих типах, конструкции и принципе действия регуляторов.
Типы, конструкция и принцип работы реле-регулятора
Блок-схема регулятора напряжения
Сегодня существует несколько типов реле-регуляторов, однако в основе их работы лежат одинаковые принципы. Любой регулятор содержит три взаимосвязанных элемента:
- Измерительный (чувствительный) элемент;
- Элемент сравнения (управления);
- Регулирующий элемент.
Регулятор подключается к обмотке возбуждения генератора (ОВГ) осуществляя измерение и изменение силы тока в ней — этим и обеспечивается стабилизация напряжения. В общем случае эта система работает следующим образом.
Измерительный элемент, построенный на основе делителя напряжения, постоянно отслеживает силу тока в ОВГ и преобразует ее в сигнал, поступающий на элемент сравнения (управления). Здесь сигнал сравнивается с эталоном — тем значением напряжения, которое в норме должно действовать в электросистеме автомобиля.
Элемент сравнения может строиться на основе вибрационных реле и стабилитронах. Если поступающий от измерительного элемента сигнал соответствует эталонному (с допустимым отклонением), то регулятор бездействует.
Если же поступающий сигнал отличается от эталонного в ту или иную сторону, то элементом сравнения формируется управляющий сигнал, поступающий на регулирующий элемент, построенный на реле, транзисторах или иных элементах. Регулирующий элемент изменяет ток в ОВГ, чем и достигается возврат напряжения на выходе генератора в необходимые границы.
Как уже указывалось, блоки регулятора строятся на различной элементной базе, по этому признаку устройства делятся на несколько типов:
- Вибрационные;
- Контактно-транзисторные;
- Электронные транзисторные (бесконтактные);
- Интегральные (транзисторные, выполненные по интегральной технологии).
Схема вибрационного реле-регулятора
Исторически первыми появились вибрационные устройства, которые, собственно, и называются реле-регуляторами. В таком устройстве все три блока могут объединяться в одной конструкции — электромагнитном реле с нормально замкнутыми контактами, хотя измерительный элемент может выполняться в виде делителя на резисторах.
В качестве эталонной величины в реле выступает сила натяжения возвратной пружины. В общем случае реле-регулятор работает просто.
При малом токе на ОВГ или низком напряжении на выходе генератора (в зависимости от способа подключения регулятора) реле не работает и через его замкнутые контакты свободно проходит ток — это приводит к росту напряжения.
При повышении напряжения реле срабатывает, напряжение в цепи падает и реле отпускается, напряжение вновь возрастает и реле опять срабатывает — так реле переходит в колебательный режим. При изменении напряжения на генераторе в ту или иную сторону изменяется частота колебаний реле, что и обеспечивает стабилизацию напряжения.
В настоящее время вибрационные реле, имеющие малую эффективность и недостаточную надежность, уже не используются на транспортных средствах.
В свое время их вытеснили контактно-транзисторные регуляторы, в которых в качестве сравнивающего/управляющего элемента используется вибрационное реле, а в качестве регулирующего — транзистор, работающий в режиме ключа.
Здесь транзистор играет роль контактов реле, поэтому в целом работа такого регулятора аналогично описанной выше. Сегодня регуляторы такого типа практически вытеснены бесконтактными транзисторными различных конструкций.
В бесконтактных транзисторных регуляторах реле заменено на более простой полупроводниковый прибор — стабилитрон. В качестве эталонного значения используется напряжение стабилизации стабилитрона, а регулирующий элемент построен на основе транзисторов.
При низком напряжении стабилитрон и транзисторы находятся в таком состоянии, что на ОВГ подается максимальный ток, что приводит к росту напряжения.
При достижении необходимого уровня напряжения стабилитрон и транзисторы переходят в другое состояние и начинают работать в колебательном режиме, что, как и в случае обычного реле, обеспечивает стабилизацию напряжения.
Современные электронные регуляторы строятся на транзисторах и могут иметь широтно-импульсный модулятор (ШИМ), посредством которого задается частота переключения схемы и возможность внедрения устройства в общую автомобильную систему управления.
Бесконтактные транзисторные регуляторы могут выполняться на дискретных элементах и по интегральной технологии. В первом случае используются обычные электронные компоненты (стабилитроны, транзисторы, резисторы и т.д.), во втором случае весь блок собран на одной микросхеме или компактном блоке из залитых компаундом компактных радиодеталей.
Рассмотренную конструкцию имеют простейшие реле-регуляторы, в реальности же используются более сложные устройства с различными вспомогательными блоками — управления стартером, предотвращения разряда АКБ через обмотку возбуждения, коррекции режима работы в зависимости от температуры, защиты схемы, самодиагностики и другими. На многих реле-регуляторах тракторов и грузовых автомобилей также реализована возможность ручной регулировки напряжения стабилизации. Данная регулировка выполняется с помощью переменного резистора (в вибрационных устройствах — с помощью пружины) посредством вынесенной за пределы корпуса рычажка или рукоятки.
Реле-регуляторы напряжения для установки вне генератора
Регуляторы выполняются в виде небольших блоков, монтируемых непосредственно на генератор или в удобном месте транспортного средства. Подключение устройства может осуществляться к ОВГ и/или выходу генератора, либо к участку бортовой электросети, где требуется стабилизированное напряжение. При этом один вывод ОВГ обязательно подключается к «+» или к «-» бортовой электросети.
Вопросы выбора, диагностики и замены реле-регуляторов напряжения
В реле-регуляторах могут возникать различные неисправности, которые в большинстве случаев проявляются отсутствием тока заряда АКБ и, напротив, чрезмерным током заряда АКБ.
Простейшая проверка регулятора может быть проведена с помощью вольтметра — достаточно запустить двигатель и в течение 10-15 минут дать ему поработать с частотой 2500-3000 об/мин и со включенными фарами.
Затем, не снижая оборотов и не выключая фар, измерить напряжение на клеммах АКБ — оно должно составлять 14,1-14,3 вольта (для 24-вольтовых в два раза выше). Если напряжение значительно ниже или выше, то это повод проверить генератор, и, если он в порядке — заменить регулятор.
На замену следует брать реле-регулятор того же типа и модели, что был установлен ранее. Особенно нужно обращать внимание на порядок подключения регулятора к бортовой сети (к каким клеммам генератора и других элементов), а также на напряжение питания и токи.
Замену детали необходимо выполнять по инструкции, работ можно выполнять только при остановленном двигателе и снятой с АКБ клеммы.
Если соблюдены все рекомендации, а регулятор подобран верно, то он сразу начнет работать, обеспечивая нормальное функционирование электросистемы.
Другие статьи
#Палец поршневой
Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна
02.02.2022 | Статьи о запасных частях
В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.
#Уплотнитель стекла
Загрузка...
