57 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Термокомпенсация для реле регулятора

Термокомпенсация для реле регулятора

Поиск

Температурная компенсация регулятора напряжения
Статьи
10.01.2014 23:42

При увеличении температуры обмоток регулятора увеличивается их сопротивление, уменьшается ток и намагничивание сердечника, что приводит к повышению напряжения, поддерживаемого регулятором.

Для поддержания постоянного напряжения генератора при изменении температуры регулятора применяют сопротивление температурной компенсации и магнит­ные шунты.

Сопротивление температурной компенсации выполняют из нихрома и включают последовательно основной обмотке регулятора. Вследствие незначительного изменения сопротивления нихрома при повышении температуры напряжение генератора будет возрастать незначительно (до 12%).

Магнитный шунт представляет собой пластинку из сплава никеля с железом (31% никеля, 69% железа) или из сплава никеля с железом и алюминием (34% никеля, 1,5% алюминия, 64,5% железа). При работе регулятора напряжения магнитный поток между сердечником и ярмом замыкается в основном через стальной якорек и частично через магнитный шунт, минуя якорек.

С помощью магнитного шунта обеспечивается температурное корректирование напряжения генератора. При повышении температуры окружающей среды напряжение генератора понижается, а при понижении повышается, что обеспечивает, нормальный режим заряда аккумуляторной батареи.

Магнитное сопротивление шунта возрастает при увеличении температуры сплава и снижается при ее уменьшении.

При повышении температуры окружающей среды возрастает и температура магнитного шунта. При этом магнитное сопротивление шунта становится большим и замыкающаяся через него часть магнитного потока уменьшается. Несмотря на уменьшение магнитного потока сердечника вследствие уменьшения тока в обмотке при нагреве величина замыкающейся через якорек части магнитного потока остается неизменной. При этом размыкание контактов регулятора напряжения, а следовательно, и величина регулируемого напряжения будет оставаться постоянной независимо от температуры регулятора.

Двухступенчатый регулятор уменьшает искрение контактов, зависящее от величины добавочного сопротивления, подобранного для предельных чисел оборотов вала двигателя. На средних числах оборотов регулятор работает на контактах 12. При дальнейшем повышении числа оборотов генератора контакты 12 разомкнутся. Напряжение генератора начнет увеличиваться, а следовательно, и увеличится ток в обмотке регулятора.

Якорек регулятора еще более притянется к сердечнику и контакты 2-3 замкнутся. Обмотка возбуждения окажется накоротко замкнутой и ток в ней резко уменьшится. Напряжение генератора начнет падать, контакты 23 разомкнутся и процесс будет повторяться. Регулятор будет работать на верхней паре контактов 23. Так как в этом случае добавочное сопротивление рассчитывается на меньший диапазон изменения числа оборотов, то величина его может быть взята меньшая, чем величина добавочного сопротивления двухконтактного регулятора, и искрение контактов будет небольшим.

В одноступенчатом регуляторе для уменьшения искрения параллельно контактам включается конденсатор.

Реле-регулятор с термокомпенсацией

Вниманию читателей предлагается автомобильный реле-регулятор на микроконтроллере PIC12F675, встраиваемый в штатный корпус регулятора. Основная его особенность — поддержание оптимального напряжения на выводах аккумуляторной батареи при работающем двигателе в зависимости от её температуры.

В журналах и Интернете довольно много сказано о «жизни» автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ) и представлено немало различных зарядных устройств, от простых до сложных, восстанавливающих «жизнь» АКБ. Большой интерес обусловлен тем, что автомобильные реле-регуляторы напряжения зачастую не обеспечивают оптимальной подзарядки батареи, особенно в зимнее время. К тому же зарядные устройства предназначены для профилактической зарядки вне автомобиля, что не совсем удобно. Как известно, напряжение свинцового аккумулятора зависит от его температуры. Чем ниже температура, тем ниже скорость протекания химических реакций и тем больше должно быть приложено напряжение к АКБ при зарядке. Штатные реле-регуляторы зачастую построены по простым компараторным схемам и неспособны обеспечить правильную зарядку. В продаже есть и тер-мокомпенсированные регуляторы, но установленные внутрь генератора, и нагревшись от двигателя, они также неспособны правильно следить за температурой АКБ. Существуют ещё трёхуровневые регуляторы, но они требуют хотя и редкого, но ручного переключения режима по напряжению (например, «минимум», «норма», «максимум») в соответствии с температурой за бортом автомобиля.

Предлагаемое устройство заменяет штатный реле-регулятор напряжения и позволяет эффективно использовать АКБ, не допуская её перезарядки и недозарядки при изменении температуры самой АКБ.

Схема регулятора представлена на рис. 1. Его «сердцем» является микроконтроллер DD1 PIC12F675-I/SN, тактирующийся от внутреннего генератора частотой 4 МГц. На микроконтроллер через делитель на резисторах R1 и R2 подаётся напряжение непосредственно с плюсового вывода аккумулятора (+АКБ). На ней же и закреплён датчик температуры ВК1 (LM135Z). Это аналоговый датчик с линейной зависимостью напряжения от температуры (ТКН = +10 мВ/К). Конденсаторы С1 и СЗ — помехоподавляющие. Микроконтроллер с помощью встроенного АЦП преобразует аналоговый сигнал датчика в цифровой код. Шаг измерения температуры в программе — 2 °С. По полученному значению программа вычисляет нужное напряжение.

Вычисление происходит на основе загруженной таблицы, построенной по графику, показанному на рис. 2. Вычисленное напряжение сравнивается с реальным на аккумуляторе, и если оно меньше необходимого, то микроконтроллер включает обмотку возбуждения (ОВ) генератора автомобиля. Чтобы исключить многократные переключения на пороговых значениях напряжений, предусмотрен гистерезис около 0,2 В между включением и выключением ОВ. Обмотка управляется ключом на полевом транзисторе VT1 IRLR2705. Для повышения надёжности устройства и ускорения переключения транзистора VT1 затвор последнего подключается сразу к двум выходам GP4 и GP5 микроконтроллера DD1. Питается микроконтроллер напряжением +5 В от интегрального стабилизатора DA1 L78L05CD. Такое же напряжение используется и в качестве образцового для внутреннего АЦП микроконтроллера. Сток транзистора VT1 подключён к проводу, идущему на зажим Ш, а через диод VD1 — к проводу, идущему на зажим В штатного реле-регулятора (см. схему электрооборудования автомобиля ВАЗ-2109). Потребляемый ток устройства — около 4 мА.

Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 27×21 мм. Чертёж платы показан на рис. 3, а на рис. 4 — расположение элементов в масштабе 2:1. Все резисторы и неполярные конденсаторы — для поверхностного монтажа типоразмера 0805, С4 — оксидный танталовый типоразмера А или В. К контактным площадкам на плате припаяны выходящие наружу через отверстие провода со стандартной четырёхконтактной колодкой на конце. Собранный регулятор помещён в корпус штатного реле-регулятора автомобиля ВАЗ-2109 старого образца. Корпус был аккуратно вскрыт, и на место старой платы приклеена новая. Датчик температуры LM135Z приклеен к толстой латунной шайбе теплопроводя-щим клеем. Эту шайбу затем фиксируют болтом крепления плюсового провода к выводу АКБ. К ней же припаивают питающий провод устройства, идущий от зажима Б.

Разьём ICSP для программирования не предусмотрен, поэтому микроконтроллер необходимо запрограммировать заранее либо соединить разъём программатора с соответствующими печатными площадками на плате тонкими проводами.

Внешний вид собранного регулятора показан на рис. 5. Его необходимо наладить при температуре +20 °С до установки в корпус. Отключают датчик температуры ВК1 и резистор R1, к затвору транзистора VT1 подключают вольтметр (желательно цифровой). Далее от

регулируемого источника питания подают напряжение +13,8 В на вход стабилизатора DA1 и проверяют наличие напряжения +5±0,1 В на его выходе. На затворе VT1 должен быть высокий логический уровень. Подключают вывод резистора R1. В этот момент высокий логический уровень на затворе VT1 должен смениться на низкий. Подборкой резистора R2 добиваются чёткого появления высокого уровня при напряжении 13,6 В и низкого при 13,8 В. Затем подключают вывод датчика температуры ВК1. При +20 °С порог переключения должен быть 14. 14,2 В. Подключив маломощную лампу на 12 В между стоком транзистора VT1 и плюсом источника питания, убеждаются в правильном переключении транзистора при изменении напряжения питания. На этом налаживание можно считать законченным.

При установке на автомобиль необходимо следить, чтобы провода от регулятора не оказались рядом с высоковольтными, а также защитить контактную колодку от попадания воды и грязи. Желательно применить экранированные провода для цепей питания и датчика температуры.

Этот регулятор напряжения эксплуатируется на автомобиле уже два года, и сбоев замечено не было. Во время лютых сибирских морозов аккумулятор отдавал заметно больший ток стартёру, а в жаркие дни не перезаряжался.

Программу микроконтроллера и чертёж печатной платы в формате Lay можно скачать здесь.

Автор: Н. Овчинников, г. Красноярск

Мнения читателей
  • Alex / 07.02.2020 — 18:32
    Поправка к посту — вывод 5 микроконтроллера
  • Alex / 07.02.2020 — 18:26
    Работу регулятора можно проверить, например, в Proteus 7.
  • Alex / 07.02.2020 — 18:09
    Файл прошивки firmware.HEX в архиве проверен — рабочий. Однако если создать проект по файлу исходника Rn_675_t3.asm, то можно изменить характеристику термокоррекции. Кроме того, автор предусмотрел индикацию индикацию неисправности датчика(например,обрыв проводки)и работу регулятора без него. Напряжение бортсети будет 13,8 В. Это очень ценное качество данного регулятора ! Практически, водитель может даже не заметить отказ датчика. Если задействовать вывод 6 МК, то будет индикация (в файле прошивки firmware.HEX Функция обрыва датчика работает, но нет индикации) обрыва датчика — светодиод будет часто мигать. Светодиод на землю через резистор.
  • Alex / 07.02.2020 — 17:23
    Взял за основу схему данного регулятора для установки в ВАЗ-3103. Схема и прошивка изменены. Регулятор эксплуатируется с ноября 2019г. Замечаний к работе нет. Спасибо автору за хороший проект с исходником.
  • Александр / 03.02.2020 — 21:02
    Да нет, диод я перевернул сразу,а теперь сомневаюсь, может надо было не трогать и установить как показано на схеме. Напишите, кто собирал это реле, кто как устанавливал это реле?
  • OlegLos / 02.02.2020 — 22:26
    Полевик вышибает из-за неправильной полярности диода — проверено. Как эта схема «работает» у других — не представляю.
  • Александр / 01.02.2020 — 15:15
    Итересний случай , Интересний случай,на столе схема работает нормально,но приустановке на автомобиль почемуто мгновенно вишибает полевик, вчем проблема немогу понять.Может ктото чтото подскажет в чем беда.
  • OlegLos / 01.02.2020 — 13:39
    И в журнале Радио и здесь диод vd1 показан неправильно. Должно быть наоборот. Тогда схема работает правильно.
  • Александр / 01.02.2020 — 08:37
    Подскажите пожалуста, а диод vd1 правельно установлен,или его нужно перевернуть?
  • Александр Сергеевич / 10.10.2019 — 19:14
    Отличная разработка, внедрил в штатный корпус регулятора моей Тойоты. Резисторы поставил как в комментарии Валерия. Заработал сразу без проблем. Автору огромное спасибо.
  • Владимир / 16.11.2017 — 06:54
    А процессор на унитаз слабо?
  • Дмитрий / 26.07.2016 — 12:49
    Антон, я отъездил зиму с напряжением генератора 15,0В. Минусов не заметил, зато почти дохлый кальциевый АКБ прожил ещё одну зиму без проблем. ЗЫ У меня тогда стоял регулятор ТОРН-67, но в связи с заменой 80-амперного генератора на 120-амперный ТОРН уже не подходит — ищу другую схему.
  • Антон / 22.07.2016 — 10:36
    Всем привет! Ребят, а прошивку никто не переделывал, а то мне кажется, что 15.5v при -30C это жестоко. Генер при такой нагрузке износит ремень очень быстро. Поправьте, если ошибаюсь.
  • Дмитрий / 15.03.2016 — 22:35
    парни такой вопрос, может есть у кого исходники прошивки?? Сообщите
  • Валерий / 03.02.2015 — 15:52
    Собрал РРН заработал сразу, только пришлось немного изменить плату, для удобства настройки. Изменён номинал резистора R3 на 2к так-как ток для датчик был мал. Резистор R1 поставил 27к на 25к навряд-ли кто найдёт а резистор R2 получил в сумме 10к+470 ом, получил порог 13,9 вольта примерно при 20 градусах. Разрабатываю плату что-бы поместился в корпус Я212А11Е.
  • михаил / 16.12.2014 — 14:01
    Очень интересная штука только программы нет
  • Михаил / 02.04.2014 — 07:41
    А питание на датчик температуры (нога1) откуда подается?
  • Сергей / 21.10.2013 — 08:33
    Очень заинтересовал этот регулятор, так как есть проблема зарядки АКБ после прогрева двигателя. Расскажите пожалуйста как программировать DD1-PIC12F675-I/SN поподробней,как для начинающего.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Термокомпенсация для реле регулятора

Поиск

Температурная компенсация регулятора напряжения
Статьи
10.01.2014 23:42

При увеличении температуры обмоток регулятора увеличивается их сопротивление, уменьшается ток и намагничивание сердечника, что приводит к повышению напряжения, поддерживаемого регулятором.

Для поддержания постоянного напряжения генератора при изменении температуры регулятора применяют сопротивление температурной компенсации и магнит­ные шунты.

Сопротивление температурной компенсации выполняют из нихрома и включают последовательно основной обмотке регулятора. Вследствие незначительного изменения сопротивления нихрома при повышении температуры напряжение генератора будет возрастать незначительно (до 12%).

Магнитный шунт представляет собой пластинку из сплава никеля с железом (31% никеля, 69% железа) или из сплава никеля с железом и алюминием (34% никеля, 1,5% алюминия, 64,5% железа). При работе регулятора напряжения магнитный поток между сердечником и ярмом замыкается в основном через стальной якорек и частично через магнитный шунт, минуя якорек.

С помощью магнитного шунта обеспечивается температурное корректирование напряжения генератора. При повышении температуры окружающей среды напряжение генератора понижается, а при понижении повышается, что обеспечивает, нормальный режим заряда аккумуляторной батареи.

Магнитное сопротивление шунта возрастает при увеличении температуры сплава и снижается при ее уменьшении.

При повышении температуры окружающей среды возрастает и температура магнитного шунта. При этом магнитное сопротивление шунта становится большим и замыкающаяся через него часть магнитного потока уменьшается. Несмотря на уменьшение магнитного потока сердечника вследствие уменьшения тока в обмотке при нагреве величина замыкающейся через якорек части магнитного потока остается неизменной. При этом размыкание контактов регулятора напряжения, а следовательно, и величина регулируемого напряжения будет оставаться постоянной независимо от температуры регулятора.

Двухступенчатый регулятор уменьшает искрение контактов, зависящее от величины добавочного сопротивления, подобранного для предельных чисел оборотов вала двигателя. На средних числах оборотов регулятор работает на контактах 12. При дальнейшем повышении числа оборотов генератора контакты 12 разомкнутся. Напряжение генератора начнет увеличиваться, а следовательно, и увеличится ток в обмотке регулятора.

Якорек регулятора еще более притянется к сердечнику и контакты 2-3 замкнутся. Обмотка возбуждения окажется накоротко замкнутой и ток в ней резко уменьшится. Напряжение генератора начнет падать, контакты 23 разомкнутся и процесс будет повторяться. Регулятор будет работать на верхней паре контактов 23. Так как в этом случае добавочное сопротивление рассчитывается на меньший диапазон изменения числа оборотов, то величина его может быть взята меньшая, чем величина добавочного сопротивления двухконтактного регулятора, и искрение контактов будет небольшим.

В одноступенчатом регуляторе для уменьшения искрения параллельно контактам включается конденсатор.

Реле-регулятор (РР) напряжения генератора

Рег.: 30.07.2009
Сообщений: 425
Откуда: Вологда
Возраст: 46
Авто: ваз 21214М 2013г.в.

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

Рег.: 25.06.2015
Тем / Сообщений: 2 / 746
Откуда: Иваново
Возраст: 48
Авто: 212140, 2014 г., Multitronics MPC-800; 2131, 2011г.

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

Рег.: 25.06.2015
Тем / Сообщений: 2 / 746
Откуда: Иваново
Возраст: 48
Авто: 212140, 2014 г., Multitronics MPC-800; 2131, 2011г.

styxsv
Я так вижу процесс регулирования:

ТКН(Q4) множится на коэффициент делителя (R14+R3)/R9 и влияет на долю выходного напряжения Uрр в «своей зоне ответственности», то есть на долю
(Uрр – Uстаб)/Uрр = (14.5 – 9.1)/14.5 = 5.4/14.5

На оставшиеся Uстаб = 9.1V влияет ТКН(D2), то есть его доля в выходном напряжении составит Uстаб/Uрр = 9.1/14.5

Таким образом, ТКН схемы состоит из двух слагаемых:
ТКН = ТКН(Q4)*((R14+R3)/R9)*(Uрр – Uстаб)/Uрр + ТКН(D2)*Uстаб/Uрр

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

Рег.: 25.06.2015
Тем / Сообщений: 2 / 746
Откуда: Иваново
Возраст: 48
Авто: 212140, 2014 г., Multitronics MPC-800; 2131, 2011г.

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

Рег.: 25.06.2015
Тем / Сообщений: 2 / 746
Откуда: Иваново
Возраст: 48
Авто: 212140, 2014 г., Multitronics MPC-800; 2131, 2011г.

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

Рег.: 07.04.2011
Сообщений: 61
Откуда: г.Тула
Возраст: 64
Авто: ВАЗ 21213 1994

Рег.: 08.01.2013
Сообщений: 92
Откуда: Самара
Возраст: 39
Авто: 2131-2004г., 2131-2012г, 2123-2012г.

aleks.55
Лично мне термокомпенсация в таком виде, как ее предлагают производители генераторов, даром не нужна. Это зло в их исполнении. Потому что измеряется температура генератора, доходящая до 105С. Аккум до этого практически никогда не нагреется. И пока не существует датчика, точно определяющего температуру аккумулятора. Поэтому, все бредни о пользе термокомпенсации — это плиз кому-нибудь другому, только не мне. Я свой выбор уже сделал:-)
Почему мне не важна компенсация несколькими постами выше — да потому что РН у меня закреплен на кузов внутри салона, и выше 40с никогда не нагреется.

12,6в с утра — так и должно быть.
У меня это выполняется. С настройкой 14,7 выхожу в зиму, и, надеюсь, мне уже 5й год на этом аккуме не придется ничего дополнительно заряжать.

Читать еще:  Чем смазать механизм стояночного тормоза
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
2490 сообщений на предыдущих страницах