Реле-регулятор. Устройство реле-регулятора
Рассмотрим устройство и принцип действия реле-регулятора ⭐ контактно-вибрационного типа, регулирующего работу генератора постоянного тока и состоящего из РОТ, РН и ОТ.
Реле обратного тока включает в себя последовательную 1 и параллельную 4 обмотки. Если напряжение генератора 13 ниже напряжения аккумуляторной батареи 16, то магнитный поток, создаваемый параллельной обмоткой, мал. Поэтому якорь 5 не может притянуться к сердечнику и замкнуть контакты 6 РОТ. По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя повышается напряжение, вырабатываемое генератором. Когда напряжение превысит напряжение включения РОТ (достигнет 12,5 В в 12-вольтной системе или 25 В в 24-вольтной системе электрооборудования), якорь притянется к сердечнику, и контакты 6 замкнутся. Ток пойдет по обмоткам 1 и 4 в таком направлении, что их магнитные поля совпадут. В результате магнитное поле последовательной обмотки 1 усилит эффект прижатия контактов 6. Генератор будет обеспечивать питание потребителей, а излишек его мощности будет использован для подзарядки аккумуляторной батареи.
С уменьшением частоты вращения вала двигателя или при его остановке напряжение генератора становится меньше напряжения на клеммах батареи. Электрический ток при этом стремится течь от нее к якорю 15 генератора, что может привести к перегрузке последнего. Магнитный поток последовательной обмотки 1 сразу изменит направление и размагнитит сердечник 2, контакты 6 разомкнутся и генератор отключится от батареи. Пружина 3 способствует быстрому размыканию контактов РОТ.
Регулятор напряжения представляет собой прибор, аналогичный РОТ. Контакты РН 10 в отличие от контактов РОТ под воздействием пружины стремятся быть замкнутыми. Они остаются в этом положении, если напряжение Ur генератора 13 ниже напряжения Uрh, на которое отрегулирован РН. Ток возбуждения генератора проходит по цепи вывод Я генератора — обмотки 7 и 8 ОТ — замкнутые контакты 10 — вывод Ш обмотки возбуждения 14 генератора — «масса» (корпус) генератора.
Рис. Схема реле-регулятора:
1 — последовательная обмотка РОТ; 2 — сердечник РОТ; 3 пружина; 4 — параллельная обмотка РОТ; 5 — якорь; 6 — контакт РОТ; 7 — последовательная обмотка ОТ; 8 — ускоряющая обмотка ОТ; 9 — контакт ОТ; 10 — контакт РН; 11 — выравнивающая обмотка РН; 12 — параллельная обмотка РН; 13 — генератор; 14 — обмотка возбуждения генератора; 15 — якорь генератора; 16 — аккумуляторная батарея; 17 — стартер; 18 — выключатели зажигания; 19 — контрольная лампа; 20—22 — резисторы; А, Б, Ш, Я — маркировка выводов реле-регулятора
В момент, когда Ur > Uph, контакты 10 разомкнутся и ток возбуждения, минуя контакты 9 ОТ, пойдет через резисторы 20 и 21. Это произойдет при напряжении 14,5… 15 В в 12-вольтной системе и 29… 30 В в 24-вольтной. В результате сила тока в обмотках возбуждения уменьшится, а напряженность магнитного силового поля генератора снизится. Значение ЭДС в обмотке якоря и напряжение на выходных клеммах генератора также понизятся.
При снижении напряжения генератора уменьшится сила притяжения якоря параллельной обмоткой 12 РН, контакты 10 вновь замкнутся, и сила тока возбуждения увеличится.
Рассмотренный процесс повторяется периодически при частоте размыкания и замыкания контактов 10 в пределах 30… 200 с-1. Однако колебание напряжения на выводах генератора при этом не превышает 0,2 В. Напряжение, поддерживаемое РН, остается примерно постоянным и не сказывается на изменении силы света ламп освещения.
Ограничитель тока работает аналогично РН, но его последовательная обмотка 7 реагирует не на напряжение, а на силу отдаваемого генератором 13 тока. До тех пор пока мощность включенных потребителей не превышает номинальной мощности генератора, сердечник ОТ намагничен слабо и пружина подвижных контактов 9 удерживает их в замкнутом положении. Если мощность включенных потребителей превысит номинальную мощность генератора, то сердечник ОТ намагнитится настолько, что разомкнет контакты 9. В этом случае ток возбуждения пойдет двумя путями:
- через резистор 22, замкнутые контакты 10 Ph и далее к выводу Ш генератора 13
- через ускоряющую обмотку 8 ОТ, резисторы 20 и 21 и далее также к выводу Ш
Обмотка 8 способствует ускорению замыкания контактов 9, поскольку включена последовательно в цепь обмотки возбуждения генератора и создает магнитный поток, совпадающий по направлению с магнитным потоком основной обмотки ОТ.
Реле-регулятор напряжения: принцип действия
В электрических сетях очень часто используется автоматическое включение и отключение генератора. Для этого существует реле-регулятор напряжения. С его помощью осуществляется защита генератора от перегрузок, позволяет автоматически регулировать напряжение и силу тока в установленных пределах. Этот прибор, в основном, используется в электрических сетях всех автомобилей и устанавливается в моторном отсеке.
Назначение и устройство реле-регулятора
Данное устройство является трехэлементным, состоящим из трех независимых автоматов. Это реле обратного тока, ограничитель тока и регулятор напряжения. 
Эти составные части смонтированы на общем основании и закрываются общей крышкой. Для подключения проводов на основании установлены три клеммы.
Автоматическое включение генератора в сеть осуществляется с помощью реле обратного тока при условии его превышения напряжения аккумулятора на определенное значение. При понижении напряжения, происходит автоматическое отключение генератора. В его состав входит катушка и сердечник с двумя обмотками – шунтовой и сериесной с различным количеством витков проволоки, а также ярмо и якорь с системой контактов.
Заранее заданные пределы напряжения генератора поддерживаются с помощью регулятора. В него входят катушка и сердечник с обмоткой, якорь с системой контактов, ярмо, магнитный шунт, а также цилиндрическая пружина.
Один конец обмотки катушки соединен с массой, а другой – с клеммой генератора, проходя через ярмо, сопротивление и обмотки. Таким образом, значение тока и магнитного потока находится в зависимости от напряжения, которое развивает генератор. Регулятор напряжения позволяет автоматически регулировать силу зарядного тока, получаемую за счет разницы напряжений между аккумулятором и генератором.
Использование ограничителя тока
Для защиты генератора от перегрузок применяется ограничитель тока. В состав входит катушка и сердечник с обмоткой, а также обмотка сопротивления, ярмо и якорь с контактами, как и в других составляющих устройствах. Принцип работы устройства совпадает с регулятором напряжения, когда вся нагрузка генератора пропускается через обмотку ограничителя.
Общую нормальную работу реле-регулятора можно определить с помощью амперметра, расположенного на щитке приборов и по состоянию самого аккумулятора. Если на амперметре постоянно видно большое значение зарядного тока, несмотря на то, что аккумулятор находится в хорошем состоянии, это означает, что реле-регулятор напряжения работает при повышенном напряжении.
Данное устройство является достаточно сложным прибором, требующим точных регулировок и грамотного обращения. Регулировка должна осуществляться только с применением точных контрольных приборов.
Реле регулятор выпрямитель напряжения
схема, принцип 🚩 Квартира и дача 🚩 Другое
Любой вариант технического исполнения генераторного оборудования предусматривает наличие регулятора напряжения. Независимо от частоты вращения ротора система автоматической стабилизации напряжения позволяет обеспечивать необходимый для электрооборудования параметр. Если рассмотреть базовый принцип работы данного технического устройства, то в общих словах можно сказать, что напряжение на выходе генератора прямо пропорционально скорости вращения ротора, которую можно регулировать силой тока, подаваемого на его обмотку.
Важно понимать из каких конструктивных частей состоит автомобильный генератор.
Ротор создает электромагнитное поле на своей обмотке возбуждения.
Статор, снимающий переменное напряжение в диапазоне от 12-30 Вольт, имеет три обмотки, которые соединены согласно схеме «звезда».
Трехфазный выпрямитель, который состоит из шести диодных полупроводников.
Так как изменение уровня напряжения в генераторе может происходить в достаточно большом диапазоне, то его нормальная работа в первую очередь связана с устройством автоматической регулировки. Следует отметить, например, что реле-регулятор на автомобилях ВАЗ 2107 независимо от технического исполнения системы впрыска топлива (инжектор или карбюратор) имеет одинаковую конструкцию. Он состоит из следующих устройств: сравнивающего, управляющего, задающего и исполнительного, а также специального датчика. Основным элементом данной конструкции является орган регулирования, который бывает механическим и электрическим.
При вращении ротора в генераторной установке автомобиля на его выходе появляется электрическое напряжение, уровень которого на обмотке возбуждения управляется органом регулировки. Кроме того, генератор напрямую соединен с аккумуляторной батареей, из-за чего на обмотку возбуждения постоянно подается напряжение. При изменении скорости вращения ротора происходит и вариация напряжения на выходе генератора, которая регулируется подключенным к нему реле-регулятором.
Повышение и понижение уровня напряжения на выходе генераторной установки автомобиля производится следующим образом. Сначала датчик фиксирует его изменение и подает соответствующий сигнал на сравнивающее устройство, которое в свою очередь сопоставляет его с положенным уровнем. Потом этот сигнал поступает на устройство управления, где осуществляется его преобразование и подача на исполнительный механизм. А уже регулирующее устройство занимается изменением силы тока, поступающего на обмотку ротора, вследствие чего на выходе генератора происходит уменьшение или увеличение величины напряжения.
Наиболее простым в конструктивном исполнении считается двухуровневый регулятор. Он состоит генератора, выпрямителя и аккумулятора. Обмотка электрического магнита, лежащего в основе регулирующего устройства, соединяется в данном случае с датчиком. В качестве задающего устройства здесь используется обыкновенная пружина, а роль сравнивающего устройства (коммутации) играет рычаг небольших размеров. Контактная группа работает как исполнительный механизм. Постоянное сопротивление является органом регулировки. Несмотря на устаревшую схему данного реле-регулятора, такая конструкция до сих пор встречается достаточно часто.
Работа двухуровневого регулятора происходит следующим образом. Появившееся на выходе генератора напряжение поступает на обмотку реле. Возникшее электромагнитное поле притягивает плечо рычага, на который воздействует пружина сравнивающего устройства. При создании напряжения, превышающего заданные параметры, контакты реле размыкаются, и в электрическую цепь поступает постоянный ток, уровень которого значительно меньше. Соответственно при уменьшении напряжения происходит замыкание контактов реле, из-за чего сила тока начинает увеличиваться.
Так как вышеприведенные двухуровневые регуляторы отличаются чрезмерным износом механических элементов, современные регуляторы напряжения стали применять вместо электромагнитного реле такого вида полупроводники, работающие в качестве ключей. В данном случае сам принцип действия реле-регуляторов не изменился, однако замена механических деталей на радиоэлектронные сопровождается тем, что чувствительность делителя напряжения, выполненного на постоянных резисторах, существенно увеличилась. Кроме того, в качестве задающего устройства здесь используется стабилитрон.
Современные регуляторы напряжения генератора, используемые, например, в отечественных автомобилях являются достаточно надежными и долговечными устройствами. В них исполнительная часть работает на полупроводниковых транзисторах. Кроме того, на выходе генератора после электронного ключа, выполняющего роль коммутатора, при необходимости может подключаться еще и добавочное сопротивление.
Следует отметить, что эффективность работы трехуровневых конструкций регулирования напряжения заметно повышается. Несмотря на их общее принципиальное сходство с механическими двухуровневыми реле-регуляторами, все-таки имеются и отличия. В них обработка информации об уровне напряжения на выходе генератора подается через делитель на специальную схему. Такими регуляторами может оснащаться любой автомобиль. В данном случае важно лишь разобраться с его устройством и схемой подключения.
В трехуровневых реле-регуляторах напряжения генераторов осуществляется сравнение его текущего показателя с экстремальными (min и max) значениями. В данном случае при отклонении уровня напряжения от заданных параметров происходит формирование сигнала рассогласования, который влияет на регулирование силы тока на обмотке возбуждения ротора. Кроме того, схема такого регулятора подразумевает наличие нескольких добавочных сопротивлений, находящихся после электронного ключа.
Следует знать, что современные системы регулирования напряжения на дорогих автомобилях используют более совершенные многоуровневые устройства, которые содержат от трех и более добавочных сопротивлений в своих схемах. Помимо этого в них могут применяться следящие системы регулирования. А в некоторых моделях автомобилей вместо добавочных сопротивлений используются принцип увеличения частоты срабатывания ключа. Последние разработки многоуровневых систем управления основаны на частотной модуляции. В них добавочные сопротивления управляют логическими элементами конструкции.
Для того чтобы снять реле-регулятор не нужно обладать какими-то особенными навыками и использовать сложные инструменты. Достаточно иметь отвертку («минус» или «плюс») и руководствоваться простыми правилами.
Как правило, регулятор находится на задней крышке автомобильного генератора. И для его демонтажа не требуется снимать генератор или его привод. Выход устройства из рабочего состояния может происходить при полном стирании графитовых щеток или пробое полупроводникового элемента. А снятие регулятора нужно начинать с отключения аккумулятора. Далее нужно отсоединить регулятор от генератора, открутив отверткой крепеж. После этой достаточно простой манипуляции можно вытянуть наружу корпус реле-регулятора напряжения.
Рабочее состояние устройства можно установить путем осмотра щеток, длина которых должна составлять не менее 5 мм. А диагностирование состояние регулятора производится путем использования источника постоянного напряжения, на котором можно изменять исходный параметр. Для этих целей достаточно иметь аккумулятор, пару пальчиковых батареек и обычную лампу накаливания на 12 Вольт или вольтметр.
Сначала нужно «+» от питания подключить к соответствующему разъему реле-регулятора, а «-» — к общей пластине устройства. Далее лампа или вольтметр подсоединяется к щеткам, на которые в это время подается напряжение 12 Вольт. Важно понимать, что при подаче на регулятор свыше 15 Вольт между щетками будет отсутствовать напряжение. Именно это и свидетельствует о рабочем состоянии устройства. Узел будет диагностироваться как неисправный в случаях, когда контрольная лампа не загорается или горит при любом значении напряжения.
Неисправности реле-регулятора
Характерной неисправностью реле-регулятора является несвоевременное включение и выключение регулятора напряжения, ограничителя тока и реле обратного тока в результате изменения силы натяжения пружины якорька, зазора между якорьком и сердечником или вследствие окисления и сваривания контактов реле. Состояние регулировки реле-регулятора оказывает значительное влияние на срок службы аккумуляторной батареи. Систематическое повышение регулируемого напряжения на 10% против оптимального снижает срок службы аккумуляторной батареи на 20 тыс. км пробега автомобиля (При соблюдении правил эксплуатации и обслуживания аккумуляторных батарей срок их службы до капитального ремонта может составлять от 80 до 120 тыс. км пробега автомобиля).
Признаками, указывающими на завышенное значение регулируемого напряжения, являются:
- закипание и разбрызгивание электролита через вентиляционные отверстия в крышке батареи
- зарядный ток, превышающий 5 а, не снижающийся за время 4—6 ч непрерывной езды
- частое перегорание лампочек в осветительных приборах
Реле-регулятор можно проверять и регулировать на стендах в снятом состоянии, а также непосредственно на автомобиле при помощи переносных приборов НИИАТ Э-5 и НИИАТ ЛЭ-1 или отдельных измерительных приборов (вольтметра со шкалой до 30 в, амперметра со шкалой 30 — 0 — 30 а, тахометра на 10 000 об/мин и реостата на 25 а, 15 ом).
Проверка регулятора напряжения заключается в определении величины регулируемого напряжения, которая должна соответствовать техническим условиям для данного типа реле-регулятора и условиям его испытаний (числу оборотов якоря генератора, величине тока нагрузки, времени года и др.).
Рис. Проверка регулятора напряжения прибором ЛЭ-1
При проверке регулятора напряжения на автомобиле при помощи прибора ЛЭ-1 от зажима «Б» реле-регулятора отъединяют провод аккумуляторной батареи и вместо него присоединяют клеммы II и V прибора для замера силы тока и напряжения генератора. Клемму М соединяют с массой автомобиля, а П — с выводом прерывателя для включения в работу электротахометра.
После пуска двигателя устанавливают по тахометру число оборотов коленчатого вала согласно характеристике генератора (1500 — 2000 об/мин) или соответствующее ему число оборотов якоря генератора (3000 об/мин). Поворотом гайки R включают реостат и проверяют величину напряжения, регулируемого регулятором. Показания вольтметра при этом должны соответствовать требуемой величине регулируемого напряжения. Например, для центрального климатического района регулируемое напряжение при наружной установке аккумуляторной батареи в течение всего года должно составлять 14,2 в, при подкапотной — 13,7 в.
Регулятор напряжения регулируют только в том случае, если величина регулируемого напряжения отличается от требуемой по техническим условиям на ± 0,5 в.
Точность же регулировки регулятора напряжения допускает отклонения не свыше ± 0,2 в.
Проверка реле обратного тока заключается в определении величины напряжения, при котором замыкаются контакты реле (ток в этом случае от генератора поступает на заряд аккумуляторной батареи и для питания включенных потребителей), и величины обратного тока в момент их размыкания (при этом аккумуляторная батарея питает электрической энергией все включенные потребители).
При проверке вольтамперметром ЛЭ-1 величины обратного тока размыкания контактов реле к выводу 1 прибора присоединяют провод аккумуляторной батареи, отсоединенный от зажима Б реле-регулятора, а вывод II прибора — к зажиму Б реле-регулятора. Затем включают реостат нагрузки гайкой 9 и пускают двигатель, увеличивая число оборотов коленчатого вала до момента включения реле обратного тока.
Рис. Проверка величины обратного тока прибором ЛЭ-1
Амперметр в этот момент будет показывать величину зарядного тока. Далее плавно уменьшают число оборотов коленчатого кала двигателя, наблюдая по показаниям амперметра за уменьшением зарядного тока аккумуляторной батареи. Понижая число оборотов коленчатого вала двигателя или соответственно вала якоря генератора. уменьшают зарядный ток аккумуляторной батареи. Когда стрелка амперметра дойдет до нуля, переключатель полярности «массы» переключают на обратную полярность. В момент размыкания контактов реле обратного тока стрелка амперметра отклонится от нулевого положения и покажет максимальный разрядный ток пли величину обратного тока размыкания контактов реле, который должен быть в пределах 0,5—0,6с. После этого стрелка опять станет на нуль. При несоответствии величины обратного тока допустимому значению регулируют зазор между контактами реле.
При проверке величины напряжения включения реле обратного тока вольтамперлгетром ЛЭ-1 присоединяют лровода по схеме, показанной на рисунке.
Рис. Проверка величины напряжения включения реле обратного тока прибором ЛЭ-1
Включают реостат 10 и устанавливают нагрузку от 5 до 10 а. Затем пускают двигатель и плавно увеличивают его обороты, наблюдая за показаниями вольтметра 7. Напряжение вначале плавно увеличивается, но в момент замыкания контактов реле обратного тока стрелка вольтметра резко отклоняется влево. Величина максимального напряжения перед отклонением стрелки вольтметра должна соответствовать нормативному значению (в зависимости от времени года и места установки батареи).
Проверка ограничителя тока заключается в определении максимального значения тока нагрузки, показываемого амперметром соответственно данной регулировке ограничителя тока.
При проверке ограничителя тока схема присоединения приборов сохраняется такой же, как и при проверке регулятора напряжения (см. рис. 68). Пустив двигатель, устанавливают число оборотов коленчатого вала двигателя 1500 — 2500 об/мин, что соответствует 3000 — 3500 об/мин якоря генератора.
При установившемся числе оборотов постепенно увеличивают с помощью реостата нагрузку генератора и наблюдают за показаниями амперметра. При увеличении нагрузки наступает момент когда, несмотря на уменьшение сопротивления реостата, стрелка амперметра остановится. Это максимальное значение тока (17—21 а) и будет соответствовать требуемой величине. Если максимальный ток отклонится более чем на ± 1 а, ограничитель регулируют.
Перед регулировкой производят наружный осмотр реле-регулятора, очищают от загрязнений, устраняют повреждения изоляции, проверяют крепления, устраняют следы обгорания контактов и зачищают их стеклянной шкуркой (зернистостью 100). Перед началом регулировки проверяют и устанавливают необходимый зазор между якорьком и сердечником. Зазор между якорем и сердечником у регулятора напряжения и ограничителя тока при замкнутых контактах должен быть 1,4—1,5 мм. Этот зазор регулируют перемещением ограничителя стойки при отпущенных винтах крепления.
У реле обратного тока зазор между якорем и шайбой сердечника должен составлять 1,4—1,5 мм при разомкнутых контактах с зазором между ними не менее 0,25 мм. Зазоры между якорем и сердечником регулируют подгибанием ограничителя хода якоря, а между контактами — подгибанием стойки неподвижного контакта.
Напряжение, поддерживаемое регулятором, и ток, регулируемый ограничителем, регулируют изменением натяжения пружины якорька подгибанием хвостовика держателя пружины. Натяжение пружины реле обратного тока регулируют подгибанием стойки пружины. Реле-регулятор проверяют и регулируют через 5,5 — 8,5 тыс. км пробега, а также при изменении сезона эксплуатации.
РадиоКот :: Микроконтролерный реле регулятор.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Защита и контроль >Микроконтролерный реле регулятор.
Предлагаемое устройство предназначено для замены штатного реле-регулятора напряжения в бортсети автомобиля и отличается тем, что поддерживаемое им напряжение зависит от температуры аккумуляторной батареи. Оно не требует налаживания и с помощью сигнальной лампы на приборной панели сигнализирует о некоторых неисправностях системы электропитания автомобиля. Недостатком можно считать необходимость вмешательства в электропроводку автомобиля, так как схема подключения нового реле-регулятора отличается от стандартной. Устройство не предназначено для использования в автомобилях с генераторами, управляемыми по K-Line (Mercedes, BMW и некоторые автомобили концерна VAG).Схема реле-регулятора изображена на рис. 1. Его основа — микроконтроллер ATtiny85-20SU (DD1), который без изменения схемы прибора, его печатной платы и программы микроконтроллера можно заменить на ATtiny25-20SU или ATtiny45-20SU. С микроконтроллерами других типов приложенные к статье программы работать не будут.
Рис. 1. Схема реле-регулятора
Линия PB0 (вывод 5) микроконтроллера настроена как выход. На ней программа формирует сигнал управления лампой, имеющейся на приборной панели автомобиля. Через эту же лампу на линию PB1 (вывод 6) микроконтроллера поступает сигнал о том, что зажигание включено. Этот вход защищён от выбросов напряжения стабилитроном VD2. Кроме указанного на схеме, здесь пригоден любой стабилитрон на 3,3…4,9 В в подходящем корпусе. Конденсатор C6 подавляет шум стабилитрона. Упомянутая выше сигнальная лампа 12 В, 1,2…1,4 Вт включена в коллекторную цепь транзистора VT1, усиливающего сигнал микроконтроллера.
Номинал резистора R11, указанный не схеме, можно уменьшить до 1 кОм, но нельзя увеличивать. Это связано с тем, что вместе с конденсатором C6 он образует интегрирующую цепь, задерживающую на некоторое время после закрывания транзистора VT1 достижение напряжением на входе PB1 микроконтроллера высокого логического уровня. Для безошибочного определения включённого и выключенного состояния замка зажигания автомобиля это время не должно быть больше имеющейся в программе задержки. Максимально допустимое сопротивление резистора R11 2,2 кОм определено экспериментально.
Линия PB2 (вывод 7) микроконтроллера через усилитель на транзисторах VT2-VT4 управляет обмоткой возбуждения генератора автомобиля. Обратите внимание, что транзисторы VT2 и VT3 питаются напряжением не 5 В, а 9 В от стабилизатора напряжения на стабилитроне VD3. Это необходимо, чтобы подать на затвор транзистора VT4 напряжение, достаточное для его полного открывания, при котором сопротивление открытого канала этого транзистора и рассеиваемая на нём мощность минимальны. Стабилитрон 1N5239B можно заменить любым другим с напряжением стабилизации 9…10 В.
К линии PB3 (выводу 2) микроконтроллера подключают датчик температуры аккумуляторной батареи автомобиля. Если в качестве этого датчика применён терморезистор RK1 (я использовал приобретённый на сайте https:// www.ebay.com герметизированный, с длинными выводами «NTC Thermistor temperature sensor 10K 1 % 3950»), то вместе с резистором R10 он образует измерительный делитель напряжения. Если датчик — LM335 (BK1), который подключают вместо терморезистора, то через тот же резистор на него поступает напряжение питания. Конденсатор С4 — сглаживающий.
Обратите внимание, зависимости выходного напряжения от температуры у терморезистора и интегрального датчика температуры неодинаковы, поэтому программы микроконтроллера при использовании этих датчиков должны быть разными. В первом случае — это ATTINY85_HTC_10K, во втором — ATTI-NY85_LM335. Конфигурация микроконтроллера в обоих случаях должна соответствовать табл. 1. Она совпадает с первоначально установленной заводом-изготовителем.
Таблица 1
Линия PB4 (вывод 3) микроконтроллера использована как аналоговый вход для контроля напряжения в бортсети. Резисторы R1, R6, R7, R9 образуют делитель этого напряжения для подачи на АЦП микроконтроллера. C1R8C3 — фильтр, сглаживающий пульсации измеряемого напряжения.
Резисторы R2-R5 образуют с конденсатором С2 фильтр питания, а с резистором R17 — балластное сопротивление для стабилизатора напряжения на стабилитроне VD3. Интегральный стабилизатор LM1117-5.0 (DA1) обеспечивает напряжением 5 В микроконтроллер.
Устройство собрано на печатной плате, изображённой на рис. 2. Она рассчитана на установку резисторов типоразмера 1206 для поверхностного монтажа и таких же конденсаторов (за исключением оксидных C2, C7 и C8). К транзисторам VT2 и VT3 особых требований не предъявляется. Те, типы которых указаны на схеме, можно заменить другими маломощными соответствующей структуры с напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В и в корпусе SOT95. Вместо BCX56 подойдёт любой n-p-n транзистор средней мощности в корпусе SOT-89 с допустимыми током коллектора не менее 1 А, напряжением коллектор-эмиттер 30 В и более. При соответствующей доработке платы можно применить подходящие транзисторы и в других корпусах. Например, VT1 — серии КТ815, VT2 — серии КТ315, VT3 — серии КТ361.
Полевой транзистор IRLR2905 имеет сопротивление открытого канала 0,027 Ом, максимальный ток стока — 30 А и корпус TO-252AA. На его месте сможет работать, например, транзистор IRLR2705 (0,04 Ом, 20 А), но он будет выделять заметно больше тепла и потребует более эффективного теплоотвода. Другая возможная замена — полевой транзистор RFP50N06 (0,022 Ом, 50 А). Он довольно популярен в автомобильных УМЗЧ, но имеет корпус TO-220AB.
В качестве замены микросхемы LM1117-5.0 подходят по параметрам многие интегральные стабилизаторы напряжения +5 В. Но все они несовместимы с ней по назначению выводов. Поэтому при замене потребуется вносить коррективы в печатную плату.
Диод 10A7 (VD1, устанавливаемый вне печатной платы) можно заменить любым другим диодом с допустимыми прямым током 10 А и обратным напряжением не менее 100 В.
Печатная плата изготовлена из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита, но печатные проводники вытравлены только на одной её стороне. Фольга на противоположной стороне платы сохранена и соединена с общим проводом устройства. После травления в плате сверлят отверстия. Затем вырезают из алюминиевого, медного или латунного листа толщиной 1,5…2 мм пластину-теплоотвод размерами 72×42 мм — немного больше, чем сама плата. Используя плату в качестве шаблона, сверлят в пластине четыре крепёжных отверстия (на рис. 2 эти отверстия большего, чем другие, диаметра).
Предназначенные для не соединяемых с общим проводом выводов деталей отверстия в плате зенкуют со стороны сплошной фольги сверлом большого диаметра, чтобы удалить фольгу вокруг них. Два нижних (по рис. 2) крепёжных отверстия необходимо раззен-ковать со стороны печатных проводников. Выводы деталей, соединяемые с общим проводом, при монтаже следует пропаивать с обеих сторон платы.
Закончив монтаж всех деталей и проверив его, положите на плату со стороны печатных проводников пластину-теплоотвод. Она должна опереться на корпус транзистора VT4 и на две шайбы толщиной 2,3 мм, наложенные на верхние (по рис. 2) крепёжные отверстия. Место соприкосновения теплоотвода с корпусом транзистора желательно смазать теплопроводной пастой. Плату и теплоотвод скрепляют четырьмя винтами с гайками.
После проверки готового изделия в работе его разбирают, покрывают плату несколькими слоями влагозащитного лака (обязательно!), при этом защитив от лака соприкасающуюся с теплоотводом поверхность транзистора VT4 и контакты XT1-XT6, и вновь собирают. Зазор между платой и теплоотводом можно залить термоклеем.
В автомобилях, оборудованных электрогенератором, обмотки статора которого соединены по схеме «звезда» с трёхфазным выпрямительным мостом на шести диодах, новый реле-регулятор подключают по схеме, изображённой на рис. 3. Но предварительно нужно удалить штатные реле-регулятор и реле контроля зарядки аккумуляторной батареи. Места разрыва цепей обозначены на схеме крестами. Отключив от корпуса автомобиля правый (по схеме) вывод сигнальной лампы, соединяют его, как показано на схеме утолщённой линией, с выводом замка зажигания. Диод VD1 (см. рис. 1) в рассматриваемом случае не требуется.
Рис. 3. Схема подключения нового реле-регулятора
Если обмотки статора генератора соединены «треугольником», а выпрямитель состоит из девяти диодов, то новый реле-регулятор подключают к нему по схеме, изображённой на рис. 4. Здесь, кроме проводов, шедших к старому реле-регулятору, нужно разрезать ещё один, присоединённый к левому (по схеме) выводу сигнальной лампы.
Рис. 4. Схема подключения нового реле-регулятора
Через диод VD1 (см. рис. 1) обмотка возбуждения генератора питается при включённом зажигании, но остановленном или работающем на малых оборотах двигателе автомобиля. В отсутствие диода VD1 генератор при запуске двигателя работать не начнёт.
Непосредственно от замка зажигания (без диода) напряжение на обмотку возбуждения подавать нельзя, так как в этом случае запущенный двигатель продолжит работать и после выключения зажигания.
Датчик температуры крепят к аккумуляторной батарее липкой с двух сторон лентой, не забыв предварительно обезжирить место крепления. На противоположную датчику и батарее сторону ленты наклеивают небольшую поролоновую пластину. Она предохранит датчик от нагревания горячим воздухом подкапотного пространства.
Пока зажигание выключено, программа микроконтроллера «спит». «Проснувшись» при его включении, она подаёт сигнал «напряжение ниже заданного» — сигнальная лампа часто мигает. Как только после запуска двигателя напряжение генератора достигнет нижнего порогового значения, лампа погаснет, а программа перейдёт в режим стабилизации напряжения. При превышении его верхнего порогового значения программа установит низкий уровень на линии PB2 микроконтроллера, чем закроет транзистор VT4 и отключит обмотку возбуждения генератора. При снижении напряжения ниже нижнего порога программа установит на линии PB2 высокий уровень, открывая транзистор, замыкающий цепь питания обмотки возбуждения. Значения напряжения верхнего и нижнего порогов (включения и выключения обмотки возбуждения) зависят от температуры аккумуляторной батареи жёстко заданы в программе. Они указаны в табл. 2.
По поводу значения напряжения, которое нужно поддерживать, идёт много споров. Теоретически при температуре аккумуляторной батареи -30 оС напряжение должно быть равным 15,9 В. Но как показывает практика, это слишком много для бортовой электроники. А напряжение 12,5 В при прогретой до +50 оС батарее, конечно же, слишком мало. Особенно летом при работающих кондиционере, вентиляторах радиатора и других потребителях тока. Такое напряжение приводит к временному отказу системы ABS. По указанным причинам решено было остановиться на интервале изменения напряжения 12,8…15 В.
Если напряжение остаётся меньшим нижнего порога более 10 с, сигнальная лампа начинает мигать с частотой около 2 Гц. Предусмотрена также индикация неисправности (замыкания или обрыва) в цепи датчика температуры — мигание сигнальной лампы с частотой 0,5 Гц. В этом случае программа удерживает напряжение в пределах 13,8…14 В. Устройство выключается при полном отключении питания либо при снятии питания с сигнальной лампы (выключении зажигания).
Файлы программ(AtmelStudio) и печатной платы (Sprint-Layout 6). В архиве.
Вопросы задаем здесь: https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=127157
Файлы:
Архив RAR
Изображение
Изображение
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Проверка реле-регулятора
Реле-регулятор рекомендуется проверять на специальном стенде. При этом реле-регулятор должен быть охлажден до окружающей температуры и установлен на стенде в рабочем положении (вертикальное положение с клеммами вправо). Реле-регулятор допускается проверять и непосредственно на автомобиле. Для этого необходимо иметь следующие приборы: вольтметр постоянного тока со шкалой до 20 в с ценой деления 0,1—0,2 в и амперметр постоянного тока со шкалой 20—0—20 а с ценой деления 1 а.
Проверка реле обратного тока
Реле обратного тока проверяют при подключенной аккумуляторной батарее 4 (рис. а).
Для этого необходимо отсоединить провод от клеммы Б реле-регулятора и между этим проводом и клеммой Б реле-регулятора 1 с помощью дополнительного проводника включить амперметр 5. Вольтметр 2 нужно включить между клеммой Я и массой реле-регулятора.
Медленно увеличивая число оборотов якоря генератора, определяют напряжение, при котором замыкаются контакты реле. Напряжение включения реле должно быть в пределах 12,2—13,2 В.
Рис. Схема включения приборов для проверки реле-регулятора:
а — схема включения приборов для проверки реле обратного тока, б — схема включения приборов для проверки регулятора напряжения и ограничителя тока; 1 — реле-регулятор; 2 — вольтметр; 3 — генератор; 4 — аккумуляторная батарея; 5 — амперметр; 6 — реостат
Момент замыкания легко заметить по отклонению стрелки амперметра. Затем, уменьшая число оборотов якоря генератора 3, нужно определить величину обратного тока, при котором контакты реле размыкаются. Обратный ток должен быть в пределах 0,5—6 а.
Если при повышении числа оборотов якоря генератора увеличение показаний вольтметра прекращается и реле не включается (стрелка амперметра не отклоняется, контакты реле не замыкаются), необходимо сначала проверить ц отрегулировать величину регулируемого напряжения, а затем величину напряжения включения реле.
Проверка регулятора напряжения
Схема включения приборов для проверки регулятора напряжения такая же, как и для проверки реле обратного тока. Необходимо только отъединить аккумуляторную батарею (на автомобиле аккумуляторную батарею отъединяют после пуска двигателя, для устойчивой работы которого нужно поддерживать число оборотов якоря генератора выше числа оборотов включения реле обратного тока) и включить вольтметр 2 между массой и клеммой Б реле-регулятора (рис. б). Якорь генератора приводится во вращение со скоростью 3500 об/мин. На клемму Б реле-регулятора 1 включаются потребители или реостат 6 с тем, чтобы нагрузка генератора составила 10 а (отсчитывается по показаниям амперметра).
При исправном регуляторе вольтметр должен показывать напряжение 13,8—14,8 В.
Проверка ограничителя тока
При проверке ограничителя тока схема включения прибора остается той же, что и при проверке регулятора напряжения (рис. б). Якорь генератора приводится во вращение со скоростью 3500 об/мин. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора нагрузочным реостатом и наблюдают за стрелкой амперметра. Показания амперметра в тот момент, когда, несмотря на уменьшение сопротивления реостата, стрелка останавливается, соответствуют значению максимального регулируемого тока.
Трехуровневый регулятор напряжения (функции, установка, достоинства)
Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 5 мин. Просмотров 15
Современный автомобиль плотно насыщен многочисленными приборами и устройствами, работоспособность которых определяется получением питания от бортовой сети постоянного тока. При заведенном двигателе источником тока служит электрический генератор, ротор которого вращается за счет наличия механической связи с валом. Частота вращения вала двигателя меняется в широких пределах, в результате чего выходное напряжение генератора испытывает колебания. Для уменьшения вариаций напряжения до требуемого значения на выходе выпрямителя устанавливается стабилизатор, который выполнен в виде реле-регулятора.
Проблема выходного напряжения автомобильного генератора
В перечень функций генератора обязательно входит подзаряд бортовой аккумуляторной батареи, который для обеспечения длительного срока службы осуществляется определенным током. Наиболее простым способом задания его значения является некоторое превышение напряжения, снимаемого с выхода реле-регулятора, над текущим значением напряжения аккумулятора. При этом немедленно возникает серьезная проблема, которая обусловлена тем, что в зависимости от температуры окружающей среды значение этого превышения должно быть различным.
Очевидное и достаточно просто реализуемое решение по получению заданного выходного напряжения применением температурной коррекции порога срабатывания регулятора за счет установки соответствующего датчика обладает малой эффективностью. Причина этого заключается в том, что температура в подкапотном пространстве из-за соседства с нагретым двигателем отличается от температуры воздуха, причем определить степень этого отличия простыми средствами не получается.
Еще одна проблема определения заданного значения зарядного тока обусловлена тем, что даже при постоянной температуре окружающей среды нагрузка на бортовую сеть меняется в широких пределах. Это приводит к “провалу” уровня зарядки аккумулятора и сложностям запуска остывшего двигателя после стоянки.
Хорошее средство решения обозначенных задач — переход на реле-регулятор, которое выполняет нужные регулировки дискретным изменением напряжения, которое создаёт генератор. Заданное значение порога срабатывания этого устройства устанавливается водителем самостоятельно с помощью трехпозиционного тумблера. Некоторые регуляторы подключаются автоматически и содержат внутренний датчик, который контролирует величину мгновенного значения напряжения бортовой сети. В обоих случаях выбор порога отсечки осуществляется с учетом внешних факторов, в первую очередь текущей температуры и условий эксплуатации автомобиля.
Режимы работы трехуровневого реле — регулятора
Уровень или режим “Минимум”, который соответствует выходному напряжению генератора 13,6 В, используется для работы при температуре воздуха свыше 20°С и применяется при высокой нагрузке на двигатель (пробки, горная местность).
Уровень “Норма” предполагает выходное напряжение 14,2 В, соответствует средней нагрузке на двигатель, используется весной и осенью при окружающих температурах 0– 20 °С.
В режим “Максимум” регулятор рекомендуется переводить при отрицательных температурах воздуха. В теплое время года он активизируется на короткое время для зарядки аккумулятора, сильно “посаженного” после длительной стоянки, например, акустической системой или по иным причинам.
Потребительские качества некоторых моделей трехуровневых реле улучшаются введением в состав схемы дополнительного полупроводникового ключа, который обеспечивает безопасный запуск двигателя. Данный узел блокирует подачу тока на обмотки генератора, если отсутствует у него стабильное выходное напряжение.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Преимущества применения трехуровневого реле и особенности его установки
На практике распространение получили трехуровневые регуляторы, предназначенные для 9-й и более старшей моделей ВАЗ. Это обусловлено тем, что замена штатного реле на трехуровневое даёт такие преимущества:
- стабилизацию работы сигнализации при сильных морозах;
- увеличение яркости свечения фар и ламп салонного освещения;
- резкое наращивание эффективности функционирования обогревателя;
- увеличение скорости работы стеклоподъемников.
Довольно распространены комплекты для вазовских “десяток” и 14-й модели, встречаются и устройства для “Волг” и “Газелей”. Их применение на этих автомашинах дает аналогичный эффект.
Трехуровневый реле-регулятор приобретается в форме готового к установке комплекта, в состав которого включена подробная иллюстрированная инструкция. Основные элементы комплекта — контактная группа, собственно реле с переключателем движкового типа для выбора напряжения стабилизации и соединительные провода.
Перед началом работ по замене целесообразно зарядить аккумулятор и затем отключить его минусовую клемму.
Контактная группа нового устройства монтируется непосредственно на посадочные места предварительно демонтированной старой, установка не требует применения переходников и прочих вспомогательных элементов. Соединительный провод протягивается через крышку генератора (может потребоваться пропилить в ней отверстие требуемого размера), а само реле крепится на свободную крепежную шпильку с ориентацией клеммами вниз. При установке дополнительно проконтролируйте наличие надежного контакта на массу. После монтажа и сборки генератора проверяем его.
Заключение
Переход на трехуровневое реле-регулятор автомобильного генератора улучшает функционирование электрооборудования автомобиля и увеличивает срок службы аккумулятора. Положительный эффект от его установки проявляется во время сильных морозов. Рекомендуется заменять штатное реле трехпозиционным на машинах производства ВАЗ моделей 9 и старше.
Необходимые компоненты предлагаются в виде сравнительно дешевого готового к монтажу и удобного в работе комплекта. Замена старого реле с последующей проверкой качества монтажа не составляет проблем и выполняется автолюбителем даже с начальным уровнем квалификации в области электротехники. Регулятор отличается высокой эксплуатационной надежностью и оправдывает установку.
