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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Ampèremètre électronique pour voiture. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Voiture. Appareils électroniques Le dispositif proposé est conçu pour le contrôle visuel du courant de charge et de décharge d'une batterie de voiture pendant un trajet. L'indicateur de l'ampèremètre est un pointeur, de plus, il y a un indicateur de direction de courant LED qui s'allume lorsque la batterie est faible. Avoir des informations sur le sens et la valeur du courant qui traverse la batterie permet au conducteur d’éviter de nombreux accidents. Par exemple, il peut remarquer à temps que la batterie ne se charge pas pour une raison quelconque et l'empêcher de se décharger complètement. Non moins dangereuse est la situation dans laquelle le courant de charge est excessivement élevé, ce qui peut entraîner un incendie et une panne du générateur. Cela se produit, par exemple, lorsque le régulateur de tension tombe en panne. Sur les voitures particulières modernes, ils se limitent généralement à installer un témoin de charge de batterie sur le tableau de bord. En règle générale, les ampèremètres dans le circuit de charge et de décharge de la batterie ne sont pas disponibles, ils ne sont donc pas non plus en vente. Pour obtenir des informations plus complètes sur les conditions de fonctionnement de la batterie, il reste à installer un ampèremètre fait maison sur la voiture. Par exemple, un milli- ou microampèremètre à aiguille conventionnel shunté avec une résistance avec une petite résistance. Mais tous ces dispositifs ne sont pas adaptés à cet effet, car la chute de tension à ses bornes lors d'un courant de déviation complète de la flèche peut constituer une fraction importante de la tension du réseau de bord de la voiture. L'industrie produit des shunts de mesure standard pour les ampèremètres qui présentent une chute de tension de 75 et même de 50 mV au courant nominal, mais cela ne suffit pas pour la plupart des instruments de mesure électriques de petite taille. Pour les connecter au shunt, un amplificateur DC avec une petite dérive de température nulle est nécessaire. Il est également nécessaire que le mécanisme du dispositif de pointage soit résistant aux vibrations et que ses dimensions soient suffisamment petites pour être installées sur le tableau de bord d'une voiture. Il n'est pas conseillé d'utiliser un ampèremètre à lecture numérique sur une voiture, principalement parce que lorsque le paramètre mesuré (courant) change, les chiffres sur l'indicateur changent rapidement et il est difficile de s'y retrouver dans ses lectures. Les dispositifs pointeurs, lorsqu'ils sont connectés en parallèle au shunt, ce qui équivaut presque à un court-circuit du cadre, présentent une inertie notable provoquée par l'amortissement du mécanisme de mesure. Et dans l'obscurité, le conducteur doit forcer sa vue pour considérer la position de la flèche. De plus, la flèche peut fluctuer non seulement en raison de changements dans le courant mesuré, mais également lorsque la carrosserie de la voiture tremble. Par conséquent, il est conseillé de compléter l'ampèremètre à aiguille par une LED de signal qui s'allume à une valeur de courant critique. Dans le dispositif proposé, la lueur de la LED indique que le sens du courant traversant la batterie correspond à sa décharge. Le circuit de l'ampèremètre est illustré à la fig. une.
Principales caractéristiques techniques
Le dispositif se compose d'un stabilisateur de tension sur une diode Zener VD1 et d'un transistor VT2, d'un amplificateur DC équilibré sur les transistors VT1 et VT3 et d'un dispositif à seuil sur un transistor VT4, dans le circuit collecteur duquel la LED HL1 est connectée. Étant donné que l'amplificateur sur les transistors VT1 et VT3 est équilibré, il présente une dérive de température relativement faible, égale à zéro. La résistance R2 est un shunt standard avec une chute de tension de 75 mV à 40 A. Lorsque le générateur ne fonctionne pas, le courant circule de la batterie vers le système électrique du véhicule via le shunt R2, tandis que le transistor VT3 s'ouvre et son courant de collecteur augmente, et la chute de tension aux bornes de la résistance d'accord R7 augmente. Lorsque le générateur commence à fonctionner, le courant circule à travers le shunt du réseau de bord vers la batterie. Cela augmente le courant de collecteur du transistor VT1 et la chute de tension aux bornes de la résistance R1. La flèche du milliampèremètre PA1 avec zéro au milieu de l'échelle s'écarte proportionnellement au courant circulant dans le shunt vers l'une des résistances R1, R7 dont la chute de tension aux bornes est la plus importante. En déplaçant le moteur de la résistance de réglage R7, le seuil de l'indicateur LED du courant de la batterie est ajusté. Si ce seuil correspond à un courant nul via le shunt R2, alors la LED sera allumée lorsque la batterie est faible et éteinte lorsque la batterie est en charge. Si nécessaire, vous pouvez bien entendu définir un seuil différent. Le microampèremètre RA1 peut être utilisé avec presque toutes les résistances de cadre. Son influence peut toujours être compensée en réduisant ou en augmentant la résistance de la résistance supplémentaire R6. L'auteur a utilisé un indicateur à pointeur provenant d'un avomètre UH-1000A importé avec un courant de déviation complète du pointeur de 500 μA. Le boîtier de l'appareil a été scié en deux et seule sa partie supérieure avec un indicateur à aiguille a été utilisée, qui a été repensée de manière à ce qu'en l'absence de courant, l'aiguille se trouve au milieu de l'échelle. A l'aide d'une plaque métallique et de vis, l'indicateur est fixé au tableau de bord. La conception de cet appareil résiste aux vibrations et aux chocs peu violents. En tant que PA1, vous pouvez également utiliser l'indicateur de niveau d'enregistrement (par exemple, M68 501 ou M476/1) d'un ancien magnétophone. De tels indicateurs ont une petite échelle, mais ils sont très résistants aux vibrations et peuvent être utilisés longtemps même sur une moto, où le niveau de vibration est beaucoup plus élevé que sur une voiture. En principe, la position initiale du pointeur du dispositif PA1 ne doit pas nécessairement se trouver exactement au milieu de l'échelle. Le courant de décharge de la batterie étant bien supérieur au courant de charge, la partie de l'échelle réservée à son affichage peut être plus longue que celle réservée au courant de charge. Ceci entraînera cependant certaines difficultés s'il est nécessaire d'évaluer rapidement la direction du courant pendant le mouvement. La résistance R4 sert à régler la valeur initiale du courant de collecteur des transistors VT1 et VT3, et la résistance de réglage R3 met l'aiguille du microampèremètre PA1 à zéro. Afin qu'il ne s'écarte pas avec les changements de température, les brides du dissipateur thermique des transistors VT1 et VT3 sont étroitement pressées l'une contre l'autre grâce à un joint isolant lubrifié avec une pâte thermoconductrice, qui égalise la température des transistors. L'unité électronique de l'ampèremètre est assemblée dans un boîtier en plastique de dimensions 70x50x40 mm et est reliée à un microampèremètre monté sur le tableau de bord, et avec une paire de fils torsadés au shunt R2 de type 75SHIP-40, situé sous le capot près du batterie. L'appareil utilise des résistances fixes MLT, des résistances d'ajustement SP3-1b et un condensateur à oxyde K50-6. Au lieu du transistor KT315, vous pouvez utiliser n'importe quel transistor en silicium de faible puissance de structure NPN. LED HL1 - faible consommation, tout type et couleur de lueur. Lorsque vous allumez l'ampèremètre électronique pour la première fois, vous devez lui appliquer une tension de +12 V depuis le système électrique du véhicule depuis n'importe quelle source sans connecter la batterie. Tout d'abord, vous devez mesurer la tension entre les bornes extrêmes de la résistance d'accord R7. Si elle est très différente de 4,5 V, cette valeur doit être atteinte en sélectionnant la résistance R4. Ensuite, vous devez mettre la flèche de l'appareil PA1 à zéro avec une résistance d'ajustement R3. À l'aide de la résistance trimmer R7, vous devez allumer la LED HL1, puis déplacer lentement le curseur de la résistance trimmer dans la direction opposée jusqu'à ce que la LED s'éteigne. Dans ce cas, les lectures du microampèremètre PA1 peuvent légèrement changer, ce qui doit être éliminé avec une résistance d'ajustement R3, puis répéter le réglage de la résistance d'ajustement R7. Vous devrez peut-être répéter ces opérations plusieurs fois. Pour calibrer l'ampèremètre, vous devez créer un exemple de courant dans le shunt R2 en connectant à ses bornes d'alimentation un circuit constitué d'une source de tension continue suffisamment puissante et d'une résistance de limitation et d'un exemple d'ampèremètre connecté en série avec celle-ci. En l'absence d'ampèremètre avec une limite de mesure suffisamment grande, il est possible de mesurer la chute de tension aux bornes de la résistance de limitation et, connaissant sa résistance, de calculer le courant selon la loi d'Ohm. Mais il faut garder à l'esprit qu'en raison de la dépendance de la résistance au courant circulant (elle est très forte, par exemple dans les lampes à incandescence, souvent utilisées pour limiter le courant), cette méthode peut ne pas être assez précise. La deuxième option consiste à remplacer temporairement le shunt R2 par un autre, plusieurs fois plus résistant. Ensuite, il est possible de calibrer l'appareil à des valeurs de courant réduites du même facteur que la résistance du shunt est augmentée, et une fois l'étalonnage terminé, d'effectuer un remplacement inverse. Tout d'abord, un courant est réglé égal à la limite de mesure requise de l'ampèremètre, et en sélectionnant la résistance R6, une déviation complète de la flèche du dispositif PA1 est obtenue. Changez ensuite la direction du courant à travers le shunt dans le sens opposé et assurez-vous que la flèche est complètement déviée dans la direction opposée. L'asymétrie de l'écart peut être éliminée en sélectionnant la résistance R4 (dans ce cas, la mise à zéro de l'ampèremètre devra être répétée) ou simplement en en tenir compte lors de l'étalonnage de l'échelle. Les divisions sont appliquées à l'échelle en définissant 5 à 10 valeurs actuelles dans chaque direction. Dans certains cas (par exemple, sur une moto), un ampèremètre électronique peut être utilisé, assemblé selon le circuit illustré à la Fig. 2. Ici GB1 est la batterie, SA1 est le disjoncteur de son fil négatif. Le dispositif diffère de celui décrit ci-dessus par l'inclusion d'un shunt dans le circuit de batterie négatif et non positif, l'utilisation de transistors opposés à ceux utilisés dans la première version de la structure et un régulateur de tension intégré DA1. L'inconvénient d'un tel ampèremètre est que le courant de démarrage circule également à travers le shunt de mesure.
Le shunt de mesure de cet appareil peut être réalisé indépendamment, mais il est inacceptable de le réaliser à partir de fil de cuivre, comme le recommandent certains radioamateurs. Le fait est que la résistance du cuivre change de 20% avec un changement de température de 8,5°C, ce qui entraîne une dérive des lectures de l'ampèremètre. Environ le même coefficient de température de résistance (TCR) et les autres métaux purs. Un matériau approprié pour un shunt est constitué par les alliages de nichrome ou de manganin, dont le TCS est inférieur d'un ou deux ordres de grandeur. Le shunt est de préférence constitué d'une bande métallique ayant une section égale avec une surface de refroidissement plus grande qu'un fil rond. Pour le dispositif décrit, un shunt peut être réalisé, par exemple, à partir d'un morceau de ruban nichrome d'une section transversale de 10x1 mm et d'une longueur d'environ 17 mm. Les deux extrémités du segment sont soudées dans des fentes réalisées dans des plaques de cuivre massives. Deux trous filetés sont percés dans ces plaques pour connecter les circuits de puissance et de mesure. Il est inacceptable de serrer les fils d'alimentation et de mesure sous une seule vis. Habituellement, la résistance du shunt est délibérément inférieure à celle calculée, puis elle est ajustée en tournant mécaniquement le ruban en largeur et en épaisseur. Dans l'appareil décrit, vous pouvez vous passer de réglage, car l'erreur survenue en raison de la résistance imprécise du shunt peut être facilement compensée en sélectionnant la résistance R6. En l'absence de ruban, un shunt peut être réalisé à partir d'un grand nombre de fils nichrome connectés en parallèle (par exemple, à partir d'un radiateur de cuisinière électrique) de même section totale. Auteur : A. Sergeev
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Commentaires sur l'article : Petrovich2015 Une décision intéressante. Spécifiez la valeur de la résistance R1. Non représenté sur le schéma.
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