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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Raffinement du régulateur de tension automobile 59.3702-01. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Voiture. Appareils électroniques Les améliorations proposées au régulateur assurent une stabilité accrue de la tension de sortie du générateur automobile lorsque le courant de sa charge et le mode de fonctionnement du moteur changent. Les voitures modernes disposent d'équipements électriques complexes et multifonctionnels, dont le fonctionnement fiable garantit le bon fonctionnement du véhicule et la sécurité de son fonctionnement. La fiabilité des équipements électriques dépend en grande partie de la stabilité de la tension du réseau de bord. Assurer la stabilité de cette tension est une tâche difficile, en particulier dans des conditions transitoires, lorsque la vitesse du générateur et son courant de charge changent radicalement. Avec le régulateur de tension, qui maintient sa constance, le générateur forme un système de contrôle automatique. Dans certaines conditions, un tel système peut perdre sa stabilité, ce qui se manifeste sous la forme de fortes fluctuations de la tension de sortie du générateur et du courant de charge de la batterie. Il est donc très important de garantir la stabilité du système de contrôle dans toutes les conditions de fonctionnement. Les contrôleurs électroniques les plus utilisés aujourd'hui fonctionnent en mode relais auto-oscillant. Un tel régulateur, lorsque la tension de sortie du générateur dépasse un seuil supérieur donné, déconnecte son enroulement d'excitation du réseau de bord. Le courant dans l'enroulement commence à diminuer, ce qui entraîne une diminution de la tension générée. Dès qu'il devient inférieur au seuil inférieur, l'enroulement d'excitation est reconnecté au réseau de bord et le courant qui y circule, et avec lui la tension de sortie du générateur, augmente. Ainsi, la tension du générateur fluctue tout le temps, mais sa valeur moyenne reste stable. Les régulateurs avec PWM "forcé" sont plus parfaits. En raison de la fréquence de commutation accrue de l'enroulement d'excitation, la tension du générateur en régime permanent reste pratiquement inchangée, bien que des oscillations puissent encore se produire en régime transitoire. De tels régulateurs (l'un d'eux est décrit dans l'article d'E. Tyshkevich "SHI tension régulateur". - Radio, 1984, n° 6, pp. 27, 28) ne sont pas largement utilisés, probablement en raison du fait que leurs paramètres sont pas beaucoup mieux qu'une auto-oscillante classique. Bien qu’ils soient produits en série, ils sont difficiles à trouver en magasin. Soit les vendeurs ne savent rien de ces régulateurs, soit ils prétendent qu'ils ne sont pas demandés. Lors de la conduite d'une voiture, un paramètre tel que la capacité de charge du générateur à bas régime joue un rôle important. Il détermine le régime moteur minimum auquel la batterie est chargée. Les régulateurs de tension électroniques perdent le plus souvent leur stabilité précisément dans les situations où la vitesse de rotation est faible et le courant de charge est élevé. Cette fonctionnalité est bien connue des automobilistes, dont certains remplacent les régulateurs électroniques par des régulateurs contact-vibration obsolètes, plus fiables à cet égard. Mais outre une stabilité accrue, ils présentent les inconvénients inhérents à ce type de régulateurs. De nombreux automobilistes remplacent la batterie standard par une autre de capacité accrue, car ils estiment que cela améliore la stabilité des régulateurs électroniques. Malheureusement, les fluctuations de la tension de sortie du générateur ne sont pas censées être éliminées dans les services automobiles. Dans le même temps, leurs employés affirment qu'il n'y a pas de dysfonctionnement, puisque la batterie est toujours en charge, bien que le courant de charge et la tension du générateur pulsent. Compte tenu de tout ce qui précède, l'auteur a tenté d'augmenter la stabilité du régulateur de tension électronique standard 59.3702-01. Sur la fig. 1 montre son circuit après la première version de raffinement, qui se réduisait à l'installation d'un circuit supplémentaire composé de la résistance R8 et du condensateur C2, mis en évidence sur la figure en couleur. La diode S1M importée peut être remplacée par une diode nationale de la série KD202 ou KD209.
Le principe de fonctionnement du régulateur reste le même. Au fur et à mesure que la tension dans le réseau de bord, appliquée à la sortie "15" du régulateur, augmente, le potentiel de base du transistor VT1 par rapport à son émetteur devient plus négatif, et à une certaine valeur de cette tension (fixée par des cavaliers S1-S3), le transistor s'ouvre. De ce fait, les transistors VT2 et VT3 sont fermés, coupant le circuit d'alimentation du bobinage d'excitation du générateur connecté entre la borne "67" du régulateur et le fil commun. Mais le courant dans un enroulement doté d'une inductance importante ne peut pas s'arrêter instantanément. Il continue de circuler à travers la diode VD2 ouverte, diminuant progressivement. Parallèlement au courant d'excitation, la tension fournie par le générateur au réseau de bord diminue également. Après un certain temps, le transistor VT1 se ferme et VT2 et VT3 s'ouvrent, ce qui entraîne une augmentation du courant dans l'enroulement d'excitation du générateur et une augmentation de la tension. Le processus décrit est répété périodiquement et la valeur moyenne de la tension du générateur reste inchangée. Le circuit R7C3 accélère le processus de commutation des transistors VT1 -VT3. Avec une augmentation de la tension dans le réseau de bord, provoquée, par exemple, par la coupure d'une charge puissante ou l'augmentation du régime moteur, le condensateur C2 nouvellement installé est chargé et le courant de charge, dont une partie circule à travers la base circuit du transistor VT1, est proportionnel au taux de montée en tension. En conséquence, VT1 s'ouvre et les transistors VT2 et VT3 se ferment plus tôt que sans condensateur. La décroissance du courant dans l'enroulement d'excitation commence également plus tôt, ce qui ralentit considérablement ou élimine complètement l'augmentation de tension provoquée par un facteur externe. Un processus similaire se produit avec une diminution rapide de la tension. Les oscillations qui en résultent sont amorties et leur amplitude est considérablement réduite. Avec des changements de tension lents, le courant traversant le condensateur C2 est faible et n'affecte pratiquement pas le fonctionnement du régulateur en régime permanent, ainsi que la précision de stabilisation de la valeur de tension moyenne. Pour vérifier la stabilité du système de stabilisation de tension, lorsque le moteur et le générateur fonctionnent, allumez et éteignez un consommateur puissant, tel que les phares, en surveillant le courant de la batterie avec un ampèremètre. Dans ce cas, l'aiguille de l'ampèremètre après l'écart maximal initial par rapport à l'état stable (elle est associée à l'inertie du générateur et est inévitable même avec un régulateur idéal) devrait revenir à l'ancienne ou arriver à un nouvel état stable de manière monotone, sans aucune fluctuation. Il est possible de réguler les caractéristiques dynamiques du système dans certaines limites en sélectionnant la capacité du condensateur C2 et la résistance de la résistance R8 connectée en série avec celui-ci. La durée minimale du transitoire est généralement atteinte avec une capacité du condensateur C2 légèrement supérieure à celle à laquelle se produisent les oscillations. Une nouvelle augmentation de la capacité entraîne un fort ralentissement de la réponse du système aux conditions extérieures changeantes. Il est à noter que pour le régulateur avec la modification décrite, le moment de sa première connexion au réseau de bord est très dangereux. Le condensateur C2 est alors complètement déchargé. Son courant de charge pourrait bien atteindre une valeur dangereuse pour les transistors et le désactiver. Par conséquent, vous ne devez pas réduire considérablement la valeur de la résistance R8 ni l'éliminer complètement. Bien que dans la pratique de l'auteur, les défaillances du régulateur modifié pour la raison décrite ne se soient pas produites, il est recommandé de prendre des mesures pour limiter le courant circulant à travers la base du transistor VT1, par exemple en incluant une résistance supplémentaire dans le circuit ouvert reliant la base au point de connexion des résistances R6-R8, du condensateur C1 et de la diode Zener VD1. Sa valeur doit être choisie comme maximale, ce qui ne détériore pas sensiblement le fonctionnement du régulateur sans condensateur C2. On sait que pour augmenter la durée de vie de la batterie, la tension du réseau de bord doit augmenter avec la diminution de la température. Par conséquent, dans la pratique, un ajustement saisonnier de la tension est effectué. Dans le régulateur 59.3702-01, les cavaliers S1-S3 fermant les résistances R1-R3, la tension moyenne du générateur peut être modifiée entre 13,8 et 14,6 V. Lorsque les cavaliers sont retirés, elle diminue. Les résistances R1-R3 peuvent être remplacées par un seul trimmer, ce qui vous permettra d'ajuster en douceur la tension du générateur. La fonction des LED HL1 et HL2 n'a pas changé après la révision. Ils vous permettent d'évaluer les performances du système de contrôle. Contact mis et moteur éteint, seule la LED HL2 doit s'allumer, indiquant qu'une tension est appliquée au bobinage d'excitation du générateur. La lueur de la LED HL1 lorsque le moteur ne tourne pas signifie que le régulateur est défectueux. Lorsque le moteur tourne, les deux LED s'allument. Réduire la fréquence de sa rotation ou augmenter la charge sur le réseau de bord entraîne une augmentation de la luminosité de la LED HL2 et une diminution de HL1. Avec une augmentation de la vitesse ou une diminution de la charge, la luminosité change dans le sens opposé. Le régulateur avant et après le raffinement décrit a été testé sur une vieille voiture avec une vieille batterie. Il a été remarqué que sur cette voiture, en raison de l'oxydation des contacts, la résistance du câblage électrique augmentait sensiblement et la résistance interne de la batterie augmentait. Ces deux facteurs entraînent une diminution de la stabilité du système de régulation de tension. Avec un régulateur inachevé 59.3702-01, l'aiguille de l'ampèremètre, incluse dans la rupture du fil reliant la borne positive de la batterie au réseau de bord de la voiture, fluctuait généralement avec une oscillation de 5.10 A. Immédiatement après le démarrage du moteur, le l'oscillation dépassait souvent 10 A, les phares commençaient à clignoter. Lors d'une conduite prolongée à grande vitesse, l'oscillation devenait parfois inférieure à 5 A, mais cela arrivait rarement. Après le raffinement du régulateur évoqué ci-dessus, l'aiguille de l'ampèremètre n'a jamais fluctué avec une oscillation de plus de 0,5.1 A. Après le démarrage du moteur, les phares allumés n'ont jamais clignoté. Lors d'une conduite prolongée à grande vitesse, la plage d'oscillation de la flèche diminuait généralement tellement qu'il était difficile de les remarquer. Avec un raffinement supplémentaire, la résistance R7 et le condensateur C3 ont été retirés du contrôleur considéré et un nœud a été inséré entre la base du transistor VT2 et le point de connexion du collecteur du transistor VT1 avec le condensateur C1 et la résistance R9, dont le circuit est montré sur la fig. 2. Dans le schéma présenté à la fig. Sur la figure 1, les emplacements des coupe-circuits sont représentés par des croix. Numérotation des éléments sur la fig. 2 continue ce qui a été commencé sur la Fig. 1.
Un générateur d'impulsions exponentielles sur les éléments logiques DD1.1 et DD1.3 et un dispositif de seuil sur l'élément DD1.2 avec un amplificateur d'impulsions sur un transistor VT4 sont ajoutés au contrôleur. La puce DD1 est alimentée par une tension de 5 V provenant du stabilisateur intégré DA1. Une fois terminé, le transistor VT1 sert d'amplificateur du signal de désadaptation. La tension sur sa charge - la résistance R9 - dépend linéairement de la différence entre les valeurs de courant et de tension nominale dans le réseau de bord. Cette tension à l'aide des résistances R13 et R14 est ajoutée aux impulsions du générateur. Le montant est transmis à l'entrée du dispositif à seuil. En conséquence, des impulsions sont formées à sa sortie, dont la durée dépend de l'écart de la tension du réseau de bord par rapport à la valeur nominale, et le taux de répétition est constant (environ 2 kHz). Grâce à l'amplificateur du transistor VT4, ils pénètrent dans la base du transistor VT2 et contrôlent la tension sur l'enroulement d'excitation du générateur.
La vue du régulateur modifié avec le couvercle retiré est illustrée à la fig. 3. Des détails supplémentaires y sont ajoutés par montage en surface. Après avoir installé ce régulateur sur la voiture, l'aiguille de l'ampèremètre n'a jamais fluctué avec une oscillation de plus de 0,5 A. On peut supposer qu'avec une faible résistance transitoire des contacts du câblage électrique et avec une batterie neuve, les fluctuations de courant seront encore moindres. . Auteur : A. Sergeev
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