Relais-régulateur avec compensation de température. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'article traite d'un relais-régulateur automobile basé sur le microcontrôleur PIC12F675, intégré au boîtier du régulateur standard. Sa principale caractéristique est de maintenir une tension optimale aux bornes de la batterie pendant que le moteur tourne, en fonction de sa température.

Les magazines et Internet en disent long sur la « durée de vie » des batteries de voiture (batteries) et présentent de nombreux chargeurs différents, des plus simples aux plus complexes, qui restaurent la « vie » de la batterie. Un grand intérêt est dû au fait que les relais régulateurs de tension automobiles ne permettent souvent pas une recharge optimale de la batterie, surtout en hiver. De plus, les chargeurs sont conçus pour une recharge préventive en dehors de la voiture, ce qui n’est pas tout à fait pratique. Comme vous le savez, la tension d’une batterie au plomb dépend de sa température. Plus la température est basse, plus la vitesse des réactions chimiques est faible et plus la tension doit être appliquée à la batterie lors du chargement. Les régulateurs à relais standard sont souvent construits à l'aide de simples circuits comparateurs et sont incapables d'assurer une charge correcte. Il existe également des régulateurs compensés en température en vente, mais ils sont installés à l'intérieur du générateur et, lorsqu'ils sont chauffés par le moteur, ils sont également incapables de surveiller correctement la température de la batterie. Il existe également des régulateurs à trois niveaux, mais ils nécessitent, bien que rares, une commutation manuelle du mode de tension (par exemple « minimum », « normal », « maximum ») en fonction de la température extérieure de la voiture.

Le dispositif proposé remplace le relais régulateur de tension standard et vous permet d'utiliser efficacement la batterie, en l'empêchant de se surcharger ou de sous-charger lorsque la température de la batterie elle-même change.

Riz. 1 (cliquez pour agrandir)

Le schéma du régulateur est présenté sur la Fig. 1. Son « cœur » est le microcontrôleur DD1 PIC12F675-I/SN, cadencé par un oscillateur interne de 4 MHz. Le microcontrôleur est alimenté en tension directement depuis la borne positive de la batterie (+ batterie) via un diviseur sur les résistances R1 et R2. Le capteur de température VK1 (LM135Z) y est également fixé. Il s'agit d'un capteur analogique avec une dépendance linéaire de la tension à la température (TKN = +10 mV/K). Les condensateurs C1 et C3 sont des condensateurs antibruit. Le microcontrôleur, à l'aide d'un ADC intégré, convertit le signal analogique du capteur en code numérique. Le pas de mesure de la température dans le programme est de 2 °C. Sur la base de la valeur obtenue, le programme calcule la tension requise.

Fig. 2

Le calcul est basé sur la table chargée, construite selon le graphique présenté sur la Fig. 2. La tension calculée est comparée à la tension réelle de la batterie et si elle est inférieure à celle requise, le microcontrôleur active l'enroulement d'excitation du générateur de la voiture. Pour éliminer les commutations multiples aux valeurs de tension seuil, une hystérésis d'environ 0,2 V est prévue entre la mise sous et hors tension de l'OB. Le bobinage est contrôlé par une clé sur un transistor à effet de champ VT1 IRLR2705.

Pour augmenter la fiabilité du dispositif et accélérer la commutation du transistor VT1, la grille de ce dernier est connectée directement aux deux sorties GP4 et GP5 du microcontrôleur DD1. Le microcontrôleur est alimenté avec une tension de +5 V provenant du stabilisateur intégré DA1 L78L05CD. La même tension est utilisée comme tension de référence pour l'ADC interne du microcontrôleur. Le drain du transistor VT1 est connecté au fil allant à la borne Ш, et via la diode VD1 - au fil allant à la borne B du relais-régulateur standard (voir schéma électrique de la voiture VAZ-2109). La consommation actuelle de l'appareil est d'environ 4 mA.

Fig. 3

Fig. 4

Le circuit imprimé est constitué d'une feuille de fibre de verre simple face de dimensions 27x21 mm. Le dessin du tableau est présenté sur la Fig. 3, et sur la Fig. 4 - disposition des éléments à l'échelle 2:1. Toutes les résistances et condensateurs apolaires sont destinés à un montage en surface, taille 0805, C4 - oxyde de tantale, taille A ou B. Les fils sortant par le trou avec un bloc standard à quatre broches à l'extrémité sont soudés aux plages de contact de la carte. . Le régulateur assemblé est placé dans le boîtier d'un régulateur à relais standard d'une voiture VAZ-2109 à l'ancienne. Le coffret a été soigneusement ouvert et un nouveau a été collé à la place de l'ancienne planche. Le capteur de température LM135Z est collé sur une épaisse rondelle en laiton avec un adhésif thermoconducteur. Cette rondelle est ensuite fixée avec un boulon fixant le fil positif à la borne de la batterie. Le fil d'alimentation de l'appareil provenant de la borne B y est également soudé.

Le connecteur ICSP n'est pas prévu pour la programmation, le microcontrôleur doit donc être programmé à l'avance ou le connecteur du programmateur doit être connecté aux plages imprimées correspondantes sur la carte avec des fils fins.

Fig. 5

L'apparence du régulateur assemblé est illustrée à la Fig. 5. Il doit être réglé à une température de +20 °C avant l'installation dans le boîtier. Le capteur de température VK1 et la résistance R1 sont déconnectés et un voltmètre (de préférence numérique) est connecté à la grille du transistor VT1. Suivant à partir de

alimentation régulée, appliquer une tension de +13,8 V à l'entrée du stabilisateur DA1 et vérifier la présence d'une tension de +5±0,1 V à sa sortie. La porte VT1 doit être logiquement haute. Connectez la sortie de la résistance R1. A ce moment, le niveau logique haut au niveau de la porte VT1 devrait passer au niveau bas. En sélectionnant la résistance R2, on obtient une apparition claire d'un niveau haut à une tension de 13,6 V et d'un niveau bas à 13,8 V. Ensuite, la sortie du capteur de température VK1 est connectée. A +20 °C, le seuil de commutation doit être de 14...14,2 V. En connectant une lampe 12 V de faible puissance entre le drain du transistor VT1 et le plus de la source d'alimentation, assurez-vous que le transistor commute correctement lorsque le les changements de tension d'alimentation. À ce stade, l’ajustement peut être considéré comme terminé.

Lors de l'installation sur une voiture, vous devez vous assurer que les fils du régulateur ne sont pas à proximité de ceux à haute tension et protéger également le bloc de contacts de l'eau et de la saleté. Il est conseillé d'utiliser des fils blindés pour les circuits de puissance et le capteur de température.

Ce régulateur de tension est utilisé sur la voiture depuis maintenant deux ans et aucune panne n'a été constatée. Lors de fortes gelées sibériennes, la batterie fournissait sensiblement plus de courant au démarreur et, par temps chaud, elle n'était pas rechargée.

Le programme du microcontrôleur et le dessin du circuit imprimé au format Lay peuvent être téléchargés à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/04/termoreg.zip.

Auteur : N. Ovchinnikov

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