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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Régulateur de tension compensé en température. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Régulateurs de courant, tension, puissance L’un des éléments importants de l’équipement électrique d’une voiture est la batterie rechargeable (ci-après dénommée la batterie). Contrairement à d'autres équipements électriques, la batterie a une durée de vie limitée et donc (compte tenu de son coût considérable) augmenter sa ressource au maximum est une tâche urgente pour les passionnés d'automobile. Étant donné que la batterie est installée presque tout le temps sur la voiture, pour résoudre ce problème, il est nécessaire de maintenir la tension de charge optimale générée par le régulateur de tension standard (ci-après dénommé le régulateur), qui fait partie de l'équipement électrique de la voiture. L'inconvénient des régulateurs traditionnels est qu'ils maintiennent une tension fixe (généralement 14,1 ± 0,2 V), bien qu'il soit connu ([1]) que cette tension doit évoluer conformément à l'expression : Ut=U0(1+KeT), où Ut est la tension, qui doit être appliquée aux bornes de la batterie pour assurer un courant de charge optimal, à une température d'électrolyte de T°C ; U0=14,56 V - tension qui doit être appliquée aux bornes de la batterie pour garantir un courant de charge optimal à une température d'électrolyte de 0 °C ; Ke= -1,65x10-3 1/°C - coefficient de température de la résistance de l'électrolyte ; T - température de l'électrolyte, °C. De cette expression, il s'ensuit que la tension optimale générée par le régulateur lorsque la température de l'électrolyte passe de -10 à +40 °C devrait passer respectivement de 14,8 à 13,6 V. Puisqu'un écart de 0,4 V de la tension du réseau du véhicule par rapport à la tension optimale réduit la durée de vie de la batterie de 25 %, c'est-à-dire d'environ 1 an (selon d'autres sources [2], un écart de la tension de charge de 10... 12 % par rapport à l'optimal réduit la durée de vie de la batterie de 2... 2,5 fois), la nécessité d'une correction de température du régulateur est incontestable. À cet effet, un régulateur a été développé qui a pour fonction d'ajuster la tension maintenue dans le réseau électrique du véhicule. Celui proposé diffère des régulateurs de tension publiés précédemment contenant une fonction similaire [2] par la simplicité du circuit, l'unification (installé à la place du régulateur standard) et l'absence de tout réglage, puisque la sélection des éléments du circuit est déterminée par calcul.
Le circuit régulateur (voir figure) ne présente aucune particularité. Un comparateur de tension est connecté à la diagonale du pont de mesure. Une source de tension de référence est incluse dans l'un des bras du pont de mesure, et un capteur de température ayant un contact thermique avec l'électrolyte est inclus dans l'autre. À partir de la sortie du comparateur, le signal, via un émetteur ouvert, entre dans un puissant commutateur de sortie qui commute le courant à travers l'enroulement d'excitation du générateur. Éléments du pont de mesure - R1, R2, Rд, R3, VD1. La résistance R3 et la diode Zener VD1 forment une source de tension de référence. La résistance R4 fournit un retour pour obtenir l'effet d'hystérésis électrique dans le fonctionnement du comparateur DA1. Le condensateur C1 est conçu pour supprimer le bruit induit sur le fil menant au capteur de température Rd. Le comparateur DA1, en fonction du signal reçu sur son entrée directe, contrôle le fonctionnement du transistor VT1. Les résistances R5, R6 limitent le courant de sortie de l'émetteur ouvert du comparateur et fournissent également une polarisation à la base du transistor VT1, nécessaire à son ouverture et fermeture fiables. Le transistor VT1 commute le courant à travers l'enroulement de champ. Les diodes VD2, VD3 protègent le transistor VT1 des surtensions d'auto-induction qui se produisent sur l'enroulement d'excitation au moment où il est désactivé. La tension des bornes de la batterie est fournie au diviseur de tension R1, R2, Rd. Le signal extrait du capteur de température Rd et évoluant proportionnellement à sa résistance est fourni à l'entrée directe du comparateur DA1 et comparé à la tension de référence générée par la diode Zener VD1 et fournie à l'entrée inverse du comparateur. Si le signal à l'entrée directe est inférieur à la tension de référence, le comparateur DA1 délivre un signal au transistor VT1, qui s'ouvre et active l'enroulement d'excitation du générateur. Lorsque le signal à l'entrée directe du comparateur dépasse la tension de référence, le transistor VT1 est désactivé et l'enroulement d'excitation du générateur est désactivé. Grâce au retour via la résistance R4, la différence entre les niveaux de signal à l'entrée directe du comparateur, auquel il produit un signal pour allumer et éteindre le transistor VT1, est d'environ 0,05 V. La mise en place de l'appareil revient au calcul et à la sélection des valeurs des éléments du pont de mesure. Pour ce faire, vous avez besoin d'un thermomètre avec une valeur de division de 0,1 °C et d'un appareil de mesure combiné capable de mesurer la tension avec une précision de 10 mV et la résistance avec une précision de 1 ohm. Exemple. 1. Mesurez la résistance du capteur de température à une température connue, par exemple à T=21 °C Rd=1883 Ohm. 2. Selon la formule Rt=R0(1+KmT), où Rt, R0 est la résistance du conducteur en cuivre aux températures T °C et 0 °C, respectivement ; Km=4,26x10-3 1/°С - coefficient de température de résistance du cuivre ; T est la température du capteur de température (électrolyte), °C, trouvez R0 = 1728 Ohm. 3. En utilisant la valeur obtenue de R0, la même formule est utilisée pour calculer les valeurs de Rt pour des températures de -10 et +40 °C ; R-10=1655 Ohms ; R+40=2023 Ohms. 4. En connectant une source d'alimentation avec une tension de +14 V à la borne « B », mesurez la tension de référence Uop = 8,84 V. 5. Séquentiellement pour des températures de -10 et +40 °C, trouver la résistance totale des résistances R1, R2 (R1+R2)t=(UtRt/Uop) - Rt, où Ut est la tension qui doit être appliquée aux bornes de la batterie pour assurer un courant de charge optimal, à température de l'électrolyte T°C (U-10=14,8 V ; U+40=13,6 V) (R1+R2)-10= 1116 Ohm ; (R1+R2)+40=1089 Ohms. 6. La valeur moyenne de ces deux valeurs : (R1 + R2) cp \u1102,5d XNUMX Ohm. 7. Considérant que R2~2R1, en fonction de la série nominale de résistances, sélectionnez les valeurs de résistance les plus proches des résistances indiquées R1=360 Ohm, R2=750 Ohm. Avec ce calcul, l'erreur relative dans la sélection des résistances R1, R2 ne dépasse pas 1 %. Le régulateur est placé dans le boîtier d'un régulateur standard de type chocolat en panne, par exemple Y112-V. Pour ce faire, ouvrez le couvercle collé, retirez l'ancien « remplissage » et nettoyez la base métallique. Le transistor VT1 est pressé fermement contre la base métallique, après avoir préalablement placé un joint en mica lubrifié des deux côtés avec de la graisse LITOL-24 et soudé la plaque de montage du collecteur à l'intérieur de la plage de contact « Ш », et la borne de l'émetteur à la base de le logement. Le comparateur DA1, le condensateur et les résistances sont situés sur un circuit imprimé séparé. En utilisant la base du boîtier et les plages de contact standard « W », « B », « V », les éléments restants et les connexions en circuit sont montés à l'aide d'un montage articulé. Pour connecter le capteur de température, utilisez une plage de contact libre (indiquée sur le schéma par le symbole « A »), située sur la même diagonale que la plage de contact « B ». Le capteur de température lui-même est serti d'une plaque de cuivre à laquelle est soudé l'un de ses fils et remplie de résine époxy. La deuxième borne du bobinage est reliée par un fil séparé au plot de contact « A ». Étant donné que ce circuit est à faible courant, il n’y a aucune exigence particulière pour le fil. La plaque de cuivre est choisie de telle taille qu'un trou de montage puisse y être percé pour l'installation sous la vis de fixation de la « pince » de la borne négative de la batterie. Le terminal lui-même, avec la partie du bus « négatif » qui en sort, est isolé thermiquement de l'environnement. Compte tenu de la conductivité thermique relativement élevée des plaques de plomb de la batterie, avec cette méthode de fixation du capteur de température, une différence de température minimale est obtenue entre l'électrolyte et le capteur. Tous les éléments du régulateur sont vernis, le couvercle est collé et installé à sa place d'origine. Les résistances suivantes sont utilisées dans le régulateur : R5 - type MLT-0,25 ; le reste est de type MLT-0,125, condensateur C1 de type KM 5. Toute diode Zener avec une tension de stabilisation de 1 à 6 V peut être utilisée comme diode Zener VD9, mais étant donné que le régulateur est installé sur le boîtier d'un générateur qui modifie sa température sur une large plage pendant le fonctionnement du moteur, un Zener la diode est sélectionnée avec le coefficient de température de changement de tension le plus bas possible, par exemple KS191F, D818E. Il convient de déterminer son point thermostable selon la méthode décrite dans [3]. Comme comparateur DA1, vous pouvez utiliser un comparateur de type K554CA3, mais il faut tenir compte du fait que ce microcircuit a une numérotation de broches différente et des dimensions hors tout légèrement plus grandes que celles indiquées sur le schéma. Le transistor KT829B peut être utilisé comme commutateur de sortie, mais dans tous les cas, le coefficient de transfert de courant du transistor VT1 doit être d'au moins 50. Le KD2A peut être utilisé comme diodes VD3, VD209 et un enroulement avec une résistance de 1.. 2 kOhm d'un relais de petite taille peut être utilisé comme capteur de température, par exemple RES-60, fabriqué avec du fil de cuivre. Littérature
Auteur : V. G. Petik
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