4 circuiti del regolatore dell'alternatore per auto a stato solido esplorati

I 4 semplici circuiti di regolazione della corrente di tensione dell'auto spiegati di seguito sono creati come alternativa immediata a qualsiasi regolatore standard e, sebbene sviluppati principalmente per una dinamo, funzioneranno in modo altrettanto efficace con un alternatore.

Se si analizza il funzionamento di un tradizionale regolatore di tensione dell'alternatore per auto, troviamo sorprendente che questi tipi di regolatori siano spesso affidabili quanto loro.

Mentre la maggior parte delle auto contemporanee è dotata di regolatori di tensione a stato solido per regolare la tensione e la corrente in uscita dall'alternatore, potresti ancora trovare innumerevoli auto precedenti installate con regolatori di tensione di tipo elettromeccanico potenzialmente inaffidabili.

Come funziona il regolatore per auto elettro-meccanico

Il funzionamento standard di un regolatore di tensione dell'alternatore elettromeccanico per auto può essere spiegato di seguito:

Una volta che il motore è al minimo, la dinamo inizia a ricevere una corrente di campo attraverso la spia di accensione.

In questa posizione l'armatura della dinamo rimane scollegata dalla batteria poiché la sua uscita è inferiore rispetto alla tensione della batteria e la batteria inizia a scaricarsi attraverso di essa.

Quando la velocità del motore inizia ad aumentare, anche la tensione di uscita della dinamo inizia a salire. Non appena supera la tensione della batteria viene attivato un relè che collega l'armatura della dinamo con la batteria.

Questo avvia la carica della batteria. Nel caso in cui l'uscita della dinamo aumenti ancora di più, viene attivato un relè aggiuntivo a circa 14,5 volt che interrompe l'avvolgimento del campo della dinamo.

La corrente di campo decade mentre la tensione di uscita inizia a diminuire fino a quando questo relè si disattiva. Il relè a questo punto si accende / spegne costantemente ripetutamente, sostenendo l'uscita della dinamo a 14,5 V.

Questa azione protegge la batteria dal sovraccarico.

C'è anche un 3 ° relè contenente il suo avvolgimento della bobina in serie con l'uscita della dinamo, attraverso il quale passa l'intera corrente di uscita della dinamo.

Una volta che la corrente di uscita di sicurezza della dinamo diventa pericolosamente alta, potrebbe essere dovuta a una batteria troppo scarica, questo avvolgimento attiva il relè. Questo relè ora stacca l'avvolgimento di campo della dinamo.

La funzione garantisce che solo la teoria fondamentale e il circuito specifico del regolatore di corrente di tensione dell'auto proposto possano avere specifiche diverse a seconda delle dimensioni di una specifica vettura.

1) Utilizzo di transistor di potenza

Nella progettazione indicata il relè di interruzione è sostituito da D5, che viene polarizzato inversamente non appena l'uscita della dinamo scende al di sotto della tensione della batteria.

Di conseguenza, la batteria non può scaricarsi nella dinamo. Se l'accensione viene avviata, l'avvolgimento del campo della dinamo riceve corrente attraverso la spia e il T1.

Il diodo D3 è incorporato per evitare che la corrente venga assorbita dalla bobina di campo a causa della ridotta resistenza di armatura dell'alternatore. All'aumentare della velocità del motore, l'uscita dalla dinamo aumenta proporzionalmente e inizia a erogare la propria corrente di campo tramite D3 e T1.

Quando la tensione sul lato catodo di D3 aumenta, la spia si attenua gradualmente fino a spegnersi.

Quando l'uscita della dinamo raggiunge circa 13-14 V, la batteria ricomincia a caricarsi. IC1 funziona come un comparatore di tensione che tiene traccia della tensione di uscita della dinamo.

All'aumentare della tensione di uscita della dinamo, la tensione sull'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale è inizialmente maggiore rispetto all'ingresso non invertente, quindi l'uscita IC viene mantenuta bassa e T3 rimane spento.

Non appena la tensione di uscita supera i 5,6 V, la tensione di ingresso invertente viene regolata e controllata a questo livello da D4.

Quando la tensione di uscita supera il potenziale massimo specificato (impostato tramite P1), l'ingresso non invertente di IC1 diventa più alto dell'ingresso invertente, facendo sì che l'uscita IC1 diventi positiva. Questo attiva T3. che spegne T2 e T1, inibendo la corrente al campo della dinamo.

La corrente del campo della dinamo ora decade e la tensione di uscita inizia a diminuire fino a quando il comparatore non torna di nuovo. R6 fornisce diverse centinaia di millivolt di isteresi che aiutano il circuito a funzionare come un regolatore di commutazione. T1 viene attivato o disattivato con maggiore forza in modo tale da dissipare una potenza piuttosto bassa.

L'attuale regolamentazione è influenzata dal T4. Quando la corrente tramite R9 è superiore al livello massimo selezionato, la caduta di tensione attorno ad essa fa sì che T4 si accenda. Ciò aumenta il potenziale all'ingresso non invertente di IC1 e isola la corrente di campo della dinamo.

Il valore selezionato per R9 (0,033 Ohm / 20 W, composto da 10nos di resistori 0,33 Ohm / 2 W in parallelo) è adatto per ottenere una corrente di uscita ottimale fino a 20 A. Se si desiderano correnti di uscita maggiori, il valore R9 potrebbe essere ridotto adeguatamente.

La tensione e la corrente di uscita del dispositivo devono essere fissate impostando opportunamente P1 e P2 per soddisfare gli standard del regolatore originale. T1 e D5 devono essere installati sui dissipatori di calore e devono essere rigorosamente isolati dallo chassis.

2) Un regolatore di corrente di tensione alternatore per auto più semplice

Il diagramma seguente mostra un'altra variante di un circuito di controllo della tensione e della corrente dell'alternatore di un'auto a stato solido utilizzando un numero minimo di componenti.

Normalmente mentre la tensione della batteria è inferiore al livello di carica completa, l'uscita del regolatore IC CA 3085 rimane spenta, il che consente al transistor Darlington di essere in modalità di conduzione, che mantiene la bobina di campo eccitata e l'alternatore operativo.

Dal momento che l'IC CA3085 è impostato come un comparatore di base qui, quando la batteria si carica al suo livello di carica completo, può ba 14,2 V, il potenziale sul pin # 6 dell'IC cambia a 0 V, spegnendo l'alimentazione alla bobina di campo.

A causa di ciò la corrente proveniente dall'alternatore decade, inibendo ogni ulteriore carica della batteria. La batteria viene così bloccata dal sovraccarico.

Ora, quando la tensione della batteria scende al di sotto della soglia del pin6 CA3085, l'uscita diventa di nuovo alta, provocando la conduzione del transistor e l'alimentazione della bobina di campo.

L'alternatore inizia ad alimentare la batteria, in modo che riprenda a caricarsi.

Elenco delle parti

3) Circuito regolatore alternatore auto transistorizzato

Facendo riferimento allo schema del regolatore di corrente di tensione dell'alternatore allo stato solido nest di seguito, V4 è configurato come un transistor a passaggio in serie che regola la corrente al campo dell'alternatore. Questo transistor insieme ai due diodi da 20 ampere sono fissati su un dissipatore di calore esterno. È interessante vedere che la dissipazione di V1 non è molto elevata anche durante la massima corrente di campo, ma solo entro 3 ampere.

Tuttavia, al posto della gamma media in cui la caduta di tensione attraverso il campo corrisponde a quella del transistor V1 provocando una dissipazione massima non superiore a 10 watt.

Il diodo D1 fornisce protezione al pass transistor V4 dai picchi induttivi generati all'interno della bobina di campo ogni volta che l'interruttore di accensione viene spento. Il diodo D2 che trasferisce l'intera corrente di campo fornisce una tensione di lavoro extra per il transistor driver V2 e garantisce che il pass transistor V4 possa essere interrotto a temperature di fondo elevate.

Il transistor V3 funziona come un driver per V4 e un'oscillazione della corrente di base da 3 ma a 5 ma su questo transistor consente la commutazione totale da 'on' a 'off' completa di V4.

Il resistore R8 offre un percorso per la corrente durante temperature eccessive. Il condensatore C1 è essenziale per proteggere dalle oscillazioni del regolatore a causa dell'anello ad alto guadagno che si crea attorno al sistema. Un condensatore al tantalio è consigliato qui per una maggiore precisione.

L'elemento primario del circuito di controllo-rilevamento è racchiuso all'interno dell'amplificatore differenziale bilanciato costituito dai transistor V1 e V2. Particolare attenzione è stata data al layout di questo regolatore dell'alternatore è assicurarsi che non ci siano problemi di deriva della temperatura. Per ottenere ciò, i resistori più collegati devono essere del tipo a filo avvolto.

Il potenziometro di controllo della tensione R2 merita una considerazione specifica in quanto non dovrebbe mai allontanarsi dalle sue impostazioni a causa di vibrazioni o condizioni di temperatura estreme. Il potenziometro da 20 ohm impiegato in questo progetto ha funzionato idealmente bene per questo programma, tuttavia quasi tutti i buoni potenziometri Wirewound nello stile rotativo potrebbero andare bene. Le varietà trimpot rettilinee devono essere evitate in questo modello di regolatore di corrente di tensione dell'alternatore per auto.

4) Circuito caricatore regolatore di tensione alternatore auto IC 741

Questo circuito offre la gestione a stato solido della carica della batteria. L'avvolgimento di campo dell'alternatore è inizialmente stimolato tramite la lampadina di accensione proprio come in un metodo tradizionale.

La corrente che si muove attraverso il terminale WL viaggia attraverso Q1 fino al terminale F, quindi infine sulla bobina di campo. Non appena il motore viene alimentato, la corrente dalla dinamo dell'auto passa da D2 a Q1. La spia di accensione si spegne poiché la tensione del terminale WL supera quella della batteria. Allo stesso modo la corrente si sposta attraverso D5 verso la batteria.

A questo punto, IC1 che è truccato come un comparatore rileva la tensione della batteria. Quando questa tensione sull'ingresso non invertente diventa superiore all'ingresso invertente (bloccato a 4,6 volt tramite zener D4), l'uscita dell'amplificatore operazionale aumenta.

La corrente passa successivamente tramite D3 e R2 verso la base Q2 e la accende istantaneamente. Questa azione di conseguenza mette a terra la base Q1 spegnendola e rimuovendo la corrente applicata sull'avvolgimento di campo. L'uscita dell'alternatore ora diminuisce, provocando anche la caduta della tensione della batteria.

Questa procedura garantisce che la tensione della batteria sia sempre mantenuta costante e non possa mai essere sovraccaricata. Il tensione di carica completa della batteria può essere regolato tramite RV1 a circa 13,5 volt.

Durante condizioni di tempo freddo all'avvio dell'auto, la tensione della batteria potrebbe ridursi notevolmente. Non appena il motore si è acceso anche la resistenza interna della batteria diventa piuttosto bassa, costringendola a prelevare troppa corrente dall'alternatore e portando così ad un possibile deterioramento dell'alternatore. Per limitare questo elevato consumo di corrente, il resistore R4 viene introdotto all'interno del terminale di alimentazione primaria dall'alternatore.

La resistenza R4 viene selezionata assicurandosi che alla massima corrente possibile (comunemente 20 ampere) vengano generati 0,6 volt attraverso di essa, il che fa sì che Q3 si accenda. Nel momento in cui Q3 attiva la corrente si sposta attraverso la linea di alimentazione attraverso R2 verso la base Q2, accendendola, che quindi spegne Q1 e interrompe il flusso di corrente all'avvolgimento di campo. A causa di ciò, la potenza della dinamo o dell'alternatore ora diminuisce.

Non è necessario apportare modifiche al cablaggio originale dell'alternatore in vettura. Il circuito potrebbe essere racchiuso in una vecchia scatola del regolatore, Q1, Q2 e D5 devono essere collegati a un dissipatore di calore opportunamente dimensionato.