4 Solid State Car Alternator Regulator Circuits Utforsket

De 4 enkle bilspenningsstrømregulatorkretsene som er forklart nedenfor, er opprettet som et umiddelbart alternativ til enhver standardregulator, og selv om det hovedsakelig er utviklet for en dynamo, vil den fungere like effektivt med en generator.

Hvis funksjonen til en tradisjonell bilspenningsregulator analyseres, synes vi det er utrolig at denne typen regulatorer ofte er like pålitelige som de er.

Mens de fleste moderne biler er utstyrt med solid state-spenningsregulatorer for å regulere spenningen og strømutgangen fra generatoren, kan du fremdeles finne utallige tidligere biler installert med elektromekaniske spenningsregulatorer som tilfeldigvis er upålitelige.

Hvordan elektro-mekanisk bilregulator fungerer

Standardfunksjonen til en elektromekanisk spenningsregulator for bilgenerator kan være som forklart nedenfor:

Når motoren er i tomgang, begynner dynamoen å få en feltstrøm gjennom tenningslampen.

I denne posisjonen forblir dynamo-ankeret ikke festet med batteriet, siden utgangen er mindre sammenlignet med batterispenningen, og batteriet begynner å tømmes ut gjennom det.

Når motorens hastighet begynner å øke, begynner også dynamos utgangsspenning å stige. Så snart det overgår batterispenningen, slås et relé PÅ, og kobler dynamo-ankeret til batteriet.

Dette starter ladingen av batteriet. I tilfelle dynamoutgangen øker enda mer, aktiveres et ekstra relé på rundt 14,5 volt, som kutter av dynamofeltviklingen.

Feltstrømmen forfaller mens utgangsspenningen begynner å synke helt til dette reléet deaktiveres. Reléet slår på dette punktet kontinuerlig PÅ / AV gjentatte ganger, og opprettholder dynamoutgangen ved 14,5 V.

Denne handlingen beskytter batteriet mot overlading.

Det er også et tredje relé som inneholder spoleviklingen i serie med dynamoutgangen, gjennom hvilken hele dynamoutgangsstrømmen passerer.

Når den sikre utgangsstrømmen til dynamoen blir farlig høy, kan være på grunn av overladet batteri, aktiverer denne viklingen reléet. Dette reléet løsner nå feltviklingen til dynamoen.

Funksjonen sørger for at bare den grunnleggende teorien, og den spesifikke kretsen til den foreslåtte bilspenningsstrømregulatoren, kan ha forskjellige spesifikasjoner, avhengig av en bestemt bildimensjon.

1) Bruke krafttransistorer

I den angitte utformingen erstattes utkoblingsreléet med D5, som blir tilbakespent så snart dynamoutgangen faller under batterispenningen.

Batteriet kan derfor ikke tømmes ut i dynamoen. Hvis tenningen startes, blir dynamofeltviklingen strøm gjennom kontrollampelyset og T1.

Diode D3 er innarbeidet for å unngå at strøm trekkes fra feltspolen på grunn av generatorens reduserte ankermotstand. Etter hvert som motorhastigheten øker, øker effekten fra dynamoen proporsjonalt og begynner å levere sin egen feltstrøm ved hjelp av D3 og T1.

Når katodesidespenningen til D3 går opp, lyser varsellyset gradvis til det forsvinner.

Når dynamoutgangen når rundt 13-14 V, begynner batteriet å lade igjen. IC1 fungerer som en spenningskomparator som sporer dynamoutgangsspenningen.

Når dynamoutgangsspenningen øker, er spenningen på op-inverterens inngang først større enn ved den ikke-inverterende inngangen, og derfor holdes IC-utgangen lav og T3 forblir slått av.

Så snart utgangsspenningen går høyere enn 5,6 V reguleres og kontrolleres den inverterende inngangsspenningen på dette nivået av D4.

Når utgangsspenningen går forbi det spesifiserte høyeste potensialet (satt gjennom P1), blir den ikke-inverterende inngangen til IC1 høyere enn den inverterende inngangen, noe som får IC1-utgangen til å endres til positiv. Dette aktiverer T3. som slår AV T2 og T1, og hindrer strøm til dynamofeltet.

Dynamofeltstrømmen forfaller nå, og utgangsspenningen begynner å synke til komparatoren går tilbake igjen. R6 leverer flere hundre millivolt hysterese som hjelper kretsen til å fungere som en bryteregulator. T1 er enten slått hardere PÅ eller er kuttet av slik at den forsvinner ganske lav effekt.

Nåværende regulering påvirkes av T4. Når strømmen ved hjelp av R9 er høyere enn det valgte høyeste nivået, resulterer spenningsfallet rundt den i at T4 slås på. Dette øker potensialet ved den ikke-inverterende inngangen til IC1 og isolerer dynamofeltstrømmen.

Verdien valgt for R9 (0,033 Ohm / 20 W, består av 10 nos av 0,33 Ohm / 2 W motstander parallelt) er egnet for å få en optimal utgangsstrøm så høyt som 20 A. Hvis større utgangsstrømmer er ønsket, kan R9-verdien reduseres riktig.

Enhetens utgangsspenning og strøm må fikses ved å sette opp P1 og P2 på riktig måte for å oppfylle standardene til den opprinnelige regulatoren. T1 og D5 skal installeres på kjøleribber, og må være strengt isolert fra kabinettet.

2) En enklere spenningsstrømregulator for bilalternativer

Det følgende diagrammet viser en annen variant av en solid state car alternator spenning og strømstyringskrets med minimum antall komponenter.

Normalt mens batterispenningen er under full ladningsnivå, forblir regulatoren IC CA 3085-utgangen slått AV, noe som gjør at Darlington-transistoren kan være i ledende modus, som holder feltstrømmen aktivert, og dynamoen i drift.

Siden IC CA3085 er rigget som en grunnleggende komparator her, når batteriet lades til det fulle ladningsnivået, kan være 14,2 V, vil potensialet på pin nr. 6 på IC endres til 0V, og slå av strømmen til feltbatteriet.

På grunn av dette forsvinner strømmen fra generatoren, noe som hindrer ytterligere lading av batteriet. Batteriet blir dermed stoppet fra overladning.

Nå som batterispenningen synker under CA3085 pin6-terskelen, blir utgangen igjen høy, noe som får transistoren til å lede og driver feltspolen.

Generatoren begynner å levere til batteriet, slik at det begynner å lade igjen.

Deleliste

3) Transistorisert bilgeneratorregulatorkrets

Med henvisning til nestet solid-state generator generator spenningsstrøm regulator diagram nedenfor, er V4 konfigurert som en serie-pass transistor som regulerer strømmen til feltet av generatoren. Denne transistoren sammen med de to 20 ampere dioder er festet på en ekstern kjøleribbe. Det er spennende å se at spredning av V1 egentlig ikke er veldig høy selv under maksimal feltstrøm, heller bare innen 3 ampere.

Imidlertid, i stedet for midtområdet der spenningsfallet over feltet tilsvarer det til transistoren V1, og forårsaker en høyeste spredning på ikke mer enn 10 watt.

Diode D1 gir beskyttelse til pass-transistoren V4 fra de induktive piggene som genereres i feltspolen når som helst tenningsbryteren slås av. Diode D2 som overfører hele feltstrømmen tilfører ekstra arbeidsspenning for drivertransistoren V2 og garanterer at passertransistoren V4 kan kuttes av ved store bakgrunns temperaturer.

Transistor V3 fungerer som en driver for V4, og en basestrømssvinging på 3 ma til 5 ma når denne transistoren tillater total 'på' til full 'av' bytte av V4.

Motstand R8 tilbyr en rute for strømmen under høye temperaturer. Kondensator C1 er viktig for å beskytte mot oscillasjon av regulatoren på grunn av den høye forsterkningssløyfen som opprettes rundt systemet. En tantalkondensator anbefales her for økt presisjon.

Det primære elementet i kontrollfølerkretsen er innesluttet i den balanserte differensialforsterkeren som består av transistorer V1 og V2. Spesiell bekymring hadde blitt gitt til utformingen av denne generatorregulatoren, er å sørge for at det ikke er temperaturdrift. For å oppnå dette må de fleste sammenkoblede motstandene være trådtunge typer.

Spenningskontrollpotensiometeret R2 fortjener spesiell vurdering, da det aldri skal bevege seg vekk fra innstillingene på grunn av vibrasjoner eller ekstreme temperaturforhold. 20-ohm-potten som ble brukt i dette designet, fungerte ideelt bra for dette programmet, men nesten alle gode Wirewound-potter i roterende stil kan være helt fine. De rettlinjede trimpot-variantene må unngås i denne utformingen av generatorens spenningsstrømregulator.

4) IC 741 Bil Generator Spenningsstrømregulator Laderkrets

Denne kretsen tilbyr solid state-styring av batterilading. Generatorens feltvikling stimuleres i begynnelsen gjennom tenningspæren akkurat som i en tradisjonell metode.

Strøm som beveger seg over WL-terminalen går via Q1 til F-terminalen og deretter til slutt på feltspolen. Så snart motoren er drevet, beveger strømmen fra bilens dynamo seg gjennom D2 til Q1. Tenningslampen lyser ut siden WL-terminalens spenning overstiger batteriets. Strømmen beveger seg også gjennom D5 mot batteriet.

På dette tidspunktet oppdager IC1 som er rigget som en komparator batterispenningen. Når denne spenningen på den ikke-inverterende inngangen blir høyere enn den inverterende inngangen (fastspent ved 4,6 volt via zener D4) får utgangseffekten til op-amperen til å gå høyt.

Strømmen passerer deretter via D3 og R2 mot Q2-basen og slår den øyeblikkelig PÅ. Denne handlingen fører til at Q1-basen slår den av og fjerner strømmen som brukes på feltviklingen. Generatorutgangen synker nå, noe som får batterispenningen til å synke tilsvarende.

Denne prosedyren sørger for at batterispenningen alltid holdes konstant, og at den aldri blir overoppladet. De batteriets fulladede spenning kan justeres gjennom RV1 til omtrent 13,5 volt.

I løpet av kalde værforhold mens du starter bilen, kan batterispenningen synke betydelig. Så snart motoren har tent, blir batteriets indre motstand også ganske lav, noe som tvinger det til å trekke for mye strøm fra generatoren og dermed føre til en mulig forverring av dynamoen. For å begrense dette høye strømforbruket introduseres motstanden R4 i den primære kraftterminalen fra generatoren.

R4-motstanden er valgt og sørger for at det genereres 0,6 volt ved høyest mulig strøm (vanligvis 20 ampere) som får Q3 til å slå seg på. Øyeblikket Q3 aktiverer strøm, beveger seg gjennom kraftledningen gjennom R2 mot Q2-basen, slår den på, som deretter slår av Q1 og kutter strømstrømmen til feltviklingen. På grunn av dette synker dynamoen eller generatorutgangen nå.

Ingen endringer trenger å gjøres på den originale ledningen til dynamoen i bilen. Kretsen kan være innkapslet i en gammel regulatorboks, Q1, Q2 og D5 må festes til en passende dimensjonert kjøleribbe.