Es van explorar 4 circuits de reguladors d’alternadors de vehicles d’estat sòlid

Els 4 circuits simples de regulador de corrent de corrent de tensió del cotxe que s’expliquen a continuació es creen com una alternativa immediata a qualsevol regulador estàndard i, tot i que es desenvolupen principalment per a una dinamo, funcionarà igualment eficaçment amb un alternador.

Si s’analitza el funcionament d’un regulador de tensió de l’alternador de cotxes tradicional, ens resulta sorprenent que aquest tipus de reguladors tinguin sovint la mateixa confiança que ells.

Tot i que la majoria dels cotxes contemporanis estan equipats amb reguladors de tensió d’estat sòlid per regular la tensió i la sortida de corrent de l’alternador, és possible que trobeu infinitat de vehicles anteriors instal·lats amb reguladors de tensió de tipus electromecànic que potser no són fiables.

Com funciona el regulador electromecànic del cotxe

El funcionament estàndard d’un regulador de tensió de l’alternador de cotxe electromecànic es pot explicar com s’explica a continuació:

Un cop el motor està en mode de ralentí, la dinamo comença a obtenir un corrent de camp a través del llum d’avís d’encesa.

En aquesta posició, l'armadura de la dinamo roman sense connectar amb la bateria, ja que la seva sortida és menor en comparació amb el voltatge de la bateria i la bateria comença a descarregar-se a través d'ella.

A mesura que la velocitat del motor comença a augmentar, la tensió de sortida de la dinamo també comença a augmentar. Tan bon punt supera el voltatge de la bateria, s’encén un relé que connecta l’armat de la dinamo amb la bateria.

Això inicia la càrrega de la bateria. En cas que la sortida de la dinamo augmenti encara més, s’activa un relé addicional a uns 14,5 volts que talla l’enrotllament del camp de la dinamo.

El corrent de camp decau mentre el voltatge de sortida comença a baixar fins que aquest relé es desactiva. En aquest punt, el relé s’encén i apaga de manera constant, mantenint la sortida de la dinamo a 14,5 V.

Aquesta acció protegeix la bateria de la sobrecàrrega.

També hi ha un tercer relé que conté el seu bobinat en sèrie amb la sortida de dinamo, per on passa tot el corrent de sortida de dinamo.

Un cop el corrent de sortida segur de la dinamo augmenta perillosament, pot ser degut a la sobrecàrrega de la bateria, aquest bobinatge activa el relé. Aquest relé ara separa l’enrotllament de camp de la dinamo.

La funció garanteix que només la teoria fonamental i el circuit específic del regulador de corrent de tensió del cotxe proposat puguin tenir diferents especificacions en funció de les dimensions específiques del cotxe.

1) Ús de transistors de potència

En el disseny indicat, el relé de tall és substituït per D5, que es polaritza inversament quan la sortida de la dinamo cau per sota del voltatge de la bateria.

Com a resultat, la bateria no es pot descarregar a la dinamo. Si es posa en marxa l’encesa, l’enrotllament del camp de la dinamo s’actualitza a través de la llum indicadora i T1.

El díode D3 s’incorpora per evitar que es produeixi corrent de la bobina de camp a causa de la reducció de la resistència a l’armadura de l’alternador. A mesura que augmenta la velocitat del motor, la potència de la dinamo augmenta proporcionalment i comença a proporcionar el seu propi corrent de camp mitjançant D3 i T1.

A mesura que augmenta la tensió lateral del càtode de D3, el llum d’advertència es va reduint gradualment fins que s’esvaeix.

Quan la sortida de la dinamo arriba a uns 13-14 V, la bateria torna a carregar-se. IC1 funciona com un comparador de tensió que fa un seguiment de la tensió de sortida de la dinamo.

A mesura que el voltatge de sortida de la dinamo augmenta, el voltatge a l’entrada d’inversió de l’amplificador operatiu és inicialment més gran que a l’entrada que no inverteix, per tant, la sortida IC es manté baixa i T3 roman apagat.

Tan bon punt la tensió de sortida supera els 5,6 V, la tensió d’entrada inversa es regula i controla en aquest nivell mitjançant D4.

Quan el voltatge de sortida supera el potencial màxim especificat (establert a través de P1), l’entrada no inversora d’IC1 passa a ser superior a l’entrada inversora, fent que la sortida IC1 canviï a positiva. Això activa T3. que apaga T2 i T1, inhibint el corrent al camp de la dinamo.

El corrent del camp de la dinamo ara decau i el voltatge de sortida comença a caure fins que el comparador torna a tornar. R6 subministra diversos centenars de milivolts d’histèresi que ajuda el circuit a funcionar com un regulador de commutació. T1 es commuta més fortament o està tallat de manera que dissipa una potència bastant baixa.

La regulació actual afecta el T4. Una vegada que el corrent mitjançant R9 és superior al nivell més alt seleccionat, la caiguda de voltatge al seu voltant provoca que T4 s'encengui. Això augmenta el potencial de l'entrada no inversora d'IC1 i aïlla el corrent del camp de la dinamo.

El valor seleccionat per a R9 (0,033 Ohm / 20 W, format per 10 resistències de 0,33 Ohm / 2 W en paral·lel) és adequat per obtenir un corrent de sortida òptim de fins a 20 A. Si es desitgen corrents de sortida més grans, el valor R9 podria reduir-se adequadament.

Cal fixar la tensió i el corrent de sortida del dispositiu configurant adequadament P1 i P2 per complir els estàndards del regulador original. T1 i D5 s’han d’instal·lar als dissipadors de calor i han d’estar estrictament aïllats del xassís.

2) Un regulador de corrent de tensió d’alternador de cotxes més senzill

El següent diagrama mostra una altra variant d'un circuit de controlador de tensió i corrent d'alternador de cotxe d'estat sòlid que utilitza el nombre mínim de components.

Normalment, mentre el voltatge de la bateria està per sota, el nivell de càrrega total, la sortida del regulador IC CA 3085 roman desconnectada, cosa que permet que el transistor Darlington estigui en el mode de conducció, que manté la bobina de camp energitzada i l’alternador operatiu.

Atès que l’IC CA3085 està equipat com un comparador bàsic aquí, quan la bateria es carrega al màxim nivell de càrrega, pot baixar en 14,2 V, el potencial al pin núm. 6 de l’IC canvia a 0V, apagant el subministrament a la bobina de camp.

A causa d'això, el corrent de l'alternador decau, cosa que inhibeix la càrrega de la bateria. Així, la bateria s’atura de sobrecarregar-se.

Ara, a mesura que la tensió de la bateria cau per sota del llindar CA3085 pin6, la sortida torna a ser alta, cosa que fa que el transistor es condueixi i alimenti la bobina de camp.

L'alternador comença a subministrar-se a la bateria, de manera que es comenci a carregar de nou.

Llista de peces

3) Circuit regulador d’alternador de cotxe transistoritzat

Referint-nos al diagrama regulador de corrent de tensió de l'alternador d'estat sòlid a continuació, V4 es configura com un transistor de pas en sèrie que regula el corrent al camp de l'alternador. Aquest transistor juntament amb els dos díodes de 20 amperes estan fixats en un dissipador de calor extern. És curiós veure que la dissipació de V1 no és realment molt elevada fins i tot durant el corrent de camp màxim, sinó només a 3 amperes.

No obstant això, en lloc del rang mitjà en què la caiguda de tensió a través del camp correspon a la del transistor V1 provocant una dissipació més alta de no més de 10 watts.

El díode D1 proporciona protecció al transistor de pas V4 contra els pics inductius generats dins de la bobina de camp cada vegada que l’interruptor d’encesa s’apaga. El díode D2 que transfereix tot el corrent de camp subministra una tensió de treball addicional per al transistor V2 del conductor i garanteix que el transistor de pas V4 es podria tallar a grans temperatures de fons.

El transistor V3 funciona com un controlador per a V4 i un canvi de corrent de base de 3 ma 5 ma sobre aquest transistor permet una commutació total d'encès a apagat total de V4.

La resistència R8 ofereix una ruta per al corrent durant temperatures excessives. El condensador C1 és essencial per protegir-se de l'oscil·lació del regulador a causa del bucle d'alt guany que es crea al voltant del sistema. Aquí es recomana un condensador de tàntal per augmentar la precisió.

L'element primari del circuit de detecció de control està inclòs dins l'amplificador diferencial equilibrat que consisteix en transistors V1 i V2. El disseny d'aquest regulador d'alternador s'havia preocupat especialment per assegurar-se que no hi hagi problemes de temperatura. Per aconseguir-ho, les resistències més vinculades han de ser tipus de ferides de filferro.

El potenciòmetre de control de tensió R2 mereix una consideració específica, ja que mai no s’ha d’allunyar dels seus paràmetres a causa de vibracions o condicions extremes de temperatura. L'olla de 20 ohms emprada en aquest disseny va funcionar idealment per a aquest programa, però gairebé totes les bones olles Wirewound en l'estil rotatiu poden estar bé. Cal evitar les varietats de trimpot rectilini en aquest disseny de regulador de corrent de tensió d’alternador de cotxe.

4) Circuit del carregador del regulador de corrent de tensió de l’alternador de cotxe IC 741

Aquest circuit ofereix una gestió d'estat sòlid de la càrrega de la bateria. El bobinatge de camp de l’alternador s’estimula al principi a través de la bombeta d’encesa igual que en un mètode tradicional.

El corrent que es mou a través del terminal WL viatja a través de Q1 fins al terminal F i, finalment, a la bobina de camp. Tan bon punt s’alimenta el motor, el corrent de la dinamo del cotxe passa per D2 a Q1. El llum indicador d’encesa s’esvaeix ja que el voltatge del terminal WL supera el de la bateria. El corrent també es mou per D5 cap a la bateria.

En aquest moment, l’IC1, que apareix com a comparador, detecta la tensió de la bateria. Quan aquesta tensió a l'entrada no inversora és superior a l'entrada d'entrada (fixada a 4,6 volts mitjançant el zener D4) fa que la sortida de l'amplificador operatiu augmenti.

Posteriorment, el corrent passa per D3 i R2 cap a la base Q2 i l’encén instantàniament. Com a resultat, aquesta acció fa que la base Q1 l’apagui i elimini el corrent aplicat al bobinatge de camp. La sortida de l’alternador cau ara i provoca que la tensió de la bateria també caigui de manera corresponent.

Aquest procediment garanteix que la tensió de la bateria es mantingui constant i que no es permeti mai una sobrecàrrega. El tensió de càrrega completa de la bateria es pot ajustar a través de RV1 fins a aproximadament 13,5 volts.

Durant condicions de temps fred en arrencar el cotxe, la tensió de la bateria pot baixar significativament. Tan bon punt el motor s'ha encès, la resistència interna de la bateria també es redueix força, cosa que l'obliga a treure massa corrent de l'alternador i, per tant, a un possible deteriorament de l'alternador. Per tal de restringir aquest elevat consum de corrent, s’introdueix la resistència R4 al terminal d’alimentació primària des de l’alternador.

La resistència R4 es selecciona assegurant-se que al màxim corrent possible (normalment 20 amperes) es generen 0,6 volts a través d’ella, cosa que fa que Q3 s’encengui. El moment en què Q3 activa el corrent es mou a través de la línia elèctrica a través de R2 cap a la base Q2, activant-lo, que després apaga Q1 i talla el flux de corrent al bobinatge de camp. A causa d'això, la sortida de la dinamo o de l'alternador cau ara.

No cal fer cap modificació del cablejat original de l’alternador al cotxe. El circuit es podria tancar dins d’una antiga caixa reguladora, els Q1, Q2 i D5 s’han d’adjuntar a un dissipador de calor dimensionat adequadament.