車用電子電流計。スキーム、説明

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車用の電子電流計です。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、旅行中に車のバッテリーの充電および放電電流を視覚的に制御できるように設計されています。電流計インジケーターは指針であり、さらに、バッテリーが低下すると点灯するLED電流方向インジケーターがあります。

バッテリーに流れる電流の方向と値に関する情報があれば、ドライバーは多くの事故を回避できます。たとえば、何らかの理由でバッテリーが充電されていないことにすぐに気づき、完全に放電するのを防ぐことができます。充電電流が過度に高い場合も同様に危険であり、火災や発電機の故障につながる可能性があります。これは、たとえば電圧レギュレータが故障した場合に発生します。

最近の乗用車では、通常、ダッシュボードにバッテリー充電警告ランプを取り付けることが限られています。バッテリーの充放電回路にある電流計は原則として用意されていないため、販売もされていません。バッテリーの動作状態に関するより完全な情報を得るには、車に自家製の電流計を取り付ける必要があります。たとえば、従来のポインター式ミリ電流計またはマイクロ電流計は、小さな抵抗を持つ抵抗器で分流されていました。

しかし、矢印が完全に偏向した電流での電圧降下が車載ネットワークの電圧のかなりの部分を占める可能性があるため、このようなデバイスのすべてがこの目的に適しているわけではありません。業界では、定格電流で 75 mV、さらには 50 mV の電圧降下を持つ電流計用の標準測定シャントを製造していますが、これはほとんどの小型電気測定器には十分ではありません。それらをシャントに接続するには、温度ドリフトがゼロの小さな DC アンプが必要です。また、ポインタデバイスの機構には振動に強く、車のダッシュボード上に設置できるほど小型であることも求められる。

自動車でデジタル表示の電流計を使用することはお勧めできません。主な理由は、測定パラメータ (電流) が変化すると、インジケーターの数値がすぐに変化し、測定値をナビゲートするのが困難になるためです。

ポインターデバイスをシャントに並列に接続すると、フレームの短絡とほぼ同等になり、測定機構の減衰によって顕著な慣性が生じます。また、暗闇では、ドライバーは矢印の位置を考慮するために視力を緊張させなければなりません。

また、矢印は測定電流の変化だけでなく車体の揺れによっても変動することがあります。したがって、臨界電流値で点灯する信号 LED を指針電流計に追加することをお勧めします。提案されたデバイスでは、LED の輝きは、バッテリーを流れる電流の方向がその放電に対応していることを示します。

電流計回路を図 1 に示します。 XNUMX。

車用電子電流計
図。 1

主な技術的特徴

電流測定限界、A ......-40 ... +40
20℃の温度変化でゼロドリフト ^оC、A、もうだめ…… 1,1
自身の消費電流、mA、それ以上 ...... 23

このデバイスは、ツェナーダイオード VD1 とトランジスタ VT2 の電圧安定器、トランジスタ VT1 と VT3 の平衡 DC アンプ、およびトランジスタ VT4 の閾値デバイスで構成されており、コレクタ回路には HL1 LED が接続されています。トランジスタ VT1 と VT3 のアンプは平衡しているため、温度ドリフトは比較的小さく、ゼロです。抵抗 R2 は、75 A で 40 mV の電圧降下を持つ標準シャントです。

発電機がオフの場合、電流はバッテリーからシャント R2 を通って車両の電気システムに流れ、一方、トランジスタ VT3 が開き、そのコレクタ電流が増加し、同調抵抗器 R7 の両端の電圧降下が増加します。発電機が動作し始めると、オンボードネットワークからシャントを通ってバッテリーに電流が流れます。これにより、トランジスタ VT1 のコレクタ電流が増加し、抵抗 R1 の両端の電圧降下が増加します。スケールの中央にゼロがある PA1 ミリ電流計の矢印は、抵抗器 R1、R7 のどちらか (電圧降下が大きい方) に向かってシャントを流れる電流に比例して変化します。

調整抵抗器 R7 のエンジンを動かすことにより、バッテリー電流の LED インジケーターのしきい値が調整されます。このしきい値がシャント R2 を流れるゼロ電流に対応する場合、LED はバッテリー残量が少ないときに点灯し、バッテリーが充電されているときに消灯します。もちろん、必要に応じて、別のしきい値を設定できます。

微小電流計 RA1 は、ほぼすべてのフレーム抵抗に対応できます。その影響は、追加の抵抗器 R6 の抵抗値を増減することで常に補償できます。著者は、輸入された UH-1000A アボメーターのポインターインジケーターを使用し、ポインターの最大偏向電流は 500 μA でした。装置のケースは半分に切断され、指針インジケーターのある上部のみが使用され、電流が流れていないときに指針がスケールの中央に来るように再設計されました。インジケーターは金属プレートとネジを使用してダッシュボードに固定されます。このデバイスの設計は振動に耐えますが、それほど強い衝撃には耐えられません。

PA1 として、古いカセットレコーダーの録音レベルインジケーター (M68 501 や M476/1 など) を使用することもできます。目盛りは小さいですが、振動に強く、自動車に比べて振動の大きいバイクでも長期間使用できます。

原則として、PA1 デバイスのポインターの初期位置は正確にスケールの中央である必要はありません。バッテリーの放電電流は充電電流よりもはるかに大きいため、表示用に確保されているスケールの部分は、充電電流用に確保されているスケールの部分よりも長くなる場合があります。ただし、移動中に流れの方向を迅速に評価する必要がある場合、これはいくつかの困難につながります。

抵抗器Ｒ４は、トランジスタＶＴ１およびＶＴ３のコレクタ電流の初期値を設定する役割を果たし、トリマ抵抗器Ｒ３は、微小電流計ＰＡ１の指針をゼロに設定する。温度変化によって温度が変化しないように、トランジスタ VT4 と VT1 のヒートシンクフランジは、熱伝導性ペーストを塗布した絶縁ガスケットを介して互いにしっかりと押し付けられ、トランジスタの温度が均一になります。

電流計の電子ユニットは、寸法 70x50x40 mm のプラスチックケースに組み込まれており、ダッシュボードに取り付けられた微小電流計に接続され、ツイストペア線を使用して、ボンネット近くのボンネットの下にあるシャント R2 タイプ 75SHIP-40 に接続されます。バッテリー。このデバイスは、固定抵抗 MLT、トリミング抵抗 SP3-1b、酸化物コンデンサ K50-6 を使用します。 KT315 トランジスタの代わりに、npn 構造の低電力シリコントランジスタを使用できます。 LED HL1 - 低電力であらゆる種類と色の発光。

初めて電子電流計の電源を入れるときは、バッテリーを接続せずに、車両の電気システムの側から任意の電源から +12 V の電圧を電子電流計に印加する必要があります。まず最初に、調整抵抗 R7 の両端間の電圧を測定する必要があります。 4,5 V と大きく異なる場合は、抵抗 R4 を選択してこの値を達成する必要があります。次に、トリミング抵抗 R1 を使用してデバイス PA3 の矢印をゼロに設定する必要があります。トリマー抵抗 R7 を使用して、HL1 LED をオンにし、LED がオフになるまでトリマー抵抗スライダーを反対方向にゆっくりと移動する必要があります。この場合、微小電流計 PA1 の測定値がわずかに変化する可能性があるため、トリマー抵抗 R3 で除去し、トリマー抵抗 R7 の調整を繰り返す必要があります。これらの操作を数回繰り返す必要がある場合があります。

電流計を校正するには、十分に強力な DC 電圧源と制限抵抗で構成される回路と、それに直列に接続された例示的な電流計を電源端子に接続して、シャント R2 に例示的な電流を作成する必要があります。十分に大きな測定限界を備えた電流計がない場合は、制限抵抗器の両端の電圧降下を測定し、その抵抗値がわかれば、オームの法則に従って電流を計算することができます。ただし、抵抗が流れる電流に依存するため（たとえば、電流を制限するためによく使用される白熱灯では抵抗が非常に強いため）、この方法は十分に正確ではない可能性があることに留意する必要があります。 2 番目のオプションは、RXNUMX シャントを数倍大きい別の抵抗に一時的に置き換えることです。その後、シャント抵抗が増加するのと同じ係数で減少した電流値でデバイスを校正し、校正が完了したら、逆の交換を行うことができます。

まず、電流が電流計の必要な測定限界に等しく設定され、抵抗器 R6 を選択することによって、デバイス PA1 の矢印の完全な偏向が達成されます。次に、シャントを流れる電流の方向を反対に変更し、矢印が完全に反対方向にずれていることを確認します。偏差の非対称性は、抵抗器 R4 を選択するか (この場合、電流計のゼロ設定を再度繰り返す必要があります)、またはスケールをグレーディングするときに単純に考慮することによって排除できます。各方向に 5 ～ 10 の電流値を設定することで、スケールに分割が適用されます。

場合によっては（オートバイなど）、図に示す回路に従って組み立てられた電子電流計を使用できます。 2. ここで GB1 はバッテリー、SA1 はそのマイナス線のブレーカーです。このデバイスは、正のバッテリ回路ではなく負のバッテリ回路にシャントが含まれていること、構造の最初のバージョンで使用されているものとは逆のトランジスタの使用、および統合電圧レギュレータ DA1 が含まれていることにより、上記のデバイスとは異なります。このような電流計の欠点は、スタータ電流が測定用シャントにも流れることです。

車用電子電流計
図。 2

このデバイスの測定シャントは独立して作成できますが、一部のアマチュア無線家が推奨しているように銅線で作成することは受け入れられません。実際、銅の抵抗は20°Cの温度変化で8,5%変化し、これが電流計の測定値のドリフトにつながります。抵抗温度係数 (TCR) と他の純金属はほぼ同じです。シャントに適した材料はニクロムまたはマンガニン合金で、TCS は XNUMX 桁または XNUMX 桁低くなります。

シャントは、丸線よりも大きな冷却面を備えた等しい断面を有する金属ストリップから作られることが好ましい。記載された装置の場合、シャントは、例えば、断面が１０×１ｍｍ、長さが約１７ｍｍのニクロムテープから作製することができる。セグメントの両端は、巨大な銅板に作られたスロットにはんだ付けされています。これらのプレートには、電源と測定回路を接続するために 10 つのネジ穴が開けられています。電源ワイヤと測定ワイヤを 1 本のネジで固定することは許容できません。

通常、シャントの抵抗は計算値よりも意図的に低く設定され、テープの幅と厚さを機械的に回転させることによって調整されます。ここで説明したデバイスでは、シャントの不正確な抵抗によって発生した誤差は抵抗器 R6 を選択することで簡単に補償できるため、調整なしで行うことができます。テープがない場合は、同じ総断面積の並列接続された多数のニクロム線 (たとえば、電気ストーブヒーターから) からシャントを作成できます。

著者: A. セルゲイフ

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