温度補償付きリレーレギュレータ。スキーム、説明

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温度補償付きリレーレギュレータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、通常のレギュレータハウジングに組み込まれている PIC12F675 マイクロコントローラをベースにした車載用リレーレギュレータについて考察します。その主な特徴は、エンジン稼働中の温度に応じてバッテリー端子の電圧を最適に維持することです。

雑誌やインターネットでは、自動車用バッテリー（バッテリー）の「寿命」についてかなり多くのことが述べられており、バッテリーの「寿命」を回復する、単純なものから複雑なものまで、さまざまな充電器が存在します。自動車の電圧レギュレータは、特に冬場に最適なバッテリ再充電を提供しないことが多いという事実から、大きな関心が寄せられています。さらに、充電器は車の外での予防充電用に設計されているため、あまり便利ではありません。ご存知のとおり、鉛バッテリーの電圧は温度に依存します。温度が低いほど化学反応の速度が遅くなり、充電時にバッテリーに印加する電圧が大きくなります。通常のリレーレギュレータは単純なコンパレータ回路で構築されていることが多く、適切な充電を行うことができません。温度補償型のレギュレーターも販売されていますが、これも発電機内に設置されており、エンジンで加熱された後はバッテリーの温度を適切に監視することができません。 XNUMX段階のレギュレータもありますが、まれに車外温度に応じて電圧モード（「最低」、「通常」、「最高」など）を手動で切り替える必要があります。

提案されたデバイスは標準的な電圧調整リレーを置き換え、バッテリー自体の温度が変化したときの過充電や過充電を防ぎ、バッテリーを効率的に使用できるようにします。

米。 1（クリックで拡大）

コントローラ回路を図に示します。 1. その「心臓部」は DD1 PIC12F675-I/SN マイクロコントローラーで、内部 4 MHz 発振器によってクロック制御されます。電圧は、抵抗 R1 と R2 の分圧器を介して、バッテリーのプラス端子 (+ バッテリー) から直接マイクロコントローラーに供給されます。温度センサーVK1(LM135Z)も固定されています。これは、電圧対温度が線形であるアナログセンサーです (TKN = +10 mV/K)。コンデンサ C1 および C3 - ノイズ抑制。マイクロコントローラーは、内蔵 ADC を使用して、センサーのアナログ信号をデジタルコードに変換します。プログラムの温度測定ステップは 2 °С です。取得した値に基づいて、プログラムは目的の電圧を計算します。

熱補償付きリレーレギュレータ
図。 2

計算は、図に示すグラフに従って構築されたロードされたテーブルに基づいています。 2. 計算された電圧がバッテリー上の実際の電圧と比較され、電圧が必要以上に低い場合、マイクロコントローラーは自動車発電機の励磁巻線 (OB) をオンにします。しきい値電圧での複数のスイッチングを排除するために、OF のオンとオフの間に約 0,2 V のヒステリシスが設けられています。巻線は、電界効果トランジスタ VT1 IRLR2705 のキーによって制御されます。

デバイスの信頼性を向上させ、トランジスタ VT1 のスイッチングを加速するために、トランジスタ VT4 のゲートはマイクロコントローラ DD5 の 1 つの出力 GP5 および GP1 に直接接続されています。マイクロコントローラーには、内蔵スタビライザー DA78 L05L1CD から +1 V が供給されます。同じ電圧は、マイクロコントローラーの内部 ADC の基準電圧としても使用されます。トランジスタVT2109のドレインは、端子Шに向かう配線に接続され、ダイオードVD4を介して標準リレーレギュレーターの端子Bに向かう配線に接続されています（VAZ-XNUMX車の配線図を参照）。デバイスの消費電流は約 XNUMX mA です。

熱補償付きリレーレギュレータ
図。 3

熱補償付きリレーレギュレータ
図。 4

プリント基板は、寸法 27x21 mm の片面フォイルグラスファイバーでできています。基板図を図に示します。 3、および図。 4 - 2:1 のスケールでの要素の配置。すべての抵抗器と無極性コンデンサは表面実装用、サイズ 0805、C4 - 酸化タンタル、サイズ A または B です。端に標準の 2109 ピンブロックが付いたワイヤは、基板上の接触パッドにはんだ付けされます。組み立てられたレギュレーターは、旧型VAZ-135車の標準リレーレギュレーターの本体内に配置されます。ケースは慎重に開けられ、古い基板の代わりに新しいケースが接着されました。 LMXNUMXZ 温度センサーは、熱伝導性接着剤を使用して厚い真鍮ワッシャーに接着されています。次に、このワッシャーをボルトで固定し、プラス線をバッテリー端子に固定します。クランプ B からのデバイスの電源線もそれにはんだ付けされます。

プログラミング用の ICSP コネクタがないため、マイクロコントローラを事前にプログラムするか、プログラマコネクタを細いワイヤでボード上の対応するプリントパッドに接続する必要があります。

熱補償付きリレーレギュレータ
図。 5

組み立てたレギュレータの外観を図に示します。 5. ハウジングに取り付ける前に、温度を+20°Cに調整する必要があります。温度センサーＶＫ１と抵抗器Ｒ１はオフにされ、電圧計（好ましくはデジタル）がトランジスタＶＴ１のゲートに接続される。次からは

安定化電源は、スタビライザ DA13,8 の入力に +1 V の電圧を供給し、その出力に +5 ± 0,1 V の電圧が存在することを確認します。ゲート VT1 は高論理レベルでなければなりません。抵抗R1の出力を接続します。この時点で、VT1 のゲートの論理レベルが High から Low に変化するはずです。抵抗 R2 を選択すると、電圧 13,6 V でハイレベル、13,8 V でローレベルが明確に表示されます。次に、温度センサー VK1 の出力が接続されます。 +20 °С では、スイッチングしきい値は 14 ... 14,2 V である必要があります。VT12 トランジスタのドレインと電源のプラスの間に低電力 1 V ランプを接続することで、トランジスタが正しくスイッチングすることを確認します。供給電圧が変化します。これで調整は完了したと考えてよいでしょう。

車に取り付ける場合は、レギュレーターからの配線が高電圧のものに近づかないようにするとともに、端子台を水や汚れから保護する必要があります。電源回路と温度センサーにはシールド線を使用することをお勧めします。

この電圧レギュレータは車両上で XNUMX 年間稼働していますが、故障は見つかっていません。シベリアの厳しい霜が降りると、バッテリーはスターターに著しく多くの電流を流し、暑い日には充電できなくなりました。

マイクロコントローラープログラムとレイ形式の PCB 図面は、ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/04/termoreg.zip からダウンロードできます。

著者: N. オフチンニコフ

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