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無線電子工学および電気工学の百科事典 車のバッテリーの自動充電器とスターター。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 充電器、バッテリー、ガルバニ電池 工業的に製造された始動装置は電力が低いことが多く、動作の信頼性が十分ではありません。 変圧器と電力整流ダイオードだけで構成される自動車始動装置の最も単純な自作回路にも、多くの欠点があります。 まず、出力ワイヤが誤って短絡すると、高価な整流ダイオードが簡単に損傷する可能性があります。 このような回路をバッテリーに接続する極性が間違っていると、搭載電子機器やバッテリー自体が損傷する可能性があります。 さらに、最も単純な始動装置を製造する場合、変圧器が電流を供給できるように、変圧器のパラメータ（特定の種類の磁気回路の一次巻線と二次巻線の巻数の比）を正しく選択する必要があります。少なくとも 100 V の電圧降下で少なくとも 10 A の負荷。 以下で説明するデバイスを使用すると、これらの欠点をすべて解消できます。 バッテリーの充電やトレーニングにも使用でき、自動化により、すべての動作モードでバッテリーの電圧が許容値を超えることがなくなります。 この電気回路は、出力電圧の安定化と短絡に対する電流保護を提供します。 また、バッテリーを機器の出力端子に接続する極性を間違えると、機器が動作しなくなります。 スターターチャージャーをさまざまなモードで動作させるには、バッテリーを同じ出力端子に接続する必要があるため、動作中に非常に便利です。 これにより、ケースのフロントパネルに取り付けられた電圧計と電流計を使用して、回路の動作とバッテリーの状態を確実に監視できます（図）。 4.13。 そこに配置されたレギュレータは、出力電圧 U と制限 (保護) 電流 I を広範囲にわたって変更できます。
このデバイスは、スイッチ SA1 (「モード」) によって選択される XNUMX つのモードで動作できます。 1. 充電 - バッテリーの電圧が 14,8 V に上昇するまで、バッテリーは安定した電流で充電されます。この場合、充電電流は 1 ～ 10 A の範囲の任意の値に設定できます。 2. トレーニング - 冬など、電解液を使用した長期保管中のバッテリープレートの硫酸化を防ぐために使用されます。 このデバイスを使用すると、自動モードで充放電プロセスを繰り返すことができます。 充電電流は1A、放電電流は10Aまで設定可能です。サイクル数に制限はありません。 3. スタートモードは車のエンジンを始動するために使用されます。 この場合、デバイスはバッテリーと並列に接続され、連続モードで最大 100 A の電流を供給します。 冬場や経年劣化によりバッテリー容量が低下した際のエンジン始動が容易になります。 充電器スターターの電気回路、図。 4.14は、次の部分で構成されています。 a) サイリスタ VS1、VS1 を使用して作られた整流器を備えた約 1 kW の電力を持つ電源変圧器 T2。 b) 変圧器 T2 および安定器 DA2、DA3 の制御回路用の電源。 c）自動制御スキーム（DA1.DA4、TK）; d）モード制御回路（PV1、電流測定用アンプDA6、PA1.HL1、HL2）。 e) スイッチングおよび保護ユニット (K1、K2、DA5)。
表 4.1. マイクロ回路の供給電圧
車のバッテリーを充電するときは、平均充電電流を一定に維持することが推奨されるため、サイリスタが調整素子として使用されます。 これらは同時に制御された整流器として動作します。 製造を容易にするために、制御回路には別個の変圧器 T2 から電力が供給されます。 回路の動作を主電源周波数と同期させるために、そこから信号も除去されます（要素 VD6 ～ R28 ～ R33 の回路）。 制御回路への電力供給に使用される +15 V および -15 V の電圧は、DA2 および DA3 チップ上で安定化されています。 自動制御装置は次のように動作します。 出力端子(X1、X2)から抵抗R1～R4を介して電圧帰還信号(Uoc)が積分器DA1.1の入力に供給され、出力増幅された電圧と抵抗R14で設定された電圧が加算されて入力に供給されます。 DA4.15。 DA4 チップ (KR1114EU4) は、パルス制御回路の構築に特化して設計されており、デバイスを大幅に簡素化できます。 これには、パルス幅制御を実行するための機能ユニットのフルセットが含まれており (図 4.15)、内部には次のものが含まれています。 高精度 +5 V 基準電圧源 (ION)。 エラーアンプ (1 と 2)、コンパレータ (3 と 4)、トランジスタによる出力段の制御回路、および鋸歯状電圧発生器。 発電機の周波数は、外部抵抗 R30 とコンデンサ C15 によって設定されます。 自動発電機の動作は、整流器 VD1 から来るオープン信号であるトランジスタ VT6 を使用してネットワーク周波数と同期されます。
DA4/8マイクロ回路の出力では、電圧パルスが形成され、その幅はレギュレータR19、R14の位置によって異なります。 サイリスタを開くには短いパルスで十分であるため、それらを得るために微分回路 C18-R45 が使用されます。 これらのパルスはトランジスタ VT2、VT3 によって増幅され、ガルバニック デカップリング パルス トランス (T3) を介してサイリスタ (VS1、VS2) の制御端子に供給されます。 電流安定化機能は次のように実行されます。 シャント Ruj から取得された電流フィードバック信号 (loc) は、抵抗 R5 を介して積分器 DA1/7 の入力に供給されます。 積分器は電圧を 10 倍に増幅し、リップルを平滑化します。 出力 DA1/10 からの信号は、抵抗 R14 によって設定された電圧と混合されます。 これらの電圧の差は、電流制限アンプの入力 (DA4/2) に供給されます。 マイクロ回路内では、入力 DA4/4 と DA4/2 に到着する信号が比較され、大きい方が制御パルスの幅に直接影響し、その結果、サイリスタが開く瞬間に影響します。 回路の動作は、PV1電圧計とPA1電流計によって制御されます。 デバイスがスターターとして使用される場合、電流計 PA1 はスイッチ SA1 によって直接シャントに接続されます。 100 A の電流では、シャントの電圧は 75 mV になるはずで、これは機器の針をフルスケールまで偏向させるのに十分です。 動作電流が最大 10 A 必要な場合 (充電またはトレーニング モード)、より正確な測定を行うために、6 倍のアンプ (DA10) が取り付けられ、PA1 電流計の針もフルスケールまで振れます。 デバイスの動作モードは LED によって示されます。LED HL1 が点灯 - 動作、HL2 - デバイスの電源がオフで、バッテリは 0,8 A の電流で放電中です (トレーニング モード)。 スイッチングおよび保護ユニットは、バッテリーが正しい極性で端子 X1、X2 に接続されると、機械の電源がオンになり、動作を開始します。 A1、SB1 ボタンを押すと、バッテリーから巻線 K1、抵抗 R67、ダイオード VD22 を通って流れる電流により、リレー K1 がオンになり、その接点 (K1.1、K1.2) によって電源が供給されます。変圧器 T1 と制御回路、およびブロック ボタン回路 (K1,3、22)。 バッテリー接続の極性が間違っていると、VD1 ダイオードが閉じて、リレー KXNUMX がオンにならないことに簡単に気づきます。 DA5 チップには電圧コンパレータが含まれており、スイッチ SA1 で選択されたモードに応じてデバイスの動作アルゴリズムを制御し、バッテリの電圧が (抵抗 R41 によって) 設定されたレベルの 14,8 V を超えないようにします。実効値 - 振幅が大きくなります。 R48-VD17の回路はコンパレータのヒステリシスを与えます。 ここで、さまざまなモードでの充電および始動装置の動作の特徴をより詳細に検討してみましょう。 充電モード 電流安定化モードで必要な充電電流は、電圧レギュレータ R14 が最大に設定されている場合、抵抗 R19 によって設定されます。 充電電流は電流計 PA1 を使用して監視されます。 充電するには、極性を確認しながらバッテリーをデバイスの「+」 (X1) 端子と「-」 (X2) 端子に接続します。 SB1ボタンを押すと回路が動作を開始します。 抵抗器 R19 によって設定された出力電圧がバッテリで利用可能なレベルを超えるとすぐに、充電回路内で変圧器 (T1) からシャント (Rsh) に電流が流れ始め、バッテリに電圧が発生します。 この電圧は、電流フィードバック増幅積分器 DA1.1 の入力に送られます。 この電圧は、DA4/2 入力で設定された基準電圧を補償するまで変化します (この電圧は、サイリスタが開く瞬間を決定し、したがって電源回路の電流を決定します)。 したがって、デバイスのこの動作モードおよび他の動作モードでの電流または電圧の安定化は、フィードバック回路を介したデバイスの出力電圧が一定の基準電圧を補償するサイリスタの開放瞬間を設定するプロセスです。ポイント。 回路が電流安定化モードで動作する場合、バッテリが充電されると、その電圧が増加します。 14,8 V のレベルに達するとすぐに、コンパレータ DA5 がトリガされ、その出力から入力 DA4/4 に送られる信号によって、サイリスタの開度を制御するパルスの形成が停止します。 トレーニングモード トレーニング プロセスは基本的に充電プロセスと似ていますが、スイッチ SA1 が適切なモードに設定されている場合、コンパレータ DA5 がバッテリの電圧レベルを監視し、電圧レベルが 14,8 V を超えると入力 DA4/4 にロック信号を送信する点が異なります。 これにより、サイリスタの開放を制御するパルス (DA4/8) が消失します。 この場合、トランジスタ VT5 も開き、リレー K3 が動作します。 負荷 (R3.1) を接点 K68 に接続して、バッテリーを放電します。 抵抗 R68 は 0,8 A の放電電流を提供します。 放電は、バッテリの電圧が 10,5 V に低下するまで発生します。これが発生するとすぐに、コンパレータ DA5 の出力がゼロ レベルに戻り、リレーがオフになります。 短絡すると、回路はバッテリー充電モードに入ります。 この充放電プロセスは定期的に繰り返され、サイクル数に制限はありません。 スタートモード このモードでは、デバイスを損傷から保護するためにデバイスの出力電流が制限されるだけでなく、出力電圧レベルもバッテリーとオンボードネットワークにとって安全な値に制限されます。 このモードで動作するには、電流レギュレータ R14 を最大に設定し、PV19 デバイスを使用して抵抗 R1 で電圧を 13 ～ 14 V に設定します。 これで、車のイグニッションにキーを挿入してエンジンを始動できるようになります。 この場合、始動条件に応じて、矢印 PA1 はキャビネット上の異なる位置を占める可能性があり、その最大値は 100 A に相当します。電圧計の針 PV1 は減少方向にずれる可能性があります。 アセンブリの機能と設計 装置本体の寸法は340×240×200mmで、板状ジュラルミン製です。 サイリスタVS1およびVS2は、約1000cmXNUMXの面積のラジエーターに取り付けられます。 (これらのサイリスタの標準ラジエーターは、まさにそのような表面積を持っています)。 構造的には、図で点線で強調表示されている部品の一部は、SA1 スイッチを除き、厚さ 2,5.3,5 ～ 145 mm、サイズ 110x4.17.4.19 のグラスファイバー製の両面プリント基板上に配置されています。 MM、図。 XNUMX。 実装密度を高めるために、要素 VD5 と R8、R9 がそれぞれ T2、C5、C6 の下に実装されます。 図に示すように、調整された抵抗は基板上に上下に固定されています。 4.20。 変圧器の下に設置する際の印刷導体の短絡を防止します。 T3 と調整された抵抗は誘電体スペーサーの下に配置されます。 さらに、ボード上のピン DA5/2-DA4/7-VT1/e の間に XNUMX つのボリューム ジャンパを作成する必要があります。
プリント基板と他の部品との接続はコネクタを介して行われます。 HZタイプ。 RSh2N-2-15 と任意の小型コネクタのコンタクト ブレード。 レギュレータ R14 および R19 への接続ワイヤは画面内にある必要があります。 電源部（トランス T1 からサイリスタおよび端子 X1、X2 まで）の取り付けは、たとえばブランドなど、断面が少なくとも 8 mm 平方の柔軟なより線を使用して実行されます。 PVZ。 デバイス内の超小型回路は、輸入された類似体DA1 - A747Cで置き換えることができます。 DA2 - TL494L; DA3 - 78L15; DA4 - 79L15; DA5 - LM211N; DA6 - 類似品はありません。 超小型回路の入力に取り付けられた KD521 タイプのダイオードは、回路の設定プロセス中の偶発的な損傷を防ぎ、低電力パルスダイオード (KD522、KD510、KD503 など) に置き換えることができます。 調整を容易にする調整抵抗器（R38、R40、R41、R44）を多巻タイプSP5-3、調整R14、R19タイプSPZ-4a-0,25Wを使用し、抵抗変化の直線特性（A）を持ち、残りは調整可能です。 MLT などの任意のタイプの対応する電力。 極性コンデンサ。 C10、C11、C13、C14、C17 タイプ K50-35。 C3、C4 タイプ K42U-2、0,015 V で 630 µF。 残りはK10シリーズまたは。 KM-6。 測定器には同型M1の指針電圧計PV1と電流計PA42301を使用しました。 電流計には内部シャントがあるため、ケースを開けて取り外す必要があります。 実際、100 A の電流を測定する回路では、外部シャント (Ruj) が使用されます。 シャント Rm は標準タイプ 75ShSM-100-0,5 を使用します。 スイッチ。 A1 (自動サーキットブレーカー) - タイプ。 AE10-31 電流10A用、SA1タイプスイッチ。 PGZ (PG2)、SB1 ボタンのいずれかが機能します。 リレー K1 タイプ KP460DC 12 V (ポーランド生産) または同様のスイッチング接点の 5 つのグループの定格電流が 2 A まで。リレー K47 など。 短絡タイプです。 RES4.500.407 パスポート RS01-4.500.407 (RS03-XNUMX)。 T1 の製造では、巻線位置の断面 Sct = 35 cm72 の変圧器鉄が使用されました。 (窓の面積は Sok=240 cm2,5)。 一次巻線には、断面 1,8 mm 平方の PETV ワイヤが 22 回巻かれています。 (直径 22 mm)、二次巻線 3+10 巻。 断面XNUMXmm角のPSHV-XNUMX。 変圧器 T2 は、二次巻線の電圧が 5-3-4 - 5 + 18 V、および 18-6-7 - 8 + 10 V の低電力 (P - 10 W) ですが、その設計が適切であればより良いです。プリント基板への取り付け料金が含まれています。 パルストランス。 T3 は、標準サイズの装甲カップ内のフレーム上で実行されます。 B28はフェライトグレードM2000NM製。 巻線には、直径 1 mm の PELSHO ワイヤーが 2 ～ 80 ～ 3 ターン、4 ～ 40 ～ 0,35 ターン含まれています。 スキーマのセットアップ 設定するには、オシロスコープ、デジタル電圧計、等価負荷 Rh (抵抗が 1.1.2 オームで電力が少なくとも 100 W のワイヤ抵抗器、たとえば直径 0,5 のニクロム線) が必要です。 1 mm が適しています)、最大 2 A の電流の外部ダイヤル電流計 (PA10) も使用できます。図を参照してください。 4.21。
電気回路図上でアスタリスクの付いた要素は選択が必要な場合があります。 リレー回路内の追加の抵抗器 R67 は、動作後にリレー K1 のアーマチュアが 10 V 未満の電源電圧で解放されるように選択されます (抵抗器とリレーを回路に取り付ける前にこれを行うことをお勧めします)。 。 回路の事前設定は以下の手順で行います。 リレー接点 K1.1 と K1.2 をジャンパーで一時的にブロックし、R36 のはんだを外す必要があります。 スイッチ SA1 を「トレーニング」位置に設定し、抵抗 R14 と R19 を最大に設定します。 オシロスコープを使用して主電源 (A1) をオンにし、ピン DA4/5 のノコギリ波電圧の形状を確認します。ゼロ レベルで大きなステップがないはずです。図を参照してください。 4.16、a (これには抵抗 R28 の選択が必要な場合があります)。 次に、オシロスコープとデジタル電圧計を使用して、端子 X1 と X2 の電圧を監視します。 出力電圧波形は図に示すものと一致する必要があります。 4.16、b に示されており、抵抗 R44 および R19 によって調整されます。 そうでない場合は、DA4/8 出力でのパルスの存在と正しい取り付けを確認する必要があります。
トリマー抵抗器 R44 を使用して、サイリスタの開放瞬間を Uopen = 15,5 V に設定します。これは、デバイスのすべての動作モードで、出力電圧の振幅値がバッテリの電圧を超えるために必要です (そうしないと、サイリスタは開きません)。 。 デバイスの電源をオフにした後、R36 を所定の位置にはんだ付けします。 この後、回路がオンになると、レギュレータ R19 を使用してデバイスの出力の実効電圧を 14,8 V に設定し、抵抗 R36 を選択することで、出力がこの電圧に達したときにコンパレータ DA5 が - +5 に切り替わるようにします。 DA9/15 ピンに V が表示されます (LED HL1 が点灯します)。 この後、レギュレータ R19 を使用してデバイスの出力電圧を 10,5 V に設定し、抵抗 R41 を調整することで、端子 X1 ～ X2 がこの電圧に達したときにコンパレータの出力電圧がゼロになるようにします DA5.9 (抵抗 R41 はコンパレータのヒステリシス値を設定します)。 フロントパネルに設置されたコントロールを使いやすくするために、 抵抗 R19 による出力電圧の調整範囲は 10 ～ 15 V の範囲のままです - 追加の抵抗 R15 と R24 を選択する必要があります。抵抗 R10 と R23 も同様に、抵抗 R14 による調整範囲に選択されます。電流安定化レベルは 1 ～ 10 A の範囲です。この場合、バッテリの許容条件を超えることはありません。 抵抗 R19 は、「スタート」モードで端子 X1 ～ X2 の電圧を調整するために使用されます。他のモードでは、これらのモードの回路は電流安定器として機能する必要があるため、最大出力電圧に設定されます (出力電圧は依存します)。バッテリが充電されると、バッテリの電圧は増加しますが、許容値を超えることはありません。 「充電」および「トレーニング」モードで電流計 PA1 の読み取り値を校正するには、抵抗 R38 を使用してデバイスの矢印を「0」に設定する必要があります。 次に、負荷 Rh (スイッチ SA2) と外部ダイヤル電流計 (PA2) を接続します (図 4.20)。 14。 抵抗 R19 (最大値は R2) を使用して外部電流計 PA10 の電流を 40 A に設定し、抵抗 R1 は PAXNUMX の電流読み取り値と同じ値を設定する必要があります。 この操作は、「38」および電流 40 A の PA1 矢印が外部電流計の読み取り値に一致するまで、R0 と R10 を調整しながら数回繰り返す必要があります。 次に、電流安定化モードで回路の動作をチェックする必要があります。 これを行うには、デバイスの電源がオンになった瞬間に、接点 K1.1、K1.2 をブロックします。 スイッチ SA1 を「開始」位置に、電流レギュレータ「I」を中間位置に、「U」を最大に設定します。 約1オームの抵抗を持つ負荷を出力端子X2-X0,2に接続します（電力の観点から、最大100Aの電流が流れるように設計する必要があります）。 この場合、機器の測定値は PA1 - 50 A、PV1 - 10 V である必要があります。「I」レギュレータを使用して出力電流を変更できます。この場合、電流に対応して出力電圧も変化します。安定化モード。 また、負荷抵抗が小さな制限内で変化する場合、電流は変化しないはずです。 この時点で、予備調整は完了したと考えられ、実際のバッテリーで最終チェックが実行されます。 著者: Shelestov I.P.
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