|
 
|
ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Cрок службы стартерной аккумуляторной батареи можно существенно продлить, если в процессе эксплуатации не допускать ее разрядки ниже 50% номинальной емкости, а заряжать на автомобиле при напряжении не более 14,3 В. Обычно водители судят о состо-янии батареи <на глазок> - по работе старте' ра при пуске двигателя. Как правило, такая оценка позволяет получить лишь запоздалую констатацию факта разряженности батареи. Более надежную и своевременную информа-цию обеспечивает измерение плотности элек-тролита или напряжения. Эти параметры для одного ненагруженного аккумуляторного эле-мента (банки) связаны соотношением [1]:
U/=0,84 + у, где Ug - напряжение одного элемента, В; у-плотность электролита, г/см8.
Для средней географической широты плот-ность электролита у полностью разряженно-го, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора выбирают соот-ветственно 1,11, 1,19 и 1,27 г/см3. В этих состояниях напряжение U^ двенадцативоль-товой батареи ровно 11,7,12,18 и 12,66 В.
Контроль плотности электролита сопряжен с известными трудностями, а для измерения напряжения с необходимой точностью нужен либо цифровой вольтметр, либо стрелочный с растянутой шкалой. В последние годы полу-чили распространение бортовые пороговые измерители напряжения со световой индика-цией, позволяющие оперативно контролиро-вать состояние аккумуляторной батареи в про-цессе ее эксплуатации на автомобиле. Одна-ко по точности измерения такие устройства [2] уступают указанным вольтметрам.
В описанном ниже индикаторе этот недо-статок устранен применением прецизионных компараторов, построенных на операционных усилителях (ОУ). Для индикации использова-ны четыре легко различимых режима свече-ния имеющейся на приборной панели авто-мобиля лампы контроля работы генератора. При совместной работе со стандартным элек-тромеханическим регулятором, поддержива-ющим в бортовой сети автомобиля напряже-ние в пределах 13,8...14,8 В, индикатор обес-печивает такие режимы контроля: при U < 12,2 В - прерывистое свечение контроль-ной лампы с частотой около 0,7 Гц, свидетель-
ствующее о разряженности батареи более чем на 50%; при 12,2 В < U < 13,8 В -непрерывное свечение лампы, что указывает на допустимую разряженность батареи; если 13,8 В < U < 143 В, то свечение лампы отсутствует, что свидетельствует о нормаль-ной работе системы регулятор-генератор; и, наконец, если U > 14,8 В, !. лаМпа светит прерывисто с частотой около 3 Гц, что указы-вает на неисправность регулятора.
Таким образом, описываемое устройство информирует водителя как о состоянии аккумуляторной батареи, так и о работе генератора. Если батарея разряжена менее чем наполовину, то после пуска двигателя него работы на холостых оборотах контрольная лампа будет светить непрерывно до тех пор, пока в результате разгона автомобиля не начнется подзарядка батареи и ее напряжение не достигнет значения 13,6 В.
В индикаторе (см. схему на рис. 1) использована микросхема DA1 - сдвоенный операционный усилитель. Напряжение на неинвертирующих входах задано стабилитроном VD1. Если напряжение на батарее менее 12,2 В, то на инвертирующих входах обоих ОУ напряжение больше, чем на неинвертирующих, поэтому на выходах ОУ - низкий уровень. При увеличении напряжения батареи до 12,2 В происходит переключение нижнего по схеме компаратора и на его выходе уровень сменяется на высокий.
При дальнейшем увеличении напряжения батареи до 13,8 В происходит переключение верхнего компаратора, выход которого соединен через цепь R12R9VD2 с инвертирующим входом нижнего. В результате открывания диода VD2 эта цепь шунтирует резистор R1 и переводит нижний компаратор в исходное состояние. И, наконец, когда напряжение батареи достигнет значения 14,8 В, происходит повторное переключение нижнего компаратора. Таким образом, благодаря связи между компараторами на их выходеформируются четыре двоичных комбинации уровней - 00, 01,10 и 11. Для более четкого переключения компараторов оба они охвачены положительной обратной связью (через делители напряжения R8R 11 и R1 ОРИ 3).
Логический узел индикатора построен на микросхемах DD1 и DD2. При выходной комбинации 00 включается генератор, собранный на элементах OD2.1 и DD1.3 и работающий на частоте около 0,7 Гц. При комбинации 01 на выходе инвертора DD1.4 действует постоянное напряжение высокого уровня. Генератор, собранный на элементах DD2.3 и DD1.5, начинает работать при комбинации 11. Он вырабатывает импульсы с частотой около 3 Гц. И, наконец, при комбинации 10 оба генератора заторможены и на выходе инвертора DD1.4 присутствует напряжение низкого уровня.
На транзисторах VT1, VT2 собран усилитель мощности, нагрузкой которого служит контрольная лампа.
В индикаторе использованы постоянные резисторы МЛТ. Допустимое отклонение сопротивления резисторов R1, R2, R4, R5 и R9-
не более +5%. Подстроечные резисторы - СП5-2ВБ; они могут быть заменены на СП5-2 или СП5-3 (с другой конструкцией выводов). Конденсатор С1 -К50-24; вместо него допустимо использовать оксидный конденсатор любого типа с номинальным напряжением не менее 20 В. Конденсаторы С2-С4 - КМ-6. Микросхема КР140УД20А может быть заменена двумя ОУК140УД6 или К140УД7; диоды КД521А - любыми маломощными кремниевыми с допустимым обратным напряжением более 20 В.
Все детали индикатора смонтированы на печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Ее чертеж представлен на рис. 2.
Для налаживания индикатора его подключают к стабилизированному блоку питания с током нагрузки не менее 0,2 А, напряжение на выходе которого можно плавно изменять в пределах 11...16 В. Вывод <К замку зажигания> соединяют с плюсовым проводом питания, а между выводом <К контрольной лампе> и общим проводом включают маломощную автомобильную лампу (или светодиод через токоограничительный резистор). Выходное напряжение блока
питания следует измерять цифровым вольтметром с разрешающей способностью не хужеЮмВ.
Повышая напряжение источника с 11 В и вращая последовательно регулировочные винты подстроечных резисторов R3, R6 и R12, необходимо добиться, чтобы переход между прерывистым свечением лампы с низкой частотой и непрерывным свечением, отсутствием свечения и прерывистым свечением с повышенной частотой происходил соответственно при значениях напряжения, близких к 12,14и15В.
После этого приступают к точной установке порогов срабатывания компараторов. Вывод <К замку зажигания> отключают, напряжение блока питания устанавливают равным 12,2 В и подключают вход низкочастотного осциллографа, например, С1-76, к входу инвертора DD1.1. Плавно вращая винт подстроечного резистора R3, добиваются переключения компаратора DA1.2 из состояния 1 в состояние 0. Несколько увеличив напряжение блока и затем плавно уменьшая его, проверяют фактический порог переключения компаратора.
В случае надобности операцию подстройки повторяют/добиваясь, чтобы переключение происходило При снижении напряжения до 12,2 +0,02 В. Разница между порогами переключения при увеличении и уменьшении напряжения, обусловленная гистерезисом компаратора, не должна превышать 50... 70 мВ. Ее можно изменять подборкой резистора R13 (меньшему гистерезису соответствует большее сопротивление). При этом необходимо следить, чтобы не появилась склонность к
паразитной генерации, проявляющаясяв нечетком многократном переключении компаратора. Установку остальных двух порогов переключения - 13,8 В и 14,8 В - выполняют аналогично подстроечными резисторами R6 и R12 соответственно. Переключение компараторов контролируют по осциллографу на входе инверторов DD1.1 и DD1.2 при увеличении напряжения.
В связи с тем, что ток, потребляемый индикатором, не превышает 15 мА, его плюсовой провод питания при установке на автомобиле следует соединять непосредственно (без вы* ключателя) с плюсовым выводом батарей аккумуляторов.
Если при включении зажигания контрольная лампа будет светить прерывисто, батарея разряжена более чем на 50%. При первой же возможности её следует подзарядить, контролируя степень заряженности измерением плотности электролита. Если включение фар при движении на прямой передаче будет вызывать непрерывное свечейие лампы, это свидетельствует о том, что регулятор требует регулировки.
Более полно возможности индикатора можно реализовать при его совместной работе с прецизионным электронным регулятором напряжения. Именно по такому пути пошел автор этой статьи, объединив Конструктивно описанный индикатор с регулятором, аналогичным описанному в [З]. Система регулятор-индикатор уже более двух лет работает на автомобиле ЗАЗ-968 (она смонтирована в моторном отсеке) и очень помогает в его эксплуатации.
Индикатор, собранный по схеме на рис. 1, предназначен для установки на автомобили, у которых один из выводов контрольной лампы соединен с общим проводом. У автомобилей же серии ЗАЗ контрольная лампа соединена с плюсовым проводом бортовой сети. Поэтому для них выходную цепь индикатора надо выполнять по схеме на рис. 3 (с соответствующей коррекцией печатной платы).
Регулятор напряжения на моей машине отрегулирован на 14,15 В, это значение он поддерживает с точностью +20 мВ. В этой связи второй и третий пороги компарирования индикатора установлены соответственно равными 14,05 и 14,25 В, что дает дополнительную информацию о динамике переходных процессов в системе регулятор-генератор-аккумуляторная батарея и позволяет выявлять самые незначительные отклонения от ее нормальной работы.
Е.КЛИМЧУК
г. Киев,
Украина
ЛИТЕРАТУРА
1. Банников С. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт. 1977.
2. Световые индикаторы напряжения. - Радио. 1984,№12, с. 25. 26.
3. Трунин В. Регулятор напряжения. - Радио, 1983, №8, с. 33.
|
|
