4 Untersuchte Schaltkreise für Festkörper-Generatorregler

Die 4 unten erläuterten einfachen Stromkreise für den Spannungsregler im Auto sind eine unmittelbare Alternative zu allen Standardreglern. Obwohl sie hauptsächlich für einen Dynamo entwickelt wurden, funktionieren sie mit einem Generator gleichermaßen effektiv.

Wenn die Funktionsweise eines herkömmlichen Spannungsreglers für Fahrzeuggeneratoren analysiert wird, finden wir es erstaunlich, dass diese Art von Reglern oft genauso vertrauenswürdig ist wie sie.

Während die meisten modernen Autos mit Festkörperspannungsreglern ausgestattet sind, um die Spannungs- und Stromabgabe des Generators zu regeln, finden Sie möglicherweise noch unzählige frühere Autos, die mit elektromechanischen Spannungsreglern ausgestattet sind, die möglicherweise unzuverlässig sind.

Wie elektromechanische Autoregler funktionieren

Die Standardfunktion eines elektromechanischen Spannungsreglers für Fahrzeuggeneratoren kann wie folgt erläutert werden:

Sobald sich der Motor im Leerlauf befindet, erhält der Dynamo einen Feldstrom durch die Zündwarnlampe.

In dieser Position bleibt der Dynamoanker nicht mit der Batterie verbunden, da seine Leistung im Vergleich zur Batteriespannung geringer ist und die Batterie beginnt, sich durch diese zu entladen.

Mit zunehmender Motordrehzahl steigt auch die Ausgangsspannung des Dynamos an. Sobald die Batteriespannung überschritten wird, wird ein Relais eingeschaltet, das den Dynamoanker mit der Batterie verbindet.

Dies leitet das Laden des Akkus ein. Falls der Dynamoausgang noch weiter ansteigt, wird bei ca. 14,5 Volt ein zusätzliches Relais aktiviert, das die Dynamofeldwicklung abschaltet.

Der Feldstrom fällt ab, während die Ausgangsspannung bis zur Deaktivierung dieses Relais abfällt. Das Relais schaltet an dieser Stelle wiederholt wiederholt ein / aus, wobei der Dynamoausgang bei 14,5 V gehalten wird.

Diese Aktion schützt den Akku vor Überladung.

Es gibt auch ein drittes Relais, dessen Spulenwicklung in Reihe mit dem Dynamoausgang geschaltet ist, durch das der gesamte Dynamoausgangsstrom fließt.

Sobald der sichere Ausgangsstrom des Dynamos gefährlich hoch wird und möglicherweise auf eine überentladene Batterie zurückzuführen ist, aktiviert diese Wicklung das Relais. Dieses Relais löst jetzt die Feldwicklung des Dynamos.

Die Funktion stellt sicher, dass nur die grundlegende Theorie und die spezifische Schaltung des vorgeschlagenen Autospannungsstromreglers abhängig von einer spezifischen Autodimension unterschiedliche Spezifikationen haben können.

1) Verwenden von Leistungstransistoren

In der angegebenen Ausführung wird das Abschaltrelais durch D5 ersetzt, das in Sperrrichtung vorgespannt wird, sobald der Dynamoausgang unter die Batteriespannung fällt.

Infolgedessen kann sich die Batterie nicht in den Dynamo entladen. Wenn die Zündung gestartet wird, wird die Dynamofeldwicklung durch das Kontrolllicht und T1 mit Strom versorgt.

Die Diode D3 ist eingebaut, um zu verhindern, dass aufgrund des verringerten Ankerwiderstands des Generators Strom aus der Feldspule gezogen wird. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt die Leistung des Dynamos proportional an und liefert über D3 und T1 seinen eigenen Feldstrom.

Wenn die kathodenseitige Spannung von D3 ansteigt, wird die Warnleuchte allmählich gedimmt, bis sie erlischt.

Wenn der Dynamoausgang etwa 13-14 V erreicht, wird der Akku wieder aufgeladen. IC1 funktioniert wie ein Spannungskomparator, der die Dynamoausgangsspannung verfolgt.

Wenn die Dynamoausgangsspannung ansteigt, ist die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zunächst größer als am nicht invertierenden Eingang, daher wird der IC-Ausgang niedrig gehalten und T3 bleibt ausgeschaltet.

Sobald die Ausgangsspannung höher als 5,6 V ist, wird die invertierende Eingangsspannung durch D4 auf diesem Pegel geregelt und geregelt.

Wenn die Ausgangsspannung das angegebene höchste Potential (eingestellt durch P1) überschreitet, wird der nichtinvertierende Eingang von IC1 höher als der invertierende Eingang, wodurch der IC1-Ausgang positiv wird. Dies aktiviert T3. Dadurch werden T2 und T1 ausgeschaltet, wodurch der Strom zum Dynamofeld gesperrt wird.

Der Dynamofeldstrom fällt nun ab und die Ausgangsspannung beginnt abzufallen, bis der Komparator wieder zurückkehrt. R6 liefert mehrere hundert Millivolt Hysterese, wodurch die Schaltung wie ein Schaltregler funktioniert. T1 wird entweder stärker eingeschaltet oder so abgeschnitten, dass es ziemlich wenig Strom verbraucht.

Die derzeitige Regulierung wird durch T4 beeinflusst. Sobald der Strom mittels R9 höher als der ausgewählte höchste Pegel ist, führt der Spannungsabfall um ihn herum dazu, dass T4 eingeschaltet wird. Dies erhöht das Potential am nichtinvertierenden Eingang von IC1 und isoliert den Dynamofeldstrom.

Der für R9 gewählte Wert (0,033 Ohm / 20 W, bestehend aus 10 nos 0,33 Ohm / 2 W Widerständen parallel) ist geeignet, um einen optimalen Ausgangsstrom von bis zu 20 A zu erhalten. Wenn größere Ausgangsströme gewünscht werden, könnte der R9-Wert angemessen reduziert werden.

Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom des Geräts müssen durch geeignete Einstellung von P1 und P2 festgelegt werden, um den Standards des Originalreglers zu entsprechen. T1 und D5 sollten auf Kühlkörpern installiert und streng vom Gehäuse isoliert werden.

2) Ein einfacherer Spannungsregler für Fahrzeuggeneratoren

Das folgende Diagramm zeigt eine andere Variante einer Festkörper-Wechselstromgenerator-Spannungs- und Stromreglerschaltung unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Komponenten.

Normalerweise bleibt der Ausgang des Regler-IC CA 3085 ausgeschaltet, während die Batteriespannung unter dem vollen Ladepegel liegt. Dadurch kann sich der Darlington-Transistor im leitenden Modus befinden, wodurch die Feldspule unter Spannung bleibt und der Generator betriebsbereit bleibt.

Da der IC CA3085 hier als Basiskomparator dient, kann sich das Potential an Pin 6 des IC auf 0 V ändern, wenn die Batterie auf ihren vollen Ladezustand auf 14,2 V aufgeladen wird, wodurch die Versorgung der Feldspule ausgeschaltet wird.

Aufgrund dessen fällt der Strom von der Lichtmaschine ab, wodurch ein weiteres Laden der Batterie verhindert wird. Der Akku wird somit vor Überladung geschützt.

Wenn nun die Batteriespannung unter den Schwellenwert für CA3085 Pin6 fällt, wird der Ausgang wieder hoch, wodurch der Transistor leitet und die Feldspule mit Strom versorgt.

Die Lichtmaschine versorgt die Batterie mit Strom, so dass sie wieder aufgeladen wird.

Liste der Einzelteile

3) Transistorisierte Generatorreglerschaltung

Unter Bezugnahme auf das nachstehende Diagramm des Spannungsstromreglers des Nest-Festkörpergenerators ist V4 wie ein Serienpass-Transistor konfiguriert, der den Strom zum Feld des Generators regelt. Dieser Transistor wird zusammen mit den beiden 20-Ampere-Dioden auf einen externen Kühlkörper geklemmt. Es ist faszinierend zu sehen, dass die Verlustleistung von V1 selbst während des maximalen Feldstroms nicht wirklich sehr hoch ist, sondern lediglich innerhalb von 3 Ampere.

Anstelle des mittleren Bereichs, in dem der Spannungsabfall über dem Feld dem des Transistors V1 entspricht, wird jedoch eine höchste Verlustleistung von nicht mehr als 10 Watt verursacht.

Die Diode D1 schützt den Durchgangstransistor V4 bei jedem Ausschalten des Zündschalters vor den in der Feldspule erzeugten induktiven Spitzen. Die Diode D2, die den gesamten Feldstrom überträgt, liefert eine zusätzliche Arbeitsspannung für den Treibertransistor V2 und garantiert, dass der Durchgangstransistor V4 bei großen Hintergrundtemperaturen abgeschaltet werden kann.

Der Transistor V3 funktioniert wie ein Treiber für V4 und ein Basisstromhub von 3 mA bis 5 mA an diesem Transistor ermöglicht das vollständige Ein- und Ausschalten von V4.

Der Widerstand R8 bietet eine Route für den Strom bei zu hohen Temperaturen. Der Kondensator C1 ist aufgrund der hohen Verstärkungsschleife, die um das System herum erzeugt wird, zum Schutz vor Schwingungen des Reglers unerlässlich. Zur Erhöhung der Präzision wird hier ein Tantalkondensator empfohlen.

Das Hauptelement der Steuererfassungsschaltung ist in dem symmetrischen Differenzverstärker eingeschlossen, der aus den Transistoren V1 und V2 besteht. Besonderes Augenmerk wurde auf die Anordnung dieses Generatorreglers gelegt, um sicherzustellen, dass keine Probleme mit der Temperaturdrift auftreten. Um dies zu erreichen, müssen die meisten verbundenen Widerstände Drahtwunden sein.

Das Spannungsregelpotentiometer R2 verdient besondere Beachtung, da es sich aufgrund von Vibrationen oder extremen Temperaturbedingungen niemals von seinen Einstellungen entfernen sollte. Der in diesem Design verwendete 20-Ohm-Topf funktionierte ideal für dieses Programm, jedoch könnte fast jeder gute Drahtwickeltopf im Rotationsstil in Ordnung sein. Die geradlinigen Trimpot-Varianten müssen bei dieser Konstruktion des Spannungsgenerators für Fahrzeuggeneratoren vermieden werden.

4) IC 741 Auto Generator Spannungsstromregler Ladekreis

Diese Schaltung bietet eine Festkörperverwaltung des Batterieladens. Die Feldwicklung der Lichtmaschine wird zu Beginn wie bei einer herkömmlichen Methode durch die Zündlampe angeregt.

Strom, der über den WL-Anschluss fließt, fließt über Q1 zum F-Anschluss und schließlich über die Feldspule. Sobald der Motor angetrieben wird, fließt der Strom vom Fahrzeugdynamo durch D2 nach Q1. Die Zündanzeigelampe erlischt, da die WL-Klemmenspannung die der Batterie überschreitet. Der Strom fließt ebenfalls durch D5 in Richtung Batterie.

Zu diesem Zeitpunkt erkennt der als Komparator eingerichtete IC1 die Batteriespannung. Wenn diese Spannung am nichtinvertierenden Eingang höher wird als der invertierende Eingang (über den Zener D4 auf 4,6 Volt geklemmt), wird der Ausgang des Operationsverstärkers hoch.

Der Strom fließt anschließend über D3 und R2 zur Q2-Basis und schaltet sie sofort ein. Diese Aktion führt dazu, dass die Q1-Basis sie abschaltet und den an die Feldwicklung angelegten Strom entfernt. Die Lichtmaschinenleistung fällt nun ab, wodurch auch die Batteriespannung entsprechend abfällt.

Dieses Verfahren stellt sicher, dass die Batteriespannung immer konstant gehalten wird und niemals überladen werden darf. Das Batterie volle Ladespannung kann durch RV1 auf ungefähr 13,5 Volt eingestellt werden.

Während kaltes Wetter Beim Starten des Fahrzeugs kann die Batteriespannung erheblich sinken. Sobald der Motor gezündet hat, wird auch der Innenwiderstand der Batterie ziemlich niedrig, was dazu führt, dass sie zu viel Strom aus der Lichtmaschine zieht und somit zu einer möglichen Verschlechterung der Lichtmaschine führt. Um diesen hohen Stromverbrauch einzuschränken, wird der Widerstand R4 vom Generator in den primären Leistungsanschluss eingeführt.

Der Widerstand R4 wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass bei höchstmöglichem Strom (üblicherweise 20 Ampere) 0,6 Volt über ihm erzeugt werden, wodurch Q3 eingeschaltet wird. In dem Moment, in dem Q3 den Strom aktiviert, bewegt er sich durch die Stromleitung durch R2 in Richtung der Q2-Basis, schaltet sie ein, wodurch Q1 abgeschaltet und der Stromfluss zur Feldwicklung unterbrochen wird. Aufgrund dessen fällt jetzt der Dynamo oder die Lichtmaschinenleistung ab.

Es müssen keine Änderungen an der Originalverkabelung der Lichtmaschine im Fahrzeug vorgenommen werden. Der Stromkreis könnte in einem alten Reglerkasten eingeschlossen sein. Q1, Q2 und D5 müssen an einen entsprechend dimensionierten Kühlkörper angeschlossen werden.