Fase reguladores de voltaje bastante extendido en la vida cotidiana. El área más común de su aplicación es dispositivos para ajustar el brillo de la iluminación.
A continuación se muestran varios circuitos sencillos de regulación de voltaje que puede repetir. para radioaficionados principiantes.

Atención!! Todos los circuitos están diseñados para funcionar con una tensión de red de 220 Voltios, por lo que se debe tener cuidado al ensamblar y configurar.

Este esquema es el más común en varios electrodomésticos extranjeros, como el más simple y confiable, pero en nuestro país se ha generalizado el siguiente esquema:

El tiristor KU202N se usó con mayor frecuencia como tiristor, pero debe tenerse en cuenta que si planea usar una carga potente, el tiristor deberá instalarse en un radiador.

Otra característica de este circuito es el dinistor KN102A. Tampoco es el elemento de radio más común, pero se puede reemplazar con un transistor analógico y luego circuito regulador de voltaje se verá así:

Todos los diseños considerados son muy simples, confiables, regulan perfectamente el voltaje, pero no están exentos de inconvenientes que impiden a los entusiastas ofrecer sus propios circuitos, incluso los más complejos. El principal problema de los circuitos anteriores es la dependencia inversa del ángulo de fase del nivel de tensión de alimentación, es decir cuando la tensión cae en la red, el ángulo de fase de apertura del tiristor o triac aumenta, lo que conduce a una disminución desproporcionada de la tensión en la carga. Una ligera disminución del voltaje provocará una disminución notable en el brillo de las lámparas y viceversa. Si hay pequeñas pulsaciones en la fuente de alimentación, por ejemplo debido al funcionamiento de una máquina de soldar, el parpadeo de las lámparas será mucho más notorio.

La aparición de dispositivos semiconductores capaces de conmutar altas potencias cuando funcionan en modo de conmutación ha llevado al uso de reguladores de transistores y tiristores para regular el voltaje de los generadores de aviones. La regulación de voltaje se lleva a cabo cambiando la corriente de excitación promedio. En la mayoría de los circuitos reguladores de voltaje de transistores, el diagrama del circuito de la etapa final tiene la forma que se muestra en la figura. 4.3.a).

Arroz. 4.3. a) Diagrama de circuito para conectar el regulador electrónico; b) la forma de la señal de control y la corriente promedio en el OVG.

Los circuitos reguladores se diferencian entre sí en los circuitos de control de un elemento de impulso, cuyo papel lo desempeña un potente transistor conectado en serie con el devanado de excitación y que funciona en modo de conmutación. Cuando el transistor está en estado cerrado, podemos suponer que la resistencia del circuito emisor-colector es muy alta: "la llave está cerrada". Si el transistor funciona en modo de saturación (está en estado abierto) - "la llave está abierta", entonces la resistencia es muy pequeña. . El circuito de control genera pulsos rectangulares (Fig. 4.3.b). Cuando se aplica un pulso rectangular desde el circuito de control, el transistor se abre y la corriente comienza a fluir a través del devanado de excitación del generador. Pero dado que el devanado de excitación es una inductancia, el aumento de corriente será exponencial. Cuando cesa el pulso, la corriente de excitación también disminuirá no instantáneamente, sino exponencialmente, es decir. cuando el transistor está abierto, la energía magnética se acumula en los polos del generador, y durante una pausa en la corriente de control, la corriente en el devanado de excitación continúa fluyendo debido a la energía acumulada en el campo magnético. La corriente promedio se regula cambiando el ciclo de trabajo de los pulsos. Cuando el voltaje del generador se desvía del valor establecido, por ejemplo, cuando aumenta, la duración del pulso y, en consecuencia, el tiempo que el transistor está en estado abierto, disminuye, lo que conduce a una disminución en el valor promedio de la corriente de excitación del excitador del generador y el voltaje del generador vuelve a su valor anterior. A medida que disminuye el voltaje del generador, aumenta el tiempo que el transistor está en estado abierto, aumenta la corriente de excitación promedio del excitador y, en consecuencia, el voltaje del generador.

Por tanto, una disminución del ciclo de trabajo conduce a un aumento de la corriente media y viceversa. La configuración electrónica del EVR permite ampliar las funciones del regulador, por ejemplo, en el avión L410 protege la red contra el aumento de voltaje del generador y limita la corriente máxima del generador al arrancar el motor.

CONTROL Y PROTECCIÓN DE GENERADORES DC

Las operaciones de control incluyen: encendido y apagado remoto de generadores; Encendido automático de generadores a la carga con la polaridad correcta y una cierta relación de voltajes de los generadores y la red de a bordo. La conexión de los generadores a la red de a bordo se controla automáticamente.

Durante el funcionamiento, pueden darse casos de fallo de elementos de los sistemas de generación, lo que provocará una interrupción del funcionamiento normal de la planta de energía solar. Para evitar posibles consecuencias graves que puedan tener los modos anormales, se utilizan varios tipos de protección. Los sistemas de energía solar de CC utilizan protección contra subtensión y sobretensión, encendido de un generador con polaridad incorrecta y contra cortocircuitos.

Las operaciones de control y protección contra subtensión (de corrientes inversas) y contra el encendido de un generador con polaridad incorrecta se realizan mediante un dispositivo complejo: un relé diferencial mínimo. La protección contra sobretensiones se realiza mediante disyuntores contra sobretensiones.

Electromecánico, en el que, mediante contactos vibratorios, cambia la corriente en el devanado de excitación de un generador de corriente alterna. El funcionamiento de los contactos vibratorios se garantiza de tal manera que a medida que aumenta la tensión de la red de a bordo, disminuye la corriente en el devanado de excitación. Sin embargo, los reguladores de voltaje por vibración mantienen el voltaje con una precisión del 5 al 10%, debido a esto la durabilidad de la batería y las lámparas de iluminación del vehículo se reduce significativamente.
Reguladores electrónicos de tensión de a bordo tipo YA112, que popularmente se denominan "chocolate". Las desventajas de este regulador son conocidas por todos: baja confiabilidad debido a la baja corriente de conmutación de 5 A y la ubicación de instalación directamente en el generador, lo que conduce al sobrecalentamiento del regulador y su falla. La precisión del mantenimiento de la tensión sigue siendo, a pesar del circuito electrónico, muy baja y asciende al 5% de la tensión nominal.

Por eso decidí crear un dispositivo que esté libre de las desventajas mencionadas anteriormente. El regulador es fácil de configurar y la precisión del mantenimiento del voltaje es del 1% del voltaje nominal. El esquema que se muestra en la Fig. 1 se probó en muchos vehículos, incluidos camiones, durante 2 años y mostró muy buenos resultados.

Figura 1.

Principio de funcionamiento

Cuando se activa el interruptor de encendido, se suministra un voltaje de +12 V al circuito regulador electrónico. Si el voltaje suministrado al diodo Zener VD1 desde el divisor de voltaje R1R2 no es suficiente para su ruptura, entonces los transistores VT1, VT2 están en estado cerrado y VT3, en estado abierto. La corriente máxima fluye a través del devanado de excitación, el voltaje de salida del generador comienza a aumentar y cuando alcanza 13,5 - 14,2 V, se produce una rotura del diodo zener.

Gracias a esto, los transistores VT1, VT2 se abren, respectivamente, el transistor VT3 se cierra, la corriente del devanado de campo disminuye y el voltaje de salida del generador disminuye. Una disminución en el voltaje de salida en aproximadamente 0,05 - 0,12 V es suficiente para que el diodo zener entre en un estado bloqueado, después de lo cual los transistores VT1, VT2 se cierran y el transistor VT3 se abre y la corriente comienza a fluir a través del devanado de excitación nuevamente. Este proceso se repite continuamente con una frecuencia de 200 - 300 Hz, que está determinada por la inercia del flujo magnético.

Diseño

Al fabricar un regulador electrónico, se debe prestar especial atención a la eliminación de calor del transistor VT3. Este transistor, que funciona en modo de conmutación, produce nada menos que una potencia significativa, por lo que conviene montarlo en un radiador. Las piezas restantes se pueden colocar en una placa de circuito impreso unida al disipador de calor.

Esto da como resultado un diseño muy compacto. La resistencia R6 debe tener una potencia de al menos 2W. El diodo VD2 debe tener una corriente directa de aproximadamente 2 A y un voltaje inverso de al menos 400 V; el KD202Zh es el más adecuado, pero son posibles otras opciones. Es recomendable utilizar los transistores que se indican en el esquema del circuito, especialmente VT3. El transistor VT2 se puede reemplazar por KT814 con cualquier índice de letras. Es recomendable instalar el diodo zener VD1 en la serie KS con un voltaje de estabilización de 5,6-9 V (tipo KS156A, KS358A, KS172A), esto aumentará la precisión de mantener el voltaje.

Ajustes

Un regulador de voltaje correctamente ensamblado no requiere configuraciones especiales y garantiza la estabilidad del voltaje de la red de a bordo de aproximadamente 0,1 - 0,12 V cuando la velocidad del motor cambia de 800 a 5500 rpm. La forma más sencilla de instalarlo es sobre un soporte compuesto por una fuente de alimentación regulable de 0 a 17 V y una bombilla incandescente de 12 V de 5 a 10 W. La salida positiva de la fuente de alimentación está conectada al terminal “+” del regulador, la salida negativa de la fuente de alimentación está conectada al terminal “Común” y la bombilla incandescente está conectada al terminal “Ш” y el Terminal “común” del regulador.

La configuración se reduce a seleccionar la resistencia R2, que se cambia entre 1 y 5 kOhm, y el umbral de respuesta se alcanza a 14,2 V. Este es el voltaje soportado por la red de a bordo. No se puede aumentar por encima de 14,5 V, ya que esto reducirá drásticamente la duración de la batería.

P. alekseev

Los reguladores de voltaje electrónicos para generadores de corriente continua y alterna de automóviles han encontrado recientemente una aplicación práctica cada vez mayor. Esto se explica principalmente por tres razones: el hecho de que los reguladores electrónicos, en primer lugar, tienen una alta confiabilidad operativa, en segundo lugar, brindan la capacidad de ajustar rápida y cómodamente el voltaje del generador y, en tercer lugar, no requieren ningún mantenimiento preventivo relacionado con el funcionamiento del regulador.

El autor del artículo examinó varias opciones para circuitos reguladores de voltaje electrónicos. Sobre la base del trabajo realizado y la experiencia práctica de operación, se seleccionaron dos opciones de reguladores electrónicos de voltaje para los generadores de CC G108M del vehículo Moskvich-408. Los reguladores se pueden utilizar con cualquier otro generador de CC y también como base para reguladores de generadores de CA (en este caso, debido a la ausencia de un relé de corriente inversa, el circuito del regulador se simplifica). Un regulador de voltaje electrónico, al igual que uno electromecánico convencional, consta de un regulador de voltaje, un relé de corriente inversa y un relé limitador de corriente máxima.

El diagrama de bloques del regulador de voltaje se muestra en la Fig. 1.

Esta unidad es la unidad más importante y compleja del dispositivo. Incluye un elemento medidor y un elemento amplificador-actuador. El regulador de voltaje funciona de la siguiente manera. La tensión generada por el generador se suministra al elemento de medición, donde se compara con la tensión de referencia o la tensión de activación del elemento de medición). La diferencia entre el voltaje del generador y el voltaje de referencia en forma de señal de control se envía al elemento amplificador-actuador, que regula la corriente del devanado de excitación del generador, manteniendo su voltaje de salida en un nivel determinado.

De una gran cantidad de elementos de medición conocidos para el regulador de voltaje, se eligieron dos de los más simples, pero con valores de parámetros bastante altos. Elemento de medición, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2, a, está realizado según un circuito puente.

Arroz. 2. Esquemas de elementos de medición.

Funciona así. A medida que aumenta el voltaje del generador, el voltaje a través de la resistencia variable R2 aumenta de acuerdo con el voltaje de estabilización del diodo zener D1. Con un aumento adicional en el voltaje de entrada, el voltaje a través de esta resistencia no cambia. Dependiendo de la posición del control deslizante de la resistencia R2, se aplica un voltaje de 5,5 V al voltaje de estabilización del diodo Zener a la base del transistor T1, lo que provoca la aparición de casi el mismo (algo menos) voltaje en la resistencia R5. Con un aumento adicional en el voltaje de entrada, el diodo zener D2 entra en modo de estabilización. Esto ocurre cuando el voltaje de entrada alcanza un valor igual a la suma de los voltajes en la resistencia R5 y el voltaje de estabilización del diodo zener D2, y provoca un aumento en la corriente a través de la resistencia R5, un aumento en el voltaje a través de ella y el cierre de transistor T1 (el voltaje en su emisor se vuelve mayor que el voltaje en su base). Si conecta un amplificador cargado con un circuito de devanado de excitación del generador a la salida de dicho elemento de medición, su voltaje se mantendrá en un nivel determinado.

Elemento de medición fabricado según el diagrama de la Fig. 2, b, funciona un poco diferente. El diodo Zener D1 está conectado al circuito base del transistor T1, que se cierra hasta que el voltaje de entrada (teniendo en cuenta la posición del control deslizante de la resistencia R2) alcanza el voltaje de estabilización del diodo Zener. La corriente del diodo Zener abre el transistor T1 y, actuando a través del elemento amplificador del regulador en el devanado de excitación, provocará una disminución en el voltaje de salida del generador.

El elemento amplificador-actuador del regulador de voltaje electrónico debe garantizar el cese completo de la corriente de excitación del generador de acuerdo con la señal del elemento de medición y la menor caída de voltaje posible a través del transistor ejecutivo (no más de 0,25-0,4 V), lo que reduce la potencia disipada por el transistor y aumenta la estabilidad de funcionamiento de todo el dispositivo. Además, el elemento amplificador-actuador debe tener una alta sensibilidad para que una corriente de control baja (10-20 mA) garantice una conmutación de corriente alta (hasta 3,0-3,5 A).

En la Fig. 3, a y b muestran diagramas de elementos amplificadores-actuadores diseñados para trabajar con los elementos de medición descritos (Fig. 2, a y b, respectivamente).

Arroz. 3. Circuitos de elementos actuadores de amplificación.

Ambos elementos de amplificación tienen casi los mismos parámetros y se diferencian principalmente en que uno de ellos (Fig. 3, a) funciona como amplificador sin inversión de fase, y el segundo cambia la fase de la señal en 180°, ya que esto es necesario. por el elemento de medición.

Los relés de corriente inversa en los reguladores de voltaje electrónicos generalmente se fabrican con diodos semiconductores. Los diodos de silicio se eligen con mayor frecuencia porque no solo tienen una mayor estabilidad térmica en comparación con el germanio, sino también una gran caída de voltaje directo a través de ellos (1,1-1,3 V), que se utiliza para operar el relé de límite de corriente máxima (los diodos de germanio tienen un voltaje continuo caída 0,5-0,8 V).

Como relé limitador de corriente máxima, generalmente se usa un transistor, conectado en paralelo al elemento de medición del regulador de voltaje electrónico y que actúa sobre el elemento amplificador-actuador de tal manera que la corriente en el devanado de excitación del generador se detiene cuando la corriente de carga aumenta por encima del valor permitido. La señal de control para el transistor del relé de limitación de corriente máxima es la caída de voltaje a través de los diodos del relé de corriente inversa, a través del cual fluye la corriente de carga total del generador.

En la figura se muestran diagramas esquemáticos de dos reguladores de voltaje electrónicos. 4 y 5.

Arroz. 4. Diagrama esquemático del regulador electrónico.

Arroz. 5. Diagrama esquemático de un regulador electrónico mejorado.

Una característica del segundo regulador (Fig. 5) en comparación con el primero es la conexión del elemento de medición no al terminal "I" del regulador, sino al terminal "B", en el que el voltaje se "corrige" por el valor. de la caída de tensión entre los diodos D4-D6. Por lo tanto, el regulador según el diagrama de la Fig. 5 es preferible, sin embargo, para mantener la alta sensibilidad del regulador, se debe instalar un transistor con un gran coeficiente de transferencia de corriente estática Vst (al menos 120) en su elemento de medición.

Es conveniente considerar el funcionamiento del controlador de relé electrónico según el diagrama que se muestra en la Fig. 4. Después de arrancar el motor, el generador produce un pequeño voltaje inicial (6-7 V) debido al magnetismo residual de la caja de acero y las piezas polares. Este voltaje aplicado al terminal "I" abre el transistor T1, a través del cual comienza a fluir la corriente de base del transistor T2. El transistor T2 también se abre, lo que a su vez provoca la apertura del transistor T3. La corriente del devanado de excitación del generador comienza a fluir a través del transistor T3, como resultado de lo cual aumenta su voltaje de salida. Cuando la tensión del generador es de 9,9 V, el diodo zener D1 se abre, manteniendo una tensión constante en el divisor R2-R3 a partir de ese momento. El voltaje en la base del transistor T1 se establece entre 5,3 y 9,9 V. El voltaje del generador continúa aumentando hasta un valor igual a la suma del voltaje de estabilización del diodo Zener D2 y la caída de voltaje en la resistencia R5 (5,0 a 9,6 V). , después de lo cual el diodo Zener D2 ingresa a la zona de estabilización, provocando un aumento en el voltaje a través de la resistencia R5. Esto conduce a un cierre brusco del transistor T1, y después de él, los transistores T2 y T3, y al cese de la corriente de excitación del generador. Por lo tanto, el voltaje del generador en el rango de 5,0 + 6,9 = 11,9 V a 9,6 + 6,9 = 16,5 V se mantendrá en un nivel determinado, que se establece mediante la resistencia variable R2.

Dado que el control de la corriente de excitación del generador es clave y el devanado de excitación tiene una inductancia significativa, cuando la corriente se detiene repentinamente, se producen sobretensiones de autoinducción que pueden dañar el transistor T3. Por tanto, este transistor está protegido por el diodo D7, conectado en paralelo con el devanado de excitación del generador.

Los diodos D4 - D6 funcionan como un relé de corriente inversa. La conexión en paralelo de diodos tiene como objetivo reducir la potencia disipada en ellos cuando la corriente de carga alcanza los 20 A. Dicha conexión de diodos requiere su selección en función de la misma caída de tensión directa en cada uno de ellos a una corriente de 6-7 A.

El relé limitador de corriente máxima está fabricado en el transistor T4, la resistencia variable R7 y el diodo D3. El diodo protege el relé de la corriente de descarga de la batería. La caída de voltaje de la corriente de carga que fluye a través de los diodos D4-D6 se aplica a la resistencia R7 y desde su control deslizante a la base del transistor T4. Dependiendo de la corriente de carga y la posición del control deslizante de la resistencia R7, se suministra más o menos voltaje a la unión emisor-base de este transistor. Si este voltaje alcanza un cierto valor, el transistor se abre, desviando los transistores T2 y T3 y reduciendo así la corriente del devanado de excitación del generador. La tensión del generador y, por tanto, la corriente de carga, disminuye. El relé de límite de corriente máxima comienza a funcionar solo cuando el generador está sobrecargado. El modo de control de corriente del generador está pulsando.

Los dispositivos descritos no brindan protección al transistor T3 contra cortocircuitos en su circuito colector, lo que es posible en caso de una falla del devanado de excitación del generador o un cortocircuito accidental del terminal "Ш" a la carrocería del automóvil. En principio, dicha protección se puede introducir en los dispositivos, pero su necesidad es dudosa, ya que la rotura de los devanados de excitación de los generadores es un fenómeno muy raro y no se deben permitir cortocircuitos accidentales en absoluto.

Regulador electrónico montado según el esquema de la Fig. 4 mostraron buenas características de rendimiento. Cuando la corriente de carga cambia de 5 a 15-18 A, el voltaje en la red de a bordo cambia de 0,2 a 0,25 V. El regulador de voltaje, realizado según el diagrama de la Fig. 5, tiene un grado aún mayor de estabilización de voltaje. El consumo de energía de la batería, a la que está constantemente conectado el circuito R1-R3, es muy pequeño: aproximadamente 10-15 mA. Al estacionar el vehículo por períodos prolongados, la batería siempre debe estar desconectada.

Según el principio de funcionamiento, el regulador se montó según el diagrama de la Fig. 5, no diferente del anterior. Las características de su trabajo se señalaron anteriormente.

Para aumentar la confiabilidad y la estabilidad de la temperatura del controlador, se seleccionaron diodos y transistores de silicio (con la excepción del diodo D3, Fig. 4, y D2, Fig. 5). Las resistencias variables están enrolladas con un eje de bloqueo.

Transistor T1 en el regulador ensamblado según el circuito de la Fig. 4, debe tener un coeficiente Vst de al menos 50. Es aconsejable seleccionar transistores T4 en ambos reguladores con un Vst suficientemente alto. Los transistores restantes no requieren selección. Los diodos Zener deben seleccionarse según el voltaje de estabilización: D1 - 9,9 V, D2 - 6,9 V (Fig. 4); D1 - 9,4 V (Figura 5). Los voltajes de estabilización de los diodos Zener determinan los límites del rango de regulación de voltaje del generador. Las resistencias R6 (Fig. 4) y R7 (Fig. 5) deben diseñarse para una disipación de potencia de al menos 4 W.

El transistor P210A debe instalarse sobre un radiador en forma de placa o esquina de duraluminio con un espesor de 4-5 mm y una superficie total de 30-40 cm2. Los diodos D4-D6 también deben montarse en el mismo radiador con un área de 50-70 cm2. Estos diodos generan una importante potencia térmica.

Un regulador electrónico correctamente ensamblado comienza a funcionar inmediatamente. El voltaje se establece con el motor en marcha a 13,7-14,0 V. Luego, la corriente de carga máxima se establece en 20 A. Los trabajos de ajuste se pueden realizar antes de instalar el regulador en el automóvil. Para hacer esto, se requieren dos fuentes de CC: una estabilizada con una regulación suave de voltaje de 10 V a 17 V y una corriente de carga de hasta 5 A, y cualquier fuente de 12-13 V con una corriente de carga permitida de 20-25 A (por ejemplo, una batería de automóvil 6ST42).

Primero, monte el soporte según el diagrama que se muestra en la Fig. 6, a.

Arroz. 6. Esquemas de ajuste de soportes para la instalación de reguladores electrónicos.

El amperímetro IP2 debe tener una escala de hasta 5 A. Las resistencias variables del regulador electrónico se colocan en posiciones correspondientes a los límites inferiores de ajuste (R2 - hacia abajo, R7 - hacia arriba según el diagrama, Fig. 4, R2 y R8 - hacia arriba, Fig. 5). Configure la fuente de voltaje estabilizado a 10 V, encienda el interruptor de palanca B1 y verifique la corriente del amperímetro IP2, que debe ser aproximadamente igual a I = Upit/Rl (esta corriente simula la corriente de excitación del generador). Luego, aumentando lentamente el voltaje de la fuente, se utiliza el voltímetro IP1 para notar el momento del cese abrupto de la corriente que fluye a través del amperímetro. Ahora reduzca el voltaje de la fuente hasta que aparezca corriente en el circuito del amperímetro. La diferencia entre estos voltajes determina la sensibilidad del relé de voltaje. Se debe considerar una buena sensibilidad 0,1 V, aceptable - 0,2 V. Para una sensibilidad más baja, se debe seleccionar el transistor T1 con un coeficiente Vst alto. Luego se verifica la sensibilidad en el límite superior de regulación de voltaje (R2 se mueve a otra posición extrema). La sensibilidad en el límite superior puede empeorar en no más del 10-30%. Configure la resistencia R2 y la posición correspondiente al voltaje de operación del relé de voltaje, marco 14 V.

Luego se monta el soporte de ajuste según el diagrama que se muestra en la Fig. 6, b. El amperímetro IP1 debe estar diseñado para una corriente de hasta 25 A y el IP2, hasta 5 A. El reóstato R2 debe permitir una disipación de potencia de hasta 20 W. Instale el motor R2 aproximadamente en el medio y encienda el interruptor de palanca B1. El amperímetro IP2 debe mostrar una corriente de 20-25 A. La corriente del amperímetro IP1 debe ser cero, es decir, el regulador está cerrado por sobrecarga de corriente. Si ahora apaga el interruptor de palanca B1, mueva el control deslizante de la resistencia R7 (R9, según la Fig. 5) del regulador a la posición inferior según el diagrama, correspondiente al límite máximo de limitación de corriente de carga, y encienda Vuelva a presionar el interruptor de palanca, la corriente del amperímetro IP2 seguirá siendo la misma y el amperímetro IP1 mostrará una corriente igual a Upit/Rl. El interruptor basculante B1 se debe encender brevemente, ya que la batería está muy descargada. Para establecer el límite para limitar la corriente de carga máxima, es necesario establecer la corriente del amperímetro IP2 en 20 A usando el control deslizante del reóstato R2 y luego, girando el eje de la resistencia R7 (R8, Fig. 5) del regulador electrónico, detener la corriente que circula por el amperímetro IP1.

Es conveniente instalar un regulador de voltaje electrónico en el automóvil al lado del RVR para que, si es necesario, pueda cambiarlos fácilmente.

En conclusión, cabe señalar que no todos los ejemplos de generadores de automóviles tienen un voltaje inicial de aproximadamente 6 V. Para algunos de ellos, no supera los 1-2 V. Con tales generadores, el regulador electrónico no podrá funcionar. - el transistor T3 permanecerá cerrado y la corriente del devanado de excitación será igual a cero. En tales casos, el regulador de voltaje electrónico debe realizarse de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. 7.

Arroz. 7. Variante del diagrama del circuito del regulador electrónico.

Las características de este regulador son casi las mismas que las de los dispositivos descritos anteriormente. El transistor T1 se puede reemplazar con KT602, T5 con MP115. La resistencia R6 debe disipar una potencia de al menos 4 W. También puede arreglárselas con cambios menores en el circuito base del transistor T4 en el regulador según el diagrama de la Fig. 4. Los cambios se reducen a encender el diodo entre la base del transistor y el motor de la resistencia R7 y cambiar el lugar donde se enciende el diodo D3; debe conectarse con la misma polaridad al espacio de la resistencia inferior R7 en el circuito de salida. Sin embargo, esto deteriorará levemente la precisión de mantener el voltaje en el terminal de salida “B”. Ambos diodos son del tipo D223B.

Para ayudar al radioaficionado" número 53

Mejora del regulador electrónico de voltaje.

P. alekseev

En la colección "Para ayudar al radioaficionado", número 53, el artículo "Regulador de voltaje electrónico" (págs. 81 - 90) describe varios reguladores de voltaje electrónicos para un automóvil. El elemento amplificador-actuador de todos estos dispositivos utiliza un potente transistor de germanio P210A (T3). La elección de este transistor en particular se debió a la falta de un análogo de silicio de estructura pnp.

Sin embargo, es obvio que aquí es preferible un transistor de silicio, ya que garantiza un funcionamiento más fiable del regulador de voltaje a temperaturas elevadas. Por lo tanto, se desarrolló un circuito regulador, similar en principio de funcionamiento y características al dispositivo según el circuito de la Fig. 5 en el artículo mencionado anteriormente, pero con un transistor de silicio de alta potencia de estructura p-p-p.

El regulador (ver diagrama) tiene algunas características que conviene comentar brevemente. El uso del transistor de silicio KT808A (V9; también se puede usar el transistor KT803A) requirió la inclusión de un transistor V8 adicional (P303A) en el dispositivo; se puede reemplazar con P302 - P304, P306, P306A con un coeficiente de transferencia de corriente estática de al menos 15), lo que también aumenta la sensibilidad de los dispositivos.

Arroz. Circuito regulador de voltaje

En el elemento de medición en el divisor de voltaje, en lugar de una resistencia, se usa un circuito de diodo V1, V2, que proporciona compensación de temperatura para el diodo zener V3. Con este cambio, la inestabilidad de temperatura del regulador de tensión en su conjunto se reduce casi a cero.

Los cambios menores en el circuito base del transistor V5 en comparación con la versión original no cambiaron fundamentalmente el funcionamiento del limitador de corriente máxima del generador, pero mejoraron la suavidad y aumentaron la precisión al establecer el umbral límite.

Este artículo discutirá el circuito de un regulador electrónico de voltaje alterno (autotransformador), así como una descripción de su construcción. El circuito es bastante complejo pero repetible; al ensamblar un regulador de voltaje de este tipo, agregará a su colección un dispositivo verdaderamente necesario e insustituible. Al final del artículo hay archivos para descargar, con una placa de circuito impreso.

Un autotransformador de laboratorio es prácticamente indispensable para reparar y configurar equipos electrónicos. Sin embargo, la presencia de una conexión galvánica a la red aumenta el riesgo de descarga eléctrica o fallo del equipo de medición utilizado en la instalación. El regulador electrónico propuesto nos permite minimizar estos riesgos y hacer que el proceso de configuración de dispositivos sea más seguro y conveniente.

El regulador electrónico le permite cambiar el voltaje de carga en el rango de 0 a 255 V en pasos de 1 V. El voltaje de carga se mide con una resolución de 0,1 V y se muestra en indicadores de siete segmentos. La corriente máxima en la carga está limitada por el transformador de potencia utilizado y la sección de los cables de sus devanados, en este caso es 3A.

A continuación se presentan los diagramas de circuitos eléctricos del tablero de control del regulador de voltaje y la parte de potencia del regulador.

La regulación de voltaje se realiza conmutando los devanados secundarios de los transformadores T1 y T2 mediante los relés K1…K8. El voltaje en el devanado II del transformador T1 es igual a 1V, en cada devanado posterior los valores de voltaje se duplican, alcanzando un valor de 128V en el devanado III del transformador T2, es decir, los niveles de voltaje son una serie de potencias sucesivas de el número "2" - una serie binaria. El microcontrolador DD1 suministra un código binario correspondiente a la tensión de salida requerida a las teclas VT6...VT13, que controlan los relés K1...K8. El dígito menos significativo del número corresponde al relé K1, el más significativo al K8. Digamos que necesita obtener un voltaje de salida de 173 V. El número 173 en código binario se representa como 10101101, así, se encenderán los relés K8, K6, K4, K3, K1, los cuales conectarán en serie entre sí devanados con voltajes de 128V, 32V, 8V, 4V, 1V, que en total serán sólo 173B.

El voltaje de salida se configura usando los botones SB1…SB6. Después de encender el regulador, se ingresa 0 en la celda de memoria donde se almacena el valor del voltaje configurado. El propósito funcional de los botones es el siguiente:
SB1: aumento del voltaje de salida en 1 V;
SB2: disminuya el voltaje de salida en 1V;
SB3: aumento del voltaje de salida en 10 V;
SB4: reduzca el voltaje de salida en 10 V;
SB5: aumento del voltaje de salida en 100 V;
SB6: reduzca el voltaje de salida en 100 V;

Antes de configurar un nuevo código de voltaje, los relés K1...K8 se apagan durante aproximadamente 16 ms. A pesar de que el tiempo de apagado del relé es, por regla general, 2 veces menor que el tiempo de encendido, cuando los contactos se abren bajo carga, se produce un arco, por lo que aumenta el tiempo para un apagado completo de la carga. y este efecto puede provocar un aumento repentino de voltaje en la carga en el momento en que cambia el código.

La conexión/desconexión de la carga al regulador se controla mediante MK DD1 mediante el botón SB7, teclas VT14...VT16 y relé K9, el estado inicial es apagado, el estado encendido lo indica el LED HL2. Las teclas VT14...VT16 se controlan mediante dos líneas del puerto MK DD1: PC5, nivel activo “0” y PC6, nivel activo “1”. Este control reduce la probabilidad de activación inadvertida del relé cuando se enciende/apaga el regulador o se reinicia el controlador.

Los elementos C2 y R4 son necesarios para extinguir el arco entre los contactos del relé al desconectar una carga inductiva. Además, ayudan a reducir la corriente de arranque de los dispositivos que contienen rectificadores (fuentes de alimentación por impulsos), debido a la carga preliminar parcial del condensador de suavizado de estos últimos, lo que evita que los contactos del relé K9 se peguen en el momento del encendido.

La rectificación de la tensión de salida para su posterior medición se realiza mediante los elementos DA1, R1…R4, R6…R9, VD2,VD12, C3, C6, C8 de la placa de relés. Las resistencias R1...R4 forman un divisor de tensión, el diodo VD2 desvía la tensión de media onda negativa y el condensador C3 es un filtro. La conexión unipolar del amplificador operacional DA1 no permite obtener voltaje cero en la salida en ausencia de una señal en la entrada. Para resolver este problema, se incluye un diodo VD12 en el circuito DA1 OOS, cuya caída de voltaje es mayor que el voltaje mínimo en la salida 1 de DA1. El condensador C8 integra el voltaje positivo de media onda, la resistencia R8 desacopla la salida del amplificador operacional de la carga capacitiva y el condensador C6 proporciona una derivación de alta frecuencia.

Para realizar mediciones se utiliza el método de conversión de voltaje a frecuencia, no se utiliza el ADC interno del MK DD1. La parte de medición consta de un integrador ensamblado sobre los elementos DA1, R3, R4, C8, VT1, comparador DA3 y funciona de la siguiente manera. En el momento en que comienza la conversión, el microcontrolador DD1 cierra el transistor VT1. Al mismo tiempo, el programa permite la operación del registro de conteo TCNT1 a partir de la frecuencia de reloj del controlador dividida por 8, que es 1 MHz. Los elementos DA1, R3, R4, que forman una fuente de corriente estable, cargan el condensador C8. El comparador DA3 compara el voltaje que aumenta linealmente en el pin. 2 con el voltaje medido en el pin 3, y tan pronto como el voltaje creciente sea mayor que el voltaje medido, se establecerá un nivel lógico bajo en el pin 1 de DA2. Frente caído sobre el pasador. 20 del controlador DD1 conducirá a escribir el contenido del registro de conteo TCNT1 en el registro de captura ICR1, una solicitud de interrupción para el evento de "captura" y una llamada a la rutina de manejo de interrupciones. La subrutina abre el transistor VT1, descarga el condensador C8, convierte el valor contado por el contador (el número de ciclos contados es proporcional al voltaje medido) a forma decimal y muestra este valor en el indicador HL1.

El diodo Zener VD1 proporciona limitación de voltaje en el pin. 3 en relación con el voltaje que aumenta linealmente en el pin. 2 comparadores DA3, garantizando un flanco descendente en el pin. 20 DD1, lo que significa una interrupción por el evento de “captura”. Esta limitación es necesaria en una situación en la que la tensión medida supera el valor máximo establecido por el programa, en este caso 499,9V. Exceder el voltaje medido de 499,9 V hará que el indicador parpadee a una frecuencia de 1 Hz y muestre el número "4999".

Si está en el alfiler. 3 del comparador DA4 hay un valor de voltaje cero, luego hay una caída negativa en el pin. 20 DD1 no sucederá, ya que el nivel de voltaje en el pin. 2 definitivamente serán más. En este caso, el contador TCNT1 se desbordará y se llamará a la subrutina de procesamiento de interrupciones para el evento "desbordamiento", que mostrará el valor "0.0" en el indicador.

El condensador C11 es necesario para suprimir el sobreimpulso al cambiar el comparador DA3, lo que conduce a la aparición prematura de la interrupción de "captura".

A continuación se muestran los diagramas de disposición y las placas de circuito impreso de la unidad de control y la parte de potencia del regulador, respectivamente. El archivo contiene dibujos de placas de circuito impreso en formato ACAD.

Foto de la placa reguladora de voltaje CA terminada:

El programa de control está escrito en ensamblador. La configuración del bit del fusible se muestra a continuación, donde una marca de verificación significa que el bit está programado para ser cero y un cuadrado vacío significa que no lo está.

La programación del DD1 MK se realiza a través del conector XP1 de 10 pines a través de la interfaz ISP, mientras que se debe suministrar alimentación de +12 V a la placa de control del controlador. Después de programar el MK, cuando se enciende, el número "2816" se muestra en el indicador HL1 durante 1 s, después de lo cual el MK entra en modo de funcionamiento y muestra el voltaje medido en la salida. Para configurar los circuitos de medición del regulador, se suministra un voltaje de +4.500V...+4.800V a las entradas “+Uout” y “GND” desde una fuente de alimentación externa, que es monitoreada por un voltímetro. Al ajustar la resistencia R4 en el indicador HL1, logramos lecturas idénticas a las del voltímetro externo. A continuación, se desconecta la fuente de alimentación externa y se conecta la entrada “+Uout” de la placa reguladora a “GND”. Es posible indicar un valor distinto de cero debido a retrasos de conmutación, el voltaje de compensación cero del comparador DA2 o la resistencia de la fuente de drenaje distinta de cero del transistor VT1. Para eliminar este error, se proporciona compensación de software del voltaje medido.

Se ingresa al modo de corrección presionando el botón SB8. El indicador HL1 comenzará a parpadear a una frecuencia de 1 Hz, mostrando el valor medido actual. En este modo, cada pulsación del botón SB1 aumenta en uno la constante, que se resta del valor de voltaje medido, y pulsando el botón SB2 la disminuye. El resultado de la corrección se muestra en el indicador, lo que permite el ajuste en tiempo real. Después de programar el MK, las celdas de memoria EEPROM en todas las direcciones contienen valores iguales a 0xFF, por lo que cuando inicia el modo de corrección por primera vez, la celda que contiene la constante debe restablecerse presionando el botón SB4. Después de presionar, el valor de voltaje medido aparecerá en el indicador.

Se sale del modo de corrección presionando nuevamente el botón SB8 y el valor de la constante se escribe en la memoria no volátil del microcontrolador DD1. Después de esto, el voltaje +4500V...+4800V se suministra nuevamente al regulador y, al ajustar adicionalmente la resistencia R4, se logran las lecturas deseadas del voltaje medido.

La configuración final se reduce a configurar el voltaje indicado en el indicador HL1 de acuerdo con el voltaje alterno en la salida del regulador, que es monitoreado por un voltímetro externo. El ajuste del voltaje medido se establece mediante la resistencia R3 en el tablero de relés, mientras que el nivel de salida se establece en un nivel máximo de 255 V.

La potencia de carga permitida del regulador depende completamente de las características de los transformadores T1 y T2 y de los relés K1...K9. No es necesario utilizar 2 transformadores, uno será suficiente, pero debido a la gran cantidad de vueltas en los devanados secundarios, será difícil colocarlos en un núcleo magnético.

Ambos transformadores están enrollados sobre núcleos toroidales, ya que los transformadores toroidales tienen una corriente de reposo más baja, son prácticamente silenciosos durante la operación y tienen menos peso y dimensiones que los transformadores enrollados sobre núcleos en forma de “U” y “W”.

Todos los devanados están enrollados con alambre con un diámetro de 1,06 mm, tamaño del núcleo: D=117 mm, d=58 mm, h=55 mm. El número de vueltas se muestra en la siguiente tabla.

Si el regulador está destinado a alimentar dispositivos de bajo voltaje que consumen una corriente significativa, tiene sentido enrollar los devanados de 1 V a 16 V con un cable de mayor sección transversal que el resto.

Los bordes afilados del toro, para evitar perforar el aislamiento del cable durante el bobinado, deben redondearse con una amoladora o lima y luego pegarse a los extremos de arandelas de cartón gruesas, que tienen un diámetro exterior mayor y un interior más pequeño. diámetro que el del toro, en 5-7 mm. Después de esto, el toro se envuelve con tela barnizada o cinta adhesiva, pero si no las tienes a mano, puedes usar cinta adhesiva de papel estrecha.

Los grifos de los devanados del transformador se fabrican mejor con cables multiconductores flexibles y multicolores; el cable unipolar puede romperse debido a las frecuentes torceduras durante el devanado, y los diferentes colores de los devanados le ayudarán a determinar rápidamente qué voltaje tienen estos últimos. Para no confundir las fases durante la instalación final del dispositivo, es aconsejable marcar inmediatamente el principio y el final de los devanados. Los propios devanados están impregnados con goma laca, las capas están aisladas entre sí.

A continuación se muestran los elementos de fijación para toroides, la hidrolimpiadora está fabricada en fibra de vidrio de 3 mm de espesor.

Los cojinetes para muebles de poliuretano se utilizan como junta entre los transformadores y el cuerpo del regulador.

El microcontrolador DD1 ATmega16L se puede reemplazar con un ATmega16, los conjuntos de resistencias DR2, DR3 se pueden reemplazar con resistencias comunes, combinando 8 pines en uno y conectándolos al circuito de +5V. El conjunto DR1 consta de 8 resistencias de chip independientes de tamaño 1206. El estabilizador DA1 LM7812CV está instalado sobre una placa de aluminio de 100x45 mm y 5 mm de espesor. Las clasificaciones de la cadena de extinción de arco C2, R4, según el tipo de carga, pueden diferir de las indicadas en el diagrama, es posible que deban recalcularse para adaptarse a sus propias necesidades. Esta cadena se puede abandonar si, en lugar del relé K9, se utiliza un relé con un imán de arco.

El cuerpo del regulador se ensambla a partir de placas de aluminio de 2 mm de espesor, unidas entre sí con un ángulo de aluminio de 15x15 mm.

Foto del dispositivo terminado: