สำรวจวงจรควบคุมกระแสสลับของรถยนต์โซลิดสเตท 4 ชิ้น

วงจรควบคุมกระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าในรถยนต์อย่างง่าย 4 รายการที่อธิบายด้านล่างนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นทางเลือกในทันทีสำหรับตัวควบคุมมาตรฐานใด ๆ และแม้ว่าจะพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะสำหรับไดนาโม แต่ก็จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

หากมีการวิเคราะห์การทำงานของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในรถยนต์แบบดั้งเดิมเราจะพบว่ามันน่าทึ่งมากที่ตัวควบคุมประเภทนี้มักได้รับความไว้วางใจอย่างที่เป็นอยู่

ในขณะที่รถยนต์ร่วมสมัยส่วนใหญ่ได้รับการตกแต่งด้วยตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตเพื่อควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้าขาออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ แต่คุณอาจพบว่ารถยนต์รุ่นก่อน ๆ จำนวนนับไม่ถ้วนติดตั้งตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าประเภทเครื่องกลไฟฟ้าซึ่งอาจไม่น่าเชื่อถือ

Electro-Mechanical Car Regulator ทำงานอย่างไร

การทำงานมาตรฐานของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของรถยนต์ไฟฟ้าสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้:

เมื่อเครื่องยนต์อยู่ในโหมดเดินเบาไดนาโมจะเริ่มรับกระแสไฟฟ้าผ่านไฟเตือนการจุดระเบิด

ในตำแหน่งนี้กระดองไดนาโมยังคงไม่ได้ต่อกับแบตเตอรี่เนื่องจากเอาต์พุตมีขนาดเล็กกว่าเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และแบตเตอรี่จะเริ่มคายประจุออกมา

เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เริ่มเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าขาออกของไดนาโมก็เริ่มสูงขึ้นด้วย ทันทีที่เกินแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่รีเลย์จะเปิดขึ้นโดยเชื่อมต่อเกราะไดนาโมกับแบตเตอรี่

สิ่งนี้เริ่มต้นการชาร์จแบตเตอรี่ ในกรณีที่เอาท์พุทไดนาโมเพิ่มขึ้นรีเลย์เพิ่มเติมจะถูกเปิดใช้งานที่ประมาณ 14.5 โวลต์ซึ่งจะตัดการคดเคี้ยวของสนามไดนาโม

กระแสของสนามจะสลายตัวในขณะที่แรงดันขาออกเริ่มลดลงจนกระทั่งรีเลย์นี้ปิดการทำงาน รีเลย์ ณ จุดนี้จะเปิด / ปิดซ้ำ ๆ อย่างสม่ำเสมอโดยคงเอาต์พุตไดนาโมไว้ที่ 14.5 V.

การดำเนินการนี้ช่วยป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จไฟเกิน

นอกจากนี้ยังมีรีเลย์ตัวที่ 3 ที่มีขดลวดขดลวดเป็นอนุกรมพร้อมกับเอาท์พุทไดนาโมซึ่งกระแสเอาต์พุตไดนาโมทั้งหมดผ่าน

เมื่อกระแสไฟเอาท์พุตที่ปลอดภัยของไดนาโมสูงจนเป็นอันตรายอาจเนื่องมาจากแบตเตอรี่ที่คายประจุมากเกินไปขดลวดนี้จะเปิดใช้งานรีเลย์ ตอนนี้รีเลย์นี้ปลดการคดเคี้ยวสนามของไดนาโม

ฟังก์ชั่นนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเป็นเพียงทฤษฎีพื้นฐานและวงจรเฉพาะของตัวควบคุมกระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าในรถยนต์ที่นำเสนออาจมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาดรถที่เฉพาะเจาะจง

1) การใช้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์

ในการออกแบบที่ระบุไว้รีเลย์คัตเอาต์จะถูกแทนที่ด้วย D5 ซึ่งจะได้รับความเอนเอียงแบบย้อนกลับทันทีที่เอาต์พุตไดนาโมลดลงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

เป็นผลให้แบตเตอรี่ไม่สามารถระบายลงในไดนาโม หากสตาร์ทการจุดระเบิดขดลวดสนามไดนาโมจะได้รับกระแสผ่านไฟบอกเล่าและ T1

ไดโอด D3 ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อหลีกเลี่ยงการดึงกระแสจากขดลวดสนามเนื่องจากความต้านทานของอาร์มาเจอร์ที่ลดลงของอัลเทอร์เนเตอร์ เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เพิ่มเอาต์พุตจากไดนาโมที่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนและเริ่มส่งกระแสสนามของตัวเองโดยใช้ D3 และ T1

เมื่อแรงดันไฟฟ้าด้านแคโทดของ D3 เพิ่มขึ้นไฟเตือนจะค่อยๆหรี่ลงจนกว่าจะจางลง

เมื่อไดนาโมเอาท์พุตถึงประมาณ 13-14 V แบตเตอรี่จะเริ่มชาร์จอีกครั้ง IC1 ทำงานเหมือนเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่ติดตามแรงดันไฟฟ้าขาออกของไดนาโม

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกของไดนาโมเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของอินพุตการแปลงกลับของแอมป์ op ในครั้งแรกมากกว่าอินพุตที่ไม่กลับด้านดังนั้นเอาต์พุต IC จึงอยู่ในระดับต่ำและ T3 จะยังคงปิดอยู่

ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าขาออกสูงกว่า 5.6 V แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะถูกควบคุมและควบคุมที่ระดับนี้โดย D4

เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกเกินค่าศักย์สูงสุดที่ระบุ (ตั้งค่าผ่าน P1) อินพุตที่ไม่กลับด้านของ IC1 จะสูงกว่าอินพุตกลับด้านทำให้เอาต์พุต IC1 เปลี่ยนเป็นบวก สิ่งนี้เปิดใช้งาน T3 ซึ่งจะปิด T2 และ T1 ยับยั้งกระแสไปที่สนามไดนาโม

ปัจจุบันสนามไดนาโมจะสลายตัวและแรงดันไฟฟ้าขาออกจะเริ่มลดลงจนกว่าตัวเปรียบเทียบจะย้อนกลับอีกครั้ง R6 จ่ายฮิสเทรีซิสหลายร้อยมิลลิโวลต์ซึ่งช่วยให้วงจรทำงานเหมือนตัวควบคุมการสลับ T1 ถูกสลับ ON ยากขึ้นหรือถูกตัดออกเพื่อให้ใช้พลังงานต่ำพอสมควร

กฎระเบียบปัจจุบันได้รับผลกระทบผ่าน T4 เมื่อกระแสไฟฟ้าโดย R9 สูงกว่าระดับสูงสุดที่เลือกแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงรอบ ๆ จะส่งผลให้ T4 เปิด สิ่งนี้จะเพิ่มศักยภาพที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ IC1 และแยกกระแสของฟิลด์ไดนาโม

ค่าที่เลือกไว้สำหรับ R9 (0.033 Ohm / 20 W ประกอบด้วย 10nos ของตัวต้านทาน 0.33 Ohm / 2 W แบบขนาน) เหมาะที่จะได้กระแสเอาต์พุตที่เหมาะสมสูงถึง 20 A หากต้องการกระแสเอาต์พุตที่มากขึ้นค่า R9 อาจ ลดลงอย่างเหมาะสม

แรงดันไฟฟ้าขาออกและกระแสของอุปกรณ์จะต้องได้รับการแก้ไขโดยการตั้งค่า P1 และ P2 อย่างเหมาะสมเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานของตัวควบคุมเดิม ควรติดตั้ง T1 และ D5 บนฮีทซิงค์และต้องแยกออกจากแชสซีอย่างเคร่งครัด

2) ตัวควบคุมกระแสไฟฟ้ากระแสสลับในรถยนต์ที่ง่ายกว่า

แผนภาพต่อไปนี้แสดงตัวแปรอื่นของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของรถยนต์โซลิดสเตตและวงจรควบคุมกระแสโดยใช้จำนวนส่วนประกอบขั้นต่ำ

โดยปกติในขณะที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ต่ำกว่าระดับการชาร์จเต็มเอาต์พุต IC CA 3085 ของตัวควบคุมจะยังคงปิดอยู่ซึ่งจะทำให้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันอยู่ในโหมดการนำไฟฟ้าซึ่งจะช่วยให้ขดลวดสนามมีพลังงานและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงาน

เนื่องจาก IC CA3085 เป็นอุปกรณ์เปรียบเทียบพื้นฐานที่นี่เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จถึงระดับการชาร์จเต็มอาจเป็น 14.2 V ศักย์ที่พิน # 6 ของ IC เปลี่ยนเป็น 0V โดยปิดแหล่งจ่ายไปยังขดลวดฟิลด์ th

ด้วยเหตุนี้กระแสไฟฟ้าจากอัลเทอร์เนเตอร์จึงสลายตัวไปขัดขวางการชาร์จแบตเตอรี่ต่อไป แบตเตอรี่จึงหยุดไม่ให้ชาร์จไฟเกิน

ตอนนี้เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ CA3085 pin6 เอาต์พุตจะสูงอีกครั้งทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานและจ่ายไฟให้กับขดลวดฟิลด์

อัลเทอร์เนเตอร์จะเริ่มจ่ายไฟให้กับแบตเตอรี่เพื่อให้แบตเตอรี่เริ่มชาร์จอีกครั้ง

ส่วนรายการ

3) วงจรควบคุมกระแสสลับรถยนต์แบบทรานซิสเตอร์

การอ้างถึงแผนภาพตัวควบคุมกระแสไฟฟ้ากระแสสลับโซลิดสเตตแบบรังด้านล่าง V4 ได้รับการกำหนดค่าให้เหมือนกับทรานซิสเตอร์แบบอนุกรมซึ่งควบคุมกระแสไปยังฟิลด์ของอัลเทอร์เนเตอร์ ทรานซิสเตอร์นี้พร้อมกับไดโอด 20 แอมป์สองตัวจะถูกยึดเข้ากับฮีทซิงค์ภายนอก เป็นที่น่าสนใจที่เห็นว่าการกระจายของ V1 นั้นไม่ได้สูงมากนักแม้ว่าจะอยู่ในช่วงกระแสไฟฟ้าสูงสุด แต่อยู่ในช่วง 3 แอมป์เท่านั้น

อย่างไรก็ตามแทนที่จะเป็นช่วงกลางที่แรงดันตกคร่อม fi eld จะสอดคล้องกับทรานซิสเตอร์ V1 ซึ่งทำให้เกิดการกระจายสูงสุดไม่เกิน 10 วัตต์

ไดโอด D1 ให้การป้องกันทรานซิสเตอร์พาส V4 จากเดือยอุปนัยที่สร้างขึ้นภายในขดลวดฟิลด์ทุกครั้งที่สวิตช์จุดระเบิดปิดอยู่ ไดโอด D2 ซึ่งถ่ายโอนกระแสสนามทั้งหมดให้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานพิเศษสำหรับทรานซิสเตอร์ไดรเวอร์ V2 และรับประกันว่าทรานซิสเตอร์พาส V4 สามารถตัดออกได้ที่อุณหภูมิพื้นหลังขนาดใหญ่

ทรานซิสเตอร์ V3 ทำงานเหมือนไดร์เวอร์สำหรับ V4 และการสวิงกระแสพื้นฐานที่ 3 ma ถึง 5 ma บนทรานซิสเตอร์นี้ทำให้สามารถสลับ 'เปิด' ถึงเต็ม 'ปิด' ของ V4 ได้ทั้งหมด

ตัวต้านทาน R8 เสนอเส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้าในช่วงอุณหภูมิที่สูงเกินไป คาปาซิเตอร์ C1 เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการสั่นของเรกูเลเตอร์เนื่องจากมีลูปอัตราขยายสูงที่สร้างขึ้นรอบ ๆ ระบบ ขอแนะนำให้ใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมเพื่อเพิ่มความแม่นยำ

องค์ประกอบหลักของวงจรตรวจจับควบคุมอยู่ภายในวงจรแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่สมดุลซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ V1 และ V2 ความกังวลเป็นพิเศษในการจัดวางเครื่องควบคุมกระแสสลับนี้คือการตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีปัญหาเรื่องการลอยตัวของอุณหภูมิ เพื่อให้ได้ตัวต้านทานที่เชื่อมโยงมากที่สุดนี้จะต้องเป็นแบบลวดพันแผล

โพเทนชิออมิเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า R2 สมควรได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษเนื่องจากไม่ควรเคลื่อนออกจากการตั้งค่าเนื่องจากการสั่นสะเทือนหรือสภาวะที่อุณหภูมิสูงเกินไป หม้อ 20 โอห์มที่ใช้ในการออกแบบนี้ทำงานได้ดีสำหรับโปรแกรมนี้ แต่หม้อ Wirewound ที่ดีเกือบทุกหม้อในรูปแบบโรตารี่อาจใช้ได้ดี ต้องหลีกเลี่ยงพันธุ์ trimpot ที่เป็นเส้นตรงในการออกแบบตัวควบคุมกระแสไฟฟ้ากระแสสลับของรถคันนี้

4) IC 741 Car Alternator Voltage Current Regulator Charger Circuit

วงจรนี้มีการจัดการสถานะโซลิดสเตทของการชาร์จแบตเตอรี่ ขดลวดสนามของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ในช่วงเริ่มต้นที่กระตุ้นผ่านหลอดไฟจุดระเบิดเช่นเดียวกับวิธีการดั้งเดิม

กระแสที่เคลื่อนที่ข้ามเทอร์มินัล WL เดินทางผ่าน Q1 ไปยังเทอร์มินัล F จากนั้นไปที่ขดลวดสนาม ทันทีที่เครื่องยนต์ขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าจากไดนาโมของรถจะเคลื่อนผ่าน D2 ไปยัง Q1 ไฟบอกเล่าการจุดระเบิดจะจางหายไปเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของขั้ว WL เกินกว่าแบตเตอรี่ กระแสในทำนองเดียวกันจะเคลื่อนผ่าน D5 ไปยังแบตเตอรี่

ณ จุดนี้ IC1 ซึ่งเป็นอุปกรณ์เปรียบเทียบจะตรวจจับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนอินพุทที่ไม่กลับด้านสูงกว่าอินพุทกลับด้าน (ยึดที่ 4.6 โวลต์ผ่านซีเนอร์ D4) ทำให้เอาต์พุตของออปแอมป์สูงขึ้น

กระแสต่อมาจะผ่าน D3 และ R2 ไปยังฐาน Q2 และเปิดทันที การกระทำนี้เป็นผลให้ฐาน Q1 ปิดและลบกระแสที่ใช้กับขดลวดสนาม ตอนนี้กระแสสลับเอาท์พุตลดลงทำให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงตามไปด้วย

ขั้นตอนนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะคงที่เสมอและไม่อนุญาตให้ชาร์จไฟเกิน แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เต็ม สามารถปรับแต่งผ่าน RV1 ถึง 13.5 โวลต์โดยประมาณ

ระหว่าง สภาพอากาศหนาวเย็น ในขณะสตาร์ทรถแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อาจลดลงต่ำมาก ทันทีที่เครื่องยนต์จุดชนวนความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก็จะค่อนข้างต่ำเช่นกันบังคับให้ดึงกระแสจากอัลเทอร์เนเตอร์มากเกินไปและส่งผลให้อัลเทอร์เนเตอร์เสื่อมสภาพได้ เพื่อ จำกัด การใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงนี้จะมีการนำตัวต้านทาน R4 มาใช้ภายในขั้วไฟฟ้าหลักจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

ความต้านทาน R4 ถูกเลือกเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ (โดยทั่วไปคือ 20 แอมป์) 0.6 โวลต์ถูกสร้างขึ้นซึ่งทำให้ Q3 เปิด ช่วงเวลาที่ Q3 เปิดใช้งานกระแสจะเคลื่อนผ่านสายไฟผ่าน R2 ไปยังฐาน Q2 โดยเปิดสวิตช์จากนั้นจะปิด Q1 และตัดการไหลของกระแสไปยังขดลวดสนาม ด้วยเหตุนี้ไดนาโมหรือเอาท์พุตกระแสสลับจึงลดลง

ไม่จำเป็นต้องทำการดัดแปลงสายไฟเดิมของอัลเทอร์เนเตอร์ในรถยนต์ วงจรสามารถห่อหุ้มภายในกล่องควบคุมแบบเก่าได้ Q1, Q2 และ D5 จะต้องต่อเข้ากับชุดระบายความร้อนที่มีขนาดเหมาะสม