Os 4 circuitos reguladores de corrente de tensão simples do carro explicados abaixo são criados como uma alternativa imediata a qualquer regulador padrão e, embora desenvolvidos principalmente para um dínamo, funcionarão de forma igualmente eficaz com um alternador.
Se o funcionamento de um regulador de tensão de alternador de carro tradicional for analisado, achamos incrível que esses tipos de reguladores sejam muitas vezes tão confiáveis quanto são.
Enquanto a maioria dos carros contemporâneos são fornecidos com reguladores de tensão de estado sólido para regular a tensão e a saída de corrente do alternador, você ainda pode encontrar inúmeros carros anteriores instalados com reguladores de tensão do tipo eletromecânico que são potencialmente não confiáveis.
Como funciona o regulador eletromecânico do carro
O funcionamento padrão de um regulador de tensão eletromecânico do alternador do carro pode ser explicado abaixo:
Uma vez que o motor está no modo de marcha lenta, o dínamo começa a receber uma corrente de campo através da luz de advertência da ignição.
Nesta posição, a armadura do dínamo permanece desconectada da bateria, pois sua saída é menor em comparação com a tensão da bateria, e a bateria começa a descarregar através dela.
À medida que a velocidade do motor começa a aumentar, a tensão de saída do dínamo também começa a aumentar. Assim que ultrapassar a tensão da bateria, um relé é ligado, conectando a armadura do dínamo à bateria.
Isso inicia o carregamento da bateria. Caso a saída do dínamo aumente ainda mais, um relé adicional é ativado em torno de 14,5 volts que corta o enrolamento de campo do dínamo.
A corrente de campo diminui enquanto a tensão de saída começa a cair até que este relé seja desativado. O relé neste ponto liga/desliga consistentemente repetidamente, sustentando a saída do dínamo em 14,5 V.
Esta ação protege a bateria contra sobrecarga.
Há também um terceiro relé contendo seu enrolamento de bobina em série com a saída do dínamo, através do qual passa toda a corrente de saída do dínamo.
Uma vez que a corrente de saída segura do dínamo fica perigosamente alta, pode ser devido a bateria descarregada, este enrolamento ativa o relé. Este relé agora destaca o enrolamento de campo do dínamo.
A função garante que apenas a teoria fundamental e o circuito específico do regulador de corrente de tensão do carro proposto possam ter especificações diferentes dependendo das dimensões específicas do carro.
1) Usando transistores de potência
No projeto indicado, o relé de corte é substituído pelo D5, que fica reversamente polarizado assim que a saída do dínamo cai abaixo da tensão da bateria.
Como resultado, a bateria não consegue descarregar no dínamo. Se a ignição for ligada, o enrolamento de campo do dínamo recebe corrente através do avisador e T1.
O diodo D3 é incorporado para evitar que a corrente seja retirada da bobina de campo devido à resistência de armadura reduzida do alternador. À medida que a velocidade do motor aumenta, a saída do dínamo aumenta proporcionalmente e começa a fornecer sua própria corrente de campo por meio de D3 e T1.
À medida que a tensão do lado do cátodo de D3 aumenta, a luz de aviso diminui gradualmente até desaparecer.
Quando a saída do dínamo atinge cerca de 13-14 V, a bateria começa a carregar novamente. IC1 funciona como um comparador de tensão que rastreia a tensão de saída do dínamo.
À medida que a tensão de saída do dínamo aumenta, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional é inicialmente maior do que na entrada não inversora, portanto, a saída do IC é mantida baixa e o T3 permanece desligado.
Assim que a tensão de saída for superior a 5,6 V, a tensão de entrada inversora é regulada e controlada neste nível por D4.
Quando a tensão de saída ultrapassa o potencial mais alto especificado (definido através de P1), a entrada não inversora de IC1 torna-se mais alta que a entrada inversora, fazendo com que a saída IC1 mude para positiva. Isso ativa T3. que desliga T2 e T1, inibindo a corrente para o campo do dínamo.
A corrente de campo do dínamo agora decai e a tensão de saída começa a cair até que o comparador reverta novamente. O R6 fornece várias centenas de milivolts de histerese, o que ajuda o circuito a funcionar como um regulador de comutação. T1 é alternado com mais força para LIGADO ou é cortado de tal forma que dissipa uma energia bastante baixa.
A regulação atual é impactada através do T4. Uma vez que a corrente por meio de R9 é maior que o nível mais alto selecionado, a queda de tensão em torno dele faz com que T4 seja ligado. Isso aumenta o potencial na entrada não inversora de IC1 e isola a corrente de campo do dínamo.
O valor selecionado para R9 (0,033 Ohm/20 W, composto de 10nos de resistores de 0,33 Ohm/2 W em paralelo) é adequado para obter uma corrente de saída ideal de até 20 A. Se forem desejadas correntes de saída maiores, o valor de R9 pode ser reduzido adequadamente.
A tensão de saída e a corrente do dispositivo devem ser fixadas configurando adequadamente P1 e P2 para atender aos padrões do regulador original. T1 e D5 devem ser instalados em dissipadores de calor e devem ser rigorosamente isolados do chassi.
2) Um regulador de corrente de tensão do alternador de carro mais simples
O diagrama a seguir mostra outra variante de um circuito controlador de corrente e tensão de alternador de carro de estado sólido usando um número mínimo de componentes.
Normalmente enquanto a tensão da bateria está abaixo do nível de carga total, a saída do regulador IC CA 3085 permanece desligada, o que permite que o transistor Darlington fique no modo de condução, o que mantém a bobina de campo energizada e o alternador operacional.
Como o IC CA3085 é manipulado como um comparador básico aqui, quando a bateria carrega até seu nível de carga total, pode ser 14,2 V, o potencial no pino 6 do IC muda para 0V, desligando a alimentação da bobina de campo.
Devido a isso, a corrente do alternador diminui, inibindo qualquer carregamento adicional da bateria. A bateria é assim impedida de sobrecarregar.
Agora, à medida que a tensão da bateria cai abaixo do limiar CA3085 pin6, a saída se torna alta novamente, fazendo com que o transistor conduza e alimente a bobina de campo.
O alternador começa a alimentar a bateria, para que ela volte a carregar.
Lista de peças
3) Circuito regulador do alternador do carro transistorizado
Referindo-se ao diagrama do regulador de corrente de tensão do alternador de estado sólido aninhado abaixo, V4 é configurado como um transistor de passagem em série que regula a corrente para o campo do alternador. Este transistor junto com os dois diodos de 20 amperes são fixados em um dissipador de calor externo. É intrigante ver que a dissipação de V1 não é realmente muito alta mesmo durante a corrente de campo máxima, apenas dentro de 3 amperes.
No entanto, em vez da faixa intermediária na qual a queda de tensão no campo corresponde à do transistor V1, causando uma dissipação mais alta de não mais que 10 watts.
O diodo D1 fornece proteção ao transistor de passagem V4 dos picos indutivos gerados dentro da bobina de campo sempre que a chave de ignição é desligada. O diodo D2, que transfere toda a corrente de campo, fornece tensão de trabalho extra para o transistor driver V2 e garante que o transistor de passagem V4 possa ser cortado em altas temperaturas de fundo.
O transistor V3 funciona como um driver para V4 e uma oscilação de corrente de base de 3 ma a 5 ma sobre este transistor permite a comutação total de “ligado” para “desligado” total de V4.
O resistor R8 oferece uma rota para a corrente durante temperaturas excessivas. O capacitor C1 é essencial para proteger contra oscilações do regulador devido ao alto ganho em loop que é criado ao redor do sistema. Um capacitor de tântalo é recomendado aqui para maior precisão.
O elemento primário do circuito sensor de controle é colocado dentro do amplificador diferencial balanceado que consiste nos transistores V1 e V2. Uma preocupação especial foi fornecida ao layout deste regulador do alternador para garantir que não haja problemas de variação de temperatura. Para conseguir isso, os resistores mais vinculados devem ser do tipo enrolado.
O potenciômetro de controle de tensão R2 merece consideração específica, pois nunca deve se afastar de suas configurações devido a vibrações ou condições extremas de temperatura. O potenciômetro de 20 ohms empregado neste projeto funcionou perfeitamente bem para este programa, no entanto, quase todos os potenciômetros Wirewound no estilo rotativo podem funcionar bem. As variedades trimpot retilíneas devem ser evitadas neste projeto de regulador de corrente de tensão de alternador de carro.
4) Circuito Carregador Regulador de Corrente de Tensão do Alternador de Carro IC 741
Este circuito oferece gerenciamento de estado sólido do carregamento da bateria. O enrolamento de campo do alternador é inicialmente estimulado através da lâmpada de ignição como em um método tradicional.
A corrente que se move através do terminal WL viaja via Q1 para o terminal F e, finalmente, na bobina de campo. Assim que o motor é ligado, a corrente do dínamo do carro passa pelo D2 para o Q1. A luz avisadora da ignição apaga-se porque a tensão do terminal WL é superior à da bateria. A corrente também se move através de D5 em direção à bateria.
Neste ponto, o IC1 que é manipulado como comparador detecta a tensão da bateria. Quando esta tensão na entrada não inversora se torna maior que a entrada inversora (fixada em 4,6 volts via zener D4) faz com que a saída do amplificador operacional fique alta.
A corrente subsequentemente passa por D3 e R2 em direção à base Q2 e a liga instantaneamente. Esta ação como resultado aterra a base Q1 desligando-a e removendo a corrente aplicada no enrolamento de campo. A saída do alternador agora cai, fazendo com que a tensão da bateria também caia de forma correspondente.
Este procedimento garante que a tensão da bateria seja sempre mantida constante e nunca seja carregada em excesso. A tensão de carga total da bateria pode ser ajustada através do RV1 para aproximadamente 13,5 volts.
Durante condições de tempo frio ao ligar o carro, a tensão da bateria pode cair significativamente. Assim que o motor acende, a resistência interna da bateria também fica bastante baixa, forçando-a a puxar muita corrente do alternador e, assim, levando a uma possível deterioração do alternador. Para restringir este alto consumo de corrente, o resistor R4 é introduzido no terminal de alimentação primária do alternador.
A resistência R4 é selecionada certificando-se de que na corrente mais alta possível (comumente 20 amperes) 0,6 volts sejam gerados através dela, o que faz com que Q3 ligue. No momento em que Q3 ativa a corrente se move pela linha de energia através de R2 em direção à base Q2, ligando-a, que então desliga Q1 e cortando o fluxo de corrente para o enrolamento de campo. Devido a isso, a saída do dínamo ou do alternador agora cai.
Nenhuma modificação precisa ser feita na fiação original do alternador no carro. O circuito pode ser encaixado em uma caixa reguladora antiga, Q1, Q2 e D5 devem ser conectados a um dissipador de calor de tamanho adequado.
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