Практические схемы для автомобиля

Два помощника владельцу автомобиля

Из‑за длительной эксплуатации аккумуляторов в условиях загрязнения трудно определить полярность клемм АКБ. Обе они становятся подозрительно одинаковыми, и бывает, что естественные загрязнения АКБ не позволяют прочитать обозначения на его корпусе. Между тем подключение АКБ для зарядки к зарядному устройству или к другому источнику сильного тока (например, в случае «прикуривания» от АКБ другой автомашины) в обратной полярности чревато очень серьезными последствиями: от выхода из строя зарядного устройства до единовременного выброса электролита из заряжаемого аккумулятора.

Относительно простое электронное устройство‑пробник (рис. 3.1) покажет правильное подключение аккумуляторной автомобильной батареи к зарядному устройству, позволит предотвратить случаи разрушения АКБ и получения травм самим владельцем автомобиля.

 

Рис. 3.1. Схема электрического пробника полярности напряжения

Кроме того, пробник будет полезен для определения полярности проводов в электрической косе автомобильной проводки в том случае, когда назначение этих проводов неизвестно или вызывает сомнения. Прибор состоит всего из пяти деталей, не считая зажима типа «крокодил», подключаемого к отрицательному полюсу АКБ (массе автомобиля), и щупа (от любого тестера – авометра), предназначенного для определения правильности полярности электрической цепи. Итак, зажим типа «крокодил» механическим способом зацепляется за «железо» – массу автомобиля так, чтобы обеспечивался надежный контакт с отрицательным полюсом автомобильного аккумулятора. Контакт «щуп» поочередно соединяется с проводами в «косе» или подсоединяется к тому проводу где ожидается напряжение. При правильной полярности вспыхнет светодиод VD3 зеленым свечением. Если полярность обратная – загорится светодиод VD1 красным светом. В последнем случае (если полярность изменена) диод VD2 защитит светодиод VD1 от воздействия избыточного обратного напряжения.

Если данный прибор применяется для определения правильности подключения автомобильного аккумулятора к зарядному устройству то в подобном случае нужно немедленно отключить зарядное устройство от сети и изменить полярность соединения его к клеммами аккумулятора. Если же зарядное устройство было включено ранее (до подключения соединительных проводов к АКБ), загорятся оба светодиода.

 

3.1.1. О деталях

 

Постоянные резисторы типа МЛТ‑0,5. Диод VD2 может быть любой из серий Д226, Д220, Д237, КД522, КД521 или аналогичный. Прямой ток в цепи светодиода VD1 во время его свечения не превышает 18 мА. В данном случае материал, из которого изготовлен полупроводник VD2 (кремний или германий), не имеет принципиального значения.

Собрать по схеме соединений такой простой прибор под силу любому человеку. Польза от его применения в положительном смысле несопоставима с затратами на его сборку и стоимость деталей.

Ограничительные резисторы R1 и R2 рассчитаны на работу с напряжением 12 В (±20 %). Если возникает необходимость пользоваться устройством для оптимизации обслуживания грузовых автомобилей или тягачей, где напряжение АКБ составляет 24 В, то сопротивление данных резисторов нужно изменить: в этом случае R1 будет иметь сопротивление 1,1 кОм, a R2 необходимо установить с сопротивлением 1 кОм.

Это обусловлено тем, что нормальное напряжение, воздействующее на светодиод модельного ряда АЛ307, не должно превышать 2 В для АЛ307А и АЛ307Б и 2,5 В для остальных приборов серии АЛ307. Максимально допустимое обратное напряжение – также 2 В.

Возможно, радиолюбитель захочет дополнить базовую схему или использовать ее для контроля больших напряжений в других, далеких от автотранспортного дела случаях. Тогда ему пригодится закон Ома, по которому следует подобрать ограничивающие сопротивления R1 и R2.

U = IR. Отсюда R = U/I. Таким образом, рассчитаем сопротивление резистора R2 для напряжения 24 В. Падение напряжения на светодиоде VD3 примем за 2,5 В. Падение напряжения на R2 рассчитываем так: 24 В – 2,5 В = 21,5 В. Постоянный прямой ток светодиода VD3 равен 22 мА. Тогда R2 = 21,5/0,022 = 977,27 Ом. Округлим до 1 кОм. Аналогично рассчитываются сопротивления в цепи R1 и в схеме на рис. 3.2.

Следует принять во внимание (в цепи R1) то, что на диоде VD2 окажется падение напряжения примерно 0,6 В.

На рис. 3.2 приведена схема простого индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи для легкового автомобиля с напряжением бортовой электрической сети 12 В.

 

Рис. 3.2. Электрическая схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи для легкового автомобиля

Прибор может быть эффективно использован для контроля напряжения в бортовой сети при работающем электрогенераторе автомобиля (когда двигатель заведен). В литературе для радиолюбителей описаны многочисленные схемы электронных устройств, решающих данную задачу. Однако большинство из них излишне усложнены. Зачем собирать устройство на транзисторах (или тем более на микросхеме – операционном усилителе), если есть более простой способ, который рекомендую нашим читателям?

Посмотрим внимательно на рис. 3.2.

Для формирования диапазона разрешенных уровней напряжения используются популярные стабилитроны. Как видно из схемы, действуют три электрические цепи с разными стабилитронами. Свойство стабилитронов таково, что при превышении постоянного напряжения, действующего на полупроводниковый прибор сверх паспортных данных, происходит лавинообразный пробой стабилитрона и излишнее напряжение нейтрализуется. Пока напряжение, падающее на стабилитроне, недостаточно для его открывания, полупроводник представляет для своей электрической цепи достаточно большое напряжение (порядка сотен килоом).

Стабилитроны включаются в электрические схемы в обратном направлении (относительно диодов).

 

3.1.2. Принцип работы устройства

 

Отрицательный полюс АКБ подключается к «массе» автомобиля. Когда на прибор воздействует напряжение меньше 12 В (АКБ разряжена, неисправна или находится под сильной нагрузкой, например в режиме «стартер»), но не менее 10 В – открывается стабилитрон VD1 и ток течет по цепи VD2, VD1, R1. Два других светодиода не горят, так как напряжение стабилизации у стабилитрона VD3 ‑13 В, a VD4 – от 13,3 до 14 В. Напряжение стабилизации стабилитрона VD1 составляет 10 В. Если напряжение АКБ упадет ниже 10 В, то не будет светиться ни один из светодиодов.

При нормально заряженной батарее светодиод VD2 ярко светится.

При таком режиме зарядки батареи, когда напряжение на АКБ поступает от генератора автомобиля или от зарядного устройства, светятся светодиоды VD3 и VD1.

Когда в электрической цепи питания АКБ есть неисправность, например клемма АКБ отсоединилась от цепи заряда генератора (обрыв провода, внутренний обрыв контакта между электрическими «банками» АКБ), то устройство будет фиксировать перенапряжение в бортовой сети, напряжение повысится более чем 14 В, начнут светиться все три светодиода. Это опасный симптом, так как перенапряжение может вызвать цепную реакцию неисправностей в других энергопотребителях (спровоцировать выход из строя осветительных приборов – ламп накаливания, дорогих галогенных ламп, техники радиосвязи и аудио‑, видеотехники).

В этом случае следует отключить по возможности все приборы потребления тока и устранить неисправность. Если цепь, индицирующая перенапряжение в системе, не нужна, то элементы R3, VD5, VD6 из схемы исключаются.

Вместо стабилитрона VD1 можно применить Д814В, Д815Г.

При подключении прибора к бортовой сети 24 В необходимо пользоваться методом расчета ограничивающих резисторов, приведенным в первой части раздела 3.1. Кроме того, необходимо заменить стабилитроны: вместо VD1 установить Д815Ж, вместо VD3 – Д816А. Стабилитрон VD5 составляется из двух последовательно соединенных стабилитронов КС213Б.

При последовательном соединении двух одинаковых стабилитронов их напряжение стабилизации увеличивается вдвое. Таким образом, порог перенапряжения для сети 24 В будет соответствовать 26 В.

 

Это же правило последовательных соединений стоит взять на вооружение и помнить в других случаях, когда по каким‑либо причинам в наличии не окажется стабилитрона на нужное напряжение. Неоднократно встречал в продаже промышленно изготовленные устройства индикации напряжения для автомобиля. Повторение данных схем для читателя несет двойную пользу – экономию денег и приобретение бесценного опыта.


Сайт создан на Setup.ru Создать сайт бесплатно