Los 4 circuitos reguladores de corriente de voltaje de automóvil simples que se explican a continuación se crean como una alternativa inmediata a cualquier regulador estándar y, aunque se desarrollaron principalmente para una dínamo, funcionarán con la misma eficacia con un alternador.
Si se analiza el funcionamiento de un regulador de voltaje de alternador de automóvil tradicional, nos sorprende que este tipo de reguladores a menudo sea tan confiable como ellos.
Si bien la mayoría de los automóviles contemporáneos están equipados con reguladores de voltaje de estado sólido para regular el voltaje y la salida de corriente del alternador, aún puede encontrar innumerables automóviles anteriores instalados con reguladores de voltaje de tipo electromecánico que resultan ser potencialmente poco confiables.
Cómo funciona el regulador de coche electromecánico
El funcionamiento estándar de un regulador de voltaje de alternador de automóvil electromecánico puede ser como se explica a continuación:
Una vez que el motor está en el modo de ralentí, la dínamo comienza a recibir una corriente de campo a través de la luz de advertencia de encendido.
En esta posición, la armadura de la dinamo permanece desacoplada con la batería, ya que su salida es menor en comparación con el voltaje de la batería, y la batería comienza a descargarse a través de ella.
A medida que la velocidad del motor comienza a aumentar, el voltaje de salida de la dínamo también comienza a aumentar. Tan pronto como supera el voltaje de la batería, se enciende un relé que conecta el inducido de la dinamo con la batería.
Esto inicia la carga de la batería. En caso de que la salida de la dínamo aumente aún más, se activa un relé adicional a alrededor de 14,5 voltios que corta el devanado del campo de la dinamo.
La corriente de campo decae mientras que el voltaje de salida comienza a bajar hasta que este relé se desactiva. En este punto, el relé se enciende y apaga constantemente de forma repetida, manteniendo la salida de dínamo a 14,5 V.
Esta acción evita que la batería se sobrecargue.
También hay un tercer relé que contiene su bobina enrollada en serie con la salida de dínamo, a través del cual pasa toda la corriente de salida de dínamo.
Una vez que la corriente de salida segura de la dínamo se vuelve peligrosamente alta, puede deberse a una batería descargada en exceso, este devanado activa el relé. Este relé ahora separa el devanado de campo de la dínamo.
La función asegura que solo la teoría fundamental y el circuito específico del regulador de corriente de voltaje del automóvil propuesto pueden tener diferentes especificaciones dependiendo de las dimensiones específicas del automóvil.
1) Uso de transistores de potencia
En el diseño indicado, el relé de corte se sustituye por D5, que se polariza en sentido inverso tan pronto como la salida de la dinamo cae por debajo del voltaje de la batería.
Como resultado, la batería no puede descargarse en la dínamo. Si se pone en marcha el encendido, el devanado del campo de dínamo recibe corriente a través de la luz testigo y T1.
El diodo D3 está incorporado para evitar que se extraiga corriente de la bobina de campo debido a la reducida resistencia del inducido del alternador. A medida que aumenta la velocidad del motor, la salida de la dínamo aumenta proporcionalmente y comienza a entregar su propia corriente de campo por medio de D3 y T1.
A medida que aumenta el voltaje del lado del cátodo de D3, la luz de advertencia se atenúa gradualmente hasta que se apaga.
Cuando la salida de la dínamo alcanza alrededor de 13-14 V, la batería comienza a cargarse nuevamente. IC1 funciona como un comparador de voltaje que rastrea el voltaje de salida de la dinamo.
A medida que aumenta el voltaje de salida de la dinamo, el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional es al principio mayor que en la entrada no inversora, por lo tanto, la salida IC se mantiene baja y T3 permanece apagado.
Tan pronto como la tensión de salida supera los 5,6 V, la tensión de entrada inversora se regula y controla a este nivel mediante D4.
Cuando el voltaje de salida supera el potencial más alto especificado (establecido a través de P1), la entrada no inversora de IC1 se vuelve más alta que la entrada inversora, lo que hace que la salida IC1 cambie a positiva. Esto activa T3. que apaga T2 y T1, inhibiendo la corriente al campo dínamo.
La corriente del campo de dínamo ahora decae y el voltaje de salida comienza a bajar hasta que el comparador vuelve a retroceder. R6 suministra varios cientos de milivoltios de histéresis que ayudan al circuito a funcionar como un regulador de conmutación. T1 se enciende con más fuerza o se corta de manera que disipa una potencia bastante baja.
La regulación actual se ve afectada a través de T4. Una vez que la corriente por medio de R9 es mayor que el nivel más alto seleccionado, la caída de voltaje a su alrededor hace que T4 se encienda. Esto aumenta el potencial en la entrada no inversora de IC1 y aísla la corriente de campo de la dínamo.
El valor seleccionado para R9 (0.033 Ohm / 20 W, compuesto por 10nos de resistencias de 0.33 Ohm / 2 W en paralelo) es adecuado para obtener una corriente de salida óptima tan alta como 20 A. Si se desean corrientes de salida mayores, el valor R9 podría reducirse adecuadamente.
El voltaje y la corriente de salida del dispositivo deben fijarse configurando adecuadamente P1 y P2 para cumplir con los estándares del regulador original. T1 y D5 deben instalarse en disipadores de calor y deben estar estrictamente aislados del chasis.
2) Un regulador de corriente de voltaje de alternador de automóvil más simple
El siguiente diagrama muestra otra variante de un circuito controlador de voltaje y corriente de alternador de automóvil de estado sólido que utiliza un número mínimo de componentes.
Normalmente, mientras el voltaje de la batería está por debajo del nivel de carga completo, la salida del regulador IC CA 3085 permanece apagada, lo que permite que el transistor Darlington esté en modo de conducción, lo que mantiene la bobina de campo energizada y el alternador en funcionamiento.
Dado que el IC CA3085 está montado como un comparador básico aquí, cuando la batería se carga a su nivel de carga completo, puede ser de 14,2 V, el potencial en el pin # 6 del IC cambia a 0 V, desconectando el suministro a la bobina de campo.
Debido a esto, la corriente del alternador decae, inhibiendo cualquier carga adicional de la batería. De este modo se evita que la batería se sobrecargue.
Ahora, cuando el voltaje de la batería cae por debajo del umbral de la clavija 6 del CA3085, la salida vuelve a ser alta, lo que hace que el transistor conduzca y alimente la bobina de campo.
El alternador comienza a suministrar a la batería, de modo que comienza a cargarse nuevamente.
Lista de partes
3) Circuito regulador del alternador del coche transistorizado
En referencia al diagrama del regulador de corriente de voltaje del alternador de estado sólido nido a continuación, V4 está configurado como un transistor de paso en serie que regula la corriente al campo del alternador. Este transistor junto con los dos diodos de 20 amperios están sujetos a un disipador de calor externo. Es intrigante ver que la disipación de V1 no es realmente muy alta incluso durante la corriente de campo máxima, sino simplemente dentro de los 3 amperios.
Sin embargo, en lugar del rango medio en el que la caída de voltaje en el campo corresponde a la del transistor V1, causa una disipación máxima de no más de 10 vatios.
El diodo D1 proporciona protección al transistor de paso V4 de los picos inductivos generados dentro de la bobina de campo cada vez que se apaga el interruptor de encendido. El diodo D2, que transfiere toda la corriente de campo, suministra voltaje de trabajo adicional para el transistor controlador V2 y garantiza que el transistor de paso V4 pueda cortarse a temperaturas de fondo elevadas.
El transistor V3 funciona como un controlador para V4 y una oscilación de corriente base de 3 ma a 5 ma en este transistor permite la conmutación total de 'encendido' a 'apagado' total de V4.
La resistencia R8 ofrece una ruta para la corriente durante temperaturas excesivas. El condensador C1 es esencial para proteger contra la oscilación del regulador debido al bucle de alta ganancia que se crea alrededor del sistema. Aquí se recomienda un condensador de tantalio para una mayor precisión.
El elemento principal del circuito sensor de control está encerrado dentro del amplificador diferencial balanceado que consta de los transistores V1 y V2. Se ha prestado especial atención al diseño de este regulador de alternador para asegurarse de que no haya problemas de variación de temperatura. Para lograr esto, la mayoría de las resistencias conectadas deben ser del tipo de heridas de alambre.
El potenciómetro de control de voltaje R2 merece una consideración específica, ya que nunca debe alejarse de su configuración debido a vibraciones o condiciones extremas de temperatura. La olla de 20 ohmios empleada en este diseño funcionó idealmente bien para este programa, sin embargo, casi todas las ollas bobinadas buenas en el estilo rotativo podrían estar bien. Las variedades de potenciómetro rectilíneo deben evitarse en este diseño de regulador de corriente de voltaje de alternador de automóvil.
4) Circuito del cargador del regulador de corriente del voltaje del alternador del coche IC 741
Este circuito ofrece gestión de estado sólido de la carga de la batería. El devanado de campo del alternador se estimula al principio a través de la bombilla de encendido como en un método tradicional.
La corriente que se mueve a través del terminal WL viaja a través de Q1 al terminal F y, finalmente, a la bobina de campo. Tan pronto como se enciende el motor, la corriente de la dínamo del automóvil pasa de D2 a Q1. La luz testigo de encendido se apaga porque el voltaje del terminal WL excede el de la batería. La corriente también se mueve a través de D5 hacia la batería.
En este punto, IC1, que está preparado como comparador, detecta el voltaje de la batería. Cuando este voltaje en la entrada no inversora se vuelve más alta que la entrada inversora (sujeta a 4.6 voltios a través de Zener D4) hace que la salida del amplificador operacional suba.
Posteriormente, la corriente pasa a través de D3 y R2 hacia la base Q2 y la enciende instantáneamente. Como resultado, esta acción conecta a tierra la base Q1 apagándola y eliminando la corriente aplicada en el devanado de campo. La salida del alternador ahora cae, haciendo que el voltaje de la batería también caiga en consecuencia.
Este procedimiento asegura que el voltaje de la batería se mantenga siempre constante y nunca se permita que se sobrecargue. los voltaje de carga completa de la batería se puede ajustar a través de RV1 a aproximadamente 13,5 voltios.
Durante condiciones de clima frío mientras arranca el automóvil, el voltaje de la batería puede bajar significativamente. Tan pronto como el motor se enciende, la resistencia interna de la batería también se vuelve bastante baja, lo que la obliga a extraer demasiada corriente del alternador y, por lo tanto, conduce a un posible deterioro del alternador. Para restringir este alto consumo de corriente, la resistencia R4 se introduce dentro del terminal de alimentación principal del alternador.
La resistencia R4 se selecciona asegurándose de que a la corriente más alta posible (generalmente 20 amperios) se generen 0.6 voltios a través de ella, lo que hace que Q3 se encienda. En el momento en que Q3 se activa, la corriente se mueve a través de la línea eléctrica a través de R2 hacia la base Q2, encendiéndola, que luego apaga Q1 y corta el flujo de corriente al devanado de campo. Debido a esto, la salida de la dinamo o del alternador ahora cae.
No es necesario realizar modificaciones en el cableado original del alternador del automóvil. El circuito podría estar encerrado dentro de una caja de regulador vieja, Q1, Q2 y D5 deben estar conectados a un disipador de calor de las dimensiones adecuadas.
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