ЭЛЕКТРОННЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ «МАССЫ»

В журнале «Моделист-конструктор» № 10 за 1985 год было опубликовано описание электронного выключателя «массы» (ВМ) для аккумуляторной батареи (АБ) автомобиля. Оригинальность и простота схемы мне понравились. Конечно же, применил ее на своей автомашине. Причем творчески. В результате появилась конструкция, которая, в отличие от прототипа, позволяет успешно использовать электронный ВМ даже при возникновении в бортовой сети нештатных ситуаций типа короткого замыкания. Кроме того, у моей разработки предусмотрен индикатор включения. А ведь это дополнительные удобства.

Как видно из упрощенной (рис. 1а) и полной (рис. 1б) принципиальных электрических схем усовершенствованного мною электронного ВМ, включается и выключается устройство двумя удобными кнопками. Работа устройства (да и всей бортовой системы в целом) стала более надежной благодаря встроенному фильтру, защищающему аппаратуру от высоковольтных помех, на которые генератор и система зажигания, что называется, не скупятся.

Фильтр собран на двух конденсаторах С1, С2 и стабилитроне VD1. Первые гасят пульсации напряжения выпрямителя генератора, в то время как полупроводниковый VD1 (с напряжением стабилизации 18 В) устраняет скачки напряжения, возникающие в бортовой сети автомобиля при работе системы зажигания, а также электродвигателей. Предназначение конденсаторов СЗ—С5 — гасить искрение контактов реле и кнопочных выключателей. Диод VDЗ также служит для четкого срабатывания кнопки SВ2 и устранения «дребезга» контактов реле К1, появляющегося в результате ЭДС самоиндукции в его обмотке.

На VD2 и VS1 собрана силовая часть устройства. Через диод VD2 протекает весь ток заряда, а через тиристор VS1 — ток разряда аккумуляторной батареи. С нажатием на кнопку SВ1 срабатывает реле К1 и благодаря контактам К1.2 переводит себя на блокировку. Одновременно замыкаются контакты К1.1, вызывая открывание тиристора VS2. Он, в свою очередь, включает более мощный VS1. Открываясь, тот подключает к корпусу автомобиля аккумуляторную батарею, о чем тотчас начинает сигнализировать светодиод НL1.

Рис. 1. Упрошенная (а) и полная (б) принципиальные электрические схемы электронного выключателя «массы»

При нажатии на кнопку SВ2 обмотка реле К1 обесточивается и его контакты размыкаются. Одновременно замыкаются аноды и катоды тиристоров, что вызывает их принудительное закрывание.

В налаживании устройство фактически не нуждается. Но возможна ситуация, когда «масса» автомобиля не будет выключаться. Тогда придется уменьшить сопротивление резистора R2 до 2—6 Ом, а возможно, потребуется даже поменять местами группы контактов кнопки SВ2.

К деталям устройство не критично. Вместо тиристора VS1 типа Т161-160 можно применить столь же мощный аналог, рассчитанный на максимальный прямой ток не менее 160 А и обратное напряжение не менее 200 В. В качестве VD2 подойдет любой диод с током от 35 А и более при Uобр. > 200 В. Кроме того, необходимо, чтобы катод у этого полупроводникового вентиля был соединен с корпусом. Диоды КД103В, указанные на принципиальной электрической схеме (VD3, VD4), можно заменить на Д226А (Д226Б, Д226В или Д226Г). Вместо стабилитрона Д817Д приемлем любой другой с Uст от 16 до 20 В и Iст.макс не менее 400 мА.

Резистор R2 должен быть проволочным, а RЗ — рассчитанным на мощность рассеяния 1—2 Вт. В качестве К1 подойдет любое реле, имеющее четыре группы переключающих контактов с от 9 до 11 В и способное их удерживать при падении напряжения до 5—6 В.

При установке геркона с нормально разомкнутыми контактами вместо кнопки SВ1 ВМ можно использовать как противоугонное устройство. «Массу» же включать при помощи постоянного магнита, поднесенного в нужное место кузова автомобиля. Следует учесть, что нажимать кнопку SВ2 при выключении устройства необходимо кратковременно, так как резистор (R2 быстро разогревается.

Целесообразно (в легковых автомобилях) скомпоновать ВМ в двух корпусах. В одном, располагаемом возле аккумулятора под капотом, размещаются силовая часть устройства и фильтр помех (то есть VS1, VD2, С1, С2, VD1, VS2), а в другом, устанавливаемом в салоне автомобиля, — все остальное. Силовые элементы устройства VD1, VD2, VS1, VS2 и особенно VS1 и VD2 необходимо размещать на собственных радиаторах (теплоотводах) из алюминия или дюралюминия. Причем вдали от нагревающихся деталей автомобиля. Передняя панель «салонной» части ВМ изображена на рисунке 2а, компоновочный эскиз силового блока выключателя «массы» приведен на рисунке 2б.

При использовании в качестве К1 реле РЭС-22 (паспорт РФ500.131) появляется дополнительное удобство при эксплуатации автомобиля. Например, реализуется защита аккумуляторной батареи от глубокого разряда, когда при понижении напряжения на клеммах аккумулятора до 10,5 В «масса» автомобиля перестает включаться. Гнезда Х1 и Х2 служат для повышения комфортности эксплуатации ВМ.

Поскольку напряжение в цепи заряда аккумулятора падает на 0,22—0,26 В, то возможно некоторое ухудшение заряда. Для предотвращения этого реле-регулятор напряжения лучше всего подключать, как это показано на рисунке За. Здесь при включении «массы» реле-регулятор подключается своей «минусовой» клеммой (через контакты К1.3) к «минусу» аккумуляторной батареи, минуя ВМ. Эта мера устраняет падение напряжения и повышает точность регулировки напряжения на клеммах аккумулятора, а значит, повышает и надежность работы всей системы электрооборудования автомобиля. При этом необходимо тщательно изолировать реле-регулятор от «массы».

Рис. 2. Лицевая панель «салонной» части (а) и компоновочный эскиз силового блока (б):

1—тиристор КУ202М; 2 — основание; 3 — винт М4 (18 шт.); 4 — боковая стенка-радиатор (2 шт.); 5 — задняя стенка-радиатор; 6 — диод Д133-80Х; 7 — «искрогасительный» конденсатор (0,01 мкФ); 8 — тиристор Т161-160; 9 — крышка; 10 — стабилитрон Д817Д; 11 — кронштейн (2 шт.); 12 — проволочный резистор сопротивлением 9.1 Ом; 13 — контактный лепесток (2 шт.); 14 — передняя стен-ка-клеммодержатель (оргстекло sЗ); 15 — клемма; 16 — вывод «-» аккумуляторной батареи (болт М 10×30 с двумя шайбами и гайкой); 17 — втулка-уплотнитель (2 шт.); 18 — крепежная скоба; 19 — электролитический конденсатор (4700 мкФ, 25 В); 20 — помехозащитный конденсатор (0,1 мкФ); материал деталей поз. 1,9 — 3-мм алюминий
 

Рис. 3. Варианты схемных решений, позволяющие предотвратить падение напряжения в цепи заряда аккумуляторной батареи (а), подсоединить электронный выключатель «массы» к замку зажигания (б) и к сигнализации (в) с использованием дверных выключателей и датчика качания автомобиля

При подсоединении вывода 2 гнезда Х1 к замку зажигания, как показано на рисунке 3б, ВМ будет автоматически включаться с поворотом ключа зажигания. Выключить устройство будет можно только после выключения зажигания. Подсоединение ВМ к замку зажигания устраняет его случайное выключение (например, при случайном нажатии на кнопку «Выкл» лицевой панели устройства), что предотвращает выход из строя генератора и, в первую очередь, реле-регулятора при заведенном двигателе.

Если на автомобиле установлена сигнализация с использованием дверных выключателей-концевиков и датчика качания, то подключение гнезда Х1 ВМ рекомендуется осуществить по схеме, изображенной на рисунке Зв. В исходном состоянии «масса» автомобиля должна быть выключена, а сигнализация включена. При открывании двери, капота, багажника или при качании автомобиля замыкаются соответствующие контакты датчиков или выключателей, что приводит к присоединению управляющих электродов у тиристоров к общему проводу, а следовательно — и к включению «массы». Электропитание поступит на сигнализацию, и та начнет подавать сигнал тревоги.

«Масса» выключится только при попытке запустить двигатель стартером или при нажатии на кнопку «Выкл» ВМ (только при выключенной сигнализации). А при включении ВМ от дверных «концевиков» и датчика качания «масса» автомобиля выключится при попытке пуска двигателя стартером за счет того, что при наборе стартером (а значит, и двигателем) оборотов начнет работать генератор. В результате работы генератора начнет протекать ток в цепи заряда аккумулятора (Iобр для VS1), что приведет к запиранию тиристора.

Вместо светодиодного индикатора НL1 можно использовать электронный цифровой вольтметр, в том числе и самодельный (см., например, разработку, опубликованную в журнале «Моделист-конструктор» № 3 за 2001 год).

А.ФИЛИПОВИЧ, г. Дзержинск, Минская обл., Беларусь