车用电子电流表。方案、说明

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该设备旨在用于在旅行期间对汽车电池的充电和放电电流进行可视化控制。电流表指示器是指针式的，另外还有一个LED电流方向指示器，当电池电量低时会亮起。

掌握有关流过电池的电流方向和值的信息可以让驾驶员避免许多事故。例如，他可以及时注意到电池由于某种原因没有充电并防止其完全放电。充电电流过高的情况同样危险，可能导致火灾和发电机故障。例如，当电压调节器发生故障时，就会发生这种情况。

在现代乘用车上，通常仅限于在仪表板上安装电池充电警告灯。电池充电和放电电路中的电流表通常不可用，因此也不出售。为了获得有关电池运行状况的更完整信息，仍然需要在汽车上安装自制的电流表。例如，传统的指针式毫安或微安表与一个小阻值的电阻器并联。

但并非所有此类设备都适合此目的，因为在箭头完全偏转的电流下其两端的电压降可以构成汽车车载网络中电压的很大一部分。业界生产的电流表标准测量分流器在额定电流下的压降为 75 甚至 50 mV，但这对于大多数小型电气测量仪器来说还不够。要将它们连接到分流器，需要一个温度漂移很小为零的直流放大器。还要求指针装置的机构能够抗振动，并且其尺寸足够小以安装在汽车的仪表板上。

不建议在汽车上使用带有数字读数的电流表，主要是因为当测量的参数（电流）发生变化时，指示器上的数字会快速变化，并且很难在其读数中导航。

指针装置与分流器并联时，几乎相当于框架短路，由于测量机构的阻尼而产生明显的惯性。在黑暗中，驾驶员必须睁大眼睛才能考虑箭头的位置。

此外，箭头不仅会因测量电流的变化而波动，而且当车体晃动时也会波动。因此，建议为指针式电流表补充一个在临界电流值时点亮的信号 LED。在所提出的设备中，LED 的发光表明流经电池的电流方向与其放电方向相对应。

电流表电路如图所示。一。

车用电子电流表
图。 1

主要技术特点

电流测量限值，A .......-40 ... +40
零漂移随温度变化 20 ^оC、A，不再...... 1,1
自身消耗电流，mA，不多...... 23

该装置由稳压二极管VD1和晶体管VT2上的稳压器、晶体管VT1和VT3上的平衡直流放大器以及晶体管VT4上的阈值装置组成，在其集电极电路中连接HL1 LED。由于晶体管VT1和VT3上的放大器是平衡的，因此它具有相对较小的零温漂。电阻器 R2 是标准分流器，75 A 时压降为 40 mV。

当发电机不工作时，电流从电池经分流器R2流入车辆电气系统，同时晶体管VT3开通，其集电极电流增大，调谐电阻R7两端的压降增大。当发电机开始工作时，电流通过分流器从车载网络流向电池。这增加了晶体管VT1的集电极电流和电阻器R1两端的压降。 PA1毫安表刻度中间为零的箭头与流经分流器的电流成比例地向电阻器R1、R7之一偏移，其中电阻器RXNUMX、RXNUMX两端的压降更大。

通过移动调节电阻R7的引擎，调节电池电流LED指示的阈值。如果该阈值对应于通过分流器 R2 的零电流，则 LED 将在电池电量低时亮起，在电池充电时熄灭。当然，如果有必要，您可以设置不同的阈值。

微安表RA1几乎可以与任何框架电阻配合。其影响始终可以通过减小或增大附加电阻器 R6 的阻值来补偿。笔者使用的指针指示器是进口UH-1000A万用表，指针全偏转电流为500μA。该设备的外壳被锯成两半，仅使用带有指针指示器的上部部分，该部分经过重新设计，以便在没有电流的情况下指针位于刻度的中间。使用金属板和螺钉，将指示器固定在仪表板上。该设备的设计可以承受振动，但不能承受非常强烈的冲击。

作为 PA1，您还可以使用旧盒式录音机的录音电平指示器（例如，M68 501 或 M476 / 1）。这种指示器的刻度虽小，但抗振动能力强，即使在振动水平比汽车高得多的摩托车上也能长期使用。

原则上，PA1设备的指针的初始位置不必正好位于刻度的中间。由于电池的放电电流远大于充电电流，因此为其显示保留的刻度部分可能比为充电电流保留的部分更长。然而，如果需要在运动过程中快速评估电流的方向，这将导致一些困难。

电阻R4用于设置晶体管VT1和VT3集电极电流的初始值，微调电阻R3将微安表PA1的指针设置为零。为了不随温度变化而产生偏差，晶体管VT1和VT3的散热法兰通过导热膏润滑的绝缘垫片相互压紧，使晶体管的温度均衡。

电流表的电子单元组装在尺寸为 70x50x40 mm 的塑料外壳中，并连接到安装在仪表板上的微安表，并通过双绞线连接到位于引擎盖下方靠近电池的 R2 型 75SHIP-40 分流器。装置采用固定电阻MLT、微调电阻SP3-1b、氧化电容K50-6。您可以使用任何 npn 结构的低功耗硅晶体管来代替 KT315 晶体管。 LED HL1 - 低功耗任何类型和颜色的发光。

第一次打开电子电流表时，需要从车辆电气系统侧面从任何来源向其施加+12V电压，而无需连接电池。首先，您应该测量调谐电阻R7两端之间的电压。如果它与 4,5V 相差很大，则应通过选择电阻器 R4 来实现该值。然后用微调电阻R1将器件PA3的箭头设置为零。使用微调电阻R7，您需要打开HL1 LED，然后向相反方向缓慢移动微调电阻滑块，直到LED关闭。此时，微安表PA1的读数可能会略有变化，必须用微调电阻R3消除，然后重复调整微调电阻R7。您可能需要多次重复这些操作。

要校准电流表，您需要将一个由足够强大的直流电压源和限流电阻组成的电路以及与其串联的示例电流表连接到其电源端子，从而在分流器 R2 中创建示例电流。在没有具有足够大测量限值的电流表的情况下，可以测量限流电阻两端的电压降，并在知道其电阻的情况下，根据欧姆定律计算电流。但必须记住，由于电阻对流动电流的依赖性（它非常强，例如在白炽灯中，通常用于限制电流），这种方法可能不够准确。第二种选择是暂时用另一个大几倍的电阻替代 R2 分流器。然后可以在电流值随分流电阻增加而减少相同系数的情况下对器件进行校准，并在校准完成后进行反向更换。

首先，将电流设置为等于电流表所需的测量极限，并通过选择电阻器R6，实现器件PA1的箭头的完全偏转。然后将通过分流器的电流方向改为相反，并确保箭头完全偏离相反方向。偏差的不对称性可以通过选择电阻R4来消除（在这种情况下，需要再次对电流表进行调零）或者在对刻度进行分级时将其考虑在内。通过在每个方向设置 5-10 个当前值来对刻度进行划分。

在某些情况下（例如在摩托车上），可以使用电子电流表，按照图2所示电路组装。 1、这里GB1是电池，SA1是其负极线的断路器。该器件与上述器件的不同之处在于，在负极电池电路中包含分流器，而不是在正极电池电路中，使用与第一版本结构中使用的晶体管相反的晶体管以及集成电压调节器DAXNUMX。这种电流表的缺点是启动器电流也流过测量分流器。

车用电子电流表
图。 2

该装置的测量分流器可以独立制作，但按照一些无线电爱好者的建议，用铜线制作是不可接受的。事实是，温度变化20℃，铜的电阻会变化8,5%，从而导致电流表读数发生漂移。电阻温度系数（TCR）与其他纯金属大致相同。适合分流器的材料是镍铬合金或锰合金，其 TCS 低一个或两个数量级。

分流器优选地由具有相同横截面且具有比圆线更大的冷却表面的金属带制成。对于所描述的装置，分流器可以由例如横截面为10x1mm且长度为约17mm的镍铬合金带制成。该段的两端都焊接到由大块铜板制成的槽中。这些板上钻有两个螺纹孔，用于连接电源和测量电路。将电源线和测量线固定在一颗螺钉下是不可接受的。

通常，故意使分流器的电阻小于计算值，然后通过机械转动胶带的宽度和厚度来调整。在所描述的装置中，您可以无需调整，因为由于分流器电阻不准确而产生的误差可以通过选择电阻器R6轻松补偿。在没有胶带的情况下，分流器可以由大量并联连接的总横截面相同的镍铬合金线（例如，来自电炉加热器）制成。

作者：A.谢尔盖夫

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