Устройство защиты для автохолодильника

Полное название этого прибора «Устройство автомати­ческой защиты для автомобильного холодильника М-50к-12». Им был укомплектован холодильник на элементах Пельтье «Термия» GSA-001B винницкого ОАО «Маяк», который пред­назначен для использования в автомобилях или катерах с бортовой сетью постоянного тока напряжением 12 В. Это устройство защиты может продаваться не только в комплек­те с холодильниками разных производителей, но и отдельно. М-50к-12 обеспечивает защиту аккумулятора транспортного средства от глубокого разряда при включенном в бортовую сеть автомобиля и постоянно работающем холодильнике или ином устройстве мощностью до 60 Вт.

Устройство собрано в малогабаритном пластмассовом корпусе, к которому подключены два кабеля: входной со ште­кером для «прикуривателя» и выходной с гнездом (розет­кой) для «прикуривателя». Штекер прибора М-50к-12 следу­ет включать в гнездо «прикуривателя» автомобиля (или дру­гого транспортного средства), а в гнездо «прикуривателя» этого устройства включается потребитель (холодильник).

Если напряжение аккумулятора (АКБ) понизится до 11,6 В, то устройство отключит от бортовой сети потребитель, вклю­чение которого произойдет только тогда, когда напряже­ние АКБ возрастет до 12,8 В Наличие этого гистерезиса обеспечивает нормальную работу аккумулятора, предотвра­щая его глубокий разряд при работе холодильника или иной нагрузки, которая подключена через М-50к-12 На перед­нюю панель устройства выведен светодиод, который светит­ся непрерывно при нормальном напряжении АКБ и пере­ходит в мигающий режим при отключении питания нагруз­ки (холодильника), когда аккумулятор разряжен. Этот све­тодиод хорошо виден на печатной плате устройства, пока­занной на рис.1.

Рис. 1

Принципиальная схема устройства автоматической защи­ты М-50к-12, восстановленная по монтажу, показана на рис.2.

Рис. 2

Непосредственно включение-отключение внешней нагруз­ки осуществляет реле К1 типа SRD-12VDC-SL-C, которое уп­равляется транзисторным ключом BG1 типа 2SC1815. Управ­ляющий сигнал на базу этого транзистора поступает с выхо­да компаратора с гистерезисом через ограничивающий ре­зистор R2. Компаратор выполнен на одном из двух опера­ционных усилителей микросхемы LM358P, который обозна­чен как IC1A. Напряжение на инвертирующем входе компаратора (вывод 6 IC1A) стабилизировано с помощью ре­гулируемого стабилитрона IC2 типа TL431 и равно 2,5 В. На неинвертирующий вход этого компаратора (вывод 5 IC1A) по­ступает часть напряжения бортовой сети с делителя на ре­зисторах R4, R12, R5. Конденсатор С2 — фильтрующий.

При подключении устройства к бортовой сети с напря­жением более чем 12,8 В, на неинвертирующем входе IC1A напряжение будет больше, чем на инвертирующем (>2,5 В). Так как коэффициент усиления ОУ достаточно большой, то напряжение на его выходе (вывод 7 IC1A) будет близко к напряжению питания, а значит, транзистор выходного клю­ча BG1 будет открыт и реле включит напряжение, подавае­мое на нагрузку (точнее, на выходное гнездо «прикуривате­ля» устройства).

Резисторы R6. R7 — это делитель цепи положительной об­ратной связи (ПОС) компаратора. При включении реле на­пряжение на выводе 7 IC1A резко повышается, оно через цепь ПОС увеличивает уровень напряжение на неинверти­рующем входе компаратора (вывод 5 IC1A). Это приводит к тому, что компаратор будет удерживать транзисторный ключ открытым при меньшем, чем 12,8 В. напряжении АКБ

Устройство индикации

Когда напряжение аккумулятора станет меньше 11,6 В, напряжение на неинвертирующем входе компаратора станет меньше, чем на инвертирующем, и компаратор закроет ключ BG1. Контакты реле разомкнутся, и питание на потребитель поступать не будет.

На втором ОУ микросхемы LM358P, который имеет на схеме (рис.2) позиционный номер IC1B. собрано устройство управления светодиодом индикации LED1.

Когда напряжение АКБ мало и ключ BG1 заперт (потре­битель отключен), и напряжение на коллекторе BG1 равно напряжению питания, диоды D3 и D4 заперты, ОУ IC1B ра­ботает как генератор импульсов с периодом 1,5…2 с. На­значение элементов:

• R7, С1 — времязадающая цепь.
• R13 — цепь ПОС.
• R11 — резистор начального смещения неинвертирующего входа ОУ IC1B.
• R9 — токоограничивающий резистор светодиода.

Когда напряжение АКБ в норме и потребитель включен, то ключ BG1 открыт. Через этот ключ и разделительные ди­оды D3 и D4 неинвертирующий вход IC1B (вывод 2) подклю­чен к корпусу и на выходе ОУ (вывод 2) будет напряжение близкое к напряжению питания микросхемы. Оно будет обес­печивать постоянное свечение светодиода LED1.

Когда напряжение АКБ ниже нормы и потребитель отклю­чен, транзистор BG1 заперт. Конденсатор С1 будет заряжать­ся через внутренние цепи микросхемы и резистор R7, под­держивая некоторое время напряжение на инвертирующем входе IC1B на несколько меньшем уровне, чем на неинвер­тирующем. что обеспечивает свечение светодиода. Когда на­пряжение на конденсаторе С1 (инвертирующий вход) превы­сит напряжение на неинвертирующем входе, напряжение на выходе ОУ (вывод 1) уменьшится. Светодиод погаснет и бу­дет поддерживаться в этом состоянии, по­ка С1 будет разряжаться через R7 и ми­кросхему. По окончанию разряда С1 он опять начнет заряжаться, и процесс бу­дет повторяться. Т.е. светодиод будет ра­ботать в мигающем режиме.

В начале статьи было отмечено, что устройство М-50к-12 было неисправно. При нормальном напряжении бортовой сети на входе устройства, напряжение на выход его не поступало, а светодиод работал в мигающем режиме. Причем неисправность была периодической. Причиной этого де­фекта оказался периодический обрыв ре­зистора цепи ПОС компаратора R6 750 кОм. Замена этой детали полностью восстановила нормальную работу прибора.

Автор: Игорь Безверхний, г. Киев
Источник: журнал Электрик №7-8, 2015