מוניטור מתח למצבר הרכב והאלטרנטור - פרויקט עם הרבה תמונות

[מרק10]

מוניטור מתח למצבר הרכב והאלטרנאטור

 

הקדמה

 

אם אי פעם ניסית להתניע רכב וגילית כי המצבר התרוקן לך פתאום, הרי שבוודאי תעריך את המוניטור הקטנצ'יק שבניתי. מוניטור (משגוח) זה כולל לד המתריע מפני ירידה של מתח המצבר לרמה נמוכה מדי וכן בפני מתח טעינה גבוה מדי.

 

לשם מה אנו צריכים מוניטור למצבר ?

 

לעיתים ובמיוחד במהלך חודשי החורף, קורה שאנו צורכים מהמצבר אנרגיה גבוהה יותר מזו המסופקת לו כתוצאה מהפעלת צרכנים כבדים כגון ווישרים ומפשיר אדים אחורי. התוצאה היא, לעיתים קרובות, מצבר ריק, יתרה מזאת במהלך חודשי החורף המצבר חייב להיות במצב טעינה מלא.

 

ישנם מקרים לדוגמא, שבהם מייצב המתח או המיישרים יוצאים מכלל פעולה, תקלות אלה גורמות לעלייה במתח הטעינה לרמה המקצרת את חיי המצבר, או לירידה במתח הטעינה כך שהמצבר לא מקבל מספיק אנרגיה. בל נשכח שמתח מוצא גבוה מידי של האלטרנאטור עלול לגרום להרס מערכות אלקטרוניות ברכב . בכל המקרים שציינתי, המוניטור שבניתי יתריע בפנייך על קיום התקלות.

 

 

תיאור המעגל

 

המוניטור שבניתי כולל שלושה לדים:

ירוק המציין מצב תקין, אדום המציין מתח טעינה גבוה מדי, וצהוב המציין מתח טעינה (מתח מצבר) נמוך מדי.

המעגל מבוסס על משווה חלון, IC1. משווה חלון מורכב משני משווים נפרדים, שכל אחד מהם בודק אם אות המבוא שלו נמוך או גבוה מערך שנקבע על-ידי המשתמש. השילוב של שני משווים מאפשר לבדוק שתי רמות נפרדות בו זמנית. המשווה יכול, אי לכך, לציין אם אות המבוא נמוך או גבוה משתי רמות הסף, או אם נמצא בניהם, כלומר בתוך החלון.

כדי להבטיח שהמוניטור לא יעקוב אחר כל השינויים במתח המצבר, המעגל מתוכנן להגיב רק לשינויים איטיים. מסנן מעביר נמוכים R1-C1 מדעיך שינויים מהירים כלשהם, כגון אלה הנגרמים על-ידי מערכת ההצתה או הדלקה וכיבוי של צרכנים בצורה מהירה

 

 

 

איור1 סכימה חשמלית

 

 

כיצד נאבחן תקלות בעזרת המוניטור ?

• הלד הירוק נדלק כאשר מתח המצבר בתחום של 12V ועד 15.1Vv (תקין)
  
• הלד הצהוב נדלק כאשר מתח המצבר נמוך מ-12V כאשר המנוע כבוי (למעשה תכננתי את המעגל כך שהלד נדלק כאשר מתח המצבר הוא 11.7V מהסיבה שמצבר המחובר לרכב עם עומס קטן ביותר המתח נופל ב-0.3V). במידה והלד הצהוב נדלק בכול התנעה ראשונה בבוקר או לאחר נסיעה וכיבוי המנוע והמתנה של שעתיים לפחות ניתן בוודאות להסיק שהמצבר לא טעון ב-100 אחוז אלה רק ב-25 אחוז או פחות מזה, יש לגשת לחשמלאי רכב בהקדם.
  
• הלד האדום נדלק כאשר מתח המצבר גבוה מ-15.1V כלומר מתח טעינה גבוה מידי מצב מסוכן למערכת החשמל והמצבר גש מיד לחשמלאי.

הערכים שבהם הלדים נדלקים ניתן לשנות בהתאם לתכנון מערכת חשמל ברכב, ישנם מצברים שמתח הקטבים שלהם כאשר המצבר טעון באופן מלא ומנותק מהרכב הינו 12.9 וולט. ניתן להיעזר בטבלה המצורפת בכדי לקבוע את מצב הטעינה של המצבר SOC(State-of-Charge). את מתח המצבר יש לבדוק בעזרת מד-מתח דיגיטאלי כאשר הקוטב השלילי מנותק מהמצבר ורק כאשר המצבר היה במנוחה של לפחות שעתיים ללא טעינה או פריקה.במידה והמצב אחרת יש להדליק אורות גבוהים למשך דקה אחת ולאחר מכן לכבות את כול הצרכנים ולהמתין כ-5 דקות ולבדוק את מתח המצבר כאשר הקוטב השלילי מנותק מהמצבר.

להשלמת בדיקת המצבר יש לבצע בדיקה מתח תחת עומס למצבר.

 

Open circuit voltage State-of-Charge in %

12.65V 100%

12.45V 75%

12.24V 50%

12.06V 25%

11.89V or less Discharged

הקשר בין מתח המצבר למצב הטעינה

 

בנייה

 

1. הלחמת הרכיבים על גבי הכרטיס

את המעגל בניתי על לוח בנייה שנקרא STRIPBOARD העשוי מפיברגלס כאשר בצידו האחד קיימים מוליכים מנחושת לאורך הלוח ומצופיים בבדיל וקדחים בקוטר 1 מילימטר, בצידו השני הלוח חלק.

מידות המעגל ומיקום הלדים בכפתור הריק שפורק מהקונסולה המרכזית מהרכב שלי תכננתי שיתאימו בצורה מושלמת עבור התקנה בקונסולה של גולף דור 5, ניתן לשנות את הזיווד בצורה שתתאים לכול רכב בצורה קלה.

תחילה יש להלחים את הנגדים והקבלים ולאחר מכן את המעגל המשולב מומלץ להרכיב תושבת למעגל המשולב, יש להשתמש במלחם בעל הספק של 50 וואט עם ראש הלחמה של 1 מילימטר לפחות. יש לבצע את ההלחמות במהירות בכדי למנוע נזק לרכיבים ומוליכי הנחושת בלוח ראה איור2.

לאחר שכול הרכיבים הותקנו, בדוק את כול ההלחמות, אם הכול נראה תקין, חבר למעגל מקור מתח משתנה (0-20V) מיוצב. הגדל את המתח באיטיות מ-0 וולט ל-20 וולט, וצפה בלדים. הלד הצהוב נדלק ראשון, הירוק אחריו והאדום אחרון. אם הבדיקה עברה בהצלחה, ניתן להתקין את הכרטיס בתוך קופסא מתאימה.

לפני ההתקנה מומלץ לצפות את שני צידי הכרטיס בספריי לכה למעגלים מודפסים בכדי למנוע קצרים והופעת קורוזיה על המוליכים. אני ציפיתי את הכרטיס בשכבה נדיבה של דבק אפוקסי משני צידיו.

יש לשים לב לחבר בקוטביות נכונה את המעגל לתקע המצית, בדרך כלל בתקע שנמכר עם כבל מוכן החוט האדום מחובר לפין האמצעי של תקע המצית וחוט שחור או לבן למגעים בחלק החיצוני של תקע המצית (מינוס).

המעגל לא מוגן בפני קוטביות הפוכה !

 

 

 

איור2 הכרטיס מאוכלס ברכיבים

 

 

2. הלחמת חוטים ללדים

 

איור3 מתאר כיצד יש להלחים את החוטים ללדים, חוט אדום לרגל הארוכה של הלד (פלוס) וחוט שחור לרגל הקצרה (מינוס), בסיום יש למרוח שכבה נדיבה של דבק אפוקסי בכדי למנוע הינתקות החוטים ושבירת רגלי הלד.

 

 

איור3 צילום המסביר כיצד להלחים את הלדים

 

3. עיבוד הכפתור לזיווד הלדים והכרטיס

ב- איור4 ניתן לראות את הפתחים המלבנים שיצרתי בכפתור עבור התקנת הלדים, מומלץ לקדוח 2 קדחים בקוטר של 1 מילימטר לאחר מכן לעבד בעזרת פצירה מלבנית בעובי של 1 מילימטר לצורה המבוקשת.

בכדי להקל על העבודה ניתן להתקין לדים עגולים בקוטר 3 מילימטר ולקדוח קדחים מתאימים במקום פתחים מלבנים.

בסיום עיבוד בפתחים יש לנקות היטב את הכפתור ולהדביק את הלדים עם דבק אפוקסי.

 

 

איור 4 עיבוד הפתחים בכיסוי עבור הלדים והכרטיס

 

4. הרכבת הכרטיס בתוך הכפתור

 

ב-איור5איור6איור7 ניתן לראות כיצד הרכבתי את הכרטיס לתוך הכפתור הריק, חרצתי חריץ בצד אחד של דופן הכפתור ובעזרת דבק אפוקסי הדבקתי את הכרטיס למקומו וגם מרחתי שכבה נדיבה של דבק בין הצד התחתון (צד ההלחמות) של הכרטיס לכפתור.

 

 

 

איור5 המוניטור מוכן להתקנה ברכב

 

 

 

 

איור6 המוניטור מוכן להתקנה ברכב מבט צד

 

 

 

 

איור7 המוניטור מוכן להתקנה ברכב מבט על

 

 

 

התקנת המוניטור ברכב (גולף דור 5)

 

התקנת המוניטור ברכב היא פשוטה מאוד ולא נדרש לבצע שום שינוי במערכת החשמל או לקדוח קדחים בקונסולה, יש להעביר את הכבל עם תקע מולקס מצידו האחד דרך פתח שנמצא במאפרה בחלק האחורי שלה (לאחר פירוק פנל מפלסטיק שקוף) ולחבר את התקע לפינים במעגל המודפס ולהרכיב חזרה את הכפתור עם המוניטור, את צידו השני של הכבל עם תקע מצית יש לחבר לשקע המצית ברכב ראה איור8

 

 

 

איור8 המוניטור מותקן ברכב (גולף דור 5)

 

 

הערות

• צריכת הזרם של המעגל תלויה במידה רבה במתח המצבר הצריכה המכסימלית שנמדדה כאשר מתח המצבר הוא 14.5 וולט (כאשר הרכב מונע) היא בסביבות 30 מיליאמפר, במידה וצריכת הזרם גבוהה מידי ניתן להגדיל את ערך הנגד הטורי של הלדים ל-560 אוהם מה שיקטין גם את עוצמת התאורה של הלדים.
  
• במידה ואינכם משיגים לדים מלבנים ניתן להשתמש בלדים עגולים בקוטר 3 מילימטר סטנדרטים או בעלי עוצמת תאורה גבוהה
  
• יש לחבר את המעגל לשקע מצית שמוזן במתח רק כאשר הסוויץ' במצב ON בכדי למנוע צריכת זרם מיותרת מהמצבר כאשר הרכב כבוי.
  
• יש לבודד את כול החוטים בעזרת בידוד מתכווץ
  
• מומלץ להוסיף כיתוב ליד הלדים לדוגמא:

ליד הלד הצהוב- "מתח מצבר נמוך"

הלד הירוק - "תקין"

הלד האדום – "מתח טעינה גבוה"

את הכיתוב ניתן להדפיס בעזרת מדפסת הזרקת דיו על-גבי מדבקה.

 

רשימת רכיבים

ניתן לראות צילום של הרכיביםב-איור9

 

נגדים:

 

מומלץ להשתמש גם כאן בנגד של 1% (ראה הערה)R1 = 82 kW 1

 

מומלץ להשתמש גם כאן בנגד של 1% (ראה הערה)R2 = 27 kW 1

 

R3 = 4.42 kW , 1% 1

 

R4 = 1.37 kW , 1% 1

 

R5 = 5.62 kW , 1% 1

 

R6 = 10 kW 1

 

R7 = 100 W 1

 

R8 = 510 W , 0.5W 1

 

הערה: מהסיבה של השגתי נגד מדויק של Ω82k התקנתי נגד מדויק של 82.5kΩ ובמקום נגד של 27kΩ נגד של 27.4kΩ

 

קבלים:

 

C1 = 4.7 μF, 10 Vטנטלום 1

 

מוליכים למחצה:

 

D1, D2, D3 לדים מלבנים אורך 5 מילימטר רוחב 2.5 מילימטר גובה 7 מילימטר. בצבע צהוב,ירוק,אדום

 

מעגל משולב:

 

IC1 = TCA965B 1

 

שונות:

• תקע מתח שיתאים לשקע המצית ברכב עם פיוז אינטגרלי של 200 מיליאמפר
  
• שקע ופינים למעגל מודפס של חברת מולקס בעלי פסיעה של 2.5 מילימטר
  
• תושבת למעגל משולב 14 רגלים
  
• חוטי חשמל בצבע אדום,שחור באורך של 10 סנטימטר בעלי שטח חתך של 0.22 ממ"ר
  
• לוח בנייה Stripboard במידות של: רוחב: 4 סנטימטר אורך: 6 סנטימטר (מידות המעגל שבניתי מעט קטנות יותר)
  
• קופסא עשויה מפלסטיק ABS עבור זיווד המעגל
  
• בדיל

כלים

 

1.מלחם

2.קטר

3.אף ארוך (שפיץ פלייר)

4.מד-מתח

5.ספק מתח מיוצב 0-20 וולט

 

 

 

 

 

 

איור 9 צילום הרכיבים לפני התקנתם

 

אזהרה !

לפני חיבור המעגל לרכב יש לבדוק את תקינות המעגל בעזרת ספק כוח חיצוני.

חיבור המעגל לרכב על אחריותך בלבד !

 

בהצלחה

מרק

[מרק10]

המשך...

מצורפת רשימת רכיבים מסודרת עקב מגבלות הפורום בשימוש בפונטים או עריכה מתקדמת צירפתי את הרשימה כקובץ PDF.

Pages from מוניטור מתח למצבר הרכב ואלטרנטור.pdf

[אביב]

מרק יצא יפה מאד. עבודה יפה!

 

אין ברכב את הבעיה של הריצודים של הלדים?

[מרק10]

אביב,

 

אין שום בעיה של ריצודים אני נוסע כבר כשבוע ימים עם המוניטור ברכב והוא מתפקד מצויין.

כמו שאתה רואה ההתקנה ברכב נראית כאילו זה הגיע עם הרכב מהחברה בגרמניה.

[אביב]

כן אבל אז כשהייתה הבעיה איך היא נפתרה? שינית משהו במעגל?

[Soundman]

דבר ראשון כל הכבוד. ותוצאה יפה.

 

דבר שני. בנית דבר כזה. ואתה מחבר אותו בסוף למצית?

[מרק10]

אתה יכול לחבר אותו ישירות למצבר ודרך הסוויץ'

[Dean L]

יפה מאוד ! מעורר השראה

[Tzvika-Pick]

בהחלט מדליק לאללה. כל הכבוד.

 

יום אחד יהיה לי הזמן לבצע פרויקט שכזה.

[רפי לין]

כל הכבוד על הפרויקט ובעיקר על ההסבר החכם והמלמד את כולם איך לבצע מה וכיצד ונותן את כל החומרים והאביזרים.

בברכה - רפי לין

[danniel]

מדריך מסוגנן ומצויין .

 

עבודה יפה, הודבקת!

[מרק10]

תודה לכולם על הברכות !

 

דניאל תודה על 'ההדבקה', אבל רציתי לקבל קצת פידבקים ממבקרי הפורום ולענות עליהם, זה לא מוקדם מדי להדביק אותי ?

[DareDevil]

כמה זמן לקח לך לעשות את הפרוייקט?

 

נמרוד...

[yigaljet]

למרק

כל הכבוד, איכותי, עדין, ונעים למראה,ושימושי לצרכן המתעניין

יגאל

[aviv007788]

אהלן מרק,

ראשית אומר לך שעשית עבודה מצויינת ומאוד יפה.

הייתי רוצה לדעת מהי העלות של כל הפרוייקט הזה?