Oggi, i convertitori AC-DC a impulsi occupano una posizione di leadership tra gli analoghi. La topologia più popolare per la conversione degli impulsi è la topologia flyback. Un altro motivo della sua popolarità è il modo abbastanza semplice ed economico di costruire un alimentatore multicanale, che si ottiene semplicemente aggiungendo ulteriori avvolgimenti secondari al trasformatore.

In genere, il feedback viene prelevato dall'output che richiede la tolleranza di output più precisa. Questa uscita determina quindi il rapporto di tensione per tutti gli altri avvolgimenti secondari. Tuttavia, a causa dell'effetto della dispersione dell'induttanza, non è sempre possibile ottenere la precisione richiesta nella regolazione dei parametri di uscita per i vari canali, soprattutto nel caso di un carico ridotto (o nessun carico) sul canale principale e un pieno carico dei canali secondari.

Post-regolatori e pre-caricatori possono essere utilizzati per stabilizzare l'uscita dei canali secondari. Tuttavia, il loro utilizzo aumenta il costo finale e riduce l’efficacia del prodotto, il che li rende meno attraenti per i consumatori. Questo problema è particolarmente acuto a causa delle tendenze negli standard più restrittivi per gli alimentatori che funzionano senza carico o in modalità standby.

La soluzione presentata nell'immagine 1 si chiama “Active Shunt Regulator” e consente di ottenere parametri conformi agli standard di input e allo stesso tempo mantenere un budget accettabile per il dispositivo finale.

Figura 1. Regolatore shunt attivo per topologia flyback multicanale

Lo schema funziona come segue. Mentre le uscite rientrano nei limiti di regolazione, il partitore di tensione R14 e R13 viene attivato dal transistor Q5, che spegne Q4 e Q1. Quando la corrente scorre attraverso Q5 in questa modalità operativa, si verifica un leggero precarico sull'uscita a 5 V.

La differenza di tensione nominale tra l'uscita a 5 V e l'uscita a 3,3 V è 1,7 V. Quando il carico sull'uscita a 3,3 V inizia ad aumentare il consumo di corrente senza un corrispondente aumento della corrente sull'uscita a 5 V, la tensione sull'uscita a 5 V aumenterà rispetto all'uscita a 3,3 V. B. Nel momento in cui la differenza delle tensioni nominali supera i 100 mV, Q5 si chiude, ciò provoca l'apertura di Q4 e Q1, che a sua volta consente alla corrente di uscita a 5 V di alimentare il carico sull'uscita a 3,3 V e ridurre la differenza nella deriva di tensione.

La corrente attraverso Q1 è determinata dalla differenza di tensione risultante tra i canali principale e secondario e consente di mantenere il rapporto di tensione originale indipendentemente dal carico, anche quando l'uscita è 3,3. Caricato al 100%, 5 V in funzione senza carico. La coerenza di Q5 e Q4 elimina la deriva termica dei parametri, poiché la variazione di VB-E di un transistor è compensata dalla variazione dell'altro. I diodi D8 e D9 non sono necessari, ma riducono la dissipazione di potenza in Q1, eliminando la necessità di un dissipatore di calore.

Poiché il circuito risponde solo alle differenze relative tra le due tensioni, è in gran parte inattivo a pieno carico e a carico leggero. Poiché lo shunt è collegato dall'uscita da 5 V all'uscita da 3,3 V, la perdita di potenza attiva nel circuito è ridotta del 66% rispetto a un regolatore shunt collegato a terra. Di conseguenza, l'efficienza rimane elevata a pieno carico e il consumo energetico rimane basso nell'intero intervallo di carico.

Questo articolo discuterà i metodi per trasmettere dati sui cavi di alimentazione dei dispositivi. Particolare attenzione è rivolta ai problemi che devono essere risolti dallo sviluppatore di tali dispositivi di comunicazione. Vengono forniti esempi dell'implementazione delle parti riceventi e trasmittenti per linee di comunicazione tramite cavi di alimentazione CC, nonché dell'implementazione di un canale di comunicazione tramite cavi di alimentazione CA di 220 Volt con una frequenza di 50 Hertz. Vengono descritti algoritmi tipici per il funzionamento di un microcontrollore di controllo.

Un po' di storia

L'idea di trasmettere segnali di controllo tramite cavi di alimentazione non è nuova. Negli anni '30 del secolo scorso furono condotti audaci esperimenti per trasmettere tali segnali attraverso i cavi della rete elettrica della città. I risultati ottenuti non furono molto impressionanti, ma non dobbiamo dimenticare che a quei tempi regnava la tecnologia delle lampade e la base degli elementi non era così diversificata. Oltre a tutti i problemi tecnici, si sono aggiunti quelli organizzativi: non esisteva uno standard unico: ogni sviluppatore ha fatto tutto da solo: sono state utilizzate frequenze e modulazioni diverse. Tutto ciò ha ostacolato lo sviluppo di questo settore delle comunicazioni.

Principio di funzionamento dei dispositivi trasmittenti e riceventi

Il principio di funzionamento di tali dispositivi è trasmettere segnali ad alta frequenza attraverso cavi di alimentazione CC o CA. Nelle linee elettriche CA, i segnali vengono spesso trasmessi nel momento in cui la corrente CA attraversa lo zero, ovvero quando la tensione di alimentazione è assente o minima. Il fatto è che il livello di interferenza in questo momento è minimo. In questo caso, il segnale di cui abbiamo bisogno viene trasmesso come tra una serie di interferenze.

Trasmissione di un segnale ad alta frequenza su una rete a corrente alternata

Un trasformatore viene spesso utilizzato per trasferire un segnale ad alta frequenza a una rete elettrica. La parte ricevente è solitamente costituita da un trasformatore di comunicazione e da un circuito su cui sono isolati i segnali ad alta frequenza necessari.

Metodo per trasferire segnali ad alta frequenza a una rete a corrente alternata

Nei circuiti di alimentazione CC viene utilizzato un metodo simile per trasmettere segnali ad alta frequenza, ma il principio di generazione di tale segnale è diverso: un potente interruttore (transistor) con la sua transizione bypassa brevemente la rete. Si nota una leggera diminuzione della tensione di rete (Fig. 3).

Metodo per generare segnali ad alta frequenza nelle reti CC

Sul lato ricevente è installato un rilevatore sensibile che rileva queste cadute di tensione nella linea. Successivamente, questi segnali vengono forniti all'ingresso di un amplificatore con funzione AGC, dopo di che i segnali ricevuti vengono trasmessi a un blocco logico, che può essere implementato su microcircuiti di integrazione su piccola scala o su un microcontrollore universale o un microcircuito specializzato che comprende tutti i componenti di cui sopra. Recentemente, i microcontrollori sono sempre più utilizzati per tali compiti grazie al loro prezzo basso e alle grandi capacità. Inoltre, l'uso di dispositivi programmabili consente di modificare lo scopo di tali dispositivi caricandovi un nuovo programma: questo è molto più semplice ed economico che creare un nuovo dispositivo elettronico con una dozzina di microcircuiti...

Schema a blocchi di un moderno modem PLC

Vantaggi e svantaggi di questo tipo di comunicazione

Il vantaggio di questo tipo di comunicazione è la condivisione di una linea elettrica cablata esistente. Cioè, non è necessario installare una linea di comunicazione e quasi in ogni stanza è presente una presa.

Gli svantaggi includono sia la complessità tecnica del dispositivo che la bassa velocità durante la trasmissione dei dati su distanze superiori a 100-300 metri.

Inoltre, non dimenticare che questo canale di comunicazione può essere organizzato solo tra i dispositivi collegati alla stessa fase della rete e solo all'interno di una sottostazione di trasformazione: i segnali ad alta frequenza non possono passare attraverso gli avvolgimenti del trasformatore di una sottostazione elettrica.

In linea di principio quest'ultima limitazione viene parzialmente eliminata mediante l'utilizzo di ripetitori passivi o attivi di segnali ad alta frequenza. Sono utilizzati sia per trasmettere segnali ad un'altra fase, sia per trasmettere segnali alla linea di un altro trasformatore.

Difficoltà tecniche nell'implementazione di un canale di comunicazione

Organizzare un canale di comunicazione affidabile su una rete elettrica è un compito non banale. Il fatto è che i parametri di rete non sono costanti, cambiano a seconda dell'ora del giorno: cambiano il numero di dispositivi collegati alla rete, il loro tipo e la potenza. Un'altra caratteristica negativa delle reti elettriche dei paesi dell'ex Unione Sovietica è l'egemonia: potenti sottostazioni di trasformazione che alimentano interi quartieri! Di conseguenza, centinaia di abbonati sono collegati a una fase del trasformatore e ognuno di loro ha un gran numero di dispositivi diversi nel proprio appartamento. Si tratta sia di dispositivi con alimentatori a trasformatore che di dispositivi con alimentatori switching. Questi ultimi vengono spesso implementati con violazioni in termini di radiazioni elettromagnetiche - interferenze, che creano un livello molto elevato di interferenze nella rete elettrica dell'edificio e in particolare della città.

In molti paesi, per alimentare gli edifici vengono utilizzati trasformatori compatti. Uno di questi trasformatori alimenta da 3 a 7 appartamenti o case. Di conseguenza, la qualità dell'elettricità fornita agli abbonati è notevolmente superiore a quella delle nostre reti elettriche. Inoltre, la resistenza tra il filo di fase e il neutro è maggiore. Tutti questi fattori ci consentono di avere condizioni migliori per la trasmissione dei dati in un appartamento o in un edificio rispetto alle nostre condizioni.

Un gran numero di dispositivi collegati alla rete porta ad una bassa resistenza tra il filo di fase e lo zero; può essere 1-3 ohm e talvolta anche inferiore. Concordo sul fatto che è molto difficile "oscillare" un carico così a bassa resistenza. Inoltre, non dimenticare che le reti hanno un'area molto grande, quindi hanno una grande capacità e induttanza. Tutti questi fattori determinano il principio stesso della costruzione di un tale canale di comunicazione: una potente uscita del trasmettitore e un'elevata sensibilità del ricevitore. Questo è il motivo per cui vengono utilizzati segnali ad alta frequenza: la rete ha più resistenza per le alte frequenze.

Non meno problematico è il cattivo stato delle reti elettriche, sia in generale che all'interno degli edifici. Queste ultime vengono spesso eseguite con violazioni, e viene violato anche il requisito minimo: la linea principale è realizzata con un filo più grosso rispetto alle linee di alimentazione in uscita alle stanze. Gli elettricisti conoscono un parametro come "resistenza del circuito fase zero". Il suo significato si riduce a una relazione semplice: più vicino alla sottostazione elettrica, più spessi dovrebbero essere i fili, ovvero la sezione trasversale dei conduttori dovrebbe essere maggiore.

Se la sezione dei fili viene scelta in modo errato, la posa della linea principale viene eseguita "così come accade", quindi la resistenza della linea smorza i segnali ad alta frequenza. La situazione può essere corretta migliorando la sensibilità del ricevitore o aumentando la potenza del trasmettitore. Sia il primo che il secondo sono problematici. Innanzitutto, c'è un'interferenza nella linea di comunicazione, quindi aumentare la sensibilità del ricevitore al livello di interferenza non aumenterà l'affidabilità della ricezione del segnale. Aumentare la potenza del trasmettitore potrebbe interferire con altri dispositivi, quindi non è una panacea.

Standard comuni. X10 standard

Lo standard più famoso per la trasmissione di comandi sulla rete elettrica è X10. Questo standard è stato sviluppato molto tempo fa, nel 1975 dalla società scozzese Pico Electronics. I dati vengono trasmessi utilizzando una serie di impulsi con una frequenza di 120 kHz e una durata di 1 ms. Sono sincronizzati con il momento in cui la corrente alternata passa attraverso lo zero. Per ogni passaggio per lo zero viene trasmesso un bit di informazione. Il ricevitore attende tale segnale per 200 µs. La presenza di un impulso flash nella finestra significa un "uno" logico, la sua assenza significa uno "zero" logico. I bit vengono trasmessi due volte: la prima volta in forma diretta, la seconda volta in forma inversa. Tipicamente, i moduli vengono implementati come dispositivi separati, ma ora vengono sempre più implementati non sulla base di componenti diversi, ma utilizzando un microcontrollore. Ciò riduce le dimensioni del ricevitore, consentendo l'integrazione di hardware intelligente anche nel portalampada o nel campanello.

Come accennato in precedenza, un segnale ad alta frequenza non può propagarsi oltre la sottostazione e la fase del trasformatore. Pertanto, per ottenere la comunicazione in un'altra fase, vengono utilizzati i cosiddetti ripetitori attivi. Bisogna però tenere presente che il ricevitore ascolta il segnale solo in determinati orari. Pertanto, utilizzano ricevitori “intelligenti” con parametri modificati

Questo standard di comunicazione presenta sia vantaggi che svantaggi. In primo luogo, lo ha sviluppato molto tempo fa, allora non c'erano i microcontrollori e tutti i circuiti erano analogici, utilizzando numerosi componenti. Pertanto, il protocollo di comunicazione è a velocità molto bassa: non viene trasmesso più di un bit in un periodo di rete. Il fatto è che il bit viene trasmesso due volte: nel primo semiciclo viene trasmesso in forma diretta e nel secondo semiciclo al contrario. In secondo luogo, alcuni comandi vengono inviati in gruppi. Ciò aumenta ulteriormente il tempo di comunicazione.

Un altro svantaggio significativo di questo protocollo è la mancanza di conferma della ricezione del comando da parte del dispositivo. Cioè, dopo aver inviato un comando, non possiamo essere sicuri della sua consegna garantita al destinatario. Anche questo non favorisce la diffusione di questo standard.

Propria esperienza. Reinventare la ruota

Dopo aver testato in condizioni reali numerosi dispositivi già pronti che consentono la trasmissione di comandi attraverso una rete elettrica, sono giunto a una conclusione deludente: a casa, con un budget limitato, senza dispositivi specializzati e (cosa c'è da nascondere?) conoscenza, lo farà non sarà possibile inventare qualcosa di ingegnoso. Ma niente e niente ti impedisce di realizzare un bel mestiere per te stesso, nelle tue condizioni specifiche. Ciò significa anche l'ambito di applicazione di un tale prodotto, le distanze su cui devono essere trasmessi i comandi, nonché la funzionalità di tale dispositivo.

Completiamo alcune formalità sotto forma di una sorta di specifica tecnica per il nostro progetto:

• il dispositivo deve trasmettere i dati tramite i cavi della rete elettrica;
• i dati devono essere trasmessi durante le “pause” attuali, ovvero quando la tensione di rete è minima;
• l'affidabilità del canale di comunicazione è garantita sia a livello hardware (livello ottimale del segnale nel punto di ricezione) che a livello software (i dati vengono trasmessi con una somma di controllo per rilevare danni ai dati ricevuti, i comandi vengono trasmessi più volte, il fatto di ricevere il il comando da parte del dispositivo ricevente viene confermato inviando un segnale corrispondente al dispositivo host);
• Semplificheremo al livello richiesto sia i protocolli per lo scambio di dati tra i dispositivi sulla rete sia il tipo di modulazione. Supponiamo che un bit di dati venga trasmesso per 1 millisecondo. Un'unità verrà trasmessa sotto forma di una raffica di impulsi di questa durata e in sua assenza verrà trasmesso uno zero;
• sulla rete tutti i dispositivi ascoltano i segnali, ma solo il dispositivo a cui è indirizzato tale comando esegue il comando ricevuto. Cioè, ogni dispositivo ha il proprio indirizzo individuale: numero.

La circuiteria stessa della parte esecutiva di tali dispositivi può essere diversa. Siamo interessati al circuito delle parti riceventi e trasmittenti.

La figura mostra uno schema di un dispositivo reale che trasmette comandi su una rete elettrica. La parte esecutiva del dispositivo controlla la luminosità della lampada, ovvero è un dimmer.

Diamo uno sguardo più da vicino al diagramma. Il trasformatore T1 e il ponte a diodi D1-D4 forniscono alimentazione al dispositivo. Il nodo R8\R11, il diodo D6 e il transistor Q1 forniscono la formattazione del segnale che indica la tensione minima nella rete di alimentazione (frequenza 100 Hz). I pulsanti S1-S3 servono per controllare localmente il funzionamento del dimmer: modificano la luminosità della lampada, consentono di salvare questo parametro come predefinito, così come i tempi di salita e discesa della lampada. Il LED visualizza le modalità operative del dimmer e il fatto che i segnali vengono ricevuti. I restanti LED mostrano la luminosità della lampada e l'ora in cui la luminosità cambia.

I resistori R11 e R12 formano un partitore di tensione e vengono utilizzati per impostare la "sensibilità" della parte ricevente del dispositivo. Modificando i rapporti di resistenza di questi resistori, è possibile influenzare la risposta del dispositivo sia alle interferenze che al segnale utile.

Il trasformatore di comunicazione T2 viene utilizzato per l'isolamento galvanico delle parti riceventi e trasmittenti del dispositivo e trasmette anche segnali ad alta frequenza alla rete elettrica dell'edificio.

La parte trasmittente è costituita dal transistor Q2 e da uno degli avvolgimenti del trasformatore T2. Presta attenzione al diodo zener D5: è questo che protegge la giunzione del transistor dai guasti durante le interferenze ad alta tensione a breve termine nella rete.

La parte ricevente è un po' più complicata: uno degli avvolgimenti del trasformatore T2, insieme al circuito oscillante parallelo L1\C2, forma un circuito complesso del percorso ricevente. I diodi D8 e D9 proteggono l'ingresso del microcontrollore dal limite di tensione. Grazie a questi diodi la tensione non può superare il valore della tensione di alimentazione (nel nostro caso 5 Volt) e non può diventare negativa sotto i meno 0,3-0,5 Volt.

Il processo di ricezione dei segnali viene eseguito come segue. I pulsanti di polling e il lavoro con il display non hanno caratteristiche speciali. Pertanto, non descriverò il loro lavoro.

La subroutine ricevente attende un segnale di passaggio per lo zero corrente. Al verificarsi di questo evento viene avviata la procedura di polling del comparatore analogico che dura circa 250 microsecondi. Se non vengono ricevuti segnali, la subroutine riprende il suo lavoro dall'inizio.

Quando viene ricevuto un segnale qualsiasi (il comparatore ne ha emesso uno logico in uscita), viene avviata la procedura di analisi del segnale ricevuto: per un certo tempo il comparatore viene interrogato per la presenza di un segnale lungo. Se il segnale ricevuto ha la durata richiesta, il segnale ricevuto è considerato affidabile. Successivamente viene avviata la procedura per ricevere il numero richiesto di bit di dati trasmessi dal dispositivo remoto.

Dopo aver ricevuto tutti i dati, questi vengono analizzati per vedere se corrispondono al checksum accettato nello stesso pacco. Se i dati vengono ricevuti in modo affidabile, il comando viene riconosciuto come valido ed eseguito. Altrimenti i dati ricevuti vengono ignorati e il programma viene eseguito nuovamente.

Anche il processo di trasmissione dei segnali alla rete viene eseguito interamente dal microcontrollore. Se è necessario trasferire dati, la subroutine attende la condizione iniziale: ricevere un segnale di passaggio per lo zero corrente. Dopo aver ricevuto questo segnale, viene mantenuta una pausa di 80-100 microsecondi, dopodiché un pacchetto di impulsi della frequenza e durata richieste viene trasmesso alla rete elettrica. I segnali ad alta frequenza passano attraverso la piccola capacità del condensatore ad alta tensione C1 nella rete praticamente senza perdite. I burst della frequenza richiesta vengono generati utilizzando un generatore PWM hardware disponibile in questo microcontrollore. Come hanno dimostrato gli esperimenti, la frequenza di trasmissione del segnale ottimale è compresa tra 90 e 120 kHz. L'uso di queste frequenze è consentito senza la necessità di registrazione presso le autorità di vigilanza competenti sia in Russia che in Europa. (norma CENELEC)

E ora la risposta alla domanda più frequente: qual è il raggio di comunicazione tra tali dispositivi? La risposta è semplice: la portata della comunicazione è influenzata da molti fattori: la qualità delle linee elettriche, la presenza di “twist” e scatole di montaggio, il tipo di carico e la sua potenza...

Dalla pratica: in una piccola città, su una linea elettrica che alimenta 30-50 case private, al mattino e durante il giorno (quando si utilizzano meno elettrodomestici), il raggio di comunicazione è molto più elevato che in una grande città con un centinaio appartamenti nella stessa fase.

Risponderò anche alla seconda domanda comune: come aumentare il raggio di comunicazione? Per fare ciò, è possibile aumentare la potenza del segnale trasmesso alla rete elettrica, nonché migliorare la parte ricevente del dispositivo.

L'amplificatore di potenza può essere realizzato utilizzando il comune microcircuito TDA2030 o TDA2003 (sebbene i parametri dichiarati dal produttore siano diversi, funzionano bene).

La parte ricevente è più difficile da modificare:

• aggiungere un amplificatore di ingresso e AGC;
• aggiungere filtri a banda stretta all'ingresso del dispositivo. La soluzione più semplice è questa: un circuito seriale sintonizzato sulla frequenza richiesta.

Un generatore è una macchina elettrica che converte l'energia di rotazione meccanica in energia di corrente alternata. La corrente alternata prodotta dalle bobine del generatore viene raddrizzata da diodi e carica le batterie della barca. Il regolatore di tensione mantiene una tensione costante all'uscita dal generatore e per la carica a tre stadi è installato un regolatore esterno o shunt. Senza di esso, la ricarica rapida delle batterie quasi scariche dal generatore del motore di una barca è impossibile.

Il generatore più semplice

Il generatore più semplice è un'asta di metallo con un filo avvolto attorno ad essa. Se un magnete permanente viene spostato sotto l'asta, l'asta verrà magnetizzata in diverse direzioni e il campo magnetico alternato che si forma nel filo causerà impulsi di corrente di polarità alternata.

La corrente che si genera nel conduttore è direttamente proporzionale alla forza del campo magnetico, alla velocità di movimento del magnete e al numero di giri di filo attorno all'asta.

Il generatore assumerà l'aspetto consueto se il movimento traslatorio del magnete viene sostituito con uno rotatorio e le bobine in cui nasce la corrente vengono disposte in cerchio. Tuttavia, sarà possibile regolare la corrente in un tale generatore solo in base alla velocità del motore, e questo è molto scomodo.

Come funziona il regolatore di tensione su un motore di una barca?

Un vero generatore viene controllato modificando la forza del magnete. Per fare ciò, invece di uno permanente, viene utilizzato un elettromagnete, nel cui nucleo di ferro è concentrato un campo magnetico, creato dalla corrente che scorre attraverso la bobina. L'intensità del campo magnetico è proporzionale alla corrente nella bobina di eccitazione, quindi la variazione della corrente nella bobina aumenta o diminuisce la potenza del generatore. Il dispositivo che controlla la corrente di eccitazione e la potenza del generatore è chiamato regolatore di tensione.

I regolatori elettromeccanici sono i primi dispositivi di questo tipo. La corrente di eccitazione scorre attraverso la leva del relè, che ruota rispetto al punto F e chiude i punti "Accensione" e "Massa". L'“accensione” è collegata al terminale positivo della batteria tramite la chiave di accensione del motore. La molla di regolazione mantiene la leva del relè contro il contatto "Accensione".

Se la tensione della batteria è bassa la corrente di eccitazione è massima e il generatore produce la corrente massima. Quando la tensione della batteria sale al valore impostato (tra 13,8 e 14,2 volt), la corrente che scorre dall'accensione a massa attraverso la bobina del relè aumenta, il relè si attiva, spinge la leva verso il basso e apre il contatto. La corrente di eccitazione scende a zero, l'uscita del generatore scende a zero, la tensione della batteria scende e il relè chiude il contatto di accensione. Il processo ricomincia da capo.

Maggiore è la tensione della batteria, più a lungo il contatto rimane nella posizione abbassata. L'uscita del generatore commuta tra il massimo e lo zero centinaia di volte al secondo, mantenendo costante la tensione media mentre la corrente tende a zero (più la corrente assorbita dal carico collegato). La tensione di carica della batteria nel regolatore elettromeccanico viene impostata tramite la tensione della molla.

Il principio di funzionamento di un regolatore di tensione elettronico è simile. Se la tensione sulla batteria è bassa, anche la tensione alla base del transistor 1 è bassa ed è spento. In questo stato, il transistor 1 agisce come un'alta resistenza tra la base del transistor 2 e la massa, quindi la tensione alla base del transistor 2 è alta ed è acceso. Il transistor 3 amplifica la corrente collettore-emettitore del transistor 2 di venti volte o più, provocando una corrente elevata nella bobina di eccitazione e una corrente di uscita massima del generatore.

Dopo che la tensione sulla batteria aumenta, il transistor 1 si accende. La resistenza tra la base del transistor 2 e la massa diminuisce ed i transistor 2 e 3 si spengono, interrompendo il flusso di corrente nella bobina di eccitazione. Senza corrente di eccitazione, il generatore smette di produrre corrente.

I transistor si accendono e si spengono centinaia di volte al secondo. La corrente di eccitazione media e la corrente di uscita del generatore dipendono da quanto tempo il sistema rimane nello stato acceso e spento.

Perché hai bisogno di un regolatore di tensione shunt?

I regolatori di tensione del generatore fuoribordo standard sono regolatori di tipo automobilistico che funzionano bene nelle seguenti condizioni:

• la batteria è una batteria di avviamento con piastre sottili
• La batteria è quasi sempre completamente carica
• La differenza di temperatura tra il regolatore e la batteria è piccola
• La caduta di tensione tra la batteria e il generatore è inferiore a 0,1 volt

Nelle auto, all'avvio del motore, la batteria si scarica del 5-10%, dopodiché, anche al minimo, la potenza del generatore è sufficiente per alimentare tutti i consumatori e ricaricare la batteria. Poiché la batteria di avviamento non viene scaricata in modo significativo, la sua ricarica non richiede molto tempo e la seconda fase di ricarica necessaria per le batterie di trazione diventa superflua.

I regolatori di tensione del motore fuoribordo sono caricabatterie con limitazione massima di corrente e tensione di 13,8 - 14,2 volt. Ma la tensione di 13,8 volt è superiore alla tensione consigliata per la fase di carica di mantenimento per batterie a scarica profonda, mentre la tensione di 14,2 è inferiore alla tensione della fase di saturazione.

Un generatore con un regolatore standard non caricherà mai completamente una batteria completamente scarica, ma la sovraccaricherà e la danneggerà solo se rimane collegato alla batteria per un lungo periodo.

Cosa possono fare i regolatori di tensione esterni

Regolatore di tensione impermeabile prodotto da Sterling Power. La corrente massima del generatore è 120 A. Il regolatore di tensione è adatto a qualsiasi motore fuoribordo: Honda, Suzuki, Yamaha e altri.

Un regolatore di tensione del motore intelligente della barca controlla la ricarica delle batterie della barca a trazione. La carica avviene in tre fasi, chiamate fase di saturazione, assorbimento e carica di mantenimento.

Grafici di tensione e corrente durante le tre fasi di carica di una batteria a scarica profonda. La ricarica avviene quando la tensione della batteria scende sotto i 12,8 Volt

Durante la fase di saturazione, quando si carica con corrente continua, la batteria guadagna rapidamente il 75-80% della sua capacità nominale e la tensione ai suoi terminali sale a 14,4-14,8 volt (a seconda del tipo). In questo momento il regolatore passa alla fase di assorbimento. In questa fase la ricarica avviene più lentamente e la corrente di carica viene gradualmente ridotta per adattarsi allo stato attuale della batteria. Dopo che la corrente è scesa all'1-2% della capacità, la carica è completata e il regolatore passa alla modalità di carica di mantenimento, durante la quale monitora la tensione della batteria e si ricarica se la tensione scende al di sotto di 13 volt.

• Per evitare di danneggiare la batteria durante la ricarica, i regolatori di tensione esterni sono dotati di sensori termici integrati. La ricarica si interrompe se la temperatura della batteria sale a 50 gradi.
• Batterie di diversi tipi e dimensioni richiedono curve di carica diverse e diversi valori di tensione e corrente, quindi i regolatori intelligenti dispongono di modalità preimpostate per caricare batterie ad acido liquido, AGM e gel.
• Sul motore fuoribordo è installato un regolatore di tensione esterno in parallelo a quello standard, che entra in funzione in caso di guasto del regolatore intelligente.

Svantaggi dei regolatori di shunt

Sebbene i regolatori intelligenti siano adatti a tutti i tipi di generatori e batterie per imbarcazioni, l'installazione può sembrare difficile per chi non ha conoscenze elettriche precedenti. In alcuni casi, per collegare il regolatore, sarà necessario determinare il tipo di generatore utilizzato e rimuoverlo dal motore. Inoltre, si sconsiglia di installare regolatori di tensione shunt sui nuovi motori fuoribordo, per non violarne la garanzia.

Il caricabatterie per alternatore Sterling Power fino a 120 A (12 Volt) consente la ricarica della batteria a ciclo profondo e connessioni multiple della batteria fino a cinque volte più veloci

Difficoltà di installazione e problemi di garanzia possono essere evitati se si utilizzano quelli di bordo alimentati da un generatore del motore della barca. Caricano anche le batterie in tre fasi, funzionano con generatori fino a 400 A e producono tensioni di 12, 24 o 36 volt. I modelli potenti sono dotati di diodi divisi integrati per il collegamento di più batterie.

Caricabatterie impermeabile Sterling Power BBW 1212. Corrente di carica fino a 25 ampere. Alimentato da un generatore a motore per barca. Si collega alla batteria di avviamento e inizia a funzionare solo dopo che è completamente carica

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