Zasilanie świateł z akumulatora 12V - poradnik jak to zrobić

[Qwet]

Zakładam ten temat, ponieważ dostaję dużo zapytań jak zrobić zasilanie wszystkich urządzeń elektrycznych z akumulatora, czyli jak zrobić ładowanie akumulatora z obu cewek iskrownika.

Jakie są zalety takiego rozwiązania to sprawa oczywista - stabilna jasność świateł praktycznie niezależna od obrotów, możliwość założenia xenonów, oszczędnych żarówek LED, a poza tym też można podłączać dodatkowe urządzenia na 12V jak ładowarka do telefonu itd. Jedyna wada że kiedy zostawimy silnik pracujący na wolnych obrotach, prądnica wytwarza znacznie mniejszą moc niż normalnie, a światła nadal pobierają tyle samo prądu, to po paru godzinach akumulator nam się rozładuje. Tylko że silnik nigdy nie pracuje na wolnych obrotach dłużej niż jakieś 10 minut (czekanie pod szlabanem aż pociąg przejedzie) więc w praktyce coś takiego nam nie grozi, po ruszeniu z miejsca prądnica to nadrabia i doładowuje akumulator, także bilans mocy wychodzi już "na plus". No dobra, teraz do rzeczy.


MODYFIKACJA ISKROWNIKA
Przede wszystkim z prądnicą (iskrownikiem) simsona jest taki problem, że rozmieszczenie nabiegunników cewek nie wypada równo co 60 stopni kątowych, a zatem napięcia nie są ze sobą w fazie jak w innych prądnicach motocyklowych. Z tego powodu połączenie równoległe cewek spowoduje przepływ prądów wyrównawczych między cewkami i niepotrzebne straty mocy. Lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie cewek 6V i połączenie ich szeregowo, ale tutaj również suma wektorowa napięć nie będzie równa ich sumie algebraicznej, czyli nadal nie wyciągniemy 100% mocy. Najlepszą opcją jest więc nie łączenie ze sobą cewek i zastosowanie później osobnych prostowników/regulatorów do każdej z cewek, wówczas możemy uzyskać pełną moc z każdej z cewek. Z tego powodu w dalszej części opracowania skupię się tylko na takim rozwiązaniu.

Najpierw trzeba upewnić się że mamy obie cewki 12V. Można je rozpoznać po tym że są nawinięte cieńszym drutem. Tutaj małe porównanie:

Cewki 6V:


Cewki 12V:


Kolejna sprawa, z każdej cewki trzeba wyprowadzić oba końce uzwojeń za pomocą osobnych przewodów. Jedna z cewek powinna mieć już oba końce wyprowadzone, a w drugiej cewce jedno z końców uzwojenia jest przylutowane do nabiegunnika. Tutaj widać miejsce przylutowania:



Trzeba je odlutować od nabiegunnika, przylutować przewód i porządnie zaizolować, na przykład rurą termokurczliwą. Inną opcją jest odwinięcie uzwojenia i nawinięcie na nowo, ale jest to dość czasochłonne. Można również po prostu kupić drugą cewkę 12V w wersji z dwoma wyprowadzeniami.

Mając już przygotowane obie cewki z wyprowadzonymi dwoma końcami z każdej z nich, można pomyśleć o sposobie prostowania i stabilizowania napięcia ładowania.


REGULATOR NAPIĘCIA - OPCJA NR 1
Pierwsza możliwość to wykorzystanie ELBY. Potrzebne będą dwie ELBY, po jednej na każdą cewkę, oraz dwa mostki prostownicze.
Tutaj wycinek schematu, przedstawiający podłączenie takiego układu ładowania:



Mostki Graetza mogą być to tanie chińskie mostki KBPC1010, KBPC2506 itp itd. Można też samodzielnie zbudować takie mostki na diodach prostowniczych.
Kondensator 1000uF 16V (lub większy) zawsze warto dać dla poprawy filtrowania napięcia zasilania.
Bezpiecznik przy akumulatorze zastosować 5A lub większy, ponieważ prąd ładowania będzie większy, jak i również pobór prądu przed odpaleniem silnika, zwłaszcza jak zasadzimy z przodu H4 60/55W
Stacyjka w takim układzie służy tylko do załączania akumulatora do linii +12V oraz zwierania obwodu gaszenia silnika, reszta instalacji może być zasilana z wyjścia +12V zaznaczonego na schemacie po prawej stronie.


REGULATOR NAPIĘCIA - OPCJA NR 2
Rozwiązanie bardziej nowoczesne, czyli zastosowanie motocyklowych regulatorów napięcia. Muszą to być regulatory koniecznie pełnomostkowe, jednofazowe, bez wyjścia do zasilania świateł. Nie będę się rozpisywać w których motocyklach/motorowerach/quadach są takie regulatory, ani tym bardziej który pin jest od czego, bo regulatorów na rynku jest mnóstwo, większość chińska, a w takim sprzęcie koszmarnie trudno o kompetentny schemat elektryczny czy tym bardziej rozkład wyprowadzeń we wtyczce. Podam za to jeden sposób na zidentyfikowanie typu regulatora i jego wyprowadzeń. Otóż, jeżeli jeden z przewodów regulatora ma kolor RÓŻOWY, to mamy 99% pewności, że jest to regulator pełnomostkowy, a jego wyprowadzenia mają następujące funkcje:
- CZERWONY - wyjście +12V do akumulatora
- ZIELONY - masa
- ŻÓŁTY - początek uzwojenia cewki ładowania
- RÓŻOWY - koniec uzwojenia cewki ładowania
Regulator może mieć jeszcze dodatkowy CZARNY przewód, ale to nie przeszkadza, wtedy trzeba go połączyć z przewodem CZERWONYM.
Tutaj wycinek schematu, przedstawiający podłączenie takiego układu ładowania:



Niestety taki układ ma pewną wadę - regulacja przez zwieranie cewek po przekroczeniu napięcia. W przeciwieństwie do nowoczesnych konstrukcji, cewki simsona nie są przystosowane do pracy w pełnym zwarciu, więc podczas jazdy simsonem bez włączonych świateł uzwojenia cewek mogą się trochę przegrzewać.


REGULATOR NAPIĘCIA - OPCJA NR 3
Rozwiązaie rzadko stosowane - równoległy stabilizator napięcia. Napięcie z obu cewek wstępnie prostowane przez mostki prostownicze podobnie jak w opcji nr 1, ale zamiast dwóch regulatorów szeregowych ELBA jest jeden regulator równoległy.
Tutaj wycinek schematu, przedstawiający podłączenie takiego układu ładowania:



Jest to mój ulubiony sposób stabilizacji napięcia. Zapewnia najmniejsze zakłócenia na linii zasilania, co jest istotne przy stosowaniu różnych urządzeń elektronicznych zasilanych z 12V - kamera, nawigacja itp. Druga sprawa, w przeciwieństwie do opcji nr 2, cewki nigdy nie są zwierane przez regulator i pracują ciągle pod średnim obciążeniem, dzięki czemu mniej się grzeją. Kolejna rzecz, napięcie generatora nie "szaleje" tak bardzo jak przy regulatorach zwierających i dzięki temu można je wykorzystać jako sygnał dla obrotomierza, sygnał dla układu odcięcia zapłonu itp.

No dobra, ale skąd wziąć ten równoległy regulator napięcia? Otóż należy go zbudować
Tutaj schematy dwóch wariantów równoległego regulatora napięcia:



Pierwszy wariant (ten po lewej) to najprostszy regulator równoległy jaki byłem w stanie wymyślić. Wykorzystuje dosłownie 4 elementy elektroniczne. Niestety stabilizowane napięcie nie jest zbyt stabilne i waha się w granicach od około 13,5V do 14,8V.
Bardzo ważna rzecz - tranzystor TIP147 musi być przykręcony do dużego radiatora, o szerokości co najmniej 12cm - im większy tym lepszy. Na przykład A5724/80. Przy wyłączonych światłach tranzystor będzie wydzielał ponad 50W mocy ciepła! Pomiędzy tranzystor a radiator trzeba dać pastę termoprzewodzącą taką jaką smaruje się procesory w komputerach, a radiator musi być odizolowany od masy (części metalowych motocykla) i innych połączeń elektrycznych.

Drugi wariant (ten po prawej) jest już bardziej wyrafinowany, posiada filtry tłumiące przepięcia i samowzbudne oscylacje. Dzięki zastosowaniu porządnego źródła napięcia odniesienia TL431 napięcie stabizowane waha się w granicach od 14,0V do 14,2V. Przy jednoczesnej dobrej filtracji zakłóceń.
Większość ciepła będzie się wydzielała w czterech rezystorach mocy 10Ω 20W, dzięki czemu tranzystor IRF9540 będzie się grzał znacznie mniej i do jego chłodzenia wystarczy niewielki radiator np. od procesora starego komputera. Oczywiście tutaj radiator też musi być odizolowany od części metalowych motocykla i od połączeń elektrycznych. Ze względu na stopień skomplikowania drugiego układu, wypadałoby go polutować na płytce PCB, na przykład płytce uniwersalnej.


Uprzejmie proszę forumowych elektro-mózgów IFA_1988, maras52 i innych, o recenzję - jest jeszcze czas na poprawki tego poradnika

_

[kamilo0002]

Świetnie napisany poradnik, choć dla niektórych może wydawać się skomplikowany. Przypinam.
Prośba do użytkowników, którzy korzystają z tak rozbudowanych poradników. Wspierajcie autora przynajmniej punktami reputacji, klikając serduszko pod postem.