вторник, 4 февраля 2014 г.

Амперметр в мотоцикл Урал: часть 1

Я уже давно болею идеей напичкать свой Урал всякими датчиками и индикаторами всего чего только можно. В данной заметке речь пойдёт об амперметре. Для чего он нужен? Попробую объяснить для чего же он нужен по крайней мере лично мне... 

Начиная с 10ых моделей, Днепры(за исключением Днепр-12) и, начиная с модели М-67, Уралы получили 12-и вольтовое электрооборудование с генератором Г-424. 



Технические характеристики генератора Г-424
Номинальное напряжение, В
14
Номинальная мощность, Вт
150
Ток полной отдачи, А
11
Частота вращения якоря, которая обеспечивает напряжение 14В, об./мин, при нагрузке 0A
1300
Частота вращения якоря, которая обеспечивает напряжение 14В, об./мин, при нагрузке 11A
2400
Максимальная мощность при кратковременных перенагрузках, Вт
200
Частота вращения отдачи максимальной мощности, об./мин
5000
Масса генератора, кг
3,8

Номинальная мощность 150 ватт, ток полной отдачи 11А при 14В. Много? :)



Обратите внимание на некоторые особенности данного генератора, процитирую инструкцию по эксплуатации мотоцикла Днепр-11:
Характерные особенности генератора: при малой частоте вращения ротора обмотка возбуждения генератора должна питаться от внешнего источника постоянного тока (аккумуляторной батареи) и лишь после возбуждения от аккумулятора при частоте вращения ротора, превышающей 2400 r/min, генератор переходит на работу от самовозбуждения. Эксплуатация генератора при полностью разряженном аккумуляторе невозможна - генератор не возбуждается.
В реальных условиях эксплуатации получается следующая ситуация: пока двигатель работает на ХХ - обмотка генератора как и вся остальная бортовая сеть питается от аккумулятора, когда двигатель работает на средних и выше оборотах - генератор питает бортовую сеть и заряжает аккумулятор. 

А теперь рассмотрим ситуацию из жизни: вы сели на мотоцикл поздно вечером и поехали покататься по городу. Штатная фара в мотоцикле имеет мощность 55 ватт, т.е. потребляет ток примерно 4А при напряжении боротвой сети 14В. Приплюсуем сюда задний габарит - это 5-и ваттная лампочка, подсветка приборной панели - 3-ёх ваттная лампочка. Лампа стоп-сигнала горит не постоянно, как и поворотники, но тем не менее они "кушают" тоже по 5 ватт каждая. Итого мы получаем, что остановившись на светофоре под горкой, удерживая тормоз, и показывая поворот у вас только одни электроприборы потребляют около 80 ватт(6-7 ампер при 12-14 вольтах) и это не считая электроэнергии которая идёт на искрообразование и возбуждение генератора. Минута на светофоре проходит совершенно незаметно, но не для вашего аккумулятора, который "кормит" всю бортовую сеть... Отдаёт ток аккумулятор как правильно быстро, а заряжается - намного дольше. 
Если частота появления светофоров(или остановок другого рода) на вашем пути будет большая - есть ненулевая вероятность того, что домой вы можете приехать с севшим аккумулятором или не приехать вообще. И такие случаи на отечественных оппозитах с штатными генераторами далеко не редкость, особенно в случае плохого(или имеющего небольшую ёмкость) аккумулятора либо большого количества потребителей, ведь из штатных средств контроля зарядки аккумулятора в мотоцикле предусмотрена лишь контрольная лампа, которая загорается лишь в случае отказа РР либо выхода из строя генератора.

Выходы из проблемы могут быть разные - начиная от высоких оборотов ХХ и заканчивая установкой импортного генератора. В моём случае компромисс достигнут аккумулятором большой ёмкости от ИБП(18 а/ч) и так называемым ЗАЗ-генератором(штатный Г-424 с начинкой от Г-502) на 360 ватт, которого вполне хватает на кормление как штатной, так и дополнительных фар при движении. И вот теперь мы подошли к главному - для предупреждения возможности непредвиденной разрядки аккумулятора я собственно и хочу поставить амперметр.

Амперметр, как все помнят из курса школьной физики, это прибор измеряющий силу тока в цепи. Наличие амперметра(и вольтметра, в некоторых советских авто они кстати так и стояли в паре) позволяет получить полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи. 

Амперметр включается в разрыв электрической цепи между АКБ и генератором. Мне, к сожалению(а может и к счастью), не удалось найти стрелочный амперметр, поэтому прийдётся реализовывать его другим путём - программным, при помощи шунта и закона Ома. Сложно? Отнюдь.

Шунт 75ШС имеет следующие характеристики:
- максимальный ток - 10 А;
- максимальное напряжение на зажимах  при токе 10 А - 75 мВ;
- габаритные размеры - 100 х 20 х 13мм.

Шунт 75ШС
На данный момент в мотоцикле установлен в разрыв цепи "плюс генератора" - "АКБ" шунт, с зажимов которого снимаются показания напряжения в милливольтах. Сопротивление шунта известно. По закону Ома: I=U/R . Вот собственно и всё. Преобразовывать показания напряжения в показания протекающего тока я собираюсь программно с помощью бортового компьютера... Но это уже будет отдельная статья в будущем. Сейчас провода от шунта выведены на руль, и снимать показания можно милливольтметром, преобразовывая в уме.

Кстати, "будущий амперметр" позволяет определить направление протекающего тока - полярностью напряжения. Это значит что при варианте подключения плюсовой клеммы милливольтметра к зажиму шунта отвечающему за плюс АКБ показания будут положительны в случае зарядки АКБ и отрицательны в случае разрядки.


Шунт спрятан от воздействий внешней среды внутрь рамы
Заизолирован как положено - синей изолентой
Его почти не видно, вода так точно затекать не будет - рама приварена под углом вниз

Зажигание выключено
Зарядка в 1 А.

Немножко демонстрации на видео:


На видео хорошо видны некоторые аспекты работы генератора Г-424 и зажигания Совек:
- при включении зажигания и неработающем двигателе катушка отключается через пару секдунд;
- на ХХ зарядки нет, зарядка появляется на средних оборотах;

Продолжение следует...