Tenho um alternador de veículo regulado internamente que usa uma luz de bateria convencional conectada entre o terminal da excitatriz e o positivo.
Obviamente, quando o alternador não está girando, o terminal da excitatriz é aterrado, então a lâmpada está acesa, quando o alternador está girando e carregando o terminal fica energizado, portanto, nenhuma diferença de tensão e a lâmpada apaga.
Quero me livrar da lâmpada e ter tudo no meu motor controlado e monitorado com meu próprio MCU.
Como o alternador precisa “ver” uma corrente no terminal da excitatriz, não tenho opção senão substituir a lâmpada por um resistor de baixo valor. Nada acima de 25Ω funciona, então estou usando um resistor de 20Ω. Isso funciona e permite que o alternador carregue.
Agora, quero conectar um MCU 3v3 para monitorar o estado deste circuito e substituir o elemento visual da lâmpada. Mas não parece tão simples quanto parece à primeira vista.
Este é um circuito de alternador padrão: 
Este é o circuito que experimentei: 
Isso permite que o alternador carregue e produza 2,8-3 V para o MCU quando o alternador está carregando, mas quando está 0,7 V quando não está carregando. Obviamente, posso aumentar a voltagem usando um zener de 3,3 V (só tinha um de 3 V à mão), mas como posso diminuir o 0,7? Eu tentei colocar um resistor pull down em paralelo com o zener criando um divisor de tensão, mas isso afeta os 3v quando o alternador está carregando.
Eu também tentei usar um acoplador, mas não importa o valor do resistor que eu uso, não consigo fazer com que o opto seja acionado.
Pode parecer que 0,7 é baixo o suficiente para registrar baixo, mas quero ter certeza de que este circuito funcionará com todos os alternadores. Portanto, preciso que o valor seja o mais baixo possível.
Qual é a melhor maneira de monitorar o terminal da excitatriz de um alternador com um MCU?
Comentários
- Uma maneira fácil de fazer isso seria manter a lâmpada e usar um sensor de corrente de efeito Hall como allegromicro.com/en/Products/Current-Sensor-ICs.aspx , o que não afetaria o alternador
- Gosto dessa ideia, mas a lâmpada tem que vá, o sensor de corrente funcionaria em linha com o terminal D + e o resistor de carga?
- Por que a lâmpada tem que desligar?
- Por muitos motivos, a intenção é monitorar e controlam várias funções de motores mecânicos, às vezes eles estão em veículos de luxo / caros que possuem d ashboards e ter uma lâmpada conectada seriam feios e considerados uma bodge. Existem também muitos outros motivos pelos quais a fiação de uma lâmpada, etc., não é aceitável, deve haver um único fio diretamente entre o terminal D + e meu dispositivo.
- Você está detectando a corrente de campo do alternador que é amplificada no alternador para criar uma corrente de carga detectando a tensão de erro de uma referência interna. Você quer medir a corrente de excitação ou a corrente de carga? De qualquer maneira, você precisa de um shunt de 50mV a 75mV na corrente máxima com um INA para amplificar a tensão usando um shunt do tipo Kelvin ou mesmo um pedaço de fio plano. O que você espera medir? Apenas a corrente de carga pode detectar um mau 1 de 6 diodos? A corrente de excitação não é linear com a corrente de carga e varia com RPM, bem como diodos defeituosos
Resposta
O que acontece no terminal do indicador é que há “um trio de diodos das fases do enrolamento que fornecem a corrente para a bobina de campo. Quando o alternador liga, alguma corrente é necessária através do enrolamento de campo (no rotor) para que ele gere um campo magnético suficiente para produzir uma saída. É por isso que você precisava de uma baixa resistência para substituir a lâmpada. Uma vez que o alternador está produzindo uma saída, o trio traz esse terminal até a mesma voltagem da bateria, uma vez que as quedas entre o trio e os diodos principais são semelhantes, então não há potencial através da lâmpada, e o trio está fornecendo o corrente de campo. Com o alternador não girando, a corrente do bulbo (ou resistor de polarização) ainda está caindo no enrolamento de campo, que é de alguns ohms, então a tensão no terminal não é zero. Você pode tentar colocar alguns diodos, (ou um zener) em série com seu 4k7 e outro menu suspenso para garantir que a entrada esteja abaixo do limite de estado baixo na entrada MCU. 
Outros alternadores possuem um regulador que comuta o campo internamente com base na saída dos enrolamentos sob o magnetismo residual do rotor, estes possuem apenas um transistor (geralmente um FET) que puxam a saída do indicador para baixo.Eles funcionariam da mesma forma – eles não precisam da lâmpada ou de qualquer outra fonte de corrente para ajudar na inicialização.
Resposta
As complexidades dentro do alternador não influenciam o seu problema. Este é um indicador simples. Tudo que você precisa é substituir a lâmpada (um resistor) para manter o alternador feliz e a melhor maneira é usar um opto-isolador ( que protege seu MCU), o que poderia ser mais simples.
simule este circuito – Esquema criado usando o CircuitLab
O Optoisolator de nível lógico que sugeri ( TLP2361 ) funcionará para um MCU de 3,3 V e fornece unidade push-pull para o pino DIO e pode ser prontamente Gnd isolado também.
Você ainda pode usar a lâmpada indicadora, se desejar.
Comentários
- Isso foi o que pensei originalmente, eu fiz t ry-lo com um 4N32, mas não consegui fazê-lo funcionar.
- @ B.Baker Nem todos os optos são iguais. O 4N32 usa uma estrutura simples de Darlington para receber do emissor de LED. O TLP2361 tem condicionamento e um circuito de acionamento de saída adequado para receber de seu emissor de LED. Portanto, muito depende do circuito que você aplicou ao lado de saída do 4N32 ‘ s (que não será nada parecido com o que Jack mostra.) Eu posso ‘ t diga que você fez algo errado ou que o TLP2361 terá um desempenho melhor para você neste caso. Apenas observando a diferença a ser tratada.
- @ B.Baker Mas tenho uma preocupação secundária. A lâmpada fornece uma função de limitador de corrente que ajuda a proteger o regulador da bobina do rotor. Por exemplo, uma aplicação direta da tensão da bateria sem a lâmpada provavelmente acabaria destruindo-a. Sugere-se algum cuidado aqui, especialmente porque parece que você está procurando um circuito que se aplicará de maneira confiável em muitos cenários diferentes; nem todos são idênticos. O sistema de telefonia POTS, por exemplo, é na verdade qualquer número de sistemas de comutação diferentes com comportamentos únicos. Projetar circuitos para funcionar com todos eles não era uma tarefa fácil, naquela época.
- @jonk Não, o circuito é obviamente projetado (pela montadora), então a perda de uma lâmpada indicadora NÃO danifica o alternador . Projetar como você diz que seria estúpido.
- @jonk Eu sugeri o TLP2361 por uma razão, ele é ideal para interface com um MCU de 3,3 V.