О мигающей лампочке генератора.

Нашел на винте старого компа, решил поделиться. Авось кому полезно будет.

С момента покупки машинки меня беспокоили скачки напряжения бортовой сети. После запуска двигателя мерцал свет фар, освещение салона, подсветка магнитолы, даже вентилятор печки работал как бы импульсно, то увеличивая, то уменьшая частоту вращения. На панели приборов периодически загоралась лампа, сигнализирующая о неисправности генератора. Притом если генератору дать приличную нагрузку напряжение стабилизировалось, и лампа не загоралась Генератор у меня стоит Г222 со щетками от Г221-го и выносным реле-регулятором напряжения (реле 121.4702). Я решил, что электронное реле-регулятор вышло из строя и купил новое, такое же. Проблема не ушла. Ознакомившись с ассортиментом продаваемых внешних реле-регуляторов, приобрёл реле 591.3702-01 на smd элементах с элементами диагностики (наличие зелёного и красного светодиодов, красный горит, когда транзисторный ключ закрыт, и ток на обмотку возбуждения не проходит, зелёный наоборот, сигнализирует о том, что обмотка возбуждения генератора запитана и генератор вырабатывает электричество). Установка этого реле проблему не убрала, напряжение бортовой сети автомобиля при работе генератора осталось таким же нестабильным, лампа контроля работы генератора на панели приборов всё так же мигала на холостых оборотах двигателя. В целях контроля напряжения приобрёл ИН-6, светодиодный индикатор напряжения (наличие штатного аналогового вольтметра меня не устраивало). ИН-6 при работе двигателя на низких оборотах “плясал” зелёными и красными светодиодами (признак того что напряжение нестабильно), ночью в салоне было как на дискотеке. Как-то на авторынке встретил в продаже реле-регулятор 59.3702, купил его с надеждой “Вот то, что мне надо”, но и это реле не устранило нестабильность напряжения, выдаваемого генератором. Я решил, что проблема покоится где-то в глубинах генератора. Совсем недавно решил произвести мелкий ремонт генератора, заменить подшипники и выпрямитель (“подкова” по-народному). Думал, что в выпрямителе пробит или выгорел диод одного из плечей, отсюда и скачки напряжения. Замена выпрямителя на новый результата не принесла, оставалась последняя надежда, что неисправность кроется в статоре. Одна из фазных обмоток замкнута или имеет обрыв, отсюда и нестабильность напряжения. В ближайшем будущем планировалась замена статора.

Блуждая по всемирной паутине, сети Интернет случайно наткнулся на статью

О мигающей лампочке генератора
На самом деле эта лампочка с зарядом ничего общего не имеет. Она должна называться "не работает генератор".
Есть мнение, что при переходе от древнего РР-380 на эл. регулятор напряжения на ХХ начинает подмигивать лампочка "заряда". Почему? А потому, что РР-380 туп до безобразия, в нем нет ни единого элемента, способного вызвать задержки срабатывания. В электронном регуляторе они есть — целых 2 конденсатора. По крайней мере, в том, который установлен в моем агрегате — прямоугольная коробочка с надписью "121.хххх" (не помню) и "Сделано в СССР". Срисовать схему, к сожалению, не удалось, поскольку плата припаяна к контактам (а они приклепаны к коробке).
Работает эта штука довольно просто: в зависимости от входного напряжения она увеличивает или уменьшает скважность включения обмотки возбуждения. Утверждаю, что мигание лампочки происходит в те моменты, когда длительность выключенного состояния обмотки больше, чем время срабатывания реле лампочки РС-702. В свою очередь это возможно тогда, когда мала нагрузка на генератор: аккумулятор заряжен под завязку, а потребители выключены. При включении тех же габаритов нагрузка на генератор возрастает, значит, продолжительность "разомкнутой" фазы уменьшается… лампочка перестает мигать. В случае РР-380 частота переключений от 25 до 250 Гц
(по описанию), а вот у электронного регулятора эти частоты, похоже, на порядок меньше. Значит нужно эту частоту увеличить…
Что надо сделать. Все просто: там 2 конденсатора по 0.1 мкФ. Взял и махнул оба на 0.015 (какие были). Фильтровать там нечего, а задержки вредят!
Результат: мигание, естественно, прекратилось. Кроме того, уменьшилась дерготня вольтметра на оборотах ХХ. Не совсем, конечно, но почти (и увеличилась частота). На включение поворотников теперь реагирует более прилично (вольтметр меньше дергается). Т.е. результат достигнут. Можно попробовать еще уменьшить емкости (найду в закромах Родины подходящие кондюки — поменяю).
Еще один положительный момент: прошло легкое потрескивание магнитолы. Раньше было заметно на ХХ, теперь нет, значит, треск был не от зажигания, а от питания, и именно от больших бросков напряжения.

Одно из моих реле (а я их собрал уже несколько штук разных типов) имело название 121.3702. Вскрыв его, я убедился, что в схеме реле задействовано 2 конденсатора, у обеих ёмкость 0,1 мкФ. Решил поискать в Интернете его схему и описание её работы. Удалось найти вот это:

Регулятор напряжения 121.3702

Бесконтактный транзисторный регулятор напряжения 121.3702 (см.рис.) применяется с генератором Г221А взамен вибрационного регулятора напряжения РР380. Схема регулятора достаточно проста и типична, что позволяет использовать ее для иллюстрации принципа работы транзисторных регуляторов.
Эталонной величиной в регуляторе является напряжение стабилизации стабилитрона VD1. Характерной особенностью стабилитрона является то, что если напряжение между его катодом и анодом по величине меньше напряжения стабилизации, ток через него практически не протекает. Если напряжение между катодом и анодом достигает величины напряжения стабилизации, ток через стабилитрон резко возрастает, происходит "пробой" стабилитрона. При этом напряжение между его катодом и анодом остается практически неизменным.

Измерительным органом в регуляторе является делитель напряжения, состоящий из резистора R2 и двух параллельно
включенных резисторов R1 и R3. К стабилитрону VD1 через переход эмиттер-база транзистора VT1 подводится та часть напряжения генератора, которая выделяется на параллельно включенных резисторах R1, R3. Стабилитрон является органом сравнения в регуляторе напряжения. Регулирующим органом в схеме является электронное реле на трех транзисторах VT1—VT3. Эти транзисторы при работе регулятора напряжения могут находиться в одном из двух состояний — открытом (ток в цепи эмиттер-коллектор транзистора протекает) и закрытом — ток в цепи эмиттер-коллектор отсутствует. Цепь между эмиттером и коллектором в этом смысле аналогична контактам реле. Для перехода транзистора из закрытого в открытое состояние в цепи эмиттер-база должен появиться ток, для чего к переходу эмиттер-база следует приложить напряжение соответствующей полярности, т. е. переход эмиттер-база должен быть смещен в прямом направлении. Ток, открывающий транзисторы типа P—N—P, протекает от эмиттера к базе (эмиттер имеет более высокий потенциал, чем база), а типа N—Р—N — от базы к эмиттеру (положительный потенциал на базе относительно эмиттера).
Если переход эмиттер-база смещен в обратном направлении, то транзистор закрыт.
Регулирование напряжения транзисторным регулятором происходит следующим образом. До пуска двигателя при включении выключателя зажигания 5 (см. рис.3а здесь) напряжение аккумуляторной батареи подводится к делителю напряжения R1—R3. При этом к стабилитрону VD1 поступает та часть этого напряжения, которая выделяется на плече делителя, образованном параллельно включенными резисторами R1, R3. Резистор R1 настройки регулятора подбирается таким образом, чтобы напряжение на резисторах R1, R3 при включении только аккумуляторной батареи было меньше, чем напряжение стабилизации стабилитрона VD1, т. е недостаточно для его пробоя. При этом стабилитрон препятствует протеканию тока в цепи базы транзистора VT1, который находится, следовательно, в закрытом состоянии. Транзисторы VT2 и VT3 открыты, так как в цепях их баз протекают токи — у транзистора VT2 через резистор R5, а у транзистора VT3 — через переход эмиттер-коллектор транзистора VT2.
Транзисторы VT1 и VT2 имеют тип P—N—P, а транзисторы VT3 — N—P—N. Следовательно, при включении аккумуляторной батареи электронное реле регулятора напряжения находится во включенном состоянии, его выходной транзистор VT3 открыт и ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, обеспечивая возбуждение генератора.
После пуска двигателя генератор вступает в работу, его напряжение возрастает до тех пор, пока напряжение на плече делителя R1, R3 не станет равным напряжению стабилизации стабилитрона VD1. При этом стабилитрон пробивается, возникает ток в базе транзистора VT1 и он открывается. Поскольку сопротивление перехода эмиттер-коллектор открытого транзистора мало, то этот переход транзистора VT1 практически накоротко соединяет базу с эмиттером транзистора VT2, шунтирует этот его переход, ток в базе транзистора VT2 прекращается и он закрывается.
Если закрыт транзистор VT2, то закрывается и транзистор VT3, так как ток в его базовой цепи прерывается. Электронное реле регулятора переходит в выключенное состояние, ток в обмотке возбуждения уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение генератора. При этом уменьшается напряжение на резисторах R1, R3. Как только оно становится меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD1, транзистор VT1 закрывается, VT2 и VT3 открываются, напряжение генератора возрастает, т. е. процесс повторяется.

Транзистор VT2 играет в схеме роль усилителя. Применение в схемах нескольких транзисторов связано с тем, что на входе регулятора обычно коммутируется ток в десятки миллиампер в то время, как на выходе ток современных регуляторов напряжения достигает 5 А. При этом коэффициент усиления схемы регулятора по току лежит в пределах 300—800. Такого усиления на одном транзисторе достичь невозможно.
Таким образом, регулирование напряжения генератора производится ступенчато. Электронное реле регулятора напряжения переходит от включенного к выключенному состоянию и обратно, то подключая обмотку возбуждения к источнику питания, то ее отключая. В зависимости от режима работы генератора меняется относительное время нахождения реле во включенном или выключенном состоянии, чем и обеспечивается автоматическое поддержание напряжения генератора на заданном уровне. Гасящий диод VD2 предотвращает появление опасных импульсов напряжения при запирании транзистора VT3 и прерывании тока в обмотке возбуждения.
Появление импульса высокого напряжения предотвращается тем, что при запирании транзистора VT3 ток обмотки возбуждения имеет возможность протекать через гасящий диод, обмотка возбуждения этим диодом оказывается, замкнута практически накоротко и опасных последствий прерывания тока не происходит.
Обратные связи в схеме регулятора повышают качественные показатели его работы, увеличивают частоту переключения его электронного реле, снижают потери в транзисторах при переключении, обеспечивают разницу между напряжениями включения и выключения электронного реле регулятора и т. д.
Через обратные связи осуществляется воздействие сигнала на выходе элемента на вход этого же или другого элемента. В этом смысле измерительный элемент регулятора, его входной делитель напряжения, является главной обратной связью в системе автоматического регулирования напряжения генератора — он подает выходное напряжение генератора на вход регулятора напряжения.
Через резисторы в регуляторе осуществляется жесткая обратная связь, через цепи с конденсатором — гибкая. Жесткая обратная связь отличается от гибкой тем, что передает сигнал без задержки по времени.

В изображенной на рисунке схеме имеются два элемента обратной связи — цепь, состоящая из конденсатора С1 и резистора R4, а также конденсатор С2. Цепь R4, С1 связывает коллектор транзистора VT2 с базой транзистора VT1, т. е. выход транзистора VT2 с входом VT1. Эта цепь снижает потери в транзисторах VT1-VT3 при их переключении. До пробоя стабилитрона VD1 конденсатор С1 разряжается через переход эмиттер-коллектор транзистора VT2 и резисторы R4, R7.
С переходом транзистора VT1 в открытое состояние, а VT2 и VT3 в закрытое конденсатор С1 заряжается через эмиттер базовый переход транзистора VT1, резисторы R4R6, предохранитель. При этом переход база-эмиттер VT1 получает по цепи R4С1 дополнительный импульс тока, сокращающий время перехода транзистора VT1 в открытое состояние, а транзисторов VT2 и VT3 в закрытое состояние и, следовательно, снижающий потери мощности в транзисторах при их переключении. Конденсатор С2 связывает вход и выход транзистора VT1, что делает этот транзистор интегрирующим звеном, основной особенностью которого является подавление высокочастотных колебаний при их прохождении. Наличие интегрирующего звена исключает самовозбуждение схемы, влияние на регулятор посторонних электромагнитных помех. Резисторы R5—R7 обеспечивают нужный режим работы транзисторов в открытом и закрытом состояниях. Так, резистор R5 ограничивает на требуемом уровне ток базы транзистора VT2, резистор R6 позволяет транзистору VT3 закрыться полностью.
Схема имеет два элемента защиты — предохранитель FU, который разрывает цепь при токовой перегрузке выходного транзистора, и диод VD3, защищающий регулятор от импульсов напряжения обратной полярности.

Взглянув на схему своего реле, увидел, что она не такая как описано выше. Продолжая поиски в Интернет, нашел правильную схему своего реле (кто-то постарался до меня и всё это нарисовал). Вот она:

Хотя и эта схема имеет отличия от моего реле, хотя и очень похожа. Но ломать голову в поисках истины я не стал, решил рискнуть заменить конденсаторы другими, меньшей емкости.
В наличии были конденсаторы разного номинала (любезно предоставлены кумом Сергеичем 88-SERGEICH-09). Решил поставить ёмкостью 0,01 мкФ. Собственно само реле

Обратная сторона

Чтобы снять крышку, нажимаем на пластиковую защёлку вниз (выделено красным). Видим внутренности реле

Красным выделены конденсаторы, которые требуется заменить. Чтобы к ним появился доступ надо ещё немного разобрать реле, открутив 4 винтика, 2 на плате реле (один из них припаян, его надо подогреть паяльником

и 2 винтика на радиаторе реле, придерживая со стороны платы гаечки пинцетом

После этого имеем свободный доступ для замены конденсаторов

Повторяю, сначала я решил попробовать конденсаторы емкостью 0,01 мкФ. Перепаял их, собрал всё обратно, установил на авто. После запуска двигателя, наблюдая напряжение на индикаторе ИН-6, увидел, что напряжение стало боле стабильным, чем было раньше, лампа контроля неисправности генератора загоралась очень редко. Окрыленный небольшим успехом решил ещё уменьшить емкость конденсаторов, в наличии были на 0,001 мкФ, их и поставил вместо 0,01 мкФ. Запустил двигатель, напряжение поразило совей стабильностью, лампа неисправности генератора не загоралась. Реле-регулятор поддерживало напряжение бортовой сети в пределах 13,8В во всёём диапазоне оборотов двигателя. Данную доработку реле-регулятора рекомендую всем, кто столкнулся с нестабильным напряжением бортовой сети автомобиля ВАЗ с генераторами Г221/Г222.