Что такое дроссель — для чего он нужен и чем можно заменить

Достоинства и недостатки электронного дросселя; Invent-labs

В этой статье я коротко расскажу вам о моем личном опыте, связанном с электронным дросселем. Здесь будет только практическая информация, без громких бессмысленных фраз из рекламных буклетов автопроизводителей.

Что такое электронный дроссель?

Электронный дроссель – это дроссельная заслонка, которая управляется электродвигателем вместо привычного троса. ЭБУ считывает сигнал с датчика положения педали и отдает команду на открытие или закрытие дрос сельной заслонки. В английской терминологии это называется Drive-By-Wire, что переводится примерно как «управление по проводах».

Вся суть в том что ЭБУ может крутить дроссель независимо от положения педали. В этом скрывается много возможностей по улучшению ездовых качеств, и столько же возможностей по ухудшению.

В чем же проблемы?

У этой системы есть большой минус: конструкция существенно усложняется. Вместо одного механического троса мы получаем 2 датчика положения педали, плюс 2 датчика положения дроссельной заслонки, плюс привод дроссельной заслонки.

Кроме того, есть и другие неочевидные недостатки, которые зависят уже от конкретной настройки ЭБУ. Речь идет о т.н. «резиновой педали». Этот эффект проявляется в заторможенной реакции автомобиля. Вы нажимаете на газ, но машина «не едет», и лишь за несколько секунд начинает вялый разгон. При этом действительно получается наибольшая экономия топлива, но какое-либо удовольствие от вождения убивается начисто. Второй неприятный эффект – машина самостоятельно «подгазовывает». Вы нажимаете дроссель на некоторое положение, и останавливаете педаль. А автомобиль самостоятельно «дожимает» педаль, а потом возвращает обратно. Видимо чтобы создать иллюзию мощного двигателя. Если сложить два этих явления – получается комбинация, в которой физически невозможно точно дозировать тягу. Именно так был настроен дроссель на моей бывшей Skoda Fabia 1.2. Зимой, на скользком покрытии, ездить было невозможно. Дроссель реагировал с большой задержкой. А после этой задержки еще и подгазовывал, моментально срывая колеса в пробуксовку. Половину навыков зимнего вождения пришлось выкинуть к черту, так как они попросту не работали на этом автомобиле. Спасала лишь хорошая резина. Это очень показательный пример того как именитые производители могут прохалтурить с настройкой.

Чем хорош электронный дроссель?

Второй показательный пример – моя Audi A4 1.8T. Тоже на электронном дросселе. Но езда кардинально отличается от Шкоды. Машина реагирует как и должна, нет никакого «улучшения» со стороны электроники. Сразу ощущается то, что машину настраивали с учетом удовольствия от управления.

Опыты с созданием и доводкой драйвера дросселя Invent-DBW показал другие очень интересные плюсы этой системы.

Антипробуксовка, или трекшн-контроль

Собственно ради этого мы и начали работу с электронным дросселем. Проблема всех мощных передне- и заднеприводных авто – потеря сцепления с дорогой при разгоне. Наиболее быстрый разгон проходит на грани срыва колес в пробуксовку. Человек не может точно держать колеса на этой грани. Наши органы чувств не успевают вовремя реагировать. А электроника – успевает. Достаточно измерять скорость ведущих колес и скорость ведомых колес. Если ведущие вращаются быстрее ведомых – нужно уменьшить тягу. Вопрос заключается лишь в одном – как именно уменьшать тягу мотора? На обычном дросселе мы не можем регулировать количество смеси в цилиндрах. Остается позднить зажигание, что вызывает значительный рост температуры выхлопных газов. Если стартовать без фанатизма – атмосферник переносит такую пытку более-менее сносно. А на турбомоторе мы очень быстро поджарим или турбину или сам двигатель. Единственное решение – электронный дроссель. Абсолютно без вреда для мотора мы получаем идеально ровный, и максимально эффективный разгон на любой поверхности.

Приятная управлемость.
Поскольку мы ставили перед собой задачу максимально приблизить реакции электроники к механическому приводу, у нас получилась отличная управляемость. Нет даже намека на «резину», которой страдает множество заводских авто. Машина реагирует так же резво, как и на троссовом управлении дросселем.

Нет дерганности при больших диаметрах дроссельной заслонки
Если дроссель большого диаметра – машина получается очень агрессивной. При малейшем нажатии педали – прыгает вперед. Поначалу это может нравиться, но только до первой поездки по городу в час пик. Но на эл.дросселе этой проблемы можно избежать. Мы сделали регулировку нелинейности. Это значит что в самом начале хода педали двигатель реагирует очень мягко, позволяя плавно трогаться и ехать в пробке, не «гладя» педаль с ювелирной точностью. Эту функцию можно настроить под конкретный двигатель и под вкусы водителя. При правильной настройке получается пропорциональное увеличение тяги. Сколько педаль нажали – столько мощности развивает мотор. Без каких либо неудобств в городской езде.

Читайте также:  Прошивка лада гранта 8 клапанная своими руками - Автомобильный портал AutoMotoGid

Нет провала при нажатии «в пол»
В большей или меньшей степени э тим страдает любой двигатель. Вы резко нажимаете газ в пол на низких оборотах, а машина где-то секунду «думает», и только потом начинает разгон. В этот момент создаются настолько неблагоприятные условия в цилиндрах, чт о смесь отказывается нормально гореть. Этого можно избежать, если сначала нажать на педаль немного , а лишь потом «дожать» . Разгон получается сразу, без задержек. Но в критической ситуации вряд ли вы будете об этом думать. Вы будете давить до упора, в надежде что двигатель «вывезет». Но электронный дроссель думает всегда, и в этот момент он возьмет управления на себя, открывая дроссель именно так как нужно для максимально быстрого разгона.

Существенное уменьшение турбоямы
Все кто ездил на турбомоторе, знают об этом эффекте. Машина лучше разгоняется с низов, если дроссель открывать не полностью, а сначала приоткрыть на некоторое положение, и по мере увеличения тяги дожимать до полного. Этот момент сложный для понимания, но если упустить все подробности – турбина быстрее надувает давление, если в начале создать ей в оздушную «подпорку».
И мы сделали такой алгоритм. Дроссель на разгоне открывается так, чтобы обеспечить максимально благоприятные условия для раскрутки турбины. В результате получается ровное ускорение с самых низов. Если резко нажать, то н ет ощущения, что под педалью «никого нет «. Есть ровный нарастающий разгон.

Электронный дроссель

Электронный дроссель – это специализированное, употребляемое в среде профессионалов, жаргонное обозначение простейших твердотельных стабилизаторов.

Общая информация

Сложно, сказать, кто придумал это странное название, но оно периодически употребляется радиолюбителями.

Параметрические стабилизаторы – электронные дроссели

Идея использования стабилизаторов вместо фильтров основана не на пустом месте. Суть заключается в желании научиться фильтровать помехи, пока полезный сигнал проходит беспрепятственно. Известно, что дроссель хорошо пропускает низкие частоты. На этом основано его применение в виде фильтра в звукозаписи и воспроизведении мелодий. Слышимые ухом частоты обнаруживают верхний предел в области 15 кГц, хотя отдельные люди слышат до 20 кГц. Если сообщить колебания костям черепа, пределы слышимости распространяются до 220 кГц. Утверждается, что человек через пломбы в зубах способен принимать вещание в сверхнизком диапазоне. Но оставим для спецслужб их игры с разумом и вернёмся к аудиозаписи.

Дроссели здесь используются, чтобы срезать частоты выше 20 кГц. Их ставят перед динамиками для удаления известного радиолюбителям «белого шума». Простые люди звук называют шипением, он навязчив, легко различим даже на фоне громкой музыки. Меломаны стали думать, как избавиться от напасти. Среди них попадались радиолюбители, и кто-то предложил использовать амплитудно-частотную (передаточную) функцию каскада для срезания «белого шума». Эффект основывается на том, что полезного сигнала выше 20 кГц нет, а там лежит значительная часть спектра шипения.

Попробовали сделать и немедленно отметили частичное улучшение. Технологию пустили в ход, единственным недостатком оказались большие габариты дросселя. А среди меломанов ходит легенда – и авторы лично слышали – что в электронных блоках не предполагается твердотельной электроники (транзисторы, тиристоры и пр.). Даже диоды использовать нежелательно. Поэтому люди не согласились бы использовать параметрические стабилизаторы в аппаратуре. Но большой размер дросселя вызывает необходимость заменить его электроникой.

Кратко об обычных дросселях

Дроссель аналогичен катушке индуктивности, но демонстрирует специфическое назначение и ряд обмоток. Без углубления в тему скажем, что предложил свернуть проволоку спиралью Лаплас, потом действие проделали Швейггер, Ампер, Фарадей и прочие учёные. Так на свет, предположительно, в 1820 году появилась катушка индуктивности.

Ключевым свойством, обнаруженным далеко не сразу, стало наличие реактивного сопротивления. Его называли – индуктивностью. Особенность: ток на таком элементе не способен повыситься сразу, значит, срезается и сглаживается его фронт, становится пологим. Это соответствует на уровне спектра фильтрации нижних частот, что применяется меломанами для уменьшения мощности шипения.

Колонка, как правило, включает ряд динамиков. К примеру, три. И шипит самый маленький, предназначенный для воспроизведения высоких частот, к примеру, тонкого пения скрипки. Если аккуратно прикрыть динамик ладонью, «белый шум» пропадает. Это сродни механической фильтрации при помощи руки.

Схема электронного дросселя

Хотим поблагодарить Евгения Карпова. Любой желающий вправе прочесть выложенную им статью «Электронный дроссель», где обсуждаются основные ошибки по конструированию аппаратуры, даются советы по улучшению качества.

Включение с общей базой называется сравнительной схемой. Транзистор оценивает разницу напряжений на базе и коллекторе. Сигнал снимается с эмиттера. Конденсатор С3 заряжается через резистор R5 служа параметрическим стабилизатором (вместо стабилитрона). Необычное решение требуется, чтобы отслеживать относительно медленно меняющийся звуковой сигнал. На конденсаторе неизменно находится его усреднённое значение, так происходит стабилизация. Транзистор следит, чтобы выходной сигнал равнялся (либо оставался пропорционален) напряжению на стабилизаторе.

Так вкратце действует простая схема электронного дросселя. Смысл использования частично раскрывается Евгением Карповым, но рядовым гражданам он неочевиден. Дроссель большой и тяжёлый, занимает много места, делает вдобавок две неполезных вещи:

  1. Вносит в цепь значительное омическое (активное) сопротивление, применяемое в законе Ома для участка цепи.
  2. Обладает индуктивным сопротивлением, сдвигающим фазу между током и напряжением. Специалисты склонны считать это дефектом.
Читайте также:  Диагностика процесса резания и износа инструмента (1 из 11)

Электронный дроссель позволяет убрать указанные недостатки, но Евгений Карпов отмечает, что размер радиатора для транзистора бывает значительным, что уничтожает преимущество. А необходимость точной настройки не каждому под силу. Тем не менее, электронный дроссель вправе использоваться как представитель простейших видов параметрических стабилизаторов.

Обоснование применения электронного дросселя

Считается, что задачей стабилизатора становится стабилизация напряжения, добиваясь постоянства. В действительности речь обычно идёт о действующем значении. Стабилизатор устроен так, чтобы пропускать медленные составляющие. Допустимо добавление обратной связи, эталонов напряжения, чтобы устранить этот «недостаток».

Радиолюбители намеренно в конструкции электронного дросселя упускают подобные навороты, полученное устройство спокойно плавает вдоль нужных частот. На выходе стоит фильтр из конденсатора C4, резисторы задают рабочую точку транзистору.

Стабилизаторы

Классификация

В глобальном смысле стабилизаторы напряжения делят на два класса:

  • Параметрические.
  • Компенсационные.

Первые обычно опираются на некий эталон. К примеру, простейшим параметрическим стабилизатором становится единственный стабилитрон. Но при этом нельзя добиться высокого выходного напряжения, и ток станет делиться, уходя впустую. Высокие потери, необходимость охлаждения… Это попытались преодолеть в компенсированных стабилизаторах, где в цепь заложена обратная связь. Смысл: сравнить с эталоном не входное напряжение, а выходное и по результатам «теста» провести корректировку коэффициента усилительного каскада.

Электронный дроссель намеренно сделан без обратной связи, чтобы параметры плавали и не мешали полезному сигналу проходить на выход. Электронный дроссель не является параметрическим стабилизатором непосредственно, но представляет намеренно ухудшенный его вариант. Ухудшенный с точки зрения стабильности. Выходной характеристикой идеального считается прямая, не подразумевающая музыки. Вывод:

Электронный дроссель – это параметрический стабилизатор напряжения с намеренно ухудшенными долговременными характеристиками, обеспечивающими постепенный уход напряжения в нужную сторону сообразно форме входного сигнала.

Простейшие схемы стабилизаторов

Выше приводилось упрощённое толкование вопроса – да простят нас истинные радиолюбители. В действительности электронный дроссель использует каскад сравнения из компенсационного стабилизатора. Причём наипростейший из имеющихся, из единственного транзистора. Изложим кратко теорию.

Итак, простейшим параметрическим стабилизатором становится разновидность твердотельного диода – стабилитрон. При превышении напряжением некого порога происходит резкое падение сопротивления p-n-перехода. Стабилитрон, вразрез с обычным диодом, всегда включается навстречу току. На катод нтребуется подать плюс. Значение порога легко изменяется включением между стабилитроном и схемной нейтралью диодов в прямом направлении. На каждом кремниевом p-n-переходе падает 0,5 В. Это порой бывает предпринято для температурной компенсации.

Усложнением схемы является транзисторная, где стабилитрон служит эталоном, а триод занимается стабилизацией. На выходе включается эмиттерный повторитель для улучшения согласования с нагрузкой, а включение по схеме с общей базой стабилизирует ток. Но пора посмотреть на схемы компенсационных стабилизаторов, откуда электронный дроссель кое-что взял.

На рисунке показаны регулирующие элементы из составных транзисторов. Это каскад, на который подаётся петля обратной связи для сравнения с эталоном. Одно из сравниваемых напряжений поступает на эмиттер – от стабилитрона, второе – на базу – из цепи обратной связи. С коллектора снимается сигнал. Транзистор считается симметричным, за исключением мелких деталей, описанных в соответствующей теме (см. биполярный транзистор), допустимо для сравнения использовать базу и коллектор, как в схеме электронного дросселя, приведённой выше.

Исключение – цепь обратной связи из конструкции выкушена. Зато включён вместо эталона конденсатор, заведомо не выдающий постоянное напряжение, радуя радиолюбителя. Постоянная времени берётся такой, чтобы успевал изменяться сигнал согласно полезной частоте (до 20 кГц), а повышенные частоты сглаживались. И хотя меломаны против твердотельной электроники, конструкция вправе существовать.

Для температурной компенсации и увеличения чувствительности возможно создавать сравнительные элементы из нескольких транзисторов и добиваться частичного усиления. В частности, это достигается применением дифференциальной пары (см. операционные усилители). Созданы прочие полезные схемы, читатели найдут примеры самостоятельно в поучительной книге под редакцией Г.С. Найвельта.

Осталось добавить, что электронный дроссель собирается и на полевом транзисторе (MOSFET). Тогда стабилизирующие свойства ухудшаются, а каскад добавляет в цепь тот шум, с которым борется. Карпов добавляет, что жёсткость электронного фильтра намного больше за счёт накопленной в конденсаторе энергии, допустимой к использованию в любой момент, и меньшего активного сопротивления. Электронный дроссель отлично фильтрует напряжение 50 Гц и применяется в маломощных источниках питания. Однако шум устройство подавляет хуже, нежели традиционный полосовой LC-фильтр. Следовательно, питаемая аппаратура не должна быть критична к уровню шумов.

Что такое дроссель

Дроссель – это катушка индуктивности, которая обладает большим сопротивлением по отношению к переменному току. В схеме постоянного тока дроссель оказывает гораздо меньшее сопротивление. Название электрического компонента имеет немецкое происхождение – Drossel, что означает сглаживание, торможение.

Конструкция

Принципиальная схема дросселя представляет собой намотанный провод на ферромагнитный сердечник. Отсюда становится понятно, что такое дроссель. Электроэлемент напоминает трансформатор, но имеет одну обмотку.

Принцип работы

Принцип работы электрического дросселя заключается в сдерживании резкого нарастания тока и сглаживании линии падения напряжения. Как работает электрический дроссель, видно на примере люминесцентного светильника. Чтобы газ в колбе не сгорел, а постепенно разогревался, катушка постепенно доводит ток до номинального значения.

Читайте также:  Король-под-Горой тест-драйв Smart ForTwo Cabrio - – автомобильный журнал

Входящий ток «тратит» свою силу на индукцию магнитного поля вокруг катушки. Когда магнитный поток достигнет своего максимума, ток начнёт проходить беспрепятственно через катушку.

Важно! Дроссели встречаются во всех электрических схемах. Сглаживание первоначального электрического напряжения защищает радио,- и электрические компоненты от критических перегрузок.

Устройство индуктивной катушки

Прибор подавляет происходящие в переменном токе пульсации. В электрических цепях проходит электричество разной частоты, поэтому для подавления помех применяют низкочастотные и высокочастотные катушки.

Низкочастотные устройства

Катушки имеют большие размеры. Провод в них намотан вокруг сердечника из трансформаторной стали. В аппаратуре, питание которой обеспечивается мощным напряжением, устанавливают дроссельные блоки низкой частоты. Индуктивные катушки в каскадном исполнении противостоят резким изменениям характеристик тока.

Что такое электрическое дросселирование, знает каждый электрик. На промышленных предприятиях без этого не обходится ни одно электрооборудование.

Высокочастотные элементы

Высокочастотный электронный дроссель гораздо меньше низкочастотного собрата. Катушка может быть выполнена из однослойной или многослойной намотки. Для высокочастотных дросселей применяют ферритовые сердечники или стержни из магнитного диэлектрического материала.

Область применения

Катушки индуктивности используют, как:

  • токоограничители;
  • катушки насыщения;
  • фильтры сглаживания;
  • магнитные усилители (МУ);
  • резонансные контуры;
  • электронный дроссель в радио,- и компьютерных схемах.

Токоограничители

Для чего нужны дроссели в качестве токоограничителей, можно узнать из следующего списка:

  1. Катушки без сердечников имеют маленькое сопротивление, поэтому они эффективно ограничивают величину тока короткого замыкания. Даже малейшее уменьшение мощности дуги короткого замыкания имеет большое значение.
  2. Во время пуска мощных электродвигателей включаются в работу катушки индуктивности. После набора максимальных оборотов аппаратом катушка отключается пусковым устройством.
  3. В лампах дневного света электрические дроссели препятствуют резкому включению тока максимальной величины. В результате происходит постепенный разогрев ртути и переход её в парообразное состояние. У ламп ДРЛ 250 дроссели находятся внутри колбы. Дроссели ламп ДНАТ находятся внутри кожуха отдельно от колбы.

Обратите внимание! Аббревиатура ДРЛ означает Дуговая Ртутная Лампа. ДНАТ – Дуговая Натриевая Трубка.

Катушки насыщения

После насыщения магнитного поля величина сопротивления катушки перестаёт расти. Ранее катушки насыщения составляли основу стабилизаторов напряжения. Сегодня их заменили электронные системы.

Фильтры сглаживания

Что это такое в электронике дроссель? Это фильтры сглаживания, которые выпрямляют линию пульсации переменного напряжения. В результате обеспечивается стабильность работы электронной аппаратуры. Такой фильтр выглядит в виде бочонка на USB-кабеле. Внутри него находится одновитковая катушка. В электронных платах используют дроссели марки r68.

Магнитные усилители (МУ)

Они были включены в систему управления электромоторов. Магнитная индукция в сердечнике насыщалась намагничиванием стали сердечника. В пускателе использовалось сразу несколько обмоток. Сегодня вместо магнитных пускателей применяют тиристорные системы.

Резонансные контуры

Резонансную схему применяют в тюнерах. Индуктивная катушка параллельно с конденсатором объединена в единую систему, что составляет резонансный контур. Схема обеспечивает малое сопротивление с фиксированной частотой.

Электронный дроссель в радио,- и компьютерных схемах

Катушки индуктивности типа r68 применяют в монтажных платах с целью выделения токов определённой частоты. Также они исполняют роль защиты, как от внешних, так и внутренних помех частей схемы.

Основные характеристики

К основным характеристикам относятся следующие показатели:

  • величина индукции;
  • потеря сопротивления;
  • потери сердечника;
  • потери из-за вихревых токов;
  • паразитная ёмкость;
  • ТКИ (температурный коэффициент индуктивности).

Дополнительная информация. Характеристики катушек индуктивности нужны для расчёта новых моделей устройств. Параметры также используются при проектировании печатных плат.

Разновидности дросселей

Их различают по назначению и способу установки. Однофазные катушки индуктивности используют в лампах дневного света, питающихся от сети 220 в. Трёхфазные устройства работают в схемах питания напряжением 380 вольт для дуговых ртутных ламп и дуговых натриевых трубок.

Встраиваемые модели монтируют в корпусе прибора. В этом случае устройства защищены от пыли и влаги. В закрытом виде устройства помещены в специальных коробах.

Электронные аналоги

На смену индукционным катушкам в их традиционном исполнении пришли полупроводниковые радиодетали: транзисторы, тиристоры.

Следует заметить. Для высокочастотных приборов транзисторы не используют.

Маркировка малогабаритных устройств

Устройства для электронных плат имеют размеры не более 2-3 см. Нанести читаемую маркировку в цифровом или буквенном обозначении практически невозможно. Для этого применяют цветовую маркировку электронных дросселей. Дроссели на схемах изображают в виде спирали с параллельной чертой.

На цилиндрический корпус радиодетали наносят несколько цветных колец. Первые две полосы (слева направо) означают величину индуктивности, измеряемую в мГенри. Третья полоса указывает множитель, на который нужно умножить число индуктивности. Четвёртое кольцо выражает допустимое отклонение в % от номинала. Если его не окажется на корпусе детали, то принято считать допуск в пределах 20%.

Например, цвета колец расположились в следующем порядке: коричневый, жёлтый, оранжевый и серебристый. Это означает величину индуктивности 14 mH, где допуск отклонения составляет 10%.

Технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом появляются новые аналоги устаревших моделей. Разработка новых технологий во всех сферах деятельности человека требует совершенствования радиодеталей, в том числе дросселей.

Видео

Ссылка на основную публикацию
Что такое «ФНС»,; ФСС,; ПФР,; ФФОМС,; Росприроднадзор; и другие, и что я им должен Актив Бизнес Кон
Что такое «ФНС»,; ФСС,; ПФР,; ФФОМС,; Росприроднадзор; и другие, и что я им должен Актив Бизнес Кон Что такое «ФНС»,...
Что нужно знать для пересечения границы Финляндии на автомобиле
Как проходить границу на автомобиле - что нужно знать - всё о Финляндии Как проходить границу на автомобиле — что...
Что нужно знать о поршневых кольцах ВАЗ; АВТОМАСТЕРСКАЯ
Компрессионные и маслосъемные кольца конструкции, неисправности, технология установки Поршневые кольца: что это и сколько их Совокупно с поставленными требованиями справляются...
Что такое ABS и зачем она нужна
Система ABS (АБС) и ее основные характеристики - Emex Ивантеевка В своих статьях мы уже упоминали такое понятие, как антиблокировочная...
Adblock detector