meandr.org

Блок управления вентиляторами системы охлаждения двигателя или вторая жизнь коммутатора зажигания (ШИМ-регулятор)

На идею создания данного устройства, меня натолкнули следующие причины:
1. Дискомфорт связанный с шумностью работы вентиляторов;
2. Большая нагрузка на электрооборудование, а точнее, получаемый отрицательный баланс электроэнергии, даже свет меркнет;
3. Свист ремня генератора (пока я его не подтянул :)), связанный с его проскальзыванием.

Ну, в общем, нашел оправдания для реализации этой задумки. 🙂 И решил поделиться с вами тем, что получилось.

Блок представляет собой ШИМ контроллер с пропорциональным законом управления в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя и, в меньшей зависимости, от уровня бортового напряжения. По идее, мощность на охлаждение должна затрачиваться примерно та же, но все-таки она меньше и растянута во времени, и генератор справляется с этой нагрузкой.

Блок программно обеспечивает работу вентилятора в диапазоне от 92,4°С до 102,2°С, при бортовом напряжении 13 В, скважность импульсов составляет от 45,7% до 89,5%. Электрические цепи управления вентиляторами были сохранены, и при температуре в районе 100°С срабатывает штатная схема управления вентиляторами.

Рис. 1. Схема подключения к электрооборудованию автомобиля

В общем, приступил к реализации. Начал поиск подходящей коробочки под корпус. У товарища в гараже подвернулся корпус от старого восьмерочного коммутатора зажигания. Привлек он меня подходящим конструктивом и массивным алюминиевым основанием для охлаждения. Единственный недостаток, это малое количество контактов в разъеме, иначе можно было бы реализовать схему без дополнительного реле и со спящим режимом (правда, тогда потребовалась бы другая микросхема стабилизатора). Дополнительное реле исключает лишний потребитель в виде блока управления вентилятором, когда СУД не работает. При повседневной эксплуатации автомобиля, дополнительное реле можно не устанавливать, но тогда блок будет постоянно под напряжением и соответственно «кушать» энергию от АКБ.

Продолжим…

В загашнике оказался Infineonовский ключик верхнего уровня BTS441TG. Кстати, аналогичный применяется в блоке АПС-6. Думаю можно поставить и BTS442E2, тогда реализуема полная диагностика ключа со стороны микроконтроллера.

Зашел в магазинчик электроники, в наличии оказался Microchipовский PIC16F676. В автомагазине была куплена ответная часть разъема к коммутатору с уже установленными контактами и проводами, реле 90.3747 и колодка реле с проводами:

Рис. 2. Схема блока управления вентилятором

Рис. 3. Вид плату в корпусе коммутатора с установленными элементами

Нарисовал по быстрому печатную плату, вывел на «лазернике», перевел утюгом на фольгированный стеклотекстолит, протравил, смыл, запаял элементы. Дорожки печатной платы «+» и «OUT» на всякий случай усилил, запаяв провод диаметром 1 мм:

Рис. 4. Печатная плата (верхний и нижний слой).

Картинки не в масштабе (при конвертации некоторые пины почему-то пропадают, пришлось через одно место делать), для ориентировки – расстояние между нижними крепежными отверстиями 58 мм. 

Написал программку, зашил в чип:

:020000040000FA
:020000002928AD
:08000800A0000308A1000B1D7C
:1000100020280B11A303031D10280230A300221473
:10002000A21C1C28071630088E008F018F0910149F
:1000300083160C148312252883160C108312222891
:100040000C1C25280C101010071221088300200812
:10005000090083128101303090009F0187018316CF
:100060000230810010309F0030309100071283125F
:100070000230A3001F140B178B168B176400221C71
:100080003E2883121F0863399F001F169F149F1874
:1000900047281E08A4009F171F159F149F184E285D
:1000A00083161E08A600831222100310A40C03104E
:1000B000A50C25082407A400A5000310A60C031016
:1000C000A70C27082607A600A7003A302602031827
:1000D00076282C302602031C7628A8000310A80DD1
:1000E0000310A80D0310A80DA2147728A2105730F2
:1000F0002402031C0301A9000310A90C2808B00066
:060100002908B0073E28AB
:00000001FF

Блок не запустился. В результате спешки забыл про цепь сброса микроконтроллера, запаял сверху (на схеме изображено красным цветом, см. рис. 2).

Включил на столе, в качестве датчика использовал подстроечный резистор, в качестве нагрузки лампочку 55 Вт. Все «забулькало».

Стал устанавливать плату в корпус. Пришлось подточить стойки крепления печатной платы на алюминиевом основании, чтобы бобышка (к которой крепился раньше силовой транзистор коммутатора) касалась печатной платы. Между печатной платой и бобышкой должна устанавливаться теплопроводная изолирующая прокладка. В печатной плате по периметру (где возможно) просверлил отверстия и впаял провод подходящего диаметра, чтобы тепло от ключа с верхней части печатной платы передавалось на нижнюю, которая прилегает к бобышке основания корпуса, тем самым обеспечивая теплоотвод. Соединения печатной платы к разъему осуществляется проводами. При сборке выяснилось, что плата касается контактов разъема, пришлось их подогнуть.

Довольный, установил на автомобиль. Прогрел двигатель до установленной температуры. Вентилятор начал потихонечку разгоняться, потом снизил скорость и продолжал очень медленно крутиться. Что-то не то, подумал я, и приложил палец к ключу, от чего тут же получил ожог. Греется он как утюг. Подумал, ключик слабоват и срабатывает тепловая защита ключа. Расстроился и забросил блок подальше.

Но покоя эта тема мне не давала.

Думал, как к этому ключу дополнительный радиатор заделать. Потом детально стал изучать даташит на ключик. Натолкнул меня на мысль раздел по особенностям работы на индуктивную нагрузку. В результате подпаял параллельно нагрузке диод от компьютерного БП (на схеме изображено красным цветом, см. рис. 2). О чудо, блок «забулькал» как надо и практически перестал греться.

Вот так на моем автомобиле появилась система управления вентилятором охлаждения. В пробке, стоишь – тишина. Когда стоишь перед автомобилем, то слышно как «зудит» (частота ШИМ в районе 448 Гц) электродвигатель вентилятора.

Штатно, вентиляторы пока ни разу не срабатывали, хватает того, что есть.

Опытная эксплуатация продолжается…

© 2014 UnMusical.

P.S. В ближайшее время постараюсь приложить фотки (опять придется снимать пластмассовую панель слева от ног водителя :().

03.09.14.

www.niva-faq.msk.ru

Пропорциональное управление вентилятором охлаждения двигателя автомобиля

Автолюбителю

Главная  Радиолюбителю  Автолюбителю

Предлагаемое устройство позволяет перейти от релейного принципа управления вентилятором системы охлаждения двигателя «температура выше нормы — включён, ниже нормы — выключен» к более, по мнению автора, благоприятному для двигателя пропорциональному управлению. Теперь с ростом температуры охлаждающей жидкости частота вращения ротора вентилятора линейно увеличивается.

Сегодня во многих автомобильных двигателях вентилятор охлаждения имеет электрический привод, но управляют им в большинстве случаев по релейному принципу. Такое управление имеет только одно достоинство — простоту реализации. Достаточно иметь датчик температуры с контактным выходом, непосредственно или через промежуточное реле управляющий электродвигателем вентилятора.

Основной недостаток этого метода — резкое снижение температуры охлаждающей жидкости на выходе радиатора после включения вентилятора. Работающий на полную мощность вентилятор понижает температуру охлаждающей жидкости на выходе радиатора на 15…25 ^оС и более. Поступая в рубашку охлаждения двигателя, существенно охлаждённая жидкость наносит термоудар по горячим поверхностям, что негативно сказывается на работе двигателя. Для его комфортной работы температуру охлаждающей жидкости желательно поддерживать близкой к оптимальной, рекомендуемой заводом-из-готовителем, а резкие скачки температуры (термоудары) должны быть исключены в принципе.

На части автомобилей, имеющих механический привод вентилятора охлаждения, это достигнуто соединением вентилятора с коленчатым валом двигателя через вискомуфту. Она изменяет передаваемый на вал вентилятора крутящий момент в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Это стабилизирует температурный режим.

Предлагаемое устройство представляет собой электронный аналог виско-муфты для вентилятора с электрическим приводом. Оно автоматически регулирует частоту его вращения в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Устройство работает от бортсети автомобиля при напряжении в ней 10…18 В и может управлять вентилятором с максимальным потребляемым током до 20 А или до 30 А при условии увеличения площади теплоотвода силовых элементов. Собственное потребление тока устройством не превышает нескольких миллиампер. Значения температуры включения вентилятора с минимальной частотой вращения и температуры, при которой частота вращения вентилятора достигает максимума, задают с дискретностью 0,1 ^оС при программировании микроконтроллера.

При отказе датчика температуры охлаждающей жидкости устройство переходит в аварийный режим, позволяющий безопасно для двигателя доехать до ремонтной мастерской.

Схема устройства изображена на рис. 1. Измеряет температуру цифровой датчик DS18B20 (BK1). Применение этого датчика позволяет отказаться от калибровки изготовленного устройства и улучшает его повторяемость.

Рис. 1. Схема устройства

Информацию о температуре считывает с датчика микроконтроллер ATtiny2313A-PU (DD1), который тактируется импульсами частотой 1 МГц от внутреннего RC-генератора. Пропорционально температуре он регулирует напряжение питания двигателя вентилятора и, следовательно, частоту вращения его ротора. На двигатель поступает импульсное напряжение, постоянная составляющая которого, определяющая частоту вращения, зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности импульсов к периоду их повторения). Коэффициент заполнения программа задаёт восьмиразрядными двоичными числами, загружаемыми в регистр сравнения работающего в режиме ШИМ таймера микроконтроллера.

Сформированные микроконтроллером импульсы управляют работой силового ключа на полевом транзисторе VT1, замыкающего и размыкающего цепь питания двигателя вентилятора от бортовой сети автомобиля. При этом постоянная составляющая приложенного к двигателю напряжения равна

U = U₀ (N / 255), где U₀ — напряжение в бортсети, В; N — число, загруженное в регистр микроконтроллера.

Её можно изменять с шагом ΔU = U₀ / 255.

При напряжении в бортсети 12 В ΔU≈0,05 В, что позволяет регулировать частоту вращения вентилятора практически плавно.

Для обеспечения надёжной работы ключевого транзистора VT1 в переходных режимах микроконтроллер управляет им через драйвер TC4420EPA (DA1). Современные полевые транзисторы, имея очень малое сопротивление открытого канала (единицы миллиом), способны коммутировать значительный ток даже без применения теплоотвода. Однако большая входная ёмкость полевого транзистора, доходящая у мощных приборов до нескольких тысяч пикофарад, в процессе его переключения заряжается и разряжается. Это занимает тем больше времени, чем больше выходное сопротивление источника управляющего сигнала.

Плохо то, что в процессе перезарядки ёмкости полевой транзистор находится в активном режиме и сопротивление его канала довольно велико. Поэтому за время переключения в кристалле транзистора выделяется значительная мощность, что может привести к его перегреву и необратимому повреждению. Единственный способ борьбы с этим явлением — ускорение процесса перезарядки. Для этого полевыми транзисторами управляют через специализированные усилители (драйверы), имеющие низкое выходное сопротивление и обеспечивающие большой (до нескольких ампер) импульсный зарядно-разрядный ток. Это обеспечивает быструю перезарядку входной ёмкости полевого транзистора и, следовательно, минимизирует продолжительность его работы в активном режиме и снижает рассеиваемую на нём мощность.

Резистор R4 поддерживает на входе драйвера низкий логический уровень напряжения во время запуска микроконтроллера, пока все его выходы остаются в высокоимпедансном состоянии. Это исключает ненужное в это время открывание транзистора VT1. Диод VD1 устраняет импульсы ЭДС самоиндукции, возникающие в обмотках двигателя вентилятора в моменты закрывания транзистора VT1.

Во время работы программа микроконтроллера постоянно следит за наличием и работоспособностью датчика температуры. Если связи с ним нет, она переходит в аварийный режим работы. В этом режиме независимо от температуры охлаждающей жидкости вентилятор на 33 с будет включён на полную мощность, а затем на такое же время выключен. Конечно, это далеко не оптимальный вариант охлаждения двигателя, но он предотвращает его полный отказ в отсутствие охлаждения. О переходе в аварийный режим сигнализирует включение светодиода HL1. Если нарушение связи с датчиком было временным, после её восстановления устройство переходит в нормальный режим работы.

В программу микроконтроллера для управления вентилятором заложены в виде констант следующие исходные данные:

— T_min = 87 — температура охлаждающей жидкости, ^оС, при которой вентилятор должен начинать работать с минимальной частотой вращения;

— T_max = 92 — температура охлаждающей жидкости, ^оС, при которой частота вращения вентилятора должна достичь максимального значения;

— N1 = 70 — значение загружаемого в регистр сравнения таймера кода, обеспечивающее вращение ротора вентилятора с минимальной частотой.

Как известно, промышленные датчики, предназначенные для управления работой вентиляторов охлаждения, имеют два основных параметра — температуру включения и температуру выключения. Их и следует выбрать в качестве T_max и T_min. Значение N1 нужно задать таким, при котором постоянная составляющая напряжения на двигателе вентилятора равна напряжению его трогания U_тр.

Проблема в том, что напряжение трогания не принято указывать в технических данных вентиляторов, поэтому найти в литературе или в документации значение этого параметра автору не удалось. Его пришлось определять экспериментально. Методика проста — подавая напряжение на двигатель, найти его значение, при котором вал начнёт медленно (оборот за одну-две секунды), но устойчиво вращаться. Для большинства двигателей постоянного тока с номинальным напряжением питания 12 В напряжение трогания лежит в пределах 3…5 В.

При запуске программы микроконтроллер на основании значений T_max, T_min и N1 рассчитывает D_n — требуемую крутизну зависимости значения загружаемого регистр сравнения таймера кода от температуры:

D_n = (255 —N1) / (T_max — T_min).

Затем начинается главный цикл программы. Прежде всего, происходит проверка связи с датчиком температуры, а при её отсутствии — переход в аварийный режим работы. Такую проверку программа выполняет каждую секунду. Если очередная проверка показывает, что датчик работает, восстанавливается нормальный режим работы.

Когда датчик исправен, он измеряет текущую температуру охлаждающей жидкости T. Если она ниже T_min, программа выключает вентилятор, в противном случае вычисляет требуемое значение управляющего кода по формуле

N = (T — T_min)·D_n+N1.

Пропорционально ему будут установлены коэффициент заполнения питающего двигатель напряжения и, следовательно, частота вращения его ротора. В результате температура охлаждающей жидкости при неизменной нагрузке на двигатель поддерживается постоянной. При переменной нагрузке температура колеблется в небольших пределах внутри интервала T_min…T_max.

Все детали устройства, за исключением датчика BK1 и светодиода HL1, размещены на печатной плате размерами 58×65 мм, чертёж которой показан на рис. 2, а расположение элементов — на рис. 3.

Рис. 2. Чертёж печатной платы

Рис. 3. Расположение элементов на плате

Микросхемы впаяны непосредственно в плату без панелей, применение которых в условиях повышенной вибрации нежелательно. На плате имеются не показанные на схеме контактные площадки SCK, RST, VCC, MISO, MOSI, GND, к которым на время программирования микроконтроллера припаивают одноимённые провода от программатора. При этом плату и программатор во время программирования следует питать напряжением +5 В (VCC) от одного источника.

Плата рассчитана на установку резисторов и конденсаторов типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Диод SR2040 (URL: http://files.rct.ru/ pdf/diode/5261755198365.pdf (27.06.16)) — в двухвыводном корпусе TO220AC. Вместе с транзистором IRF3808 он закреплён с применением теплопроводной пасты на общем теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности около 60 см².

Принцип крепления транзистора 5 или диода к теплоотводу 1 и всего узла к печатной плате 2 показан на рис. 4. Диод изолирован от теплоотвода слюдяной прокладкой, а от крепящего винта 4 и металлической втулки 3 — изоляционной втулкой (изолирующие элементы на рисунке не показаны). Между корпусами диода и транзистора находится третья точка крепления теплоотвода к плате. Здесь он также закреплён винтом и втулкой.

Рис. 4. Принцип крепления транзистора или диода к теплоотводу и всего узла к печатной плате

Все печатные проводники платы, по которым течёт ток двигателя вентилятора, должны быть покрыты слоем припоя толщиной не менее 0,7… 1 мм, а сечение подводящих проводов должно обеспечивать пропускание этого тока.

Светодиод HL1 целесообразно вынести в салон автомобиля, чтобы водитель имел оперативную информацию о текущем режиме работы устройства.

Датчик DS18B20 (ВК1) следует поместить в корпус от штатного контактного датчика температуры охлаждающей жидкости, из которого предварительно следует удалить всю «начинку». Такой корпус можно и выточить из латуни с сохранением габаритных и присоединительных размеров. Размещение датчика DS18B20 в корпусе показано на рис. 5. Датчик 4 с припаянным к его выводам разъёмом 1 помещают в полость корпуса 3 так, чтобы его верхушка, на которую нанесён слой теплопроводной пасты 5, касалась дна полости.

Рис. 5. Размещение датчика DS18B20 в корпусе

После этого полость заливают термостойким герметиком 2.

Разъём 1 должен иметь антикоррозийное покрытие контактов, бытьбрызгозащищённым, надёжно фиксировать ответную часть, не допуская её отстыковки под действием вибрации. Подготовленный датчик устанавливают на место штатного.

Собранная плата помещена в корпус подходящих размеров, который размещён в моторном отсеке автомобиля. В корпусе предусмотрены вентиляционные отверстия.

Микроконтроллер ATtiny2313A может быть заменён другим семейства AVR, имеющим как минимум один 8-разрядный и один 16-разрядный таймер и не менее 2 Кбайт программной памяти. Естественно, замена микроконтроллера потребует перекомпиляции программы и, возможно, изменения топологии печатной платы.

Вместо неинвертирующего драйвера нижнего плеча TC4420EPA можно использовать другой подобный, например, MAX4420EPA.

Диод с барьером Шотки SR2040 можно заменить аналогичным с допустимым обратным напряжением не менее 25 В и допустимым прямым током не менее рабочего тока вентилятора. Однако диоды Шотки с обратным напряжением более 40 В применять не рекомендуется, так как большее прямое падение напряжения на таком диоде приведёт к возрастанию тепловыделения.

Замену полевому транзистору IRF3808 с изолированным затвором и каналом n-типа следует подбирать с опустимым постоянным током стока при температуре 100 °C в 2,5…3 раза больше рабочего тока вентилятора и с сопротивлением открытого канала при рабочем токе вентилятора до 20 А — не более 10 мОм, а 20…30 А — не более 7 мОм. Допустимое напряжение сток-исток должно быть не менее 25 В, а затвор-исток — не менее 20 В.

Правильно собранное из исправных деталей устройство потребует налаживание только в том случае, если исходные данные в прилагаемом варианте программы, о которых было сказано ранее, не соответствуют требуемым. В этом случае их нужно откорректировать в исходном тексте программы, заново откомпилировать его в среде разработки Bascom AVR и загрузить в память микроконтроллера вместо приложенного к статье файла Cooler-test.hex полученный HEX-файл.

Если напряжение трогания двигателя вентилятора неизвестно, его можно определить экспериментально. Для этого в память микроконтроллера вместо рабочей программы нужно загрузить разработанную мной отладочную программу. В приложенном к статье файле Cooler-test.hex содержатся её коды. Конфигурацию микроконтроллера программируют одинаково для рабочей и тестовой программ в соответствии с рис. 6, где показано окно установки конфигурации программатора AVRISP mkII.

Рис. 6. Программирование микроконтроллера

Через 3 с после включения питания программа Cooler-test начинает управлять вентилятором, постепенно увеличивая от 55 до 95 шагами по 5 единиц код, задающий коэффициент заполнения питающего вентилятор импульсного напряжения. Это примерно соответствует изменению постоянной составляющей этого напряжения от трёх до пяти вольт. Длительность каждой ступени — 10 с, в течение которых вентилятор и светодиод HL1 включены, и пауза длительностью 5 с, в течение которой напряжение с вентилятора снято, а светодиод погашен. Об окончании работы программы сигнализирует серия из пяти коротких вспышек светодиода.

Наблюдая за светодиодом, несложно определить, на какой ступени вентилятор начал вращаться, и определить значение N1, которое следует записать в основную программу.

Работу устройства в аварийном режиме проверяют, отключив разъём от датчика температуры. При этом вентилятор должен включиться и работать на полную мощность в прерывистом режиме (33 с — работа, 33 с — пауза). Светодиод HL1 при этом должен светиться. Его желаемую яркость устанавливают подборкой резистора R3.

Программы микроконтроллера можно скачать здесь.

Автор: А. Савченко, пос. Зеленоградский Московской обл.

Дата публикации: 29.11.2016

Мнения читателей

• sergeistudent / 05.11.2017 — 00:10
  всем привет, ребята сбросьте пожалуйста хекс на значение N1 55 пожалуйста у меня винт сильно быстро разгоняетса а басикома нету на почту [email protected] заранее спасибо
• Андрей Л / 12.06.2017 — 19:18
  Подскажите пожалуйста ,как управлять двигателем вентилятора по плюсовой части питания? Что для этого нужно изменить в схеме и прошивке микроконтроллера?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Блок управления вентилятором системы охлаждения автомобилей ВАЗ с инжекторным двигателем

Автолюбителю

Главная  Радиолюбителю  Автолюбителю

Автор предлагает усовершенствовать систему охлаждения двигателя с целью уменьшения нагрузки на бортовую сеть рациональным снижением оборотов электродвигателя вентилятора на малой скорости движения и его выключения при скорости движения более 40 км/ч установкой дополнительного блока, доступного для повторения большинству автолюбителей.

В жаркое время года при малой скорости движения автомобиля, в пробках его двигатель работает в условиях повышенных температур. Периодическое включение электродвигателя вентилятора (ЭДВ) системы охлаждения на полную мощность с последующим выключением снижает температуру двигателя, но не намного и не надолго. ЭДВ включается при температуре 93 °С охлаждающей жидкости в радиаторе, а отключается при 87 °С. Поскольку на малой скорости, тем более в пробках, обдув радиатора встречным потоком воздуха мал или отсутствует, двигатель автомобиля быстро нагревается после отключения ЭДВ. Происходит частое включение ЭДВ, ток потребления которого 7,5 А. Кроме того, коленвал вращается на малых оборотах, а значит, электрогенератор не способен отдать полную мощность (ток) в бортовую сеть. Поэтому часть нагрузки берёт на себя аккумулятор, что приводит его к нежелательной разрядке.

Предлагаемый блок управления вентилятором системы охлаждения решает эти проблемы. При скорости движения автомобиля меньше 40 км/ч блок управления включает ЭДВ только на треть мощности, снижая нагрузку на бортовую сеть. Это значение определено экспериментальным путём. В таком режиме температура двигателя автомобиля находится в интервале 85…89 °С, а ток, потребляемый электродвигателем вентилятора, — 2,5 А. В салоне шум от включённого ЭДВ становится не слышен. При скорости автомобиля более 40 км/ч ЭДВ отключается, поскольку встречного потока воздуха достаточно для нормального охлаждения радиатора. Контроль температуры производился бортовым компьютером Штат Unikomp 400L.

Рис. 1

Схема блока управления приведена на рис. 1. Импульсы напряжения с датчика скорости (ДС), установленного в коробке передач, поступают на выпрямитель на элементах С1, VD1, VD2, R1, С2, R2. От импульсов напряжения с ДС заряжается конденсатор С2 на выходе выпрямителя. Чем выше скорость, тем до большего постоянного напряжения он заряжается. Это напряжение, пропорциональное скорости, через дополнительную интегрирующую цепь R7C3 поступает на неинвертирую-щий вход (вывод 2) компаратора DA1. Конденсатор С1 гальванически развязывает вход компаратора от сигнала с датчика Холла, установленного в ДС, когда магнит на валу ДС окажется напротив датчика Холла при неподвижном автомобиле. На инвертирующий вход (вывод 3) компаратора DA1 с движка резистора R4 через резистор R6 поступает образцовое напряжение около 3 В.

При скорости автомобиля менее 40 км/ч напряжение на неинвертирую-щем входе компаратора меньше, чем на инвертирующем. На его выходе (вывод 7) установится напряжение низкого уровня. Вывод 1 (-U) таймера DA2 подключается к общему проводу. На выходе таймера (вывод 3) появляется импульсное напряжение со скважностью 1,5 и периодом следования 4 мс, которое подаётся на затвор транзистора VT1. Электродвигатель вентилятора включается на треть мощности.

При скорости более 40 км/ч напряжение на неинвертирующем входе компаратора больше, чем на инвертирующем. На его выходе установится высокий уровень напряжения. Таймер будет обесточен и на его выходе также установится высокий уровень напряжения, транзистор VT1 закроется. ЭДВ перестанет вращаться, но для продувки радиатора охлаждения, чтобы двигатель автомобиля не перегревался, будет достаточно встречного потока воздуха.

Напряжение на движке резистора R4 определяет порог переключения компаратора. Больше напряжение — при большей скорости произойдёт отключение обдува радиатора, и наоборот.

Напряжение питания +14 В на блок подаётся с вывода «61» электрогенератора. Обозначения контактов даны в соответствии со схемой модели ВАЗ-21074. Этим же напряжением питается его обмотка возбуждения. Напряжение на этом выводе появляется только после запуска двигателя автомобиля. При неработающем двигателе и его запуске стартёром обратно смещённый диод VD4 и резистор R11 блокируют гальваническую связь затвора VT1 с общим проводом. Транзистор VT1 надёжно закрыт, ЭДВ отключён. Свечение светодиода HL1 информирует о включении ЭДВ. Светодиод и резистор R12 монтируются вне блока и показаны на схеме красным цветом.

Рис. 2

Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 50×55 мм. Чертёж платы и расположение элементов на ней показаны на рис. 2. Печатные проводники цепей стока и истока транзистора VT1 необходимо продублировать отрезком медной проволоки диаметром 0,8…1 мм. Применены резисторы МЛТ, ОМЛТ или импортные. Конденсатор С4 — К50-35 или импортный, остальные — керамические, например, серии КМ. Микросхема DA2 КР1006ВИ1 — импортный аналог NE555. Стабилитрон КС207В (VD3) заменим любым маломощным на напряжение 12 В. Диод VD6 — любой, рассчитанный на прямой ток не менее 10 А и напряжение 50 В. Транзистор VT1 — мощный, с сопротивлением открытого канала не более 0,02 Ом, напряжением сток-исток более 50 В. ХР1, ХР2 — клеммы ножевые «вилка». Корпус РН14.121.3702 взят от регулятора напряжения автомобиля ВАЗ-2106. Печатная плата разработана под этот корпус. Алюминиевое основание корпуса служит теплоотводом для транзистора VT1. При сборке необходимо установить изолирующую прокладку между корпусом и транзистором. Электрический контакт общего провода печатной платы с корпусом осуществляется через два крепёжных винта МЗ, прижимающих транзистор к алюминиевому основанию.

• Из корпуса выведены четыре провода. Два коротких провода сечением 0,5…1 мм2 с клеммами ножевыми «вилка» на концах припаяны: один — к контакту ДС, другой — к контакту G «61» (+14 В) печатной платы (рис. 2). Через ответные клеммы «розетка» двумя проводами нужной длины их необходимо подключить соответственно к выходу датчика скорости и плюсовой клемме генератора G «61». Ещё два провода сечением 1,5 мм.2 нужной длины через клеммы ножевые «розетка» провести от ХР1 до плюсовой клеммы аккумуляторной батареи, а от ХР2 — до красного провода питания +ЭДВ «ХТ1-1». В разрыв провода, идущего к плюсовой клемме, установить плавкую вставку (FU1-15 А) в держателе.

Смонтированный блок устанавливают на левом крыле автомобиля в удобном месте. При этом необходимо обеспечить надёжный электрический контакт основания корпуса блока с корпусом автомобиля, а выведенные четыре провода укрепить на корпусе. Светодиод HL1 встраивают, например, в шкалу указателя температуры двигателя. Вывод катода подключают отрезком изолированного провода в удобном месте к корпусу автомобиля. Один вывод резистора R12 припаивают к аноду светодиода и изолируют место пайки отрезком термоусадочной трубки. К другому выводу резистора припаивают отрезок провода сечением 0,5…0,75 мм2, место пайки изолируют аналогично. Свободный конец провода соединяют с проводом, идущим от ХР2 до красного провода питания +ЭДВ «ХТ1-1».

Собранный и установленный блок необходимо наладить. Для этого потребуется провести временный провод от точки соединения конденсатора С2 с резисторами R1, R2, R7 блока в салон автомобиля. Далее подключить к этому проводу плюсовой щуп мультиметра. Минусовый щуп соединить с корпусом автомобиля. На скорости автомобиля 40 км/ч измерить напряжение, затем это же напряжение выставить на движке резистора R4 в блоке при работающем двигателе, после чего удалить временный провод. Обороты электродвигателя вентилятора можно скорректировать подбором резистора R9, если в этом появится необходимость.

После установки данного блока температура двигателя автомобиля не поднималась выше 90 °С даже в жаркое время года и находилась при спокойном стиле вождения в интервале 85…89 °С. ЭДВ ни разу не включался от штатной системы охлаждения на полную мощность.

Автор: В. Долгодров, г. Минеральные Воды

Дата публикации: 28.05.2013

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Система автоматического управления вентилятором. — Радио-как хобби

Система автоматического управления вентилятором своими руками.

Часто в радиолюбительской практике возникает необходимость охлаждать методом обдува какие-либо мощные активные элементы: регулирующие транзисторы в блоках питания, в выходных каскадах мощных УНЧ, радиолампы в выходных каскадах передатчиков и т.д.

Конечно, проще всего включить  вентилятор на полные обороты. Но это не самый лучший выход-шум  вентилятора будет напрягать и мешать.

Система автоматического управления вентилятором-вот что может быть выходом из ситуации.

Такая система автоматического управления  вентилятором, будет управлять включением/выключением и оборотами вентилятора в зависимости от температуры.

В данной статье предложен простой, бюджетный выход из ситуации…

Итак, некоторое время тому назад знакомый товарищ попросил изготовить ему систему автоматического регулирования оборотов вентилятора охлаждения для зарядного устройства. Поскольку готового решения у меня не было-пришлось поискать что-либо подходящее в интернете.

Всегда руководствуюсь принципом –«делать жизнь как можно проще», поэтому подыскивал схемы попроще, без всяких там микроконтроллеров, которые сейчас суют где надо, и где не надо. Попалась на глаза статья :http://dl2kq.de/pa/1-11.htm. Решено было испытать описанные в ней автоматы управления вентилятором…

Система автоматического управления  вентилятором №1.

Принципиальная схема устройства показана ниже:

В данном случае применен вентилятор с рабочим напряжением 12 В.

Схема питается напряжением 15…18 В. Интегральный стабилизатор типа 7805 задает начальное напряжение на вентиляторе. Транзистор VT1 управляет работой интегрального стабилизатора. В качестве датчиков температуры использованы кремниевые транзисторы (VT2 и  VT3) в диодном включении.

Схема работает следующим образом: в холодном состоянии датчиков температуры напряжение на них максимально. Транзистор VT1 полностью открыт, напряжение на его коллекторе ( а значит и на выводе 2 интегрального стабилизатора) составляет десятые доли вольта. Напряжение, подаваемое на вентилятор почти равно паспортному выходному напряжению микросхемы LM7805, и вентилятор вращается на небольших оборотах.

По мере прогрева датчиков температуры ( одного любого из них, или обеих) напряжение на базе VT1 начинает уменьшаться. Транзистор VT1 начинает закрываться, напряжение на его коллекторе увеличивается, а соответственно, увеличивается и напряжение на выходе  микросхемы LM7805.

Обороты вентилятора также увеличиваются и плавно достигают максимальных. По мере остывания датчиков температуры происходит обратный процесс и обороты вентилятора уменьшаются.

Количество датчиков может быть от одного до нескольких ( мною опробовано три параллельно включенных датчика). Датчики могут быть установлены как рядом друг с другом ( для повышения надежности срабатывания), так и размещены в разных местах.

Изначально данная схема разрабатывалась для применения в мощном ламповом усилителе мощности КВ диапазона, отсюда большое количество блокировочных конденсаторов. При применении данной системы автоматического управления режимом работы вентилятора, скажем, в блоках питания, или в мощных усилителях НЧ блокировочные конденсаторы можно не устанавливать.

Данная схема интересна еще и тем, что датчики температуры могут быть как закреплены на радиаторах мощных транзисторов, диодов и иметь непосредственный тепловой контакт с ними,так и установлены на весу, в потоке теплого воздуха.

В качестве транзисторов VT1…VT3  можно применить любые кремниевые транзисторы в пластиковом корпусе и структуры  n-p-n. Мною успешно испытаны транзисторы КТ503, КТ315, КТ3102, S9013, 2N3904. Подстроечный резистор R2 служит для установки минимальных оборотов вентилятора.

При настройке данной системы автоматического управления режимом работы вентилятора подстроечным резистором R2 устанавливают минимальные обороты вентилятора. Затем, нагревая датчик, или датчики, каким-либо источником тепла убеждаются в работоспособности системы и возможность срабатывания её от разных датчиков независимо.

Данная схема достаточно чувствительна-можно настроить её на срабатывание даже от нагевания датчика температуры рукой. Важное замечание. Схема измеряет не абсолютную температуру, а разность температур между переходами транзистора VT1 и датчиков VT2 и VT3. Поэтому плата устройства должна быть размещена в месте, исключающем дополнительный нагрев. Интегральный стабилизатор должен быть снабжен небольшим радиатором.

Система автоматического управления  вентилятором №2.

Здесь описано аналогичное устройство, но имеющее некоторые особенности.

Дело вот в чем. Часто бывают случаи, когда система автоматического управления режимом работы вентилятора установлена в изделии, где имеется всего лишь одно питающее напряжение -12В, но и вентилятор рассчитан на работу от напряжения 12 В.

Для достижения максимальных оборотов вентилятора необходимо подать на него полное напряжение,или, другими словами, регулирующий элемент системы автоматического управления режимом работы вентилятора должен иметь практически близкое к нулю падение напряжения на нем. И в этом смысле схема, описание которой изложено выше, не подходит.

В этом случае применимо другое устройство, схема которого представлена ниже:

Регулирующим элементом служит полевой транзистор с очень низким сопротивлением канала в открытом состоянии. Мною использован транзистор типа PHD55N03.

Он имеет следующие характеристики: максимальное напряжение сток-исток -25 В, максимальный ток стока- 55 А, сопротивлением канала в открытом состоянии -0,14 мОм.

Подобные транзисторы применяются на материнских платах и платах видеокарт. Я добыл этот транзистор на старой материнской плате:

Цоколевка этого транзистора:

Именно очень низкое сопротивление канала в открытом состоянии и позволяет приложить к вентилятору практически полное напряжение питания.

В этой схеме датчиком температуры служит терморезистор R1 номиналом 10 кОм. Терморезистор должен быть с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ( типа NTC).

Номинал терморезистора R1  может быть от 10 до 100 кОм, соответственно нужно изменить и номинал подстроечного резистора R2. Так, для терморезистора номиналом 100 кОм, сопротивление подстроечного резистора R2 должно быть 51 или 68 кОм. Подстроечным резистором R2 в данной схеме устанавливается порог срабатывания  схемы.

Данная схема работает по принципу термоуправляемого реле: вентилятор включен/выключен в зависимости от температуры датчика.

Конструктивно, терморезистор R1 размещается на радиаторе транзисторов, которые обдувает вентилятор. Подстроечным резистором R2 при настройке схемы добиваются старта вентилятора при пороговой (начальной) температуре.

В качестве  VT1 подойдет любой полевой транзистор с напряжением стока выше 20 В и сопротивлением канала в открытом состоянии менее 0,5 Ома.

Если напряжение питания не стабилизировано, то порог срабатывания схемы будет плавать, со всеми вытекающими последствиями. В этом случае полезно будет запитать терморезистор от стабильного источника питания, например -78L09.

Ниже приведен модернизированный вариант этой схемы. В данной схеме предусмотрена возможность независимой регулировки как минимальных оборотов при нормальной температуре, так и температуру, с которой обороты вентилятора начинают увеличиваться.

Здесь   цепь  R5, R6,VD2     позволяет  установить    минимальные  обороты    вентилятора  при   нормальной ( начальной) температуре при помощи подстроечного резистора R5. А резистором R7 устанавливают температуру, с которой вентилятор переходит на повышенные обороты.

Как и в предыдущих схемах, блокировочные конденсаторы необходимы при эксплуатации устройства в условиях воздействия мощных высокочастотных наводок-например ламповый усилитель мощности КВ диапазона. В других случаях в их установке нет необходимости.

Терморезисторов-датчиков температуры может быть несколько и установленных в разных местах. Вентиляторов тоже может быть несколько. В этом случае возможно ( но необязательно) будет  необходимым предусмотреть небольшой радиатор для регулирующего транзистора.

Вид собранной платы системы автоматического управления обдувом, управляющий транзистор установлен со стороны печатных проводников:

Печатная плата, вид со стороны проводящих дорожек:

Все три схемы, приведенные в этой статье мною опробованы и продемонстрировали надежную и стабильную  работу.

www.myhomehobby.net

Схема регулирования включения вентиляторов охлаждения — Статьи по автоэлектрике — Статьи

Схема регулирования включения вентиляторов охлаждения

Отличная схема, для тех кто хочет сам задавать температуры охлаждения двигателем. Вы можете выставить порог включение вентиляторов охлаждения в пределах от 15 градусов до 150 градусов. Что это значит ? Это значит что в очень жаркое лето в случаи стояния в пробке я могу включить вентилятор принудительно или выставить температуру намного меньше чем задана для включения (таким образом автомобиль не будет вскипать и перегреваться). Ну а в очень холодное время я смогу его подогревать да бы не замерзнуть самому )

Так вот была спаяна вот такая вот не хитроумная схемка

В реале она выглядит вот так)

Она подключается к зажиганию или через предохранитель к плюсу, ну а второй контакт естественно на минус) имеет светодиод(контрольную лампочку включения) два выхода на реле(плюс и минус) ну и один провод подключается на датчик показания температуры или омный датчик)

Напомню свою проблему) В связи с тем что на моей машине стоит теперь чуточку не та проводка, и поменяны мозги, вентилятор охлаждения при запуске двигателя включается на вторую скорость и не выключается до полной остановки двигателя автомобиля((( но благодаря этой не хитроумной схеме я поборол эту проблему)Можно сказать без колхоза, а по тюнингу) (в моём понимании колхоз — это отрезать провода, поставить в салоне кнопку принудительного включения. Это есть не правильно, ибо ехав за рулём автомобиля нужно наслаждаться ездой, а не думать когда тебе включить вентилятор что бы не закипел мотор ! Ну и про тюнинг) С этой схемой я могу регулировать температуру включения вентилятора от 15 градусов до 150 градусов. Что это значит ? Это значит что в очень жаркое лето в случаи стояния в пробке я могу включить вентилятор принудительно или выставить температуру намного меньше чем задана для включения (таким образом автомобиль не будет вскипать и перегреваться). Ну а в очень холодное время я смогу его подогревать да бы не замерзнуть самому ) ну и естественно эта схема монтируется в корпус и занимает своё место возле блоков реле в салоне под торпедой, или под капотом.

А вот так выглядит корпус и закончены вариант

И ещё хочу отметить один момент, если вы хотите взять кредит , но незнаете с чего начать или просто не хватает знаний. То есть интересный сайт, где вы можете получить наличный кредит , а также узнать все тонкости кредитов и найти ответы на интересующие вас вопросы.

Похожие материалы