Регулятор для печки автомобиля

Отопительная система автомобиля состоит из радиатора, через который течет горячая охлаждающая жидкость и вентилятора, благодаря которому воздух поступает с улицы в салон. Регулировка печки осуществляется двумя органами:
— краном, благодаря которому изменяется напор жидкости протекающей через радиатор печки;
— переключателем, который регулирует скорость вращения вентилятора.

В подавляющим большинстве отечественных автомобилей, регулировка переключателем очень примитивна. При этом вентилятор работает создавая много шума, а уменьшить частоту вращения не представляется возможным. В автоматическом же режиме, частота вращения вентилятора так же не снижается, он просто периодически включается и выключается. И все же, данный вентилятор — это обычный двигатель постоянного тока, поэтому организовать плавную регулировку частоты вращения не так уж и сложно, для этого можно применить широтно-импульсный модулятор тока, протекающего через него.

Смысл в том, чтобы управление вентилятором осуществлять не при помощи переключателя, а при помощи переменного резистора. Регулировка будет плавной, от максимальной до некоторой минимальной, а в конце, при повороте ручки переменного резистора в сторону уменьшения питание мотора и вовсе будет полностью отключаться.

Принципиальная схема расположена на рисунке выше, рассмотрим ее. Импульсы, широту которых можно регулировать переменным резистором, генерирует мультивибратор на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К561ЛН2. Очень желательно взять именно микросхему К561ЛН2, а не инверторы, такие как К561ЛА7, К561ЛЕ5. Дело в том, что выходы у инверторов К561ЛН2 наиболее мощные, плюс их не четыре, а шесть. Благодаря этому, есть возможность изготовить мультивибратор на двух элементах, а оставшиеся четыре объединить в мощный буфер, который будет драйвером для полевого транзистора VT1. Как многим известно, одной из проблем мощных полевых транзисторов является большая емкость затвора. Статически, сопротивление их затвора весьма высоко ( т.е. стремится к бесконечности), но в реальности, имеется очень существенная емкость затвор-исток, которая создает значительный бросок тока в тот момент, когда на затвор поступает высокий логический уровень. Поэтому здесь и необходим усиленный буферный каскад, который способен поглотить этот бросок тока.

Частота импульсов составляет порядка 15 кГц и зависит от емкости конденсатора C1 и половины сопротивления резистора R1. При регулировке резистора R1, частота практически не изменяется, однако изменяется скважность импульсов, так как изменяется сопротивление заряда-разряда конденсатора C1. Диоды VD1 и VD2 коммутируют части сопротивления для разных полуволн. Максимальная частота вращения вентилятора будет в нижнем (по схеме) положении резистора R1. При этом, длительность нулевого перепада на затворе VT1 будет минимальная, а длительность единичного перепада — максимальная. Резистор R3 используется для того, чтобы не нарушать режим работы элемента DD1.1, не допуская опасного для него состояния. Минимальная частота вращения вентилятора, в верхнем (по схеме) положении резистора R1. В этом случае подбором резистора R2 необходимо выбрать минимальную скорость вращения вентилятора, при которой он еще работает без перебоев и остановок. Подбирать резистор необходимо под каждый электродвигатель индивидуально. Как следствие сопротивление резистора R2 может получится совершенно иным, нежели указанном на схеме.

В данном схеме, используется резистор R1 с выключателем на одном валу. Его необходимо подключить так, чтобы выключатель SB1 выключался при повороте в крайнее верхнее (по схеме) положение резистора R1, то есть — меньше минимума. При вращении резистора R1 в выключенное состояние, контакты выключателя SB1 размыкаются и на объединенные входы элементов DD1.3-DD1.6 поступает напряжение логической единицы через резистор R4. В то время же время, на выходах DD1.3-DD1.6 будет логический ноль. Как следствие, транзистор VT1 будет закрыт и вентилятор M1 работать не будет.

Для включения вентилятора печки, необходимо повернуть резистор R1 из выключенного положения. После чего контакты выключателя SB1 замкнуться и на затвор транзистора VT1 начнут приходить импульсы, скважность которых будет соответствовать минимальной частоте вращения вентилятора ( которую предварительно необходимо задать подбором резистора R2). Если продолжать поворачивать резистор R1, то скважность импульсов поступающих на затвор транзистора VT1 будет увеличиваться, естественно будет возрастать и частота вращения вентилятора.

СХЕМА РАБОТЫ ОТОПИТЕЛЯ САЛОНА

Система отопления автомобиля у многих моделей устроена и работает по схожему принципу. Понимание принципа включения и регулировки скорости работы вентилятора отопителя салона очень будут кстати при самостоятельных поисках неисправности (к примеру, если у вас перестал работать вентилятор печки ).

ОБЩАЯ СХЕМА ЦИРКУЛЯЦИИ ВОЗДУХА

Когда в подогреве необходимости нет, заборный и очищенный фильтром воздух подается в салон напрямую из окружающей среды. Если автомобиль оборудован кондиционером, в режиме охлаждения перед попаданием в салон поток проходит испаритель, после чего холодный воздух направляется в дефлекторы (более подробно о принципе работы системы кондиционирования ).

Воздушные заслонки

Перенаправление воздушных потоков для регулирования температуры осуществляется специальной заслонкой. Виды управления заслонкой:

• механическое. Привод заслонки посредством тяг и тросов соединяется напрямую с переключателем в салоне. В таком случае водитель, перемещая регулятор, вручную дозирует температуру поступающего воздуха;
• электронное. Заслонка оборудована сервоприводом. Электромотор изменяет положение заслонки, получая команды от блока управления. Такая схема применяется на автомобилях с климатическими установками. Водителю достаточно задать в бортовом компьютере желаемую температуру в салоне, после чего электронный блок управления, ориентируясь на температурные датчики, будет управлять сервоприводом воздушной заслонки.

Рециркуляция

В режиме рециркуляции закрывается основная воздушная заслонка, после чего вентилятор печки начинает забирать воздух из салона. Подобный режим работы позволяет заблокировать доступ неприятных запахов и загрязненного воздуха с улицы, если вы, к примеру, едете за автомобилем по пыльной гравийной дороге.

Зимой режим рециркуляции позволяет быстрее прогревать салон автомобиля, так как через радиатор отопителя проходит не морозный, а уже салонный теплый воздух. Соответственно, летом рециркуляция упрощает кондиционеру процесс охлаждения.

Виды привода рециркуляции:

• механический (описан выше);
• вакуумным. Заслонка соединена с вакуумной системой тормозов. При нажатии кнопки заслонка перемещается за счет вакуума и остается в закрытом положении до следующего нажатия кнопки;

КАК РАБОТАЕТ ВЕНТИЛЯТОР ПЕЧКИ

Вентилятор системы обогрева салона автомобиля представляет собой обычный двигатель переменного тока. Это может быть как простейший осевой вентилятор, так и диаметральный вариант, который чаще всего устанавливается на современных автомобилях. Устройство внутренней части вентилятора печки ничем не отличается от устройства обычного электродвигателя переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Больший интерес для нас представляет работа электродвигателя на разных скоростях. Реализуется эта возможность включением в схему дополнительного сопротивления. Резисторы увеличивают сопротивление, что приводит к уменьшению протекающей в цепи силы тока. Следовательно, вентилятор начинает вращаться медленней. Номинал резистора определяет, насколько сильным будет падение тока в цепи. Последняя скорость вентилятора является прямой, поскольку в цепь не включено сопротивление. Это позволяет вентилятору отопителя оставаться работоспособным, даже если сопротивление вышло из строя.

Устройство управления скоростью вентилятора отопителя.

Данное устройство регулирует скорость вентилятора отопителя. Скорость регулируется с помощью ШИМ. Задействован плавный запуск вентилятора, возможность выбора скоростей (всего 9 шт) + режим остановки и запоминания последней скорости.

Работа устройства происходит следующим образом: когда вы включаете зажигание, регулятор потихоньку разгоняется до установленной вами скорости. Кнопки дают возможность постоянно регулировать скорость.

Если вы выбрали режим остановки, вентилятор отключится, а если максимальное значение 9, то он достигнет наибольшей скорости. При нажатии на кнопки происходит короткий сигнал. Скорость, которую вы выбрали на протяжении доли секунды помещается в память EEPROM, и когда вы включите устройство снова, оно начнет работу с последней выбранной скорости.

User comments

При управлении этим устройством в результате отключения зажигания данные сохраняются в память, потом показывается небольшая заставка и далее питание отключается с помощью микросхемы-стабилизатора 78R05.

User comments

Схема позволяет подключать довольно большую нагрузку – 100 вт. В большинстве случаем это ни к чему, поэтому обычно вентилятором управляет один полевой транзистор. Таким образом элементы схемы VT2 R3 R6 R7 и C4 могут быть удалены по желанию.

User comments

С помощью кольца от БП компьютера происходит наматывание дросселя, намотка ведется с помощью косы, состоящей из 5 проводов 0.7 до заполнения кольца (как правило, это 7-10 витков).

Простой блок управления отопителем ВАЗ-2110

На ВАЗ-2110 (2002 г.) печка стала выдавать только холодный, или только горячий воздух, да и вентилятор стал работать только на максимальной скорости. Выяснилось, что износился датчик положения заслонки отопителя (углеродистый переменный резистор — вышел из строя) и перегорел дополнительный резистор двигателя вентилятора печки. Да и раньше у вентилятора было несколько больших и очень больших скоростей.

После оценки объёма работ по ремонту, и стоимости запасных частей решили изготовить блок управления, который бы работал с указанными неисправностями, а по затратам и своим свойствам превосходил заводской вариант.

Через 4 года эксплуатации высох двухсторонний скотч, крепящий лицевую панель с накладками кнопок. Приклеил наскоро «Моментом», разъело краску, внешний вид пострадал.

Основные достоинства:
— Нет необходимости покупать новый моторедуктор отопителя с датчиком (≈1500 р-продаётся только в сборе) и менять его.
— Нет необходимости покупать новый резистор вентилятора отопителя (≈300 р) и менять его.
— Нет необходимости покупать новый датчик температуры салона (который стрекочет около уха сверху) (≈300 р) и менять его.
— Современный вид и функционал. Регулировка скорости вентилятора от нуля. Поддержание заданной температуры.
— Дешевизна комплектующих (300-500 р).

Конструкция собрана в корпусе от старого блока. Штатная плата удалена. Лицевая панель – отклеена .Остаётся только пластмассовый корпус.

Элементы управления устройством:
— выносной датчик температуры DS18S20 в корпусе TO-92 (DS1820).Он размещается в салоне вблизи воздуховода.
— кнопки задания температуры и скорости вентилятора
— электронные концевые датчики – реализованы схемотехнически и программно.

Перейдём к принципиальной схеме.

Схема содержит несколько необычных схемотехнических решений, но — они проверены и хорошо работают. Интересна схема управления от микроконтроллера направлением вращения коллекторного двигателя (12 В) с определением заклинивания. Также интересна схема драйвера затвора полевого транзистора.

Схема построена на основе микроконтроллера PIC16F628A в корпусе DIP18.Он работает от внутреннего генератора с частотой 4 МГц. Микроконтроллер установлен в «кроватку» для извлечения при прошивке.

Вместо датчика положения двигателя заслонки отопителя введены датчики концевых положений. Их работа основана на принципе увеличения тока двигателя при заклинивании. При увеличении тока, напряжение на резисторе R24 увеличивается до 0.4-0.6 В, транзистор VT4 (BC337-40) открывается, на выводе 3 (RA4) микроконтроллера сигнал меняется с «1» на «0». Микроконтроллер получает сигнал «крайнее положение».

Регулировка температуры производится по данным выносного датчика температуры DS18S20 небольшими перемещениями заслонки. При неисправности или обрыве датчика — перемещение заслонки при нажатии на кнопки «+», «-» С о .

На транзисторах VT5,VT8(BC337-40) и VT6,VT7(BC327-40) собрана схема управления коллекторным двигателем заслонки. При лог.1 на одном из выводов 1(RA2), 2(RA3) микроконтроллера двигатель вращается в необходимом направлении.

Двигатель вентилятора ВАЗ-2110 потребляет ток до 16 А, он управляется ШИМ, посредством мощного полевого транзистора VT1(IRFZ48N). Мощный диод VD4 (2Д213А) предназначен для подавления влияния индуктивности двигателя. На транзисторах VT9 (BC337-40), VT10(BC327-40), оптроне V1(PC817C) и диоде VD1(1N4007) собрана схема драйвера затвора полевого транзистора. Используется аппаратный ШИМ микроконтроллера с выхода 9(B3).Он работает на частоте около 20 кГц.

Светодиодный индикатор — сдвоенный зеленого цвета (LTD585G ‘LITEON’). Используется динамическая индикация посредством ключей VT2,VT3(BC337-40).Кнопки управления подключены к тем же портам микроконтроллера, что и индикатор. Опрос кнопок производится с частотой около 4-5 Гц. На это время индикатор отключается (несколько микросекунд — глазом не заметно).

Цепь аналогового датчика температуры (термистора) R19,C6 не используется. Но если у кого-то будет желание, то его можно(и даже нужно) использовать.

Питание цифровой части от +5 В стабилизатора типа КРЕН5А или импортного аналога 7805.

Настройка устройства

Настройка устройства заключается в правильном подключении трёх проводов: +12 В, земли, +вентилятора (К10) к автомобильной колодке «папа» 6 контактов (купить в автомагазине). И в подключении двух проводов с 3мм «папами» к контактам моторедуктора в штатном разъёме (К11,К12). Если температура будет регулироваться неправильно (скакать от минимума до максимума), то эти два контакта нужно поменять местами. Подключение производится в соответствии со схемой электропроводки ВАЗ-2110.

Алгоритм работы микроконтроллера:

1. При первом включении после прошивки происходит калибровка: измеряется время перемещения из одного крайнего положения в другое. (Важно, чтобы напряжение было близко к рабочему, желательно в течение 10 сек запустить двигатель).

2. Происходит отображение «88», для проверки индикаторов.

3. Первоначальное измерение температуры. Определение исправности датчика температуры. Если разница от заданного значения большая, то перемещение заслонки до соответствующего крайнего положения.(при неисправности датчика температуры- не выполняется).

4. Основной цикл работы:
— Измерение температуры с периодом 5-6 с. Определение исправности датчика температуры. При отличии от установленной — перемещение заслонки. (От 1 до 3-х условных шагов (если не крайнее положение). Шаг — время включения двигателя заслонки. Время зависит от начальной калибровки.)
— Опрос кнопок и изменение значений установки. При изменении температуры происходит запись во FLASH (запоминание). При изменении скорости вращения – изменение скважности ШИМ.
— Через 5-6 с происходит уменьшение яркости индикаторов до одной четверти. Индикаторы отображают текущую температуру.
— С частотой 40-50 Гц происходит динамическая индикация текущего параметра (скорость вращения, заданная температура, измеренная температура (яркость-0,25)).

Исходный проект прилагается и он хорошо прокомментирован.

Проект создан в P-CAD2001 и Microcode Studio (PIC-BASIC). Программирование микроконтроллера – IС-prog при помощи JDM программатора (упрощенный вариант из 3-х резисторов — самый простой JDM программатор).

При программировании: INT RC-I/O, WDT-OFF , PWRT-ON , MCLR-ON , BODEN – ON , LVP-OFF , CPD-OFF, CP-OFF.

Плата — односторонняя с проволочными перемычками. Изготовлена методом ЛУТ. Она размещается в передней части корпуса там, где раньше были ручки управления. Для изготовления платы необходимо скачать Р-СAD2006 viewer (free) или «купить» любой P-CAD от 2000 г. И распечатать шаблон.