No Image

Регулятор вращения вентилятора печки

1 просмотров
21 января 2020

Везде в интернете рассказывают, как поставить 4-х позиционный регулятор от Калины, принцип действия которого заключается в переключении 4-х силовых резисторов разного номинала. Но мы пойдем другим путем — решим вопрос кардинальным образом, применяя современные технологии. Будем делать плавный регулятор оборотов.

В описании к набору написано:
"Регулятор яркости ламп накаливания 12В/50A
Устройство предназначено для регулировки яркости ламп накаливания, работающих от постоянного тока, мощностью до 600Вт (50А). … Предлагаемое устройство можно использовать в качестве регулятора мощности различных нагревателей, работающих от напряжения постоянного тока, например, подогревателей автомобильных сидений или двигателей. Устройство можно использовать для регулирования оборотов мощных двигателей постоянного тока. Применение современной элементной базы позволило повысить КПД регулятора до 99 % и максимально уменьшить габариты устройства."

Вентилятор печки потребляет до 6 ампер, соответственно, данный регулятор подойдет.
Будем собирать и смотреть. Продолжение следует…

UPD. В комментариях к набору обнаружил следующий диалог:
Евгений58 17.11.2016 04:16
Здравствуйте. Подключил этот регулятор к электромотору печки, добавив при этом диод между выводами мотора. Мотор при работе постоянно пищит, можно ли в этой схеме увеличить частоту ШИМ за диапазон слышимости? Как это сделать?
+1 Советник 17.11.2016 10:11
Замените конденсаторы С2 и С4 на номинал 2,2нФ и 22нФ соответственно, пищать перестанет.

Если будет пищать, знаю что делать.

Также сам вентилятор печки был заменен на вентилятор фирмы Luzar luzar.ru/catalogue/elektr…telya-2101-2107-lfh-0101/
Его преимущество в том, что он не на втулках, а на шарикоподшипниках. Лузаровские вентиляторы также подвергаются балансировке, благодаря чему значительно снижается шум от работы. Когда заменил вентилятор радиатора двигателя на лузаровский, работать стал бесшумно и дуть лучше в 2 раза. Штатный орал так, что слышно было этот вой из салона.
Думаю, вентилятор печки тоже свои преимущества покажет.

Продолжение 24.09.2017
Теперь задача сверстать все это на автомобиль.
Электрическая схема подключения вентилятора печки классики всем известна

Я решил сохранить выбор вариантов следующим образом:
Первое положение переключателя — подача напряжения на двигатель через шунт, как и было раньше — фиксированная половинная скорость.
Второе положение переключателя — подача напряжения через схему плавной регулировки.
Однако, посмотрев на схему подключения регулировки, становится понятно, что напряжение на двигатель должно подаваться с точек 2 и 3, а с контактом GND у двигателя не будет прямого контакта, только через транзистор VT1 схемы плавного управления.

Поэтому сохранить управление через плюсовой провод не удастся, придется переделать трехпозиционный переключатель на минусовой провод. Схема получилась следующая:

Для чего нужен шунтирующий диод? — при прекращении импульса ШИМ с устройства питания индуктивная нагрузка (двигатель) создает обратный всплеск напряжения, который вредным образом воздействует на транзистор. Что и было проверено экспериментально: и с диодом, и без диода каких-либо существенных изменений в поведении двигателя не обнаружено, но с диодом транзистор был холодным. Как только отключал диод — транзистор сразу же начинал безбожно греться.

Следующий нюанс — частота управления ШИМ — 500 Гц — это звуковая частота, поэтому двигатель издавал писк. Чтобы писка не было, нужно, как уже было замечено, сдвинуть частоту ШИМ за предел слышимости — 20 000 Гц. Для этого заменил конденсаторы C2 и C4 на 2,2нФ и 22нФ соответственно. Писк исчез практически полностью. Но! Стал снова греться транзистор, хотя не так сильно, как без диода. Легко предположить вероятную причину: диод не рассчитан на частоту 20 кГц, он медленный, не успевает закрываться, и пропускает обратный импульс. Китайский диод на 10А 1000В.
Нужно заменить на высокочастотный (диод Шоттки или ультрафаст КД213).

Читайте также:  Прокуренная квартира что делать

Итак, заменил диод на КД213, однако транзистор все равно греется. Путем общения на форумах было выяснено, что при повышении частоты за 20 кГц резко падает КПД данного регулятора, транзистор не успевает открываться и закрываться полностью, поэтому работает не в ключевом режиме.

Понизил частоту до 10 Гц — эта частота находится тоже за пределами слышимости. Для этого увеличил номиналы конденсаторов С2 и С4 на 22нФ и 2,2мкФ соответственно. Теперь транзистор холодный и вентилятор тоже работает отлично.

Была еще одна особенность. Регулировка вентилятора работала не на всем диапазоне поворота потенциометра, а только где-то на участке 15% от его полного оборота. Поэтому был куплен переменный резистор на 10 кОм вместо 50 кОм, был вынесен за пределы печатной платы, и к каждой из боковых ножек временно припаяно по переменному резистору на 50 кОм. После установки на автомобиль были экспериментальным путем подобраны величины этих боковых резисторов таким образом, чтобы при минимуме главного потенциометра вентилятор обдувал едва-едва, а на максимуме — в полную силу.

Итоговый результат можно наблюдать на видео.

ВЫВОДЫ:
1. Справедливости ради надо сказать, что при минимальных регулировках обдува существующая система не дает заметного эффекта. Просто движение автомобиля без работы вентилятора дает больший обдув, чем работающий вентилятор на минимальных оборотах. Это связано с низкой эффективностью лопастного вентилятора. У всех современных автомобилей используется центробежный вентилятор (улитка), который при более бесшумной работе обеспечивает гораздо более сильный поток воздуха.
Поэтому корпус собранного регулятора я добавил пару подстроечных резисторов по 10 кОм, и величины были подобраны так, чтобы при минимальном положении регулятора обдув все-таки обеспечивался заметный. При максимальном положении — максимальный. А между ними, соответственно, свобода плавной регулировки.

2. Для совсем эффективной работы нужно подходить еще более коренным образом — менять конструкцию самой печки — лопастной вентилятор менять на улитку, с перепроектированием корпуса печки. Где-то на драйве были примеры такой переделки.

3. Еще хотелось бы добавить светодиодную индикацию (полоску) вокруг ручки регулятора, чтобы видеть уровень обдува визуально, т.к. проверять поток воздуха рукой не всегда удобно.

4. Электросхема классики такова, что вентилятор печки работает вне зависимости от того, включено ли зажигание. Т.е. теоретически возможно забыть выключить вентилятор, работающий на минимальных оборотах, и уйти, а утром придти и обнаружить посаженный аккумулятор. Поэтому нужно забор напряжения питания вентилятора переделать — брать с клеммы после замка зажигания, как у нормальных современных автомобилей. Для чего вентилятор сделан независимо от зажигания, непонятно. Ведь при выключенном двигателе обдув обеспечивает горячий воздух в течение минуты — не более, далее становится холодным.

Читайте также:  Прозрачные ролеты для террасы

Обновление от 17.01.2015 г.:
Есть несколько повторивших схему, по их просьбам были немного модернизированы прошивки. Из "полезностей" добавлен плавный старт вентилятора при включении и добавлены прошивки для индикатора с общим анодом.
Итак, очень краткое описание:

Для схем на 10 положений индикация от нуля до девяти.

Работ по модернизации больше не провожу, потому как устройство "уехало" вместе со рабочим автомобилем.

При продолжительной работе схемы возможен значительный нагрев силового ключа. Хотел удалить тему до окончания "доработки напильником", но есть повторившие схему, поэтому дополню по окончании эксперимента с бутстрепной схемой включения n-канального MOSFET’а (заранее спасибо товарищу bri555). Первая версия была собрана именно на n-канальном и нагрева не было.

Почти полгода назад был собран и установлен в автомобиль первый регулятор оборотов для отопителя салона. Поездки зимой показали, что вещь получилась удобная и функциональная, поэтому решил немного модифицировать изделие:
1. Избавиться от "врезки" в минусовой провод электродвигателя отопителя
2. Обеспечить плавный пуск электродвигателя
3. Разместить схему в штатной заглушке
4. Предусмотреть возможность возврата к штатной системе управления оборотами

Устройство "в сборе" выглядело так:

И сейчас так выглядит, ищет нового хозяина (просто отдам в хорошие руки, если новый хозяин будет в Симферополе — помогу с установкой).

* похоже, что уже нашло
** однозначно нашло )))

Для достижения первой цели в качестве силового ключа пришлось использовать p-канальный MOSFET. Схему управления практически не изменял, кроме подключения сегментов индикатора. В итоге получилось следующее:

Плавный пуск обеспечил программно, плавным возрастанием коэффициента заполнения ШИМ. Прошивка доступна ТУТ.

Результатом миниатюризации схемы стал вот такой "бутерброд":

Полностью исключить изменения штатной проводки авто не удалось. В колодке необходимо обеспечить надежное соединение с "массой".

На фото в верхней части разъема (второй сверху) виден контакт. В штатном включении не используется, поэтому всегда можно установить обратно штатный переключатель.

В итоге, получилось так:

Схема установлена в авто и проходит тестовую эксплуатацию. MOSFET греется, но за 25 минут непрерывной работы с максимальным заполнением ШИМ нагреть его выше 50 градусов не вышло. Дальнейшее покажет только практика. Описание первых тестов на авто доступны по этой ссылке.

Регулятор, описание которого приведено в этой статье, был разработан и изготовлен по просьбе товарища — владельца грузового автомобиля ЗиЛ 5301 («Бычок»).

Необходимость переделки управления скоростью венти­лятора печки обусловлена тем, что штатная система отопле­ния этого автомобиля имеет только 2 режима отопления са­лона — средний и максимальный. Разработанный автором регулятор имеет 5 ступеней регулировки отопления, а установ­ленный уровень сохраняется в памяти микроконтроллера ре­гулятора при выключении зажигания. Этот регулятор можно использовать также и для замены механических переключа­телей скорости вентиляторов печки с балластными резисто­рами других автомобилей с бортовой сетью 12 В.

Для обогрева салона в современных автомобилях в ка­честве теплоносителя используется охлаждающая жидкость, которая нагревается, отбирая тепловую энергию от работа­ющего двигателя. За передней панелью салона установлен отдельный радиатор, соединенный с системой охлаждения двигателя, к которому подведены две трубы для циркуляции теплоносителя (тосола, антифриза, или воды) в этом радиа­торе. Для управления температурой на впускной трубе печ­ки установлен краник. Расположенный за радиатором печки вентилятор гонит воздух из подкапотного пространства че­рез радиатор в салон, куда поступает уже теплый воздух. Ког­да переключатель печки установлен в красной зоне, откры­вается краник, и нагретый теплоноситель (охлаждающая жидкость) поступает из системы охлаждения двигателя в радиа­тор печки в зависимости от того, в каком положении уста­новлен этот переключатель (от «Выкл.» до «Жарко»). Авто­любители знают, что краник печки недолговечен и работает не всегда надежно. Поэтому было решено регулировать тем­пературу в салоне автомобиля, изменяя скорость вращения вентилятора с помощью электронного регулятора.

Читайте также:  Разбавитель для металликов vika

Принципиальная электрическая схема регулятора скоро­сти вентилятора автомобильной печки показана на рисунке.Регулятор собран на микроконтроллере IC2 типа PIC12F629 фирмы Microchip в корпусе DIP-8. Назначение выводов мик­роконтроллера IC2 с учетом использованного автором статьи программного обеспечения приведено в таблице. Микрокон­троллер тактируется внутренним тактовым генератором (INTOSC) с частотой 4 МГц. Питание регулятора скорости осу­ществляется от замка зажигания через стабилизатор напря­жения 5 В на микросхеме IC1 типа 7805L.

Устройство обеспечивает пять уровней регулировки ско­рости с индикацией на 5-ти светодиодах, которые управля­ются сигналом с вывода 5 IC2 через сдвиговый регистр IC3 типа 74HC164N в корпусе DIP-14. С вывода 6 IC2 на вывод 8 IC3 поступают тактовые импульсы.

В выключенном состоянии все светодиоды устройства по­гашены. Когда включен 1-й уровень скорости печки, горит LED1, когда включен 2-й уровень — горят светодиоды LED1 и LED2

1 VDD Напряжение питания 5 В
2 GP5/CLKIN Выход команды включения зуммера
3 GP4/CLK0UT Вход от кнопки Up
4 GP3 Вход от кнопки Down
5 GP2 Выход сигнала индикации
6 GP1 Выход тактовых импульсов
7 GPO Выход управляющего ШИМ-сигнала
8 VSS Корпус

и т.д., а когда включен 5-й уровень — горит линейка из всех 5-ти светодиодов. Регулировка скорости производится кноп­ками UP и DOWN. Эти кнопки дискретно изменяют длитель­ность импульсов на выводе 7 микроконтроллера IC2 (метод ШИМ), к которому подключен ключ управления электродви­гателем печки Q2 типа IRFZ46N. Поскольку микроконтрол­лер PIC12F629 не имеет аппаратного ШИМ-модуля CCP (Capture/Compare/PWM — Захват/Сравнение/ШИМ), ШИМ орга­низован программно. Чтобы избежать характерного «звучания» электродвигателя печки частота ШИМ поднята до 22 кГц.

При выключении зажигания уста­новленный ранее уровень скорости вращения этого двигателя сохраняет­ся в энергонезависимой памяти МК IC2. Двигатель печки через 3 с после включения зажигания включается и работает на той скорости, уровень ко­торой был сохранен в памяти МК. Так как в кабине автомобиля ЗиЛ 5301 достаточно шумно, то для звуковой сигнализации нажатия кнопок использован пяти­вольтовый электромагнитный зуммер (Magnetic Buzzer) SP1 типа KX-1205, который включается ключом на полевом тран­зисторе Q1 типа BS170 командой с вывода 2 IC2.

Устройство собрано на печатной плате из односторонне­го фольгированного стеклотекстолита размерами 50х46 мм (см. фото в начале статье).

Автор: Иван Шевченко, г. Заозерск, Мурманской обл.

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector