ШИМ-контроллер вентилятора охлаждения двигателя ВАЗ(прототип)

Эта статья — 2 часть и логическое продолжение опыта разработки доступного адаптивного контроллера для охлаждения электровентилятора ВАЗ. (1 часть читаем по ссылке здесь)
Первый опыт был направлен, прежде всего, на то, что бы понять и оценить собственные возможности в разработке микроконтроллерного устройства для решения наболевшей у всех темы перегрева либо же надоедливого щелканья и гула под капотом.

Почти 10 месячный период эксплуатации самодельного контроллера на моей «десятке» показал просто отличные результаты: стрелка показателя ОЖ при любой температуре и дорожной обстановке (пробки, жара, дальняки в 600 и более км и т.д.), практически никогда не отклонялась от отметки в 90 градусов, что способствовало постоянной ровной работе двигателя и бортовой сети. После этого было решено продолжить разработку уже более качественного и функционального прототипа устройства, которое можно было бы адаптировать под другие авто, а так же вручную настраивать поддерживаемую температуру ОЖ.

В алгоритм работы нового контроллера лег всё тот же принцип, как и в первой версии: с помощью дополнительного датчика ОЖ читались пороговые значение температуры, при которых вентилятор плавно стартовал, разгоняясь при повышении и замедляясь при понижении температуры, и по достижении максимального порога температуры раскручивался на полную мощность (как при штатной сработке реле). Но теперь значения датчика температуры не «жестко» вписывались в прошивку, а появилась возможность множество раз программировать эти значения «на ходу» с помощью внешней кнопки, и светодиода, отображающего процессы настройки и режимы работы контроллера. При первом нажатии на кнопку, действующие температурные показания датчика записываются как пороговое значение запуска вентилятора, а по нажатию во второй раз – записывается порог максимальных оборотов. Значения остаются в энергонезависимой памяти микроконтроллера и при отключении питания данные сохраняются. Теперь можно калибровать любые значения температуры, даже обратные(для датчиков с положительным/отрицательным температурным коэффициентом), и использовать почти любые резистивные датчики. Такой подход поможет более четко регулировать температуру ОЖ как в теплый, так и в холодный сезоны.

Подключение к бортовой сети осталось прежним: контроллер с дополнительным датчиком включается параллельно штатной схеме, и никак не влияет на срабатывание реле электровентилятора ОЖ. («подключил и забыл»). Но нужно учитывать, что данный девайс будет работать только на авто, где вентилятор коммутируется «массой» а не «плюсом»! (тоесть подключен постоянный +12В по штатной схеме, а реле подключет массу). ВАЗ2110 в нашем случае – идеальный кандидат. Ну а так – вольтметр в помощь))

Теперь схему можно запитать от любых +12В «зажигания», например от «+12В форсунок», так как в прошивке реализована задержка включения в 4 секунды, для того, что бы успеть завести горячий двигатель, не давая сразу запуститься вентилятору и нагрузить бортсеть при включении зажигания.

Схему и готовую печатную плату я решил разработать и оставить в общем доступе на облачном сервисе для проектировки электронных схем (ссылка на проект)

Сначала плата была изготовлена «по-старинке» вручную, но после успешного запуска и отладки прототипа, решил заказать в Китае пробную партию фабричных плат, в результате получилось очень даже неплохо!

Контроллер вентилятора охлаждения двигателя

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.

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.

Контроллер Каскад дублирует работу
реле вентилятора и обеспечивает
настраиваемый порог температуры
для срабатывания вентилятора
и сигнализации перегрева двигателя,
что позволяет обеспечить оптимальный
режим охлаждения и уберечь двигатель
от поломок, связанных с перегревом.

Принцип работы прост: вы подключаете
наш прибор к штатному датчику
температуры, он, как правило, расположен
максимально близко к головке блока
цилиндров, что обеспечивает моментальную
реакцию на изменение температуры.
Далее вы можете подключить прибор
к штатному вентилятору
или установить дополнительный.

Но это еще не всё. При резком перегреве,
например, утечке антифриза, в случае
поломки в системе охлаждения
наш прибор будет издавать громкий
предупреждающий сигнал, который
заставит вас остановится и проверить,
в чём дело. Это и обеспечивает защиту
двигателя от перегрева.

Защита двигателя

Предотвращает образование микрочастиц
сажи в масле при повышенных температурах

Продлевает срок эксплуатации клапанного
механизма

Простая настройка

Настраиваемые пороги включения
вентилятора

Настройка дополнительной звуковой
сигнализации перегрева двигателя

Надежность

Использует штатные, супернадёжные датчики
температуры, установленные в автомобиле

Сделано в России

Производится в России с 2000 года

Эффективность

Высокая эффективность охлаждения
при стоянии в пробках и при повышенной
нагрузке на малых оборотах

Легко купить

Продаём по всей России

Эффективность охлаждения
больше не зависит
от оборотов двигателя,
в отличие от механических
приводов и вискомуфт

Сигнал на включение
вентилятора теперь приходит
из самой горячей зоны
двигателя, защищая двигатель
от перегрева

Более точно реагирует
на повышение температуры,
чем штатный датчик включения
вентилятора, а также дублирует
реле включения вентилятора
охлаждения

Поддержка электрического
регулируемого вентилятора
на тех машинах, где он
не предусмотрен
(то есть, переоборудование)

Хороший сутки Приятели! Обращение отправится о контроллере вентилятора охлаждения, подобно по принципу работы совокупности охлаждения «Борей». Употребляется для автоматического трансформации скорости вращения вентилятора охлаждения в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Разрешает удерживать температуру двигателя в узких пределах, не допуская ее перепадов. Благодаря чему вентилятор трудится на 20-50% собственной мощности и не издает шума. Наряду с этим падает неспециализированное электропотребление, значительно уменьшается расход горючего (особенно на инжекторных авто), возрастает ресурс двигателя, устройство трудятся от 12В и вычислено на коммутацию нагрузки до 220 Ватт.

Вероятно повышение мощности либо изменение вторых параметров в личном порядке.

Устройства планируют в пыле-влагозащищенных корпусах. Имеют гарантию 1 год.

Контролер Я заказал, сейчас забрал с почты, с работы освободился рано и думаю необходимо установить чего напрасно время терять!

В распечатаном виде + схема установки тоесть какой провод куда!

Установка!
По установке сложного не чего нет.основное различить где + и -, , , , ,

Разьемы уже ишли с контролером, остаеться лишь раскинуть проводку и заизолировать!

Минус крепим на кузов.

Все подключил для прбного запуска.

Сам контролер закрепил на торце планки радиатора пластиковым хомутом, прилегающую часть контролера проклеил STP.

Еще нужен 2 +для контролера(обязан оказаться по окончании включения зажигания)2 + забрал с датчика тормозной жидкости, но по окончании переговоры с изготовителем контролера, мне дал совет забрать с генератота что идет на лампочку панели(зарядка) + появляеться по окончании запуска мотора(тоесть в то время, когда идет зарядка) это необходимо для того, в то время, когда включаешь зажигание чтобы вентилятор не сходу срабатывал, а срабатывал по окончании запуска мотора!

По окончании пробного включения, всю проводку собираю в кучу и привожу в неспециализированную красоту.

Все собрав, верхнию декоративную крышку снял-до установки прилично моторчик грелся(дополнительная шуба)

Итог: вентилятор начинает срабатыать по окончании 70гр. (по моему датчику приборки) трендит собака, до установки контролера вентилятор срабатывал в то время, когда стрелочка доходила к 130гр. приятного мало было!(
По окончании пробной поездки мин. на 15 по городу трошки наваливая, тем. двигателя не увеличилась более 92гр. по датчику приборки-такого раньше не было, что весьма порадовало, вентилятор крутить постояно около 30% от собственный мощности, что фактически не слышно и нет просадки напряжения в электро сети что также порадовало!До тех пор пока все, буду дальше тестиь!

В обязательном порядке к прочтению:

Регулятор скорости вентилятора — ничего сложного.

Статьи как раз той тематики,которой Вы интересуетесь:

уход и Обслуживание за автомобилем Работа силовой установки авто неосуществима без обеспечения оптимального температурного режима. Для этого в конструкцию мотора включена совокупность охлаждения. Она…

Перегрев двигателя автомобиля дело нешуточное и последствия его неприятны. Долгосрочный перегрев двигателя крайне вреден и может привести к тепловой деформации подробностей, впредь до заклинивания…

В большинстве случаев, начинающие автолюбители вычисляют совокупность охлаждения автомобиля несложной и не требующей особенного обслуживания. Но это далеко не так. Необходимость заботиться за ней существует, не…

уход и Обслуживание за автомобилем Содержание статьи 1 работа и Устройство радиатора 1.1 Последствия перегрева двигателя 1.1.1 Радиатор охлаждения, демонтаж, снятие с авто… 2 промывка и Очистка…

Собственными руками Потребность данной процедуры не подвергается сомнению, поскольку функционирование совокупности даёт предупреждение перегрев двигателя. А ведь подобная проблема может угрожать большими…

Контроллер вентилятора охлаждения двигателя

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

Рис. 1. Схема подключения к электрооборудованию автомобиля

Рис. 2. Схема блока управления вентилятором

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

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

Написал программку, зашил в чип:

Но покоя эта тема мне не давала.

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

ШИМ-регулятор оборотов вентилятора печки (отопителя)

Схемотехника ШИМ- регулятора оборотов двигателя постоянного тока.

микропроцессора (генерация ШИМ-сигнала, измерение тока и температуры, индикация режимов);
силового транзистора (коммутация тока, исполнительный элемент ШИМ-регулятора оборотов электровентилятора);
фильтра (устранение электромагнитных помех).

Частоту вращения коллекторного двигателя можно регулировать, изменяя подаваемое на него напряжение. При постоянном значении напряжения источника питания – аккумуляторной батареи, напряжение на двигателе можно менять, изменяя сопротивление в цепи двигателя, к примеру, с помощью реостата или транзистора. Однако такой способ при управлении мощными приводами приводит к выделению большой тепловой мощности на сопротивлении (транзисторе) и снижению КПД системы.
Повысить КПД можно, подавая на двигатель полное напряжение, но на ограниченное время. Если это делать с большой частотой, то, управляя длительностью включения, можно фактически менять среднее напряжение, подаваемое на двигатель.

Изменение длительности импульсов при неизменном периоде их следования (постоянной частоте) и называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ, в англоязычных текстах: PWM-Pulse Width Modulation).

При регулировании скорости вращения двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции на двигатель подается полное напряжение питание, но регулируется время, в течение которого оно подается. Условно говоря, ШИМ-регулятор оборотов вентилятора замыкает силовой ключ каждую секунду на десятую долю секунды, если нам нужно 10% мощности двигателя, если нам нужно 25% мощности, то ШИМ-регулятор оборотов замыкает силовой ключ на четверть секунды, если 50% мощности — то полсекунды и т. д. Когда же нам нужно раскрутить двигатель на полную мощность, ШИМ-регулятор оборотов замыкает силовой ключ на полную секунду, то есть фактически силовой ключ не размыкается совсем.
Конечно же, реально микропроцессор управляет силовым ключом с частотой много выше, чем один раз в секунду, но принцип остается тем же. При достаточно высокой частоте происходит сглаживание пульсаций тока при индуктивной нагрузке, и фактически на двигатель подается некоторое эффективное напряжение. Скажем, при напряжении питания 12В и длительности импульса 50% от периода, получается точно такой же результат, как и при подаче на двигатель напряжения 6В.
При эксплуатации автомобиля в городском цикле с повышенной температурой окружающего воздуха, когда вероятность перегрева двигателя максимальна (особенно в «пробках»), режим плавного изменения скорости вращения вентилятора в пределах 30-60% с помощью ШИМ-регулятора оборотов достаточен для ограничения температуры двигателя автомобиля. Применение блока управления ЭВСО в системе охлаждения автомобиля устраняет необходимость включения вентилятора на мощность выше 60% (тем более на полную мощность), тем самым обеспечивая практически полное отсутствие шума в салоне автомобиля в отличие от раздражающего рева работающего на «всю катушку» электровентилятора в обычной системе охлаждения двигателя автомобиля.

Контроллер вентилятора охлаждения радиатора

Цель установки даннного девайса — уменьшить перегрев двигателя в теплое время года при движении в тянучках, пробках и.т.д.
Общеизвестно, что в семействе ВАЗ 2110-12 разбег между температурой стабилизации термостатом и точкой включения вентилятора по сигналу ЭБУ достаточно велик и доходит иногда до 15-20С. Что негативно сказывается на ресурсе системы охлаждения да и двигателя в целом.
Для серийного выпуска с разбросом параметров термостатов и датчиков (ДТОЖ) это вполне естесственно и технологично.
Ну а если индивидуально эту проблему можно минимизировать — то почему бы не сделать это.
Кроме того, немаловажен тот факт, что эффективность (теплоотдача) радиатора охлаждения напрямую зависит от скорости набегающего потока воздуха. И при его отсутствии (напр. стояние в пробке) практически равна НУЛЮ, вне зависимости от бренда радиатора и производительности помпы.
И это достаточно существенный аргумент в пользу пропорционального управления мощностью (производительностью) вентилятора.

Наконец-то дошли руки до установки девайса.
А предыстория такова — 2 года назад был собран ШИМ контроллер (аналоговый на TL494). Оттестирован, настроен. Немного поездил и снял для «перекомпоновки» в корпус. Так он и «завис»
А в начале лета драйвовчанин Артур arttrener подкинул ссылочку на аналогичное устройство, только уже на PIC контроллере. Честно говоря, самому не охота было писать, потому зацепился за готовое решение. Основа: разработка «Смерч-7» от «Турмалин-НН».
turmalinnn.narod.ru/Smerch/Smerch-7/Smerch-7.html

Протестировав прошивку и несколько доработав схему получилось довольно полезное и эффективное устройство. Прошивку тоже немного изменил, но это не суть важно.
Прошивка написана продуманно и грамотно! Достаточно интересный и результативный алгоритм контроля температуры с хорошей помехозащищенностью.

Теперь двигатель работает в узком диапазоне температур. Включение вентилятора — плавно и на минимальной мощности, температуру сдувает на УРА, не выходя даже на 70% мощности.
У стрелки на приборке теперь 2 «фиксированных положения» —
1. Точка стабилизации термостатом (87-89 град С) при наличии достаточного набегающего воздушного потока.
2. И чуть выше на 3-4 градуса (93-94 градС) стабилизация контроллером — вентилятор сдувает.

Контроллер работает успешно уже 2 недели, с учетом местного климата (+35 в тени) — в тянучках и пробках — стрелка приборки стоит как вкопанная. (93-94 град по БК).
В качестве «ходового испытания» пробовал «затяжной подъем» на 1-й скорости (+35 за бортом), обороты 2500-2700, скорость 12-15 км/ч. Результат — вентилятор уверенно и тихо «сдувает» избыток тепла.

Устройство в категории -«поставил и забыл» !
Собрано пока на макетке. В дальнейшем буду «окультуривать»
Частота ШИМ порядка 100 Гц. Негативных влияний и помех на другие устройства не обнаружено.
Один серьезный «минус» — вентилятра не слышно! 🙂

Модуль управления вентилятора охлаждения универсальный (LFR 0001)

код Luzar LFR 0001

Где купить

Интернет магазин
Розничный магазин
Оптовая покупка

Применяемость для А/М

описание товарной группы
Характеристики
Вопросы
Отзывы

Модули управления электровентилятора LUZAR

Модуль управления вентилятора — электрический контроллер, который обеспечивает плавное изменение скорости вращения вентилятора благодаря «импульсной» подаче напряжения для контроля перегрева двигателя внутреннего сгорания.

На что обращать внимание при выборе

В каталоге представлены модули управления вентилятора для иномарок. Чтобы подобрать запчасть для своего авто, выберите его марку и модель: фильтр поиска выдаст все подходящие товары. Помимо внутреннего кода LUZAR у каждого товара также указан OEM-номер для быстрой идентификации.

Модули управления электровентилятора LUZAR

На что обращать внимание при выборе

Преимущества модулей управления вентилятора

Гарантия на модули 2 года. Производимые модули управления электровентилятора совместимы с оригинальными деталями и соответствуют необходимым техническим параметрам. Вся продукция сертифицирована по международной системе менеджмента качества ISO 9001 TUV и имеет сертификаты соответствия ГОСТ-Р.

Заявка на сотрудничество

Оставьте заявку на сотрудничество на нашем сайте в форме обратной связи по ссылке или напишите на почту mail@luzar.ru. Чтобы купить модуль управления вентилятора в розницу или оптом, выберите авторизованную точку продаж вашего города и оформите заказ.

Задать вопрос

24 Августа 2020

Здравствуйте.
Есть два вопроса:

1. Уточните, пожалуйста, такой момент: при обрыве цепи модуля управления с датчиком температуры вентилятор будет работать на максимальных оборотах. А как себя поведёт модуль управления в случае другой аварийной ситуации — замыкания на «массу» провода от модуля к датчику температуры?

2. При установке тройника под врезку датчика LS 0101 теряется соединение датчика с «массой» (патрубок в резиновых шлангах). Насколько я понимаю, при такой установке датчик LS 0101 корректно работать не будет. Нет ли двухконтактного датчика с аналогичными характеристиками, чтобы вторым контактом подключить массу?
Спасибо.

Контроллер вентилятора охлаждения радиатора ВАЗ 2110, 2111, 2112

Цель установки данного девайса — уменьшить перегрев двигателя в теплое время года при движении в тянучках, пробках и т.д.
Общеизвестно, что в семействе ВАЗ 2110-12 разбег между температурой стабилизации термостатом и точкой включения вентилятора по сигналу ЭБУ достаточно велик и доходит иногда до 15-20С. Что негативно сказывается на ресурсе системы охлаждения, да и двигателя в целом.
Для серийного выпуска с разбросом параметров термостатов и датчиков (ДТОЖ) это вполне естественно и технологично.
Ну а если индивидуально эту проблему можно минимизировать — то почему бы не сделать это.
Кроме того, немаловажен тот факт, что эффективность (теплоотдача) радиатора охлаждения напрямую зависит от скорости набегающего потока воздуха. И при его отсутствии (напр. стояние в пробке) практически равна НУЛЮ, вне зависимости от бренда радиатора и производительности помпы.
И это достаточно существенный аргумент в пользу пропорционального управления мощностью (производительностью) вентилятора.

Наконец-то дошли руки до установки девайса.
А предыстория такова — 2 года назад был собран ШИМ контроллер (аналоговый на TL494). Оттестирован, настроен. Немного поездил и снял для «перекомпоновки» в корпус. Так он и «завис»
А в начале лета подкинули ссылочку на аналогичное устройство, только уже на PIC контроллере. Честно говоря, самому не охота было писать, потому зацепился за готовое решение. Основа: разработка «Смерч-7» от «Турмалин-НН».
turmalinnn.narod.ru/Smerch/Smerch-7/Smerch-7.html

Промеры напряжения на датчике ТМ-106.

Теперь двигатель работает в узком диапазоне температур. Включение вентилятора — плавно и на минимальной мощности, температуру сдувает на УРА, не выходя даже на 70% мощности.
У стрелки на приборке теперь 2 «фиксированных положения» —
1. Точка стабилизации термостатом (87-89 град С) при наличии достаточного набегающего воздушного потока.
2. И чуть выше на 3-4 градуса (93-94 градС) стабилизация контроллером — вентилятор сдувает.

Устройство в категории -«поставил и забыл» !
Собрано пока на макетке. В дальнейшем буду «окультуривать»
Частота ШИМ порядка 100 Гц. Негативных влияний и помех на другие устройства не обнаружено.
Один серьезный «минус» — вентилятра не слышно! 🙂

Диод КД2998 — заготовка

Разобранный разъем вентилятора. Установка диода

Переходник к вентилятору

Контроллер подключен по питанию к розово-черному проводу, идущему к разъему жгута форсунок (+12 при включенном зажигании) и к датчику температуры на ГБЦ. Ну и, естественно, хорошая «масса»

Теперь температура выше не поднимается. Это 93 градуса по компу. Немного ниже — точка стабилизации термостата

Схема yadi.sk/i/6iTJhYLHquPxq
Прошивка yadi.sk/d/UL9FcRrQquPPr
Под версию Смерч-7.2.2 (с инверсным выходом)

Схемы электрических соединений для ВАЗ

Схема электрических соединений ЭСУД ЕВРО-2 М7.9.7, Январь 7.2 LADA 2110 с двигателем 11183
21114-1411020-30 , 21114-1411020-31,32

Что делает «Каскад»?

Преимущества:

Защита двигателя

Предотвращает образование микрочастиц
сажи в масле при повышенных температурах

Продлевает срок эксплуатации клапанного
механизма

Простая настройка

Настраиваемые пороги включения
вентилятора

Настройка дополнительной звуковой
сигнализации перегрева двигателя

Надежность

Использует штатные, супернадёжные датчики
температуры, установленные в автомобиле

Сделано в России

Производится в России с 2000 года

Эффективность

Высокая эффективность охлаждения
при стоянии в пробках и при повышенной
нагрузке на малых оборотах

Легко купить

Продаём по всей России

Подходит для автомобилей всех марок

Особенности технологии

Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя

Прочитав пост mrsom о пересадке микроконтроллерной начинки в ретротахометр от Жигулей, решил рассказать об одной своей давней микроконтроллерной разработке (2006 год), сделанной для плавного управления электровентилятором охлаждения двигателей переднеприводных моделей ВАЗа.

Надо сказать, что на тот момент уже существовало немало разнообразных решений — от чисто аналоговых до микроконтроллерных, с той или иной степенью совершенства выполняющих нужную функцию. Одним из них был контроллер вентилятора компании Силычъ (то, что сейчас выглядит вот так, известной среди интересующихся своим автоматическим регулятором опережения зажигания, программно детектирующим детонационные стуки двигателя. Я некоторое время следил за форумом изготовителя этих устройств, пытаясь определить, чтов устройстве получилось хорошо, а что — не очень, и в результате решил разработать свое.

По задумке, в отличие от существующих на то время решений, новый девайс должен был

помещаться в корпус обычного автомобильного реле;
не требовать изменений в штатной проводке автомобиля;
не иметь регулировочных элементов;
надежно и устойчиво работать в реальных условиях эксплуатации.

История появления девайса и алгоритм работы первой версии обсуждалась здесь — для тех, кто не хочет кликать, опишу ключевые вещи инлайн:

Алгоритм работы устройства предполагался следующий: измерялось напряжение на штатном датчике температуры двигателя; по достижении нижней пороговой температуры вентилятор начинал крутится на минимальных оборотах, и в случае дальнейшего роста линейно увеличивал скорость вращения вплоть до 100% в тот момент, когда по мнению ЭСУД (контроллера управления двигателем), пора бы включать вентилятор на полную мощность.
То есть, величина температуры, соответствующая 100% включению могла быть получена при первом включении устройства, т.к. оно имеет вход, соответствующий выводу обмотки штатного реле.
Нижний порог в первой версии нужно было каким-то образом установить, проведя таким образом через две точки линейную характеристику регулирования.
При токах порядка 20А очевидно, что для плавного регулирования применяется ШИМ, а в качестве ключевого элемента — мощный полевик.
Размещение устройства в корпусе обычного реле означает практическое отсутствие радиатора теплоотвода. А это в свою очередь накладывает жесткие требования к рассеиваемой ключевым элементом мощности в статическом (сопротивление канала) и динамическом (скорость переключения) режимах — исходя из теплового сопротивления кристалл-корпус она не должна превышать 1 Вт ни при каких условиях
Решением для п.1 может являться либо применение драйвера полевика, либо работа на низкой частоте ШИМ.
В отличие от аналогов, из соображений компактности и помехозащищенности был выбран вариант с низкой частотой ШИМ — всего 200 Гц.
Работа устройства со штатной проводкой и датчиком температуры неминуемо приводит к ПОС, т.к. ТКС штатного датчика температуры — отрицательный, а при включенном вентиляторе из-за конечно сопротивления общего провода и ‘проседания’ бортсети измеряемое на датчике напряжение неминуемо падает. Стабилизировать же, или использовать четырехпроводную схему включения нельзя — изменения в штатной проводке запрещены.
С этим решено было бороться программно — измерением напряжения на датчике только в тот момент, когда ключ ШИМ выключен — то есть паразитное падение напряжения отсутствует. Благо, низкая частота ШИМ оставляла достаточно времени для этого.
Программирование порога включения устройства должно быть либо очень простым, либо быть полностью автоматическим. Изначально в устройстве был установлен геркон, поднесением магнита к которому сквозь корпус программировался нижний порог (значение естественно, запоминалось в EEPROM). Верхний порог устанавливался сам в момент первого импульса от контроллера ЭСУД.
В дальнейшем я придумал и реализовал алгоритм полностью автоматической установки порогов, основанный на нахождении термостабильной точки двигателя (точки срабатывания термостата) в условиях отсутствия насыщения по теплопередаче радиатор-воздух.
Устройство должно предоставлять диагностику пользователю. Для этого был добавлен светодиод, который промаргивал в двоичном коде два байта — текущий код АЦП и слово флагов состояния.

Устройство было собрано частично навесным монтажом прямо на выводах бывшего реле, частично на подвернувшейся откуда-то печатной платке.

Силовой MOSFET выводом стока был припаян прямо к ламелю вывода реле, что увеличило запас по рассеиваемой мощности. Устройство без глюков проработало на ВАЗ-2112 c 2006 по 2010 год, когда я его снял перед продажей, и побывало не только в холодном питерском климате, но и на горных крымских дорогах (да еще на машине в наддувном варианте — стоял у меня на впуске приводной компрессор), несмотря на монтаж уровня прототипа и контроллер в панельке.

Вот оригинальная схема (рисовал только на бумаге):

А это вид устройства изнутри:

Устройство было повторено несколькими людьми, один из них (офф-роудер Геннадий Оломуцкий из Киева) применил его на УАЗе, нарисовав схему в sPlan и разведя печатную плату — в его варианте это выглядит так:

А вот кусок из переписки с одним из повторивших этот девайс — в нем впервые детально выписан алгоритм (!) — до этого писал прямо из мозга в ассемблер:

Теперь идея и реализация собственно алгоритма автоустановки (все шаги ниже соответствуют неустановленным порогам):

Ждем сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо от датчика температуры в радиаторе в варианте Геннадия)
Запоминаем температуру в момент появления сигнала как T1 (реально запоминается код канала АЦП оцифровки сигнала датчика — назовем его C1)
Включаем вентилятор на 100%. Ставим флаг «режим автоустановки активен (бит 3)»
Через 3 секунды считываем код АЦП (назовем его C1′). Это действие нужно для того, чтобы определить величину компенсации значения температуры из-за влияния тока, протекающего через вентилятор, и вызванного им падения напряжения в измерительной цепи, на оцифрованное значение температуры. Реально за 3 секунды мотор не успевает охладиться, зато вентилятор стартует и выходит на номинальный ток.
Вычисляем коррекцию АЦП для 100% мощности вентилятора (назовем ее K100 = C1 — C1′). Запоминаем К100.
Ждем снятия сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо отключения датчика в радиаторе).
Плавно снижаем мощность с 75% до 12% примерно на 1.5% в секунду.
Выключаем вентилятор, ждем 60 секунд.
Запоминаем температуру как T2 (код АЦП С2).
Корректируем нижний порог (увеличиваем на 1/8 разницы между верхним и нижним), для того, чтобы он был выше термостабильной точки термостата. T2 = T2 + (T1 — T2) / 8. В кодах АЦП это C2 = C2 — (C2 — C1) / 8, т.к. напряжение на датчике с ростом температуры падает.
Сохраняем C1, C2, K100 во внутреннем EEPROM реле.
Устанавливаем флаг «пороги установлены» (бит 5), снимаем флаг «режим автоустановки активен», выходим из режима автоустановки в рабочий режим

Идея алгоритма в том, что он продувает радиатор до термостабильной точки термостата, но дует не сильно, чтобы не остужать двигатель прямым охлаждением блока и головки. Затем вентилятор выключается и реле дает мотору чуть нагреться — таким образом мы автоматически получаем точку для начала работы вентилятора.

Во время автоустановки реле воспринимает сигнал с геркона в течение шагов 7 и 8 — поднесение магнита к реле в эти моменты вызывает последовательность шагов 9, 11, 12. Коррекция порога на шаге 10 при этом не производится).

Если во время автоустановки нарушились некоторые ожидаемые реле условия, устанавливается флаг «ошибка автоконфигурации (бит 4)» и реле выходит из режима автоустановки. Чтобы реле опять смогло войти в этот режим по условию шага 1, надо выключить и включить питание реле.

Ошибки ловятся такие:

Шаг 2 — значение АЦП вне диапазона (слишком низкое или высокое). Диапазон автоконфигурации по коду АЦП 248..24 (11111000. 00011000). В этом случае реле просто не входит в режим автоконфигурации без установки флага ошибки.
Шаг 4 — в течение времени ожидания 3 секунд обнаружено снятие внешнего сигнала включения вентилятора.
Шаг 7 — во время снижения оборотов обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 8 — во время ожидания обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 11 — установленные пороги вне диапазона 248..24, либо разница C2 — C1 C1 — например, когда вентилятор на самом деле не срабатывает, и температура продолжает расти)

Теперь рабочий режим:

Расчет требуемой мощности (Preq)

Если внешний сигнал активен — Preq = 100%
Если неактивен, то смотрится текущий код АЦП © и соответствующая ему температура T:
T C2): Preq = 0%
T > T1 (C = C >= C1): Preq = Pstart + (100% — Pstart) * (C2 — C) / (C2 — C1), где Pstart = начальная мощность (12%)

При этом, требуемая мощность не сразу подается на вентилятор, а проходит через алгоритм плавного разгона и органичения частоты пуска/останова вентилятора.

Этот алгоритм работает только в рабочем режиме и при отсутствии внешнего сигнала включения:

Пусть Pcurr — текущая мощность вентилятора

Если Pcurr > 0 и Preq = 0, либо Pcurr = 0 и Preq > 0 — то есть требуется запуск остановленного или останов работающего вентилятора, то:
Смотрится время находжения вентилятора в данном состоянии (запущен или остановлен). Если время меньше порога — состояние вентилятора не меняется.
При этом, если Pcurr > Pstart и Preq = 0, то на остаток времени запущенного состояния устанавливается Pcurr = Pstart (то есть вентилятор крутится на минимальных оборотах)
Если п.1 не выполняется, либо время нахождения в состоянии прошло, то:
Если Preq Pcurr, то набор скорости вращения ограничивается сверху величиной примерно 1.5% в секунду (кроме случая, когда включение вентилятора запрашивается внешним сигналом) — то есть если Preq — Pcurr > Pdelta, то Pcurr = Pcurr + Pdelta, иначе Pcurr = Preq

Теперь про алгоритм оцифровки значения АЦП датчика и компенсации паразитной обратной связи при работе вентилятора:

При расчете мощности используется усредненное значение кода текущей температуры С (см. Расчет требуемой мощности), получаемое средним арифметическим последних 8 значений Сm1, Cm2, Cm3… Cm8. Усреднение происходит методом «скользящего окна» — то есть помещение нового значения в буфер из 8 значений выталкивает наиболее старое и вызывает пересчет среднеарифметического С. Цикл АЦП (и пересчет среднего) происходит каждые 640 мс.

«Сырое» (считанное из АЦП) значение Cadc, прежде чем попадет в буфер подсчета, участвует в следующем алгоритме:

Проверяется, что Cadc > Cdisc, где Cdics — макс. Значение АЦП для неподключенного измерительного вывода.
Если Cadc > Cdisc, то выставляется флаг «датчик не подключен (бит 6)», значение не попадает в буфер 8 последних значений, и пересчет среднего не выполняется
Если Cadc >= Cdisc — то есть датчик подключен, то Сadc корректируется на определенную величину в зависимости от текущей мощности вентилятора и величины коррекции для 100% мощности (см. шаг 4 алгоритма автоустановки): Cadc = Cadc + Кcurr, где Кcurr = К100 * (Pcurr / 100%). Если при этом Кcurr > 0, то устанавливается флаг «значение АЦП скорректировано (бит 7)». Алгоритм коррекции работает только в рабочем режиме и не работает в режиме автоконфигурации.
Выполняется ограничение отрицательной динамики Cadc, чтобы подавить резкие снижения С из-за импульсной нагрузки в общих с датчиком температуры цепях питания автомобиля: Если C — Cadc > Сdelta, то Cadc = C — Cdelta. Ограничение не работает в течение первых 15 секунд после включения зажигания, для того, чтобы в буфере значений быстро сформировались правильные значения Cm1, Cm2. Cm8.
Скорректированное по мощности и динамике значение Cadc заталкивается в буфер значений для усреднения как Cm1..Cm8 в зависимости от текущего значения указателя головы буфера (буфер циклический, указатель головы принимает значения от 1 до 8).

Теперь про диагностику светодиодом:

Первый байт — это «сырой» код АЦП (в ранних версиях здесь индицировалось среднее значение C) Второй байт — слово состояния Между первым и вторым байтом пауза порядка 1.5 секунд.
Между циклами индикации пауза 3-4 секунды.
Байты индицируются побитно, начиная со старшего (бит 7, бит 6,… бит 0).
Длинная вспышка соответствует биту, установленному в «1», короткая — в «0».

Расшифровка слова состояния:

Бит 7 — значение АЦП откорректировано по текущей мощности вентилятора
Бит 6 — датчик температуры не подключен
Бит 5 — пороги установлены
Бит 4 — ошибка установки порогов
Бит 3 — режим автоконфигурации активен
Бит 2 — внутренний сброс процессора из-за зависания — нештатная ситуация
Бит 1 — внешний сигнал включения вентилятора активен
Бит 0 — режим продувки при остановке двигателя активен

Когда я описал алгоритм, то удивился как его удалось впихнуть в 1024 слова программной памяти tiny15. Однако, со скрипом, но поместился! ЕМНИП, оставалось всего пару десятков свободных ячеек. Вот что такое сила Ассемблера 🙂

0 0 голоса

Рейтинг статьи