Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя. Блок управления вентилятором охлаждения

Умное управление вентилятором радиатора:

• Снижение расхода топлива
• Увеличение срока службы двигателя
• Вентилятор работает практически бесшумно

Модификации (виды) «Борея»

Существуют два вида «Борея» - с коммутацией либо минусового либо плюсового провода к вентилятору. Соответственно в «Борее» будет присутствовать либо буква «К»(минусовой) либо буква «А»(плюсовой). Все версии герметичны в отношении платы, версии с проводами также герметичны и в месте впайки проводов.

Остальные модификации связаны с наличием\отсутствием впаянных проводов, толщиной силовых проводов (2.5 или 4 кв.мм.) и мощностью (360 или 520вт), типом разъема к вентилятору(российский или импортный), напряжением батареи 12В или 24В(грузовики).

Корпус «Борея» - алюминиевый размером 45х45мм либо 35х90мм, размер не привязан к какому-то виду Борея и может меняться от партии к партии. Корпус служит теплоотводом и электрически изолирован от платы.

Узнать, какой из проводов к вентилятору коммутирует реле штатной системы автомобиля можно следующим образом. При включенном зажигании, но на не заведенном ДВС и выключенном вентиляторе нужно тестером померять напряжение на любом из выводов вентилятора относительно массы. Если тестер покажет +12В, то вентилятор коммутируется проводом "массы" и Вам нужен «Борей-К» или «Борей-КВ». Если покажет 0Вольт - то "плюсовым" проводом, соответственно Вам нужен «Борей-А» или «Борей-АВ» .

	Борей-К	«Борей-К» коммутирует "массу". Мощность модели 360вт. Будет заказное исполнение на 24Вольта.
	Борей-А	Это исполнение с разъемом для подсоединения проводов. Разъемы находятся внутри корпуса, чтобы грязь в них не попадала, для ввода проводов используется штуцер. Вся плата залита герметиком, за исключением контактов разъема для подключения проводов. Провода в комплект не входят. Версия без проводов удобна тем, что силовые провода могут быть сделаны оптимальной длины "по месту". Штуцер предназначен для проводов до 4кв.мм., но на пределе возможны и 6кв.мм. «Борей-А» коммутирует провод "плюс". Мощность модели 360вт. Исполнения на 24Вольта не будет. Эта версия находится в производстве с весны 2018года, имеет существенные улучшения в части электроники, реализуемых функций и программирования.
	Борей-КВ	Эта версия находится на текущей странице. «Борей-КВ» коммутирует "массу". Мощность модели 360вт. Имеется исполнение на 24Вольта.
	Борей-АВ	Эта версия находится на другой странице. «Борей-АВ» коммутирует провод "плюс". Мощность модели 360вт. Герметичное исполнение «Борея», провода 2.5кв.мм. в комплект входят и запаяны непосредственно в плату. Модуль полностью залит компаундом. Версия со впаянными проводами не подразумевает их удлинение или укорочение. Их длина, конечно, может быть изменена, но без скрутки\пайки\переобжима это не получится.
	Борей-КВ4	Эта мощная версия находится на текущей странице. «Борей-КВ» коммутирует "массу". Мощность модели 520вт. Герметичное исполнение «Борея», провода 4кв.мм. в комплект входят и запаяны непосредственно в плату. Модуль полностью залит компаундом. Версия со впаянными проводами не подразумевает их удлинение или укорочение. Их длина, конечно, может быть изменена, но без скрутки\пайки\переобжима это не получится.

Назначение блока управления вентилятором (БУ ЭВСО)

Все люксовые автомобили, оснащенные электровентиляторами радиатора системы охлаждения, имеют и модуль плавного управления скоростью вращения этого вентилятора. Это неслучайно, поскольку такое управление дает массу преимуществ в сравнении с классическим релейным управлением. Плавное управление скоростью вращения имеет только один существенный недостаток - высокую цену. Вот именно в плане цены наш блок управления вентилятором дает огромную фору импортным аналогам, ни в чем не уступая им по остальным параметрам. Историю создания «Борея» можно посмотреть .

«Борей» предназначен для изменения скорости вращения электровентилятора радиатора системы охлаждения в зависимости от текущей температуры двигателя автомобиля таким образом, чтобы температура ДВС не уходила выше 1-2градусов от установленной точки включения электровентилятора. C этой задачей «Борей» справляется гораздо лучше, чем штатная релейная система.

Блок управления «Борей» - это система управления вентиляторами , имеющая расширенные функции в сравнении со штатной системой.

• БУ ЭВСО решит для Вас проблему охлаждения двигателя машины в самых тяжелых условиях. «Борей» гораздо более надежен, чем реле.
• БУ ЭВСО может управлять вторым электровентилятором или электропомпой для увеличения теплосъема с радиатора системы охлаждения. Естественно, что для работы «Борея» необходим вентилятор(ы), производительность которого(ых) достаточна для самого тяжелого режима охлаждения двигателя автомобиля.
• БУ ЭВСО работает "впараллель" со штатной системой включения вентилятора, ничем не мешая ей. Эти две системы резервируют друг друга, тем самым повышая общую надежность.
• БУ ЭВСО обрабатывает и потребности кондиционера автомобиля, включая продув конденсора кондиционера тогда, когда это нужно кондиционеру. Этим ликвидируется необходимость в дополнительном вентиляторе для кондиционера.
• БУ ЭВСО подключается к штатному датчику автомобиля, при этом нет необходимости в подборе или калибровке этих датчиков. Температура стабилизации при этом задается самим водителем с помощью очень простой операции (все подробности есть ниже по тексту).

Для каких машин предназначен БУ ЭВСО?

Да, собственно, для всех, где есть электровентилятор. От "Оки" и до "Чероки", от 0.5литров объема двигателя и до 5-8л, в том числе серийно устанавливаются на вездеходах АВТОРОС. В мощных машинах разумно просто использовать два электровентилятора с двумя «Бореями» даже там, где справился бы и один. В расчете на литр объема установка «Борея» на "Чероки" гораздо более дешевое мероприятие, чем на "Оку". При замене вентилятора с вискомуфтой на электровентилятор рекомендуется применить "Борей-К" или "Борей-КВ". Для мощных машин предназначена версия «Борей-КВ1-4» с толстыми проводами сечением 4кв.мм. Для коммерческих машин и грузовиков, где бортовое напряжение составляет 24В, выпускается версия «Борей-КВ24»

Преимущества:

• автоматическая настройка температуры стабилизации без участия водителя;
• простота перестройки температуры стабилизации;
• контроль работы вентилятора системы охлаждения с помощью запрограммированных тестов;
• контроль рабочих параметров системы охлаждения при запуске двигателя;
• автоматическая защита от перегрузки по току свыше 30 А;
• автоматическая защита от короткого замыкания по току свыше 50 А;
• легкое встраивание в штатную систему охлаждения;
• стабилизация температуры двигателя , а не радиатора;
• высокая надежность;
• резервирование (штатная система охлаждения остается в качестве дублирующей).
• для управления блоком не используются механические кнопки, управление бесконтактное, магнитное.

Преимущества при использовании блока управления вентилятором

• снизить расход топлива;
• увеличить срок службы (ресурс) двигателя автомобиля;
• практически исключить шум от работы вентилятора;
• уменьшить электрическую нагрузку на бортовую сеть автомобиля.

Принцип работы блока управления вентилятором

Здесь никакого "открытия Америки" нет. Как и нет гигантского эффекта, он составляет в общем 15-30% по отношению к классической системе управления вентилятором.

Когда с помощью реле, включающего электровентилятор в классической системе, двигатель охлаждается на 10градусов, когда достаточно его охладить на 1градус, лишние 9градусов оказываюся действительно "лишней" работой, которую «Борей» зря не выполняет. Эффект здесь, конечно не в 9 раз, но вдвое выигрыш есть. Выше мы уже писали о том, что вентилятор должен обеспечивать охлаждение ДВС в максимально тяжелом режиме (режиме максимальной мощности). Когда вентилятор в пробке охлаждает двигатель, работающий на 10% своей мощности, ему достаточно и 30% скорости вращения, от большей мощности пользы не будет ().

В целом, именно эффективные алгоритмы работы управления вентилятором позволяют достичь небольшой экономии, но что более важно, позволяют более точно стабилизировать температуру двигателя. Водители, установившие «Борей», обычно говорят: "установил и забыл, а в пробках стрелка температуры стоит, как влитая".

Установка

Доступны для поставки четыре комплекта проводов, различающихся типом применяемого разъема вентилятора и полярностью (для «Борей-А» и «Борей-К»). Силовые провода имеют сечение 2.5кв.мм.

Первый тип с российским разъемом хорош тем, что если он не подходит по "пластмассе" к разъему вентилятора, то контакты можно извлечь из пластмассового корпуса и воткнуть по отдельности в разъем вентилятора, учитывая полярность. В автомобилях разных стран применяют разные разъемы, но внутренний тип контакта почти всегда один (размер 6.3мм), в том числе у вентиляторов "Бош" российского производства, а также "Шеви-Нивы" и "Калины".

Второй комплект проводов с разъемом Packard 12015987 (рисунок справа) подходит по "пластмассе" к большинству импортных вентиляторов, в том числе и вентиляторам "Бош" российского производства, а также к вентиляторам "Шеви-Нивы" и "Калины". Однако разобрать такой разъем уже не получится, контакты внутри специализированные и не подойдут к другому типу разъемов.

Особенности «Борея-КВ4»

Это мощная, более новая модель, она выпущена в 2018году, по программе и настройкам совместимая с «Борей-К». Это модель со впаянными проводами сечением 4кв.мм. Монтируется она аналогично «Борею-КВ», а программируется аналогично «Борею-К».

Повышенная мощность потребовала серьезного изменения внутренней платы. Если предыдущие версии использовали автоматизированный монтаж силовых элементов (первое фото ниже), то эта модель требует их ручного монтажа и пайки, что безусловно увеличивает ее себестоимость.

LED-шкала для индикации скорости вращения вентилятора

Светодиодная шкала "Фотон-1" показывает текущую скорость (мощность) вращения вентилятора. Фактически «Фотон-1» - измеритель среднего напряжения на моторе. "Фотон-3" дополнительно имеет шкалу температуры, показывающую отклонения температуры от точки срабатывания вентилятора.

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.

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.

Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 50x55 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.

Устройство использует отдельный стандартный датчик температуры 423.3828, что позволяет не вмешиваться в штатную систему инжектора и не мудрить с проводкой и подключением к приборке или родному датчику температуры ОЖ.

Принцип работы

При запущенном двигателе контроллер постоянно следит за показаниями с дополнительного датчика, и:

• при достижении заданного порога температуры (90 o С) запускается вентилятор на малых оборотах
• при повышении до максимального значения (95 o С) плавно разгоняет вентилятор до максимальных оборотов
• при понижении температуры - плавно снижает обороты, и после преодоления порога ниже 90 o С – полностью останавливает вентилятор.

Таким образом, рабочая температура двигателя на малых скоростях и в летних пробках фактически не превышает 90-92 o C, за исключением конечно аномальной летней жары. За 9 месяцев работы контроллера (с апреля по декабрь) и 15 000 км пробега, на моём ВАЗ 2110 1.6 16V (+ГБО) двигатель ни разу не нагревался больше 95 o C, и соответственно ни разу не сработала штатная система охлаждения.

Разработка и реализация

За основу схемы управления был взят AVR микроконтроллер семейства Tiny, в моем случае – ATTiny85. Но также можно было использовать любой ардуино-совместимый микроконтроллер семейства AVR Tiny, MEGA, а также готовые ардуино-платы с небольшими дополнениями. Для силовой части был использован очень мощный мосфет-транзистор IRF1405 (можно использовать и менее мощный). С помощью отладочной ардуино-платы были сняты показания датчика при пороговых значениях температуры (90-95 С).

Как обыграть онлайн-казино на 368 548 рублей, используя дыру в алгоритме?
Пошаговая инструкция

Привет! В интернете меня знают, как Джером Холден и я зарабатываю на тестировании алгоритмов всем известного казино Вулкан: ищу уязвимости в играх, делаю ставки и срываю куш.

Сейчас я собираю комьюнити для более глобального проекта, поэтому делюсь схемами бесплатно. Рассказываю все максимально подробно, ничего сложного нет, работать можно прямо с телефона, справятся даже девушки)). Можешь протестировать алгоритмы, заработать денег и решить - присоединиться к моей команде или нет. Подробности тут .

За три месяца я заработал на своих схемах 973 000 рублей:

Принцип регулировки оборотов вентилятора - обычный ШИМ. В двух словах, для тех, кто не знает, что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция) - это изменение ширины импульсов (в нашем случае постоянного тока с напряжением 12В) определённой частоты для регулировки силы тока на нагрузке (в нашем случае вентиляторе), что обеспечивает управление скоростью вращения любого электродвигателя постоянного тока (анимация и видео ниже):


Т.е. чем шире импульс, тем больше ток, и тем быстрее скорость вращения вентилятора и наоборот.
На видео «крутилка» (потенциометр) имитирует показания с датчика ОЖ. при повышении/понижении температуры.

Таким образом, цель разработки заключалась в реализации управления электровентилятора ШИМ-сигналом на основании показаний датчика температуры ОЖ. С серьезным подходом к программированию микроконтроллеров у меня пока проблемы))), так что было решено использовать платформу ардуино с собственным и очень простым языком программирования для начинающих. И на основании многих примеров, взятых из интернета, была разработана программа для управления микроконтроллером.

/**_____________________ПЕРЕМЕННЫЕ:______________________**/
int dc = 0;
int val;
int reg;
int bal;
/**_____________________//ПЕРЕМЕННЫЕ____________________**/
/**___________________Инициализация:____________________**/
void setup()
{
pinMode(1, OUTPUT); //нога(6): Индикация подстройки порога температуры срабатывания (светодиод)
pinMode(0, OUTPUT); //нога(5): Вывод драйвера силового транзистора
pinMode(A2, INPUT); //нога(3): Вход датчика температуры
pinMode(A3, INPUT); //нога(2): Вход потенциометра (регулятора порога срабатывания)
bal = analogRead(A3);
bal = constrain(bal,1,1023);
reg = map(bal,1,1023,0,30);
val = (analogRead(A2))+reg;
val = constrain(val,865,895); //Промежуток значений датчика для диапазона регулировки температуры(!!подбирался эксперементальным путем, значения подходят только для вазовского(исправного инжекторного датчика тепературы 423.3828
dc = map(val, 865, 895, 1, 9999);
}
/**___________________//Инициализация____________________**/
/**___________________ОСНОВНОЙ ЦИКЛ:______________________**/
//Контроллер постоянно считывает значения датчика, и при срабатывании порога включения запускает вентилятор со скоростью пропорциональной росту значениям температуры: при увеличении значений тепературы - повышаются обороты венитятора; при уменьшении значени - понижаются оброты; при уменьшении ниже порога срабатываний, вентилятор - отключается; при увеличении выше порога регулировки - вентилятор вращается на максимальных оборотах
void loop()
{
void (* resetFunc) (void) = 0;
if(dc > 1)
{
digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(3, HIGH);
delayMicroseconds(dc);
digitalWrite(3, LOW);
if(dc >= 9999)
{
digitalWrite(3, HIGH);
}
else
{
delayMicroseconds(10000 - dc); // частота регулировки 100Гц (шим)
}
dc = 0;
resetFunc();
}
else
{
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(13, LOW);
resetFunc();
}
}
/**___________________//ОСНОВНОЙ ЦИКЛ____________________**/

Принципиальная схема устройства выглядит следующим образом:


Это уже доработанная схема с подстройкой порога температуры срабатывания. Питание осуществляется от вывода «D» генератора, что позволяет контроллеру работать только при заведенном двигателе, хотя это не критично и можно запитываться от «зажигания». В схеме реализована стабилизация питания микроконтроллера (5В) на базе преобразователя VR1. В роли драйвера силового транзистора-VT1 используется оптрон-DD2. Транзистор нуждается в охлаждении, так как через него проходят большие токи (около 10 Ампер). Подойдет любой радиатор площадью охлаждающей поверхности в 30 кв. см и выше.

Также обязательна установка предохранителей по «+» питания контроллера (не мене 100милиАмпер), и по цепи массы – не менее 20 Ампер (так как коммутация вентилятора силовым транзистором осуществляется именно по «массе»)! Номиналы всех радиодеталей должны быть четко соблюдены. Частота ШИМ-сигнала была подобрана экспериментальным путем во избежании низкочастотных помех в бортовой сети, а также для снижения шумов обмоток электродвигателя вентилятора при малых оборотах, и составляет 100Гц.

Печатная плата проектировалась «на коленке», поэтому корпус и проводка собрана из подручных материалов:

Рисунок печатной платы не принципиальный, кому интересно все материалы в архиве .

Подключение. Крыльчатка вентилятора используется 8-лопасная , так как от стандартной 4-лопасной крыльчатки эффекта на низких оборотах очень мало + лишня вибрация никогда не добавляла комфорта.


Видео испытаний, подключение:
По итогам сборки заморочек получилось, конечно, много, но себестоимость устройства составила около 10 у.е.))) и это хорошо! Любые вопросы пишите в комментариях.

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

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

1. 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.

0. При токах порядка 20А очевидно, что для плавного регулирования применяется ШИМ, а в качестве ключевого элемента - мощный полевик.

1. 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

2. 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.

4. 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.

5. 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):

1. Ждем сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо от датчика температуры в радиаторе в варианте Геннадия)
2. Запоминаем температуру в момент появления сигнала как T1 (реально запоминается код канала АЦП оцифровки сигнала датчика - назовем его C1)
3. Включаем вентилятор на 100%. Ставим флаг «режим автоустановки активен (бит 3)»
4. 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.
5. Вычисляем коррекцию АЦП для 100% мощности вентилятора (назовем ее K100 = C1 - C1"). Запоминаем К100.
6. Ждем снятия сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо отключения датчика в радиаторе).
7. Плавно снижаем мощность с 75% до 12% примерно на 1.5% в секунду.
8. Выключаем вентилятор, ждем 60 секунд.
9. Запоминаем температуру как T2 (код АЦП С2).
10. 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.
11. Сохраняем C1, C2, K100 во внутреннем EEPROM реле.
12. 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 < 4 (то есть они слишком близко друг к другу, либо по какой-то причине C2 > C1 - например, когда вентилятор на самом деле не срабатывает, и температура продолжает расти)

Теперь рабочий режим:

Расчет требуемой мощности (Preq)
1. Если внешний сигнал активен - Preq = 100% 2. Если неактивен, то смотрится текущий код АЦП © и соответствующая ему температура T:
T < T2 (C > C2): Preq = 0%
T > T1 (C < C1): Preq = 100%
T2 <= T <= T1 (C2 >= 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
1. 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) 2. Если п.1 не выполняется, либо время нахождения в состоянии прошло, то:
- Если Preq < Pcurr, то устанавливается Pcurr = Preq (то изменение скорости вращения в сторону снижения происходит сразу, как рассчитано новое значение)
- 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

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:
1. Проверяется, что Cadc > Cdisc, где Cdics - макс. Значение АЦП для неподключенного измерительного вывода.
2. Если Cadc > Cdisc, то выставляется флаг «датчик не подключен (бит 6)», значение не попадает в буфер 8 последних значений, и пересчет среднего не выполняется.
3. 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.
4. 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.
5. 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:)

На современной машине установлен один вентилятор , работающий в разных скоростных режимах.

Управление вентилятором охлаждения выполняет две задачи :

1. предотвращение перегрева мотора;
2. охлаждение фреона в конденсаторе.

Управляет блок управления, который расположен на арматуре вентилятора. Вентилятор, арматура и блок управления являются одним узлом. При выходе из строя одной из частей заменяются весь узел в сборе.

Неисправность блока управления

Одна из бед системы охлаждения - выход из строя вентилятором охлаждения, что не даёт сработку вентилятора и вызывает перегрев мотора, а при использовании кондиционера - перегрев фреона, повышение давления, а в результате повреждение системы кондиционирования.

Если перегрев можно заметить по данным прибора температуры двигателя на приборной панели, то перегрев фреона можно определить только по косвенным признакам (недостаточное охлаждение воздуха).

Управление вентилятором охлаждения не подразумевает , но отремонтировать его можно. Два слабых места это полевые транзисторы IRF477. Они N-канальные транзисторы с напряжением 450В и током 8,8А. При ремонте заменяются на IRF640, так как в продаже 477-ые встречаются редко и их сложно найти в магазинах.

Выход из строя транзистора также может повлечь повреждение микросхемы TL494 . При ремонте этого блока управления вентилятором охлаждения, замена микросхемы не потребовалась.

Ремонт блока управления

Чтобы заменить транзисторы необходимо удалить часть компаунда. Это легко сделать нагрев его феном паяльной станции.

Далее откручиваем гайки, которые крепят транзисторы, просверлив два отверстия в нижней стенке корпуса, через которые надодержать винты отверткой, что бы гайки не проворачивались вместе с винтами. Далее работаем паяльником.

Для проверки нашей конструкции после ремонта без машины собираем имитатор, хотя можно замкнуть сиреневый провод на минус, подав питание на блок управления.

После подачи питания вентилятор не должен крутиться, а при замыкании управляющего провода на «–» должен крутиться на средних оборотах. С помощью имитатора, легко регулировать скорость вращения во всем диапазоне.