Электронное реле стеклоочистителя для «Жигулей»

До настоящего времени автомобили «Жигули» остаются самой распространенной «иномаркой», бегающей долгие годы по нашим дорогам. Особенно много «старушек» моделей ВАЗ 2101-2107.
За свои 30 лет моя «двойка» сменила не одного хозяина. Были заменены многие узлы и детали. Если по «железу» это можно понять, то неоднократный выход из строя реле стеклоочистителя РС514, реле-регулятора РР380 потребовал отказаться от их услуг.
Анализ радиолюбительской литературы за последние 20 лет показал тенденцию замены реле РС514 электронными устройствами. Сначала это были транзисторные мультивибраторы. В качестве нагрузки в одном из плеч стояло электромагнитное реле или мощный транзистор. Потом в качестве ключа стали использовать тиристор.
Наиболее простая схема реле стеклоочистителя [1] содержит тиристор КУ201 и один маломощный транзистор. Длительность паузы в цикле работы стеклоочистителя зависит от времени разряда времязадающего конденсатора, и ее можно регулировать. Это хорошо, так как такая потребность появляется при изменении интенсивности дождя или снега. А вот то, что эта простейшая схема очень критична к параметрам тиристора и требует кропотливого подбора многих элементов, безусловно, плохо.

Добавление еще одного транзистора [2] позволяет исключить подбор элементов.
Предлагаемая схема электронного реле стеклоочистителя (рис.1) сложнее всего на несколько элементов, но имеет более высокую надежность работы, может обеспечить динамическое торможение двигателя. Никаких переделок штатной схемы электрооборудования автомобиля [3] при этом не требуется.

Собственно  схема реле стеклоочистителя, выделенная на рис.1 штрихпунктирной линией, монтируют на печатной плате (рис.2 и 3) из фольгированного стеклотекстолита и размещают в корпусе демонтируемого реле РС514. Вилка разъема XR1 вместе с соединительными проводами также от реле РС514.

Работает устройство следующим образом. Штатный сдвоенный клавишный переключатель SB1 режимов работы стеклоочистителя имеет три положения: «О» — стеклоочиститель выключен; I — циклический (с паузой) режим работы; II — непрерывный режим работы стеклоочистителя. В положении II питание (+12 В) подается непосредственно на обмотку двигателя М1 стеклоочистителя через контакт int разъема XR2. При этом концевой выключатель SB2 не влияет на работу двигателя. В положении I переключателя режимов работы SB1 напряжения +12 В подаются на контакт 3 схемы электронного реле. Это состояние SB1 показано на чертеже.

Поскольку в первоначальный момент конденсатор С1 разряжен, то на базе транзистора VT1 отсутствует напряжение относительно его эмиттера, и VT1 заперт. При этом транзистор VT2 отпирается током базы через резистор R5 и обмотку двигателя М1. Соответственно отпирается тиристор VS1, получая положительный потенциал на управляющий электрод через резистор R7. Тиристор мгновенно переходит в проводящее состояние и «запоминает» его. Через клемму 4 схемы электронного реле напряжения +12 В подается на обмотку двигателя, и стеклоочиститель начинает движение щеток. Почти одновременно переключается концевой выключатель SB2. При этом тиристор VS1 закорачивается его контактами «int-C» (разъем XR2) и переходит в непроводящее состояние, но подача напряжения питания на двигатель не прекращается. Через резистор R6 отпирается транзистор VT3, обеспечивая быструю зарядку до напряжения источника питания конденсатора С1 через резистор R4, отпирание транзистора VT1 через резистор R3. Это в свою очередь приводит к запиранию транзистоpa VT2. После совершения щетками двойного хода и возврата их в исходное положение изменяется состояние концевого переключателя SB2, контакты » int-C» размыкаются, a «int-F» замыкаются. Двигатель М1 останавливается, поскольку тиристор VS1 находится в непроводящем состоянии. Запирается VT3. Начинается формирование паузы в цикле работы стеклоочистителя. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R1, R2, R3 и базовый переход транзистора VT1. Время разряда (паузы) можно регулировать от 0,5 до 20 с потенциометром R1. Уменьшение заряда С1 приводит к запиранию транзистора VT1. Соответственно отпираются транзистор VT2 и тиристор VS1. На двигатель подается напряжение питания через тиристор VS1, а через очень небольшой промежуток времени питание подается концевым выключателем SB2. Процесс движения щеток повторяется.

Конденсатор С2 уменьшает искрение контактов SB2 концевого выключателя и помехи работе реле стеклоочистителя в автомобиле. Его величина некритична ее можно уменьшить в 10 раз.
Диод VD2 защитный. Его можно заменить КД105, КД221, КД208, КД209 и аналогичными. В качестве VS1 можно использовать тиристоры КУ202 с любой буквой. Применение КУ201 возможно, но надежность работы будет ниже. Печатная плата позволяет применять тиристоры в пластмассовом корпусе типа КУ202Н-1 или Т106-10. При этом печатную плату можно укоротить на 15 мм. Максимальную длительность паузы при желании можно увеличить. Для этого достаточно пропорционально увеличить сопротивление потенциометра R1 или емкость конденсатора С1. Теперь несколько слов о динамическом торможении двигателя. Дело в том, что механизм привода щеток стеклоочистителя автомобилей «Жигули» имеет небольшие потери на трение. Если для останова двигателя использовать только обесточивание двигателя в исходном крайнем положении щеток, то по инерции ротор двигателя еще несколько провернется, а щетки дополнительно продвинутся на 3-5 мм. В принципе это не создает особых неудобств водителю, но от этого недостатка легко избавиться. В стандартной конструкции с реле РС514 для этого использовались контакты «int-F» концевого выключателя, которые при паузе закорачивали обмотку обесточенного двигателя.
В предлагаемой схеме электронного реле для динамического торможения двигателя достаточно установить резистор R9. Его величина некритична от 4,7 до 10 Ом. Фактически на резисторе рассеивается небольшая мощность, поскольку ток через него при нормальной работе реле протекает только кратковременно, но нельзя исключать и аварийное состояние стеклоочистителя, например, «залипание» контактов «int-F» концевого выключателя. Поэтому целесообразно использовать мощный резистор типа ПЭВ-10.
Как было сказано ранее, использование электронного реле стеклоочистителя не требует изменений штатной схемы электропроводки автомобиля «Жигули». Вышедшее из строя реле РС514 следует разобрать, от него отпаять жгут из четырех проводов с вилкой разъема. Цвета проводов и их соединение с вилкой показаны на рис.4.

Если динамическое торможение не используется, а это вполне оправдано для упрощения конструкции, то конец неиспользуемого провода следует изолировать.
Провода жгута подпаивают к плате электронного реле, а саму плату помещают в корпус РС514 и закрывают изолирующей крышкой-дном по размеру платы. Потенциометр R1 размещают в любом удобном для водителя месте на панели автомобиля, например, вблизи переключателя режимов работы стеклоочистителя.
Были изготовлены и установлены на автомобили более пяти экземпляров электронного реле стеклоочистителя. Подбор элементов не проводился. Все водители отмечают широкий диапазон интервалов паузы. Работа двигателя стеклоочистителя стала более устойчивой.
В заключение следует отметить, что предлагаемое электронное реле — наиболее простое технологическое решение поставленной задачи, поэтому встречающиеся в литературе схемы цифровых реле не рассматривались, как неоправданно усложненные, тем более что ни точное значение паузы, ни ее стабильность для водителя несущественны.
Е.Л. Яковлев, г.Ужгород
Литература
1. Борноволоков Э.П., Фролов, В.В. Радиолюбительские схемы.- К.: Техтка, 1979.
2. Радио, телевизия, электроника. Болгария- 1979.- №11.
3. Литвиненко В.В. Электрооборудование автомобилей «ВАЗ» //Зарулем. — 1997.- С.108-109.