Proportionale Steuerung Motor Lüfter

Предлагаемое устройство позволяет перейти от релейного принципа управления вентилятором системы охлаждения двига­теля “температура выше нормы — включён, ниже нормы - выключен” к более, по мнению автора, благоприятному для дви­гателя пропорциональному управлению. Теперь с ростом темпе­ратуры охлаждающей жидкости частота вращения ротора венти­лятора линейно увеличивается.

Heute in vielen Kraftfahrzeugen Lüfter hat einen elektrischen Antrieb, sondern treiben Sie in den meisten Fällen durch das relais-Prinzip. Eine solche Steuerung hat nur einen Vorteil — die einfache Realisierung. Genug haben poligen Temperatursensor mit einem Ausgang, direkt oder über ein zwischengeschaltetes relais Geschäftsführender Lüftermotor.

Основной недостаток этого метода — резкое снижение температуры охлаж­дающей жидкости на выходе радиатора после включения вентилятора. Работа­ющий на полную мощность вентилятор понижает температуру охлаждающей жидкости на выходе радиатора на 15…25°С и более. Поступая в рубашку охлаждения двигателя, существенно охлаждённая жидкость наносит термо­удар по горячим поверхностям, что негативно сказывается на работе двига­теля. Для его комфортной работы тем­пературу охлаждающей жидкости жела­тельно поддерживать близкой к опти­мальной, рекомендуемой заводом-изготовителем, а резкие скачки темпера­туры (термоудары) должны быть исклю­чены в принципе.

Auf Autoteile, die mechanische Antrieb Lüfter, es erreicht die Verbindung des Ventilators mit der Kurbelwelle des Motors durch вискомуфту. Es ändert die übergebene ventilatorwelle Drehmoment in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit. Es stabilisiert die Temperatur.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ist ein elektronisches Analogon вискомуфты für Lüfter mit elektrischem Antrieb. Es regelt automatisch die Frequenz seiner Drehzahl abhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit.

Устройство работает от бортсети автомобиля при напряжении в ней 10… 18 В и может управлять вентилято­ром с максимальным потребляемым током до 20 А или до 30 А при условии увеличения площади теплоотвода си­ловых элементов. Собственное по­требление тока устройством не превы­шает нескольких миллиампер. Значе­ния температуры включения вентиля­тора с минимальной частотой враще­ния и температуры, при которой часто­та вращения вентилятора достигает максимума, задают с дискретностью 0,1 °С при программировании микро­контроллера.

Bei Ausfall des Sensors der Temperatur des Kühlmittels das Gerät geht in den Notbetrieb, so konnen Sie sicher für den Motor in eine Werkstatt fahren.

Zeigt ein Diagramm einer Vorrichtung auf Luchs. 1. Digitaler Sensor misst die Temperatur DS181B20 (BK1). Die Anwendung dieser Sensor ermöglicht den Verzicht auf Kalibrierung des Geräts und verbessert die Wiederholbarkeit.

Informationen über die Temperatur liest mit dem Sensor-Microcontroller ATtiny2313A-PU (DD1), ist durch die Impulse einer Frequenz von 1 MHz vom internen RC-generator. Proportional der Temperatur, er regelt die Versorgungsspannung Motor des Lüfters und damit die Drehzahl der Rotorwelle. Auf den Motor kommt gepulste Spannung, die Konstante Komponente dessen, bestimmt die Drehzahl, abhängig vom Füllfaktor (Verhältnis der Impulsbreite zur Periode der Wiederholung). Füllfaktor Programm gibt восьмиразрядными binären zahlen, die zum Download im Register des Vergleichs arbeitet im PWM-Modus des Timers des Mikrocontrollers.

Die gebildeten mikrocontroller Impulse steuert den Betrieb des Power-Key auf Feld-Transistors VT1, Schließer und размыкающего versorgungskreis Motor des Ventilators vom Bordnetz des Fahrzeugs. Dabei ist eine Konstante Komponente der an den Motor angelegten Spannung gleich

wo U₀ — Spannung in бортсети, In; N — Anzahl der heruntergeladenen in ein Register des Mikrocontrollers. Sie kann in Schritten von

Bei einer Spannung von бортсети 12 V ΔU=0,05, so dass Sie die Drehzahl der Lüfter ist praktisch reibungslos.

Um einen zuverlässigen Betrieb des wichtigen Transistors VT1 in Transienten Bedingungen mikrocontroller steuert ihn durch den ТС4420ЕРА (DA1). Moderne Feldeffekt-transistoren, mit einem sehr kleinen Widerstand des offenen Kanals (Einheit Milliohm), sind in der Lage, das austauschen erhebliche Strom auch ohne den Einsatz des Kühlkörpers. Doch die Eingangskapazität des FET, bei erreichen der High-Power-Geräte bis zu mehreren tausend PF, in den Prozess der Umschaltung wird geladen und entladen. Es dauert umso länger, je größer die Ausgangsimpedanz der Quelle des Steuersignals.

Das schlimme ist, dass beim nachladen der Kapazität der FET befindet sich im aktiven Modus und den Widerstand seines Kanals ziemlich groß. Also Zeit für den Wechsel in den on-Chip-Transistor zeichnet sich eine beträchtliche Leistung, was kann es zu einer überhitzung und dauerhaften Schäden führen. Der einzige Weg, um mit diesem Phänomen — die Beschleunigung des Prozesses nachladen. Für diese dezentralen transistoren Steuern durch spezialisierte Verstärker (Treiber), die niedrige Ausgangsimpedanz und die großen (bis zu mehreren Ampere) lade-Entlade-Pulse-bit-Strom. Dies sorgt für schnelles nachladen für Bonus-Eingangs-Kapazität des FET und daher minimiert die Dauer seiner Arbeit im aktiven Modus und reduziert die zerstreute Leistung drauf.

Der Widerstand R4 unterstützt am Eingang des Treibers niedriger Logikpegel-Spannung, während der mikrocontroller startet, während alle Ausgänge bleiben in высокоимпедансном Zustand. Dadurch entfällt unnötiges in dieser Zeit das öffnen des Transistors VТ1. Diode VD1 behebt Impulse EMK, die in den Wicklungen des Motors des Ventilators im Momente des Schließens des Transistors VТ1.

Während des Betriebes Microcontroller überwacht ständig die Anwesenheit und Arbeitsfähigkeit des Temperatursensors. Wenn die Verbindung mit ihm nicht, es geht in den Notbetrieb. In diesem Modus unabhängig von der Kühlmitteltemperatur den Lüfter auf 33 wird mit aktiviert die volle Leistung und dann auf die gleiche Zeit ausgeschaltet. Natürlich ist dies nicht die beste Option Kühlung des Motors, aber er verhindert, dass seine vollständige Ablehnung in Abwesenheit von Kühlung. Über den übergang in den Notbetrieb LED signalisiert die Aktivierung des HL1. Wenn die Verbindung mit dem Sensor war eine vorübergehende, nach seiner Wiederherstellung wird das Gerät wechselt in den Normalbetrieb.

Im Programm des Mikrocontrollers für die Lüftersteuerung liegen als Konstanten die folgenden Rohdaten:

• T_min = 87 — Kühlmitteltemperatur in °C, bei der der Lüfter anfangen zu arbeiten mit minimaler Drehzahl;
• T_max = 92 — Kühlmitteltemperatur in °C, bei der die Drehzahl des Ventilators muss den Maximalwert zu erreichen;
• N1 = 70 — Wert des in der groß-und Kleinschreibung Vergleich der Timer-Code, die Drehung des Rotors des Ventilators mit der minimalen Frequenz.

Es ist bekannt, industrielle sensoren zur Steuerung der Lüfter, sind die beiden wichtigsten Parameter — Temperatur einschalten und die Temperatur ausschalten. Sie und wählen Sie als T_max und T_min. Der Wert N1 müssen Werte festgelegt, wobei die Konstante Komponente der Spannung am Motor des Ventilators ist gleich der Spannung sein troganija U_tr.

Проблема в том, что напряжение тро­гания не принято указывать в техниче­ских данных вентиляторов, поэтому найти в литературе или в докумен­тации значение этого параметра автору не удалось. Его пришлось определять экспериментально. Ме­тодика проста — подавая напряже­ние на двигатель, найти его значе­ние, при котором вал начнёт мед­ленно (оборот за одну-две секун­ды), но устойчиво вращаться. Для большинства двигателей посто­янного тока с номинальным напря­жением питания 12 В напряжение трогания лежит в пределах 3…5 В.

Beim starten des Programms mikrocontroller basierend auf den Werten T_maxT_min und N1 berechnet D_n — die gewünschte Steilheit der Abhängigkeit der Werte zu ladenden Register Vergleich der Timer-Code von der Temperatur:

Dann beginnt der Main-Schleife des Programms. Zunächst erfolgt die überprüfung der Verbindung mit dem Temperatursensor, und in seiner Abwesenheit — übergang in den Notbetrieb. Diese überprüfung führt das Programm jede Sekunde. Wenn der nächste Test zeigt, dass der Sensor funktioniert, Wiederherstellung der normalen Betriebsart.

Wenn der Sensor defekt, er misst die aktuelle Temperatur der Kühlflüssigkeit T. Wenn Sie unter T_min das Programm schaltet den Ventilator, andernfalls berechnet den gewünschten Wert service_control_interrogate nach der Formel

Proportional ihm installiert werden Füllfaktor nährenden Motor der Spannung und somit seine Drehzahl des Rotors. Infolge der Kühlmitteltemperatur bei gleichbleibender Motorbelastung konstant gehalten wird. Bei variabler Belastung die Temperatur schwankt in einem kleinen Bereich innerhalb des Intervalls T_min…Т_max.

Все детали устройства, за исключе­нием датчика ВК1 и светодиода HL1, размещены на печатной плате разме­рами 58×65 мм, чертёж которой пока­зан на Abb. 2, und die Anordnung der Elemente — auf Abbildung. 3.

Chips verlötet direkt in die platine ohne Platten, deren Anwendung bei erhöhten Vibrationen unerwünscht. Auf der platine sind nicht auf die gezeigten Schema Kontaktflächen SCK, RST, VCC, MISO, MOSI, GND, denen zur Zeit der Programmierung des Mikrocontrollers припаивают die gleichnamigen Leitungen von der Programmierschnittstelle. Dabei ist die Gebühr und das Programmiergerät bei der Programmierung sollte nähren Spannung +5 V (VCC) aus einer Quelle.

Die Gebühr ist für die Installation der widerstände und kondensatoren der Baugröße 1206 für Oberflächenmontage. Diode SR2040 (URL: http://files.rct.ru/pdf/diode/5261755198365.pdf (27.06.16)) — in двухвыводном Gehäuse Т0220АС. Zusammen mit dem Transistor IRF3808 er wurde mit der Anwendung теплопроводной Paste auf den gemeinsamen Kühlkörper Kühlfläche von etwa 60 cm².

Das Prinzip der Befestigung des Transistors 5 oder dioden auf Kühlkörper 1 und den gesamten Standort zur Leiterplatte 2 zeigt auf Abb. 4. Diode isoliert vom Kühlkörper slyudyanoy Dichtung, und von der Befestigung des Schrauben-4 und der metallischen Hülse 3 — isolierende Hülse (Trenn-Elemente in der Abbildung nicht gezeigt). Zwischen dem Gehäuse der Diode und des Transistors befindet sich der Dritte Punkt der Befestigung des Kühlkörpers auf der platine. Hier hat er auch eine Schraube befestigt ist und eine Buchse.

Все печатные проводники пла­ты, по которым течёт ток двигателя вентилятора, должны быть покрыты слоем припоя толщиной не менее 0,7… 1 мм, а сечение подводящих проводов должно обеспечивать пропускание этого тока.

Die LED HL1 verwendbar ertragen in den Innenraum des Fahrzeugs, damit der Fahrer hatte die operative Informationen über den aktuellen Betrieb des Geräts.

Датчик DS18B20 (ВК1) следует по­местить в корпус от штатного контакт­ного датчика температуры охлаждаю­щей жидкости, из которого предвари­тельно следует удалить всю “начинку”. Такой корпус можно и выточить из латуни с сохранением габаритных и присоеди­нительных размеров. Размещение дат­чика DS18B20 в корпусе показано на Abb. 5. Sensor mit 4 припаянным zu seinen Feststellungen Anschluss 1 wird in den Hohlraum des Gehäuses 3, so dass seine Spitze, die mit einer Schicht aus теплопроводной Paste 5, betraf die Unterseite des Hohlraums. Danach wird der Hohlraum gegossen hitzebeständigem Dichtstoff 2.

Anschluss 1 muss eine Anti-Korrosions-Beschichtung Kontakte, werden брызгозащищенным, zuverlässig zu erfassen Gehilfen, ohne dass Ihre Trennung unter der Aktion der Erschütterung. Vorbereitete Sensor hauptamtlicher stellen auf die Stelle fest.

Die zusammengebaute platine in das Gehäuse gelegt geeigneter Größe, die sich im Motorraum des Fahrzeugs. Im Gehäuse sind Belüftungsschlitze.

Microcontroller ATtiny2313A kann durch einen anderen ersetzt-Familie AVR, die mindestens eine 8-bit-und eine 16-bit-Timer und mindestens 2 KByte Programmspeicher. Natürlich ersetzen die mikrocontroller-Programm neu kompiliert werden und möglicherweise änderungen der Topologie der Leiterplatte.

Statt неинвертирующего Treiber der unteren Schulter ТС4420ЕРА können Sie ein ähnliches, zum Beispiel, МАХ4420ЕРА.

Diode mit Barriere Шотки SR2040 kann ersetzt werden mit dem gleichen gültigen Rück-einer Spannung von nicht weniger als 25 und In gültige direkten Schlag nicht weniger als der Betriebsstrom des Ventilators. Aber die dioden Шотки mit umgekehrter Spannung In mehr als 40 wird nicht empfohlen, da eine größere Durchlassspannung auf einer solchen Diode führt zu einer erhöhten Wärmeableitung.

Замену полевому транзистору IRF3808 с изолированным затвором и каналом n-типа следует подбирать с допустимым постоянным током стока при температуре 100 °С в 2,5…3 раза больше рабочего тока вентилятора и с сопротивлением открытого канала при рабочем токе вентилятора до 20 А — не более 10 мОм, а 20…30 А — не более 7 мОм. Допустимое напряжение сток- исток должно быть не менее 25 В, а затвор—исток — не менее 20 В.

Richtig zusammengebaut der Defekten Teile ist das Gerät erfordert die Einrichtung nur dann, wenn die ursprünglichen Daten in der mitgelieferten Version des Programms, von denen zuvor gesagt wurde, nicht den erforderlichen entsprechen. In diesem Fall müssen Sie im Quelltext korrigieren Programme neu kompiliert ihn in die Entwicklungsumgebung Bascom AVR geladen und in den Speicher des Mikrocontrollers anstelle der angelegten Datei zum Artikel Cooler-test.die resultierende hex-NEH-Datei.

Wenn die Spannung troganija Lüftermotor nicht kennen, können Sie experimentell ermitteln. Dazu in den Speicher des Mikrocontrollers statt Betriebsprogramm laden Sie die von mir debug-Programm. In der angehängten Datei zum Artikel Cooler-test.hex finden Ihre Codes. Die Konfiguration des Mikrocontrollers programmiert gleichermaßen für Arbeits-und Test-Programme in übereinstimmung mit Abb. 6, wo zeigt das Fenster Einstellungen Programmiergerät AVRISP Messgerät mkll.

Innerhalb von 3 Sekunden nach dem einschalten das Programm Cooler-test beginnt Lüfter Steuern, die schrittweise Erhöhung von 55 bis 95 in Schritten von 5 Einheiten von Code, der den Füllfaktor der nhrenden Fan Impulsspannung. Dies entspricht ungefähr der änderung der gleichanteil dieser Spannung von drei bis fünf Volt. Die Dauer jeder Stufe — 10 s, in denen der Ventilator und die LED HL1 enthalten, und Pause mit einer Dauer von 5 s, während die Spannung mit Lüfter abgezogen und die LED leuchtet nicht. Über das Ende des Programms signalisiert eine Reihe von fünf kurze Blitze der LED.

Beobachten LED, leicht zu bestimmen, auf welcher Stufe der Ventilator begann sich zu drehen, und bestimmen den Wert N1, notieren Sie sich die im Hauptprogramm.

Betrieb im Notfall-Modus überprüfen, indem Sie die Stecker vom Temperatursensor. Bei diesem Ventilator muss eingeschaltet werden und die volle Leistung im intermittierenden Betrieb (mit 33 — arbeiten, 33 mit — Pause). Die LED HL1 dabei muss Leuchten. Seine gewünschte Helligkeit stellen Auswahl eines Widerstandes R3.

Das Programm des Mikrocontrollers

Autor: A. SAVCHENKO, Siedlung selenogradski MOSKOVSKAYA obl.
Источник: Radio №11, 2016