Везде в интернете рассказывают, как поставить 4-х позиционный регулятор от Калины, принцип действия которого заключается в переключении 4-х силовых резисторов разного номинала. Но мы пойдем другим путем — решим вопрос кардинальным образом, применяя современные технологии. Будем делать плавный регулятор оборотов.
В описании к набору написано:
"Регулятор яркости ламп накаливания 12В/50A
Устройство предназначено для регулировки яркости ламп накаливания, работающих от постоянного тока, мощностью до 600Вт (50А). … Предлагаемое устройство можно использовать в качестве регулятора мощности различных нагревателей, работающих от напряжения постоянного тока, например, подогревателей автомобильных сидений или двигателей. Устройство можно использовать для регулирования оборотов мощных двигателей постоянного тока. Применение современной элементной базы позволило повысить КПД регулятора до 99 % и максимально уменьшить габариты устройства."
Вентилятор печки потребляет до 6 ампер, соответственно, данный регулятор подойдет.
Будем собирать и смотреть. Продолжение следует…
UPD. В комментариях к набору обнаружил следующий диалог:
Евгений58 17.11.2016 04:16
Здравствуйте. Подключил этот регулятор к электромотору печки, добавив при этом диод между выводами мотора. Мотор при работе постоянно пищит, можно ли в этой схеме увеличить частоту ШИМ за диапазон слышимости? Как это сделать?
+1 Советник 17.11.2016 10:11
Замените конденсаторы С2 и С4 на номинал 2,2нФ и 22нФ соответственно, пищать перестанет.
Если будет пищать, знаю что делать.
Также сам вентилятор печки был заменен на вентилятор фирмы Luzar luzar.ru/catalogue/elektr…telya-2101-2107-lfh-0101/
Его преимущество в том, что он не на втулках, а на шарикоподшипниках. Лузаровские вентиляторы также подвергаются балансировке, благодаря чему значительно снижается шум от работы. Когда заменил вентилятор радиатора двигателя на лузаровский, работать стал бесшумно и дуть лучше в 2 раза. Штатный орал так, что слышно было этот вой из салона.
Думаю, вентилятор печки тоже свои преимущества покажет.
Продолжение 24.09.2017
Теперь задача сверстать все это на автомобиль.
Электрическая схема подключения вентилятора печки классики всем известна
Я решил сохранить выбор вариантов следующим образом:
Первое положение переключателя — подача напряжения на двигатель через шунт, как и было раньше — фиксированная половинная скорость.
Второе положение переключателя — подача напряжения через схему плавной регулировки.
Однако, посмотрев на схему подключения регулировки, становится понятно, что напряжение на двигатель должно подаваться с точек 2 и 3, а с контактом GND у двигателя не будет прямого контакта, только через транзистор VT1 схемы плавного управления.
Поэтому сохранить управление через плюсовой провод не удастся, придется переделать трехпозиционный переключатель на минусовой провод. Схема получилась следующая:
Для чего нужен шунтирующий диод? — при прекращении импульса ШИМ с устройства питания индуктивная нагрузка (двигатель) создает обратный всплеск напряжения, который вредным образом воздействует на транзистор. Что и было проверено экспериментально: и с диодом, и без диода каких-либо существенных изменений в поведении двигателя не обнаружено, но с диодом транзистор был холодным. Как только отключал диод — транзистор сразу же начинал безбожно греться.
Следующий нюанс — частота управления ШИМ — 500 Гц — это звуковая частота, поэтому двигатель издавал писк. Чтобы писка не было, нужно, как уже было замечено, сдвинуть частоту ШИМ за предел слышимости — 20 000 Гц. Для этого заменил конденсаторы C2 и C4 на 2,2нФ и 22нФ соответственно. Писк исчез практически полностью. Но! Стал снова греться транзистор, хотя не так сильно, как без диода. Легко предположить вероятную причину: диод не рассчитан на частоту 20 кГц, он медленный, не успевает закрываться, и пропускает обратный импульс. Китайский диод на 10А 1000В.
Нужно заменить на высокочастотный (диод Шоттки или ультрафаст КД213).
Итак, заменил диод на КД213, однако транзистор все равно греется. Путем общения на форумах было выяснено, что при повышении частоты за 20 кГц резко падает КПД данного регулятора, транзистор не успевает открываться и закрываться полностью, поэтому работает не в ключевом режиме.
Понизил частоту до 10 Гц — эта частота находится тоже за пределами слышимости. Для этого увеличил номиналы конденсаторов С2 и С4 на 22нФ и 2,2мкФ соответственно. Теперь транзистор холодный и вентилятор тоже работает отлично.
Была еще одна особенность. Регулировка вентилятора работала не на всем диапазоне поворота потенциометра, а только где-то на участке 15% от его полного оборота. Поэтому был куплен переменный резистор на 10 кОм вместо 50 кОм, был вынесен за пределы печатной платы, и к каждой из боковых ножек временно припаяно по переменному резистору на 50 кОм. После установки на автомобиль были экспериментальным путем подобраны величины этих боковых резисторов таким образом, чтобы при минимуме главного потенциометра вентилятор обдувал едва-едва, а на максимуме — в полную силу.
Итоговый результат можно наблюдать на видео.
ВЫВОДЫ:
1. Справедливости ради надо сказать, что при минимальных регулировках обдува существующая система не дает заметного эффекта. Просто движение автомобиля без работы вентилятора дает больший обдув, чем работающий вентилятор на минимальных оборотах. Это связано с низкой эффективностью лопастного вентилятора. У всех современных автомобилей используется центробежный вентилятор (улитка), который при более бесшумной работе обеспечивает гораздо более сильный поток воздуха.
Поэтому корпус собранного регулятора я добавил пару подстроечных резисторов по 10 кОм, и величины были подобраны так, чтобы при минимальном положении регулятора обдув все-таки обеспечивался заметный. При максимальном положении — максимальный. А между ними, соответственно, свобода плавной регулировки.
2. Для совсем эффективной работы нужно подходить еще более коренным образом — менять конструкцию самой печки — лопастной вентилятор менять на улитку, с перепроектированием корпуса печки. Где-то на драйве были примеры такой переделки.
3. Еще хотелось бы добавить светодиодную индикацию (полоску) вокруг ручки регулятора, чтобы видеть уровень обдува визуально, т.к. проверять поток воздуха рукой не всегда удобно.
4. Электросхема классики такова, что вентилятор печки работает вне зависимости от того, включено ли зажигание. Т.е. теоретически возможно забыть выключить вентилятор, работающий на минимальных оборотах, и уйти, а утром придти и обнаружить посаженный аккумулятор. Поэтому нужно забор напряжения питания вентилятора переделать — брать с клеммы после замка зажигания, как у нормальных современных автомобилей. Для чего вентилятор сделан независимо от зажигания, непонятно. Ведь при выключенном двигателе обдув обеспечивает горячий воздух в течение минуты — не более, далее становится холодным.
Схемка позволяет регулировать напряжение на двигателе в пределах 0-95% (5 процентов приходится на падение напряжение на транзисторе):
Что нужно:
1. Переменный резистор на 1 кОм. Желательно импортный с инерционной смазкой. Мощность 0,5…1 Вт.
2. Два конденсатора 100 мкФ 16 В. Напряжение лучше побольше.
3. Транзистор КТ819ГМ. Можно заменить практически на любой NPN транзистор в металлическом корпусе и с током коллектора не менее 8А. Например, более древний КТ805А.
4. Дюралюминиевая пластина причудливой формы площадью 100см?. Идеально подходит радиатор кулера процессоров 486-го или 586-го семейства.
Транзистор устанавливаем на пластину и закрепляем всю конструкцию, НЕ ЗАМЫКАЯ корпус транзистора или радиатор на массу!
Красный провод двигателя отопителя отсоединяем от добавочного сопротивления и присоединяем к схеме. При таком включении в среднем и в верхнем положении выключателя печки можно регулировать частоту вращения вентилятора, а в нижнем — двигатель подключается напрямую.
При замыкании щеток электродвигателя возможен выход из строя транзистора, поэтому точка "+12В" схемы должна быть подключена к цепи, защищенной предохранителем не более 10А.
От Ведущего FAQ.
Автомобильная электроника — вещь непростая. Приведу рассказ Витима в конференции 01.11.2000 по поводу другой схемы, но.
"Рано или поздно её "вышибет" очередная импульсная помеха от которой я не вижу защиты. Чисто теоретически выброс полярностей может достигать 160 вольт при длительности 1- 2 мс. На исправном автомобиле. На практике, все гораздо хуже. До 600 вольт и t — 0,1 с. Именно с этим я столкнулся в 1990 — 1992 г. , как руководитель кооператива выпускающий регуляторы плавного хода стеклоочистителей (от 0 до 3 мин задержки). Через 3 месяца, после начала продаж пошёл массовый возврат продукции из-за пробоя тиристоров".
Так что 100-вольтовый транзистор КТ819ГМ может сгореть при первом же подобном всплеске. Ничего страшного при пробое транзистора не произойдет — просто вентилятор включится на полную скорость и регулировка перестанет работать.
Обновление от 17.01.2015 г.:
Есть несколько повторивших схему, по их просьбам были немного модернизированы прошивки. Из "полезностей" добавлен плавный старт вентилятора при включении и добавлены прошивки для индикатора с общим анодом.
Итак, очень краткое описание:
Для схем на 10 положений индикация от нуля до девяти.
Работ по модернизации больше не провожу, потому как устройство "уехало" вместе со рабочим автомобилем.
При продолжительной работе схемы возможен значительный нагрев силового ключа. Хотел удалить тему до окончания "доработки напильником", но есть повторившие схему, поэтому дополню по окончании эксперимента с бутстрепной схемой включения n-канального MOSFET’а (заранее спасибо товарищу bri555). Первая версия была собрана именно на n-канальном и нагрева не было.
Почти полгода назад был собран и установлен в автомобиль первый регулятор оборотов для отопителя салона. Поездки зимой показали, что вещь получилась удобная и функциональная, поэтому решил немного модифицировать изделие:
1. Избавиться от "врезки" в минусовой провод электродвигателя отопителя
2. Обеспечить плавный пуск электродвигателя
3. Разместить схему в штатной заглушке
4. Предусмотреть возможность возврата к штатной системе управления оборотами
Устройство "в сборе" выглядело так:
И сейчас так выглядит, ищет нового хозяина (просто отдам в хорошие руки, если новый хозяин будет в Симферополе — помогу с установкой).
* похоже, что уже нашло
** однозначно нашло )))
Для достижения первой цели в качестве силового ключа пришлось использовать p-канальный MOSFET. Схему управления практически не изменял, кроме подключения сегментов индикатора. В итоге получилось следующее:
Плавный пуск обеспечил программно, плавным возрастанием коэффициента заполнения ШИМ. Прошивка доступна ТУТ.
Результатом миниатюризации схемы стал вот такой "бутерброд":
Полностью исключить изменения штатной проводки авто не удалось. В колодке необходимо обеспечить надежное соединение с "массой".
На фото в верхней части разъема (второй сверху) виден контакт. В штатном включении не используется, поэтому всегда можно установить обратно штатный переключатель.
В итоге, получилось так:
Схема установлена в авто и проходит тестовую эксплуатацию. MOSFET греется, но за 25 минут непрерывной работы с максимальным заполнением ШИМ нагреть его выше 50 градусов не вышло. Дальнейшее покажет только практика. Описание первых тестов на авто доступны по этой ссылке.