Плавное включение вентилятора охлаждения двигателя своими руками

Плавное включение вентилятора охлаждения двигателя своими руками

Реле плавного включения вентилятора охлаждения своими руками

Во всех автомобилях, когда температура двигателя близка до критической отметки, включается вентилятор охлаждения радиатора. Но есть массу минусов резкого старта, которая отображается на электрике автомобиля. Особенно это касается русского автопрома. В данной статье приведена схема своими руками реле плавного включения вентилятора охлаждения.

Схема устройства:

И так выше было сказано о минусах резкого включения, и которые мы минуем собрав схему реле плавного включения:

1. Большая нагрузка на бортовую сеть (генератор, аккумулятор, проводка).
2. Большая механическая нагрузка на подшипник и на крепления электро вентилятора.
3. Использование необоснованно большого предохранителя. Пусковой ток электродвигателя 20 — 30А в зависимости от модели, и редко превышает 4 — 8А на ходу.

Задача, поставленная мной, состояла в следующем:
1. Использовать штатную проводку
2. Не ставить дополнительных кнопок.
3. Изначально, в данной модели автомобиля не было реле включение вентилятора, по этому есть возможность это исправить.

Устройство представляет собой ШИМ генератор импульсов. ШИМ запускается и начинает генерировать импульсы на выходе 3 с постоянной частотой и изменяющийся во времени шириной следования импульса. Время задается емкостью конденсатора С3. Далее, эти импульсы подаются на драйвер мощного полевого транзистора который управляет нагрузкой на выходе устройства. Драйвер для IRF4905 собран на отечественном транзисторе КТ315. Время полного открытия затвора IRF4905 напрямую зависит от емкости конденсатора и скорости его заряда. Диод на выходе служит для сглаживание обратных выбросов электродвигателя. В качестве диода я применял диодную сборку Шоттки с общим катодом. Полевик Р-канальный, так как должен регулировать положительное напряжение. Можно было бы использовать и N-канальный, но тогда бы пришлось переделывать всю проводку связанную с электроникой охлаждения. Все выводы на схемы указаны с учетом выходов контактов реле. Схема простая и выполнена в SMD, поэтому удалось ее поместить на плате размером с автомобильное реле. Некоторая часть схемы выполнена навесным, плотным монтажом, а другая на маленькой печатной плате.

Плату я рисовал ЛУТом, всем известным, далее травил хлорным железом. На этом сайте я много встречал людей у которых процесс травление занимает более 2-х часом, лично у меня это занимает 5-7 минут. Дело в том, что бы протравить плату (не важно какого размера) нужно подогреть раствор до температуры 60-70 градусов,при этом нужно как можно чаще болтать текстолит в растворе, и периодически на него поглядывать.

Первым делом необходимо достать реле. Оно может быть рабочим так и нет, собственно нас это не интересует. Главное размер! Теперь нужно разобрать его и аккуратно извлечь внутренности, оставив выходные клеммы.

Должно получится примерно следущее

После того как мы отрезали все ненужное, займемся навесным монтажом. Навесная часть, будет вся правая часть схема, все что выходит с 3 ножки NE555. «Почему нельзя спаять все на плате?» Да потому что, ни по длине ни по ширине оно не влезет. Это относиться только к стандартному (по размерам) реле.

Навесная часть почти завершена. Теперь приступим к самой плате. У меня получилось так, что пришлось обрезать готовую плату до нужных размеров, потому как транзистор и диоды были вынесены за пределы платы. Сама плата, которая выложена в конце статьи, имеет полный размер в связи с тем, что бы ее можно было подогнать по размерам.

Теперь впаиваем обрезанную плату в реле.

Осталось допаять перемычки и можно переходить к креплению радиатора (через изоляционную прокладку) и обрезанию крышки реле.

Собственно устройство готово. Осталось покрыть его лаком или залить канифолью. Хотя если реле будет стоять под приборной панелью, то вскрытие лаком можно исключить. После окончательной сборки устройство не требует настройки, подходит к любым (по мощности) электродвигателям, так как имеет максимальный ток в 74А! Это все таки автомобиль, должен быть 200% запас по мощности. Чтобы ничего не работало в пике своих характеристик. IRF4905 довольно дешевый, распространенный, проблем с его приобретением возникнуть не должно.

Ну вот и все. Фото готового устройства.

Список радиодеталей

Обозначение Тип Номинал Количество
Программируемые таймеры и осцилляторы NE555D 1
MOSFET IRF4905 1
Биполярные КТ315А 1
Выпрямительные SBR1040CT 1
VD1, VD2 Выпрямительные 1N4148 2
R1, R7 Резистор 10 кОм 2
R2 Резистор 2.2 МОм 1
R3 Резистор 2 МОм 1
R4, R5, R8 Резистор 1 кОм 3
R6 Резистор 47 Ом 1
R9 Резистор 4.7 кОм 1
R10 Резистор 510 Ом 1
C1 Конденсатор 0.1 мкФ 1
C2 Электролитический конденсатор 220 мкФ/16В 1
Корпус от авто-реле 1

Приводятся все основные электросхемы и модификации подключения вентилятора охлаждения (ВО) жидкости в автомобилях ВАЗ различных моделей. В чём суть работы ВО? Электрический двигатель с крыльчаткой на валу установлен внутри прямоугольной металлической рамы, при помощи которой он крепится к тыльной стороне радиатора. При подаче напряжения (12 В) на контакты привода он начинает работать, вращая лопасти и создавая направленную струю воздуха, которая, собственно, и охлаждает тосол или антифриз.

Если не работает вентилятор охлаждения, не спешите обращаться в автосервис. Установить причину неисправности можно и самостоятельно. Тем более что для этого совсем не обязательно иметь специальные навыки — просто изучите справочный материал от 2shemi.ru и следуйте инструкциям по его проверке/замене.

Если вентилятор охлаждения не работает

Для привода вентилятора устанавливается электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов МЭ-272 или аналогичные ему. Технические данные электровентилятора и датчика включения вентилятора:

  • Номинальная частота вращения вала электродвигателя с крыльчаткой, 2500 – 2800 об/мин.
  • Потребляемая сила тока электродвигателя, 14 А
  • Температура замыкания контактов датчика, 82±2 град.
  • Температура размыкания контактов датчика, 87±2 град.

Вентилятор системы охлаждения может не включаться из-за:

  • неисправности электропривода;
  • перегоревшего предохранителя;
  • неисправного термостата;
  • вышедшего из строя термодатчика включения кулера;
  • неисправного реле ВО;
  • обрыва электропроводки;
  • неисправной пробки расширительного бачка.

Для проверки самого электродвигателя вентилятора VAZ подаем на его выводы напряжение 12 В от аккумуляторной батареи – исправный мотор заработает. Если причина неполадки в вентиляторе, его можно попытаться отремонтировать. Проблема, обычно, заключается в щетках или подшипниках. Но случается что электродвигатель выходит из строя вследствие замыкания или обрыва в обмотках. В таких случаях лучше заменить весь привод.

Предохранитель ВО находится в монтажном блоке моторного отсека автомобиля и имеет обозначение F7 (20 А). Проверка производится с помощью автомобильного тестера, включенного в режиме пробника.

  1. В автомобиле с карбюраторным мотором необходимо проверить датчик — включить зажигание и замкнуть между собой два провода, идущие к датчику. Вентилятор должен включиться. Если этого не произошло, проблема точно не в датчике.
  2. Для инжекторных авто необходимо прогреть мотор до рабочей температуры, и рассоединить разъем датчика, отключив его от бортовой сети машины. В этом случае контроллер обязан запустить вентилятор в аварийном режиме. Электронный блок воспринимает это как сбой в системе охлаждения, и заставляет работать привод вентилятора в постоянном режиме. Если привод запустился – датчик неисправен.

Реле плавного старта вентилятора охлаждения автомобиля

Почему быстрый старт вентилятора охлаждения неприемлем для автомобиля? Тут несколько ответов:

1. На бортовую сеть идет большая нагрузка (это проводка, аккумулятор, генератор);
2. Помимо предыдущего идет и большая физическая нагрузка на крепления вентилятора и его подшипник;
3. Приходится использовать необоснованно большой предохранитель, так как пусковой ток может составлять до 30А.

Теперь определимся с задачами, которые мы поставим перед собой:

1. Главная наша задача – создать, так сказать, соф-старт.
2. Для этого использовать только штатную проводку.
3. Ограничится уже имеющимися кнопками.
4. Изначально автомобиль не обладал реле включения вентилятора, поэтому исправим это.

Как устроено представленное устройство? На самом деле, это ШИМ генератор импульсов, который запускается и начинает генерацию импульсов постоянной частоты на третий выход с изменяющейся по времени шириной следования импульса.

Время ширины задается емкостью конденсатора С3. Эти импульсы следуют до драйвера полевого транзистора, под управлением которого находится мощность нагрузки выхода устройства. Диод, который установлен на выходе, служит для того, чтобы погасить обратные неприемлемые выбросы электродвигателя.

Для диода была использована диодная сборка Шотки с общим катодом. Полевик использован Р-канальный, по причине того, что он должен регулировать положительное напряжение. Если бы использовался N-канальный, то потребовалась бы переработка всей проводки, которая связана с охлаждением двигателя, а в наши задачи это не входит.

В представленном устройстве часть элементов выполнена навесными, а другая – прикреплена на печатную плату.

Рисовка карты производилась в ЛУТе, а травка – хлорным железом.

Приступаем к созданию устройства. Сначала нужно достать реле, разобрать его и извлечь все внутренности, оставив только клеммы.

Получается что-то вроде этого.

Отрезав все ненужное, приступим к навесному монтажу.

Навесной у нас будет вся правая часть схемы, то есть все, что выходит с 3 ножки NE555. Если паять это все на плате, то размеров платы вообще не хватит.

Навесную часть почти закончили.

Можно приступать и к самой плате. У меня самого вышла такая ситуация, что пришлось немного обрезать плату, чтобы транзистор и диоды корректно располагались за пределами платы. В конце статьи плата показана полной, так как ее модификацию под нужные размеры я оставил на потом.

Следующий шаг – впаиваем обрезанную плату в реле.

Напоследок осталось впаять перемычки и прикрепить радиатор.

Вот и все. Устройство уже готово. Теперь его нужно покрыть лаком или попробовать залить канифолью. Собранное устройство не требует никаких настроек и оно подойдет к любому электродвигателю, так как ее максимальный ток составляет 74А. Использованный контролер IRF4905 дешевый, его легко найти в любом магазине электротоваров.

Вот вам вид готового к работе устройства.

Плата в формате LAY

Автор; АКА касьян

nsystems ›
Блог ›
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 )
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 ()

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!

Микроконтроллер в схеме использовался как и прежде – ATTiny85, запрограммированный в среде Arduino IDE, но для удобства повторения в архиве прикреплены hex-файлы, а так же программа для записи прошивки avrdudeprog33 и драйвера для USBAsp-программатора. Не забываем так же что силовой транзистор VT1 нуждается в охлаждении и должен быть закреплен к радиатору (или плоской алюминиевой пластине) через изоляционную, силиконовую или слюдяную проставку (избегая контакта с кузовом автомобиля). Крыльчатку вентилятора ОЖ категорически рекомендую поменять на 8-лопастную, но если всё ещё стоит 4 лепестка, в прикрепленном архиве будут 2 hex-файла прошивки, в одном реализована частота ШИМ-сигнала в 50Гц (это для 8-лопасной крыльчатки), а в другом — ШИМ в 100Гц (для 4-лопасной).

Полный видеогайд по прошивке и настройке контроллера:

Как автор девайса, я прекрасно понимаю, что многим будет достаточно сложно полностью повторить такое устройство, поэтому, как говориться «для народа», прилагается простая и легко-повторяемая схема на Arduino Nano:

Скетч для ардуино так же прикреплен в архиве. Как прошивать адрдуино, в интернете — миллион видео. Подключайте правильно по схеме, соблюдая рекомендации, пропаяйте качественно все контакты, не забудьте об охлаждении транзистора, и всё будет стабильно работать!

Скачать все материалы для повторения девайса можно ! Себестоимость устройства: около 12 у.е.

Всем добра и удачи)

Последние статьи по этой теме:
— В преддверие большой сборки… И тесты схемы с N-полевиками для блока с управлением по «плюсу»
— Нагрузочный стенд и «краш-тест» блоков управления вентиляторами
— Универсальные блоки управления электровентилятором охлаждения двигателя. «ACBn/+»
— ШИМ-контроллер для штатных блоков управления вентилятора охлаждения двигателя — ACBpwm
— Универсальный блок управления электровентилятором охлаждения двигателя. ФИНИШ разработки
— Универсальный блок управления электровентилятором системы охлаждения автомобиля. ШИМ-контроллер 3.0
— Как сделать блок плавного управления вентилятором радиатора на ВАЗ