Регулятор оборотов двигателя от датчика температуры – ГАЗ 31 поколение… последнее. › Бортжурнал › Регулятор оборотов вентилятора охлаждения радиатора(из того что было под рукой).

Регулятор оборотов электродвигателя: как сделать

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото — мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото — регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото — шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

1. Двигателя переменного тока;
2. Главного контроллера привода;
3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Фото — синусоида нормальной работы электродвигателя

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

www.asutpp.ru

Devastator4x4x4 Трактор › Бортжурнал › Регулятор оборотов ДВС на Arduino Mega. Система запуска и прогрева ДВС. Счетчик мото-часов. ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора охлаждения.

Полный размер

макетка

Приветствую всех!

Хочу представить свою разработку. Код готов. На двигателе еще не испытывал. Идет процесс установки на двигатель.

1. Что это такое.

1.1 Регулятор оборотов.
Поддерживает постоянные обороты вне зависимости от нагрузки. Не нужна педаль «газа». Обороты выставляются потенциометром. Привод дроссельной заслонки от мощной серво-машинки. По сути, это PID-регулятор. Используется метод Зиглера-Никольса. Реагирование на внешние события. Например, поднятая навеска и КПП на нейтрали — перевод двигателя на ХХ.

1.2 Система запуска и прогрева ДВС. (Не нужна для инжекторных и дизельных двигателей)
1.2.1 «Автоподсос».Управление воздушной заслонкой в зависимости от температуры двигателя. Привод воздушной заслонки от мощной серво-машинки. Температура берется с цифрового датчика.
1.2.2 Обогащение топливной смеси. Эмуляция нескольких нажатий на педаль «газа» при запуске холодного двигателя.

1.3 Счетчик моточасов.

1.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора охлаждения.
Плавное управление вентиллятором. Растет температура — растут обороты вентиллятора.

2. Область применения.

2.1 Самодельные трактора, вездеходы, стационарные генераторы электроэнергии, мотопомпы и т.п.
2.2 Синхронизация работы нескольких ДВС.
2.3 Беспилотные ТС.

3. Готовность кода проекта.

3.1 Регулятор оборотов ДВС 95% (остался датчик нейтрали)
3.2 Система запуска и прогрева ДВС 100%
3.3 Счетчик моточасов 0%
3.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора 95%

4. Испытания на ДВС.

4.1 Регулятор оборотов ДВС 20%
4.2 Система запуска и прогрева ДВС 0%
4.3 Счетчик моточасов 0%
4.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора 0%

5. Репозиторий закрыт до реализации и отладки проекта!

Содержимое репозитория bitbucket.org/OLD1976/throttle-control

5.1 Директория libraries Библиотеки Arduino необходимые для компиляции проекта.

5.2 Директория throttle-control Директория проекта
5.2.1 Файл throttle-control.ino Код программы для Arduino (Mega).
5.2.2 Файл pitches.h Заголовочный файл для воспроизведения мелодии при старте Arduino.
5.2.3 Файл throttle-control.fzz Макетная плата проекта для программы Fritzing. (fritzing.org/download/)
5.2.4 Файл my_parts.fzbz Файл электронных компонентов для программы Fritzing, которые отсутствуют в Базе Элементов программы.
5.2.5 Файл readme.txt Файл описания проекта

6. Список компонентов.

6.1 Предохранитель в корпусе, 10А 1 шт.
6.2 БП DC/DC 12В —> 5В 10-12А 1 шт. ali.onl/O0r
6.3 Arduino Mega 2560 1 шт.
6.4 Плата расширения для Mega 2560 R3 (Шилд) 1 шт. ali.onl/O0q
6.5 Потенциометр-слайдер (можно крутилку) 1 шт. ali.onl/O0p
6.6 ИК датчик препятствий для тахометра и датчик нейтрали 2 шт. ali.onl/O0o
6.7 Датчик температуры DS18B20 1 шт. (для карбовых ДВС) ali.onl/NZE

6.8 Сервопривод MG996R 2 шт. (для ижекторов и дизелей — 1шт.) ali.onl/NZC
6.9 Дисплей LCD1602 + I2C ЖК 1 шт. ali.onl/NZA
6.10 Зуммер на 5В. ЗП-5, например. 1 шт.
6.11 2-х позиционный переключатель 2 шт.
6.12 Концевой переключатель для навески трактора 2 шт.
6.13 Провода для макетирования 1 набор ali.onl/NZv
6.14 Светодиоды. Красный, желтый, зеленый 3 шт.
6.15 Резистор 200-240 Ом для светодиодов 3 шт.
6.16 Резистор 4.7 кОм для датчика темперетуры 1 шт.

7. Управление и индикация.

7.1 Тумблер выбора режима.
7.1.1 Режим регулирования оборотов.
7.1.2 Режим принудительного ХХ/прогрева ДВС (зависит от температуры).
7.2 Кнопка обогащения (без фиксации). При нажатии, ес

www.drive2.ru

УАЗ Patriot Лягуш › Бортжурнал › Регулятор оборотов ДВС на Arduino Mega. Система запуска и прогрева ДВС. Счетчик мото-часов. ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора охлаждения.

Полный размер

макетка

Проект в рамках моего Трактора.

На двигателе своего трактора еще не испытавал. Но думаю все заработает сразу.

1. Что это такое.

1.1 Регулятор оборотов (круиз-контроль, если тахометр будет считать обороты колеса).
Поддерживает постоянные обороты вне зависимости от нагрузки. Не нужна педаль «газа». Обороты выставляются потенциометром. Привод дроссельной заслонки от мощной серво-машинки. По сути, это PID-регулятор. Используется метод Зиглера-Никольса. Реагирование на внешние события. Например, поднятая навеска и КПП на нейтрали — перевод двигателя на ХХ.

1.2 Система запуска и прогрева ДВС. (Не нужна для инжекторных и дизельных двигателей)
1.2.1 «Автоподсос».Управление воздушной заслонкой в зависимости от температуры двигателя. Привод воздушной заслонки от мощной серво-машинки. Температура берется с цифрового датчика.
1.2.2 Обогащение топливной смеси. Эмуляция нескольких нажатий на педаль «газа» при запуске холодного двигателя.

1.3 Счетчик моточасов.

1.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора охлаждения.
Плавное управление вентиллятором. Растет температура — растут обороты вентиллятора.

2. Область применения.

2.1 Самодельные трактора, вездеходы, стационарные генераторы электроэнергии, мотопомпы и т.п.
2.2 Водный транспорт, в частности если органы управления находятся на значительном удалении от силовой установки.
2.3 Радиоуправляемые модели с ДВС.

3. Готовность кода проекта.

3.1 Регулятор оборотов ДВС 95% (остался датчик нейтрали)
3.2 Система запуска и прогрева ДВС 100%
3.3 Счетчик моточасов 0%
3.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора 0%

4. Испытания на ДВС.

4.1 Регулятор оборотов ДВС 0%
4.2 Система запуска и прогрева ДВС 0%
4.3 Счетчик моточасов 0%
4.4 ШИМ-регулятор оборотов вентиллятора 0%

5. Репозиторий закрыт до реализации и отладки проекта!

Содержимое репозитория bitbucket.org/OLD1976/throttle-control

5.1 Директория libraries Библиотеки Arduino необходимые для компиляции проекта.
5.2 Директория throttle-control Директория проекта
5.2.1 Файл throttle-control.ino Код программы для Arduino (Mega).
5.2.2 Файл pitches.h Заголовочный файл для воспроизведения мелодии при старте Arduino.
5.2.3 Файл throttle-control.fzz Макетная плата проекта для программы Fritzing. (fritzing.org/download/)
5.2.4 Файл my_parts.fzbz Файл электронных компонентов для программы Fritzing, которые отсутствуют в Базе Элементов программы.
5.2.5 Файл readme.txt Файл описания проекта

6. Список компонентов.

6.1 Предохранитель в корпусе, 10А 1 шт.
6.2 БП DC/DC 12В —> 5В 10-12А 1 шт. ali.onl/O0r
6.3 Arduino Mega 2560 1 шт.
6.4 Плата расширения для Mega 2560 R3 (Шилд) 1 шт. ali.onl/O0q
6.5 П

www.drive2.ru

РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ 12 В

Во многих электронных схемах используются системы активного охлаждения с вентиляторами. Чаще всего их моторы управляются микроконтроллером или другой специализированной микросхемой, а скорость вращения регулируется с помощью ШИМ. Такое решение характеризуется не слишком хорошей плавностью работы, может привести к нестабильной работе вентилятора, а кроме того, создает много помех.

Для потребностей высококачественной аудиотехники разработан аналоговый регулятор оборотов вентилятора. Схема пригодится при строительстве усилителей НЧ с активной системой охлаждения и позволяет выполнить плавную регулировку оборотов вентиляторов в зависимости от температуры. Производительность и мощность зависит в основном от выходного транзистора, тесты проводились с выходными токами до 2 А, что позволяет подключить даже несколько больших вентиляторов на 12 В. Естественно можно применить это устройство и для управления обычными моторами постоянного тока, при необходимости повысив питающее напряжение. Хотя для совсем уже мощных двигателей придётся задействовать системы плавного пуска tehprivod.su/katalog/ustroystva-plavnogo-puska

Принципиальная схема регулятора оборотов мотора

Схема состоит из двух частей: дифференциального усилителя и стабилизатора напряжения. Первая часть занимается измерением температуры и обеспечивает напряжение, пропорциональное температуре, когда она превышает установленный порог. Это напряжение является управляющим для стабилизатора напряжения, выход которого контролирует питание вентиляторов.

Схема регулятора оборотов электродвигателя постоянного тока приведена на рисунке. Основа — компаратор U2 (LM393), работающий в этой конфигурации как обычный операционный усилитель. Первая его часть U2A работает как усилитель дифференциальный, чьи условия работы определяют резисторы R4-R5 (47k) и R6-R7 (220k). Конденсатор C10 (22pF) улучшает стабильность усилителя, а R12 (10k) подтягивает выход компаратора к плюсу питания.

На один из входов дифференциального усилителя подается напряжение, которое образуется через делитель, состоящий из R2 (6,8k), R3 (680 Ом) и PR1 (500 Ом), и фильтруется с помощью C4 (100nF). На второй вход этого усилителя поступает напряжение с датчика температуры, который в данном случае один из разъемов транзистора T1 (BD139), поляризованный небольшим током с помощью R1 (6,8k).

Конденсатор C2 (100nF) был добавлен, чтобы фильтровать напряжение с датчика температуры. Полярность датчика и делителя опорного напряжения задает стабилизатор U1 (78L05) вместе с конденсаторами C1 (1000uF/16V), C3 (100nF) и C5 (47uF/25V), предоставляя стабилизированное напряжение 5 В.

Компаратор U2B работает как классический усилитель ошибки. Он сравнивает напряжение с выхода дифференциального усилителя с выходным напряжением с помощью цепочки R10 (3,3k), R11 (47 Ом) и PR2 (200 Ом). Исполнительным элементом стабилизатора является транзистор T2 (IRF5305), база которого управляется делителем R8 (10k) и R9 (5,1k).

Конденсатор C6 (1uF) и C7 (22pF) и C9 (10nF) улучшают стабильность петли обратной связи. Конденсатор C8 (1000uF/16V) фильтрует выходное напряжение, он имеет значительное влияние на стабильность системы. Разъемом выхода — AR2 (TB2), а разъем питания — AR1 (TB2).

Благодаря применению выходного транзистора с низким сопротивлением в открытом состоянии, схема обладает очень малым падением напряжения — порядка 50 мВ при выходном токе 1 А, что не требует блока питания с более высоким напряжением для управления вентиляторами, работающие на 12 В.

В большинстве случаев в роли U2 можно применить популярный операционный усилитель LM358, правда несколько ухудшив выходные параметры.

Сборка регулятора

Монтаж следует начинать с установки двух перемычек, затем должны быть установлены все резисторы и мелкие керамические конденсаторы.

Далее устанавливаем переменные резисторы, стабилизатор и все разъемы, заканчивая большими электролитическими конденсаторами. Транзисторы T1 и T2 оставляем на самый конец.

В большинстве случаев оба эти элемента будут установлены снизу платы на ножках, изогнутых под углом 90 градусов. Такая укладка позволит их прикрутить непосредственно к радиатору (обязательно использовать изоляционные прокладки).

   Форум

   Обсудить статью РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ 12 В

radioskot.ru

Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя / Habr

Прочитав пост mrsom о пересадке микроконтроллерной начинки в ретротахометр от Жигулей, 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 здесь — 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.

3. Работа устройства со штатной проводкой и датчиком температуры неминуемо приводит к ПОС, т.к. ТКС штатного датчика температуры — отрицательный, а при включенном вентиляторе из-за конечно сопротивления общего провода и ‘проседания’ бортсети измеряемое на датчике напряжение неминуемо падает. Стабилизировать же, или использовать четырехпроводную схему включения нельзя — изменения в штатной проводке запрещены.
С этим решено было бороться программно — измерением напряжения на датчике только в тот момент, когда ключ ШИМ выключен — то есть паразитное падение напряжения отсутствует. Благо, низкая частота ШИМ оставляла достаточно времени для этого.

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:

— схема, печатка и последняя версия кода лежат здесь: http://code.google.com/p/mc-based-radiator-cooling-fan-control-relay

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

Теперь про алгоритм оцифровки значения АЦП датчика и компенсации паразитной обратной связи при работе вентилятора:

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 🙂

UPD: Многие спрашивают ссылку на скачивание кода — вот ссылка на страницу, на которой можно кликнуть на Download и получить архив: https://code.google.com/archive/p/mc-based-radiator-cooling-fan-control-relay/source/default/source

habr.com

Регулятор оборотов вентилятора с датчиком температуры. CAVR.ru

Рассказать в:

Довольно простой вариант автоматического регулятора оборотов вентилятора для компьютера с датчиком, выполненном на транзисторе. 
Именно на транзисторе, потому что: во-первых — полупроводниковые датчики более чувствительны и надёжны, во-вторых — найти терморезистор необходимого сопротивления довольно проблематично. 
Это не самая простая схема такого девайса, есть и проще, но гораздо менее надежные и мнее чувствительные. 
Схема подходит под напряжение 12 В. Транзисторы в них можно легко заменить на аналогичные, КТ315 вообще можно заменить на практически любой другой транзистор n-p-n перехода, но при этом, возможно, понадобиться подобрать резистор R3 к нему, если при использовании другого транзистора R3 будет сильно греться, то его можно заменить на другой резистор сопротивлением: 150-200 Ом.

 

Элемент	Номинал
R1	22 КОм
R2	5 КОм
R3	100 Ом
C1	33 мкФ
C2	100 мкФ
VT1	КТ315
VT2	КТ816

Схема очень проста и собирается минут за 10, размером с четверть спичечного коробка.

КТ315 выполняет роль датчика, он устанавливается между ребер радиатора.

Схема настраивается следующим образом: резистор R2 устанавливается в так, чтобы подключенный к схеме вентилятор остановился, затем датчик (VT1 — КТ315) надо нагреть до уровня комнатной температуры, можно подержать его в руке пару минут, далее начинаем крутить R2 до тех пор, пока вентилятор не начнет крутиться. 
После этого мложно устанавливать схему, но немного отточить настройку всё же надо. Необходимо еще немного подстроить резистор R2, чтобы вентилятор гарантированно стартовал при включении компьютера.

Таким образом при температору 25-30 градусов, вентилятор работает на минимальных оборотах, а при температуре радиатора, а соответственно и датчика, 50-60 градусов вентилятор крутится на полную мощность.

Как я уже сказал, транзистор КТ315 можно заменить на практически любой маломощный кремниевый транзистор, неплохо было бы использовать транзистор с металлическим корпусом или, максимально сточить корпус транзистора, чтобы увеличить его чувствительность.

VT2 (КТ816) тоже можно заменить на аналогичный транзистор более мощный, но не используйте составные транзисторы и транзисторы со встроенным сопротивлением.

Данный терморегулятор эффективен в том случае, когда в системном блоке хорошая вентиляция, ведь а противном случае тот же процессорный кулер будет гонять горячий воздух и разница в температурах при высокой нагрузке и при простое будет небольшая и терморегулятор будет просто бесполезен.

---

Раздел: [Все для «кулера» (Вентилятора)]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

---

---

www.cavr.ru

Регулятор оборотов вентилятора охлаждения автомобиля — DRIVE2

Здравствуйте!

Представляю вашему вниманию схему пропорционального управления оборотами вентилятора охлаждения автомобиля в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Потребность данной схемы возникла во время перехода от механической термомуфты на электрический вентилятор.

Полный размер

Ссылка на скачивание схемы в лучшем качестве:

Схема состоит из 3-х блоков. Блок управления питанием, блок контроля температуры и регулирования ШИМ, блок силового управления.

Блок управления питанием.
На автомобиле устанавливался достаточно мощный вентилятор (потребление порядка 20А при максимальных оборотах) поэтому было важно обеспечить стабильную и безопасную работу схемы по питанию учитывая работу ШИМ регулирования, которая дает жесткую, динамическую нагрузку с резкими фронтами. В схеме по питанию установлены достаточно емкие сглаживающие конденсаторы. В момент подачи напряжения, при заряде конденсаторов возникают очень большие токи, нужно было осуществить схему плавной зарядки сглаживающих конденсаторов. Я принципиально не хотел ставит механические реле. Выбор пал на доступный по цене и наличию интеллектуальный ключ U4 IR3310
При отсутствии напряжения на контакте ЗАЖИГАНИЕ, схема находится не в активном состоянии, ключ U4 выключен (максимальный ток утечки ничтожно мал, 15 µA, что практически никак не сказывается на состоянии аккумуляторной батареи при длительным простое автомобиля).
При подаче напряжения на контакт ЗАЖИГАНИЕ, через резистор R13 начинают заряжаться конденсаторы С12 – С17. При достижении напряжения на конденсаторах Vаккум. -2.4V срабатывает тригер шимитта на U5.1 который открывает ключ U4. Одновременно с этим, закрывается оптопара VO1, начинается заряд конднсатора C9 и мягкий старт генерации ШИМ U2 на TL494 (сразу при включении оптопара VO1 находиться в активном состоянии и не дает начать генерацию ШИМ до момента включения интеллектуального ключа U4).

Блок контроля температуры и регулирования ШИМ.
Собран на U2, популярной специализированной микросхеме TL494. В качестве датчика температуры использован датчик U1 LM235 с линейной зависимостью напряжения от температуры. На C9 и R7 собрана схема мягкого старта, что обеспечивает плавный запуск оборотов вентилятора во всех режимах. Величина заполнения ШИМ сигнала (обороты электродвигателя) регулируются внутренним усилителем ошибки IN_1. Второй усилитель ошибки отключен. Резистором R2 задается порог температуры, при котором начинается вращение вентилятора. Резистором R5 задается коэффициент усиления усилителя ошибки, т.е. этим резистором мы настраиваем второй порог, температуру при которой обороты вентилятора достигнут максимума. Частота генерации ШИМ лежит вне диапазона человеческого слуха, 19.64кГц

Блок силового управления.
Используется достаточно мощный MOSFET транзистор Q1 IRFP064N, который с запасом по току и по мощности управляет 20-ти амперным электомотором. Т.к. транзистор Q1 имеет достаточно “тяжелый” затвор, поэтому используется специализированный драйвер U3 TC4420. При использовании N-канального Mosfet транзистора, подключение электромотора вентилятора получается двух проводным, без подключения к общей массе автомобиля. Для меня это было некритично, штатной системы охлаждения не было, поэтому делать совместимость по обшей массе не нужно было. К тому-же по N-канальные MOSFET транзисторы имеют существенно лучшие характеристики, цену и доступнее на рынке.

Детали и конструкция.
Термодатчик U1 LM235 устанавливается на силиконовой герметике в глухое отверстие болта М12, который в свою очередь вкручивается (на фум ленте) в нержавеющую трубку, вставленную на хомутах в разрыв тепловой магистрали на выходе из термостата. Трубку можно сделать самому или есть уже готовые трубки на автрынке. Можно придумать и иной вариант крепления термодатчика. Я сначала думал вкрутить болт с термодатчиком прямо в корпус термостата, просверлив и нарезав соответствующую резьбу. Но потом передумал, решил, что проще шланг разрезать и вставить вставку.
Конденсаторы C12 – C17 на напряжение минимум 25В и температурным диапазоном до +105°C
Резистор R15 5Вт
Резисторы R2 и R5 многооборотные.
Особое внимание нужно обратить на диод D3, он должен быть ультрабыстрым, отлично подходит BYV27-200 и на диодную сборку D1. При Работе ШИМ на достаточно мощную индуктивную нагрузку, которой является электромотор, возникают сильные обратные выбросы ЭДС самоиндукции электромотора. Для гашения обратных выбросов я использовал диодную сборку из двух диодов Шоттки, которые используются в компьютерных блоках питания. Но с диодами Шоттки нужно быть аккуратным, они очень хороши, достаточно быстрые и имеют маленькое падение напряжение на переходе, но очень легко пробиваются при превышении обратного напряжения! Я использовал достаточно высоковольтные диоды Шоттки VS-60CPQ150PBF.
Если подобных диодов нет, то вполне можно использовать более доступные ультрабыстрые диоды на ток порядка 15А (они обычно достаточно высоковольтные, на несколько сотен вольт и более). При выборе диода стараться подобрать с минимальным временем восстановления и меньшим прямым напряжение на переходе. Такой диод тоже будет отлично работать, только будет немного больше нагреваться чем диод Шоттк

www.drive2.ru

No related posts.