Как подключить реле на вентилятор охлаждения

Конструкция и принципиальная схема вентилятора радиатора могут отличаться не только в зависимости от марки автомобиля, но и от года выпуска и комплектации модели. Рассмотрим не только принцип работы, но и вариант подключения с возможностью принудительного включения вентилятора системы охлаждения (ВСО).

Особенности конструкции системы охлаждения

В зависимости от особенностей конструкции, включение вентилятора может происходить 3-мя способами:

  • с помощью силового датчика активации ВСО. Еще такой датчик называют температурным реле включения вентилятора, так как силовые контакты электродвигателя проходят непосредственно через датчик. При такой схеме значительно возрастает нагрузка на термореле, что снижает его ресурс;
  • с помощью датчика включения вентилятора, но теперь замыкание контактов в температурном переключателе приводит к срабатыванию реле, через которое и подключены силовые контакты электровентилятора системы охлаждения. Такой способ подключения намного надежней предыдущего варианта;
  • с помощью электронного блока управления двигателем. ЭБУ, ориентируясь на установленный в радиаторе охлаждения двигателя датчик температуры охлаждающей жидкости, подает через реле питание на ВСО. В качестве измерителя используется резистивный термодатчик. Именно такая схема включения используется на подавляющем большинстве современных автомобилей. На машинах, оборудованных кондиционером, одним из электровентиляторов будет управлять блок комфорта. Необходимо это для принудительного охлаждения конденсатора при задействованной системе кондиционирования салона.

Режимы работы

Разбираясь в принципе работы и схеме подключения вентилятора радиатора, следует помнить, что электродвигатели зачастую имеют два скоростных режима. Реализуется это 2-мя способами:

  • добавлением в цепь резистора, повышающего сопротивления и, как следствие, уменьшающего силу тока. В конструкции используется двухконтактный датчик, который в зависимости от температуры питает электродвигатель напрямую либо через сопротивления;
  • комбинацией параллельного и последовательного включения. Схема применяется на авто с двумя вентиляторами. Они могут быть подключены последовательно, в случае чего по закону Ома будут работать от 6 В, либо последовательно, когда на каждый из ВСО подается 12 В. Режимы соответствуют малой и большой скорости вращения пропеллера.

Варианты схем

Принципиальная схема подключения ВСО на ВАЗ 2108, 2109, 21099 (до 1998 г.в.).

Как мы видим, датчик управляет реле включением вентилятора, которое расположено в монтажном блоке предохранителей. При достижении определенной температуры контакты температурного переключателя замыкаются, что приводит к протеканию тока в цепи электродвигателя.

Выше представлена схема для авто ВАЗ 2108, 2109, 21099, но после 1998 г.в. Как мы видим, датчик включения теперь выполняет функции реле.

Схему с использованием резистора для реализации двух скоростей вращения пропеллера рассмотрим на примере VW Passat. Двухпозиционный датчик питания вентилятора S23, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, замыкает контакты напрямую либо через добавочное сопротивление.

Подключение своими руками

Некоторые водители, предостерегая двигатель от перегрева вследствие неправильной работы термореле питания вентилятора радиатора, делают выносную кнопку для принудительно включения электродвигателя. Для этого достаточно параллельно к управляющему выводу реле, идущему от датчика, подключить фиксируемую кнопку, которая при нажатии будет замыкать контакт на массу, провоцируя тем самым срабатывание реле. Если конструкцией автомобиля не предусмотрено реле вентилятора, для принудительного охлаждения радиатора его придется установить самостоятельно.

Ни в коем случае не подключайте электродвигатель напрямую через кнопку в салоне! Также не советуем подключать строить схему так, чтобы после включения зажигания электровентилятор постоянно вращался, так как это значительно снижает его ресурс.

Для подключения вам достаточно понимания принципа работы 4-контактного реле и минимальных знаний в монтаже дополнительного оборудования. Обязательно включите в силовую цепь предохранитель нужного номинала и расположите его как можно ближе к источнику питания (подробно о том, как правильно подобрать номинал предохранителя).

При желании можно заменить однопозиционный датчик на двухпозиционный, что в паре с подобранным резистором позволит реализовать малую скорость работы ВСО. Если вы обладаете достаточным уровнем знаний в электротехнике, то для регулировки скорости вращения пропеллера можно соорудить ШИМ-регулятор. Управления электровентилятором с помощью ШИМ-сигнала позволит плавно регулировать и произвольно выбирать скорость вращения в зависимости от температурной нагрузки на двигатель. На просторах интернета достаточно материалов о том, как сделать ШИМ-регулятор своими руками.

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.

Читайте также:  Как можно сделать машину из дерева

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:

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

Читайте также:  Как правильно ставить колосники в печке

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 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 C2): Preq = 0%
T > T1 (C = 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 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).

Читайте также:  Как правильно заклеить аквариум

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 🙂

Содержание статьи

  • Как подключить реле включения вентилятора
  • Что делать, если не включается вентилятор на ВАЗ 21099
  • Как подключить дополнительные фары

В целях экономии средств и упрощения конструкции на автомобилях используется упрощенная схема включения вентилятора системы охлаждения. В схему входит электродвигатель вентилятора, предохранитель, датчик температуры и соединительные провода. Электродвигатель подключается к массе, а также к плюсу аккумулятора через предохранитель. В разрыв провода массы включен датчик температуры.

Такая схема хороша своей простотой, не нужно использовать дорогостоящие элементы, а количество проводов минимально. Но есть и минусы у нее. Например, датчик температуры, выполняющий роль выключателя, пропускает через себя большой ток, что сказывается на его сроке службы. И еще минус – это резкое включение двигателя. Нагрузка на двигатель резко возрастает до максимального значения, а это негативно сказывается на состоянии электродвигателя.

Использование электромагнитного реле

Применение простого реле слегка усложнит схему, но избавит датчик температуры от наличия большого тока. Ток большой величины будет протекать через контакты реле. Дешевле и проще заменить реле, нежели датчик температуры для включения электровентилятора. Для проведения модернизации потребуется провод и реле с кронштейном для крепления к кузову.

Отсоедините датчик температуры, а провода, которые были на нем, нужно подключить к нормально разомкнутой паре контактов нашего реле. Половина дела сделана, силовая часть готова. Теперь управление. Один вывод датчика температуры соединяем с массой, а вот второй подключаем к катушке реле.

Со второго вывода катушки нужно протянуть провод к плюсовому выводу аккумулятора. Желательно, чтобы подключение производилось через предохранитель, величина тока срабатывания которого может быть и 1 Ампер. Катушка потребляет ток небольшой величины, поэтому самое страшное, что может произойти – это короткое замыкание в проводке. Впоследствии можете параллельно датчику температуры подключить кнопку принудительного включения, которую установите в салоне автомобиля.

Применение полупроводников

Вместо электромагнитного реле можно использовать тиристорный ключ, либо же конструкцию на полевых транзисторах. Суть та же, только нет подвижных контактов, их функции выполняют электроны и дырки в кристалле полупроводника. Но не забывайте про охлаждение тиристоров и транзисторов, устанавливайте радиаторы, которые способны будут обеспечить необходимую теплоотдачу.

Плавный пуск двигателя – это весьма полезная функция для управления двигателем. Такое нововведение обеспечит постепенное увеличение нагрузки на электродвигатель. Осуществляется такая затея путем применения ШИМ-модуляции. Но вместе со всеми новшествами можно использовать в системе охлаждения второй датчик температуры, у которого температура срабатывания градусов на 5 меньше, чем у основного.

Если при срабатывании основного датчика вентилятор включается на полную мощность, то при срабатывании второго датчика его обороты должны быть вдвое меньше. Для этого при подключении придется использовать резистор. Прекрасно подойдет тот, который установлен на вентиляторе печки. Это позволит не доводить температуру в системе до экстремального значения.

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*