|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Contrôle proportionnel du ventilateur de refroidissement du moteur de la voiture. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Voiture. Appareils électroniques Le dispositif proposé vous permet de passer du principe de relais de contrôle du ventilateur du système de refroidissement du moteur "la température est supérieure à la norme - allumée, inférieure à la norme - éteinte" au contrôle proportionnel, qui, selon l'auteur, est plus favorable pour le moteur. Maintenant, à mesure que la température du liquide de refroidissement augmente, la vitesse du rotor du ventilateur augmente de manière linéaire. Aujourd'hui, dans de nombreux moteurs automobiles, le ventilateur de refroidissement est entraîné électriquement, mais dans la plupart des cas, il est commandé par un principe de relais. Un tel contrôle n'a qu'un seul avantage - la facilité de mise en œuvre. Il suffit d'avoir un capteur de température avec une sortie de contact qui contrôle le moteur du ventilateur directement ou via un relais intermédiaire. Le principal inconvénient de cette méthode est une forte diminution de la température du liquide de refroidissement à la sortie du radiateur après la mise en marche du ventilateur. Un ventilateur fonctionnant à pleine puissance abaisse la température du liquide de refroidissement à la sortie du radiateur de 15 ... 25 оAvec ou plus. En pénétrant dans la chemise de refroidissement du moteur, le liquide considérablement refroidi inflige un choc thermique aux surfaces chaudes, ce qui affecte négativement le fonctionnement du moteur. Pour son fonctionnement confortable, il est souhaitable de maintenir la température du liquide de refroidissement proche de l'optimum recommandé par le constructeur, et les fluctuations brusques de température (chocs thermiques) doivent être exclues en principe. Sur certains véhicules équipés d'un ventilateur de refroidissement à entraînement mécanique, ceci est réalisé en connectant le ventilateur au vilebrequin du moteur via un accouplement viscoélastique. Il modifie le couple transmis à l'arbre du ventilateur en fonction de la température du liquide de refroidissement. Cela stabilise la température. Le dispositif proposé est un analogue électronique d'un visco-coupleur pour un ventilateur électrique. Il ajuste automatiquement la vitesse de sa rotation en fonction de la température du liquide de refroidissement. L'appareil fonctionne à partir du réseau de bord de la voiture à une tension de 10 ... 18 V et peut contrôler un ventilateur avec une consommation de courant maximale de 20 A ou jusqu'à 30 A, à condition que la zone du dissipateur thermique de les éléments de puissance sont augmentés. La consommation propre de l'appareil ne dépasse pas quelques milliampères. Les valeurs de la température d'enclenchement du ventilateur avec la vitesse de rotation minimale et la température à laquelle la vitesse de rotation du ventilateur atteint son maximum sont définies avec une résolution de 0,1 оC lors de la programmation du microcontrôleur. Si le capteur de température du liquide de refroidissement tombe en panne, l'appareil passe en mode d'urgence, permettant au moteur de se rendre en toute sécurité à l'atelier de réparation. Le schéma de l'appareil est illustré à la fig. 1. Le capteur numérique DS18B20 (BK1) mesure la température. L'utilisation de ce capteur élimine le besoin d'étalonnage du dispositif fabriqué et améliore sa répétabilité.
Les informations de température sont lues à partir du capteur par le microcontrôleur ATtiny2313A-PU (DD1), qui est cadencé par des impulsions de 1 MHz provenant d'un générateur RC interne. Proportionnellement à la température, il régule la tension d'alimentation du moteur du ventilateur et, par conséquent, la vitesse de son rotor. Le moteur reçoit une tension pulsée dont la composante constante, qui détermine la vitesse de rotation, dépend du rapport cyclique (rapport de la durée des impulsions à la période de leur répétition). Le programme définit le rapport cyclique avec des nombres binaires à huit bits chargés dans le registre de comparaison du temporisateur du microcontrôleur fonctionnant en mode PWM. Les impulsions générées par le microcontrôleur commandent le fonctionnement de l'interrupteur de puissance sur le transistor à effet de champ VT1, qui ferme et ouvre le circuit d'alimentation du moteur du ventilateur à partir du réseau de bord du véhicule. Dans ce cas, la composante constante de la tension appliquée au moteur est égale à U = U0 (N/255) où U0 - tension dans le réseau de bord, V ; N est le nombre chargé dans le registre du microcontrôleur. Elle peut être modifiée par pas ΔU = U0 / 255. Avec une tension dans le réseau de bord de 12 V ΔU≈0,05 V, ce qui vous permet de régler la vitesse du ventilateur presque en douceur. Pour assurer un fonctionnement fiable du transistor clé VT1 en mode transitoire, le microcontrôleur le contrôle via le pilote TC4420EPA (DA1). Les transistors à effet de champ modernes, ayant une très faible résistance en canal ouvert (quelques milliohms), sont capables de commuter un courant important même sans l'utilisation d'un dissipateur thermique. Cependant, la grande capacité d'entrée du transistor à effet de champ, qui pour les appareils puissants atteint plusieurs milliers de picofarads, est chargée et déchargée lors de sa commutation. Plus cela prend de temps, plus l'impédance de sortie de la source du signal de commande est élevée. La mauvaise chose est que dans le processus de recharge de la capacité, le transistor à effet de champ est en mode actif et la résistance de son canal est assez élevée. Par conséquent, pendant le temps de commutation, une quantité importante de puissance est libérée dans le cristal du transistor, ce qui peut entraîner sa surchauffe et des dommages irréversibles. La seule façon de lutter contre ce phénomène est d'accélérer le processus de recharge. Pour ce faire, les transistors à effet de champ sont contrôlés par des amplificateurs spécialisés (pilotes) qui ont une faible impédance de sortie et fournissent un courant de charge-décharge pulsé important (jusqu'à plusieurs ampères). Ceci assure une recharge rapide de la capacité d'entrée du FET et donc minimise la durée de son fonctionnement en mode actif et réduit la puissance dissipée sur celui-ci. La résistance R4 maintient la logique d'entrée du pilote au niveau bas pendant le démarrage du microcontrôleur, tant que toutes ses sorties restent dans un état à haute impédance. Ceci élimine l'ouverture inutile du transistor VT1 à ce moment. La diode VD1 élimine les impulsions EMF d'auto-induction qui se produisent dans les enroulements du moteur du ventilateur au moment de la fermeture du transistor VT1. Pendant le fonctionnement, le programme du microcontrôleur surveille en permanence la présence et le fonctionnement du capteur de température. S'il n'y a pas de connexion avec lui, il passe en mode de fonctionnement d'urgence. Dans ce mode, quelle que soit la température du liquide de refroidissement, le ventilateur sera allumé à pleine puissance pendant 33 secondes, puis éteint pendant la même durée. Bien sûr, c'est loin d'être la meilleure façon de refroidir le moteur, mais cela évite sa panne complète en l'absence de refroidissement. Le passage en mode d'urgence est signalé par l'inclusion de la LED HL1. Si l'échec de la communication avec le capteur était temporaire, après sa restauration, l'appareil passe en fonctionnement normal. Le programme du microcontrôleur pour le contrôle du ventilateur contient les données initiales suivantes sous forme de constantes : - Tm. = 87 - température du liquide de refroidissement, оC, à laquelle le ventilateur doit commencer à fonctionner à la vitesse minimale ; Comme vous le savez, les capteurs industriels conçus pour contrôler le fonctionnement des ventilateurs de refroidissement ont deux paramètres principaux : la température de marche et la température d'arrêt. Ils doivent être choisis comme Tmax et Tm.. La valeur de N1 doit être réglée de manière à ce que la composante constante de la tension sur le moteur du ventilateur soit égale à sa tension de démarrage Utr. Le problème est qu'il n'est pas d'usage d'indiquer la tension de décollement dans les données techniques des ventilateurs, l'auteur n'a donc pas pu trouver la valeur de ce paramètre dans la littérature ou dans la documentation. Elle devait être déterminée expérimentalement. La technique est simple - en appliquant une tension au moteur, trouvez sa valeur à laquelle l'arbre commencera à tourner lentement (tourner en une ou deux secondes), mais à tourner régulièrement. Pour la plupart des moteurs à courant continu avec une tension d'alimentation nominale de 12 V, la tension de démarrage se situe dans la plage de 3 à 5 V. Au démarrage du programme, le microcontrôleur, basé sur les valeurs de TmaxTm. et N1 calcule Dn - la pente requise de la dépendance de la valeur du registre de comparaison de temporisateur de code chargé à la température : Dn = (255 - N1)/(Tmax - Tm.). Ensuite, la boucle principale du programme commence. Tout d'abord, il y a un contrôle de la communication avec le capteur de température et, en son absence, le passage au fonctionnement d'urgence. Le programme effectue une telle vérification toutes les secondes. Si la vérification suivante montre que le capteur fonctionne, le fonctionnement normal est rétabli. Lorsque le capteur est bon, il mesure la température actuelle du liquide de refroidissement T. Si elle est inférieure à Tm., le programme éteint le ventilateur, sinon il calcule la valeur requise du code de contrôle à l'aide de la formule N = (T-Tm.) Dn+N1. Proportionnellement à celui-ci, le rapport cyclique de la tension alimentant le moteur et, par conséquent, la fréquence de rotation de son rotor seront réglés. En conséquence, la température du liquide de refroidissement à charge constante sur le moteur est maintenue constante. Avec une charge variable, la température fluctue dans de petites limites dans l'intervalle Tm....Tmax. Toutes les parties de l'appareil, à l'exception du capteur BK1 et de la LED HL1, sont placées sur une carte de circuit imprimé de 58x65 mm, dont le dessin est illustré à la fig. 2, et la disposition des éléments - sur la fig. 3.
Les microcircuits sont soudés directement sur la carte sans panneaux, dont l'utilisation n'est pas souhaitable dans des conditions de fortes vibrations. La carte comporte des plots de contact SCK, RST, VCC, MISO, MOSI, GND non représentés sur le schéma, auxquels sont soudés les fils du même nom du programmeur lors de la programmation du microcontrôleur. Dans ce cas, la carte et le programmateur pendant la programmation doivent être alimentés en +5 V (VCC) de la même source. La carte est conçue pour accepter des résistances et des condensateurs de taille 1206 pour un montage en surface. Diode SR2040 (URL : files.rct.ru/pdf/diode/5261755198365.pdf) - dans un boîtier TO220AC à deux broches. Avec le transistor IRF3808, il est fixé à l'aide d'une pâte thermoconductrice sur un dissipateur thermique commun avec une surface de refroidissement d'environ 60 cm2. Le principe de fixation d'un transistor 5 ou d'une diode à un dissipateur thermique 1 et de l'ensemble à une carte de circuit imprimé 2 est illustré à la Fig. 4. La diode est isolée du dissipateur thermique avec un joint en mica, et de la vis de fixation 4 et du manchon métallique 3 - avec un manchon isolant (les éléments isolants ne sont pas représentés sur la figure). Entre les boîtiers de la diode et du transistor se trouve le troisième point de fixation du dissipateur thermique à la carte. Ici, il est également fixé avec une vis et un manchon.
Tous les conducteurs imprimés de la carte, à travers lesquels circule le courant du moteur du ventilateur, doivent être recouverts d'une couche de soudure d'une épaisseur d'au moins 0,7 ... 1 mm, et la section des fils d'alimentation doit assurer le passage de ce courant. Il est conseillé de placer la LED HL1 à l'intérieur de la voiture afin que le conducteur dispose d'informations à jour sur le mode de fonctionnement actuel de l'appareil. Le capteur DS18B20 (VK1) doit être placé dans le boîtier du capteur de température de liquide de refroidissement à contact standard, dont tout le "bourrage" doit d'abord être retiré. Un tel corps peut également être usiné dans du laiton tout en conservant les dimensions d'encombrement et de raccordement. Le placement du capteur DS18B20 dans le boîtier est illustré à la fig. 5. Le capteur 4 avec le connecteur 1 soudé à ses bornes est placé dans la cavité du boîtier 3 de sorte que son sommet, sur lequel une couche de pâte thermiquement conductrice 5 est appliquée, touche le fond de la cavité.
Après cela, la cavité est remplie d'un scellant résistant à la chaleur. Le connecteur 1 doit avoir un revêtement de contacts anti-corrosion, être protégé contre les éclaboussures, fixer solidement la pièce d'accouplement, l'empêchant de se détacher en raison des vibrations. Le capteur préparé est installé à la place du capteur normal. La carte assemblée est placée dans un boîtier de dimensions appropriées, situé dans le compartiment moteur de la voiture. Des ouvertures de ventilation sont prévues dans le boîtier. Le microcontrôleur ATtiny2313A peut être remplacé par une autre famille d'AVR qui possède au moins une minuterie 8 bits et une minuterie 16 bits et au moins 2 Ko de mémoire programme. Naturellement, le remplacement du microcontrôleur nécessitera de recompiler le programme et, éventuellement, de modifier la disposition de la carte de circuit imprimé. Au lieu du pilote côté bas TC4420EPA non inverseur, vous pouvez en utiliser un autre similaire, tel que le MAX4420EPA. La diode barrière Schottky SR2040 peut être remplacée par une diode similaire avec une tension inverse admissible d'au moins 25 V et un courant direct admissible d'au moins le courant de fonctionnement du ventilateur. Cependant, les diodes Schottky avec une tension inverse de plus de 40 V ne sont pas recommandées, car une chute de tension directe plus importante aux bornes d'une telle diode entraînera une augmentation de la dissipation thermique. Un remplacement du transistor à effet de champ IRF3808 avec une grille isolée et un canal de type n doit être sélectionné avec un courant de drain continu acceptable à une température de 100 ° C 2,5 ... 3 fois le courant de fonctionnement du ventilateur et avec une résistance de canal ouvert à un courant de fonctionnement du ventilateur jusqu'à 20 A - pas plus de 10 mΩ, et 20 ... 30 A - pas plus de 7 mΩ. La tension drain-source admissible doit être d'au moins 25 V et la tension grille-source doit être d'au moins 20 V. Un appareil correctement assemblé à partir de pièces réparables ne nécessitera un réglage que si les données initiales de la version jointe du programme, qui a été mentionnée précédemment, ne correspondent pas à celles requises. Dans ce cas, ils doivent être corrigés dans le code source du programme, recompilés dans l'environnement de développement Bascom AVR et chargés dans la mémoire du microcontrôleur à la place du fichier Cooler-test.hex joint à l'article, le fichier HEX résultant. Si la tension de démarrage du moteur du ventilateur est inconnue, elle peut être déterminée expérimentalement. Pour ce faire, au lieu du programme de travail, vous devez charger le programme de débogage que j'ai développé dans la mémoire du microcontrôleur. Le fichier Cooler-test.hex joint à l'article contient ses codes. La configuration du microcontrôleur est programmée de la même manière pour les programmes de travail et de test conformément à la Fig. 6, qui montre la fenêtre de configuration de la configuration du programmateur AVRISP mkII.
3 s après la mise sous tension, le programme Cooler-test commence à contrôler le ventilateur, en augmentant progressivement de 55 à 95 pas de 5 unités le code qui définit le rapport cyclique de la tension d'impulsion alimentant le ventilateur. Cela correspond à peu près à un changement de la composante continue de cette tension de trois à cinq volts. La durée de chaque étape est de 10 s, pendant laquelle le ventilateur et la LED HL1 sont allumés, et une pause de 5 s, pendant laquelle le ventilateur est hors tension et la LED est éteinte. La fin du programme est signalée par une série de cinq clignotements courts de la LED. En observant la LED, il est facile de déterminer à quel moment le ventilateur a commencé à tourner et de déterminer la valeur de N1, qui doit être écrite dans le programme principal. Le fonctionnement de l'appareil en mode d'urgence est vérifié en débranchant le connecteur du capteur de température. Dans ce cas, le ventilateur doit s'allumer et fonctionner à pleine puissance en mode intermittent (33 s - fonctionnement, 33 s - pause). La LED HL1 doit être allumée. Sa luminosité souhaitée est définie en sélectionnant la résistance R3. Les programmes du microcontrôleur peuvent être téléchargés sur ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/11/fan.zip. Auteur : A. Savchenko, pos. Zelenogradsky, région de Moscou
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Carte graphique GIGABYTE GeForce GTX 1650 D6 Eagle OC ▪ Empreinte du Stonehenge en bois ▪ Traduction en langue des signes en temps réel ▪ L'énergie verte va provoquer une crise des métaux rares
▪ rubrique du site Transport personnel : terrestre, maritime, aérien. Sélection d'articles ▪ Article Loi d'Archimède. Histoire et essence de la découverte scientifique ▪ article Règles générales de premiers secours. Soins de santé ▪ bloc ATX pour AT. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Commentaires sur l'article : viktor Avec un court-circuit, il ne s'éteindra pas - le câblage brûlera. fonctionne sous charge légère. Leonid Vous ne comprenez pas à quoi ça sert? le thyristor peut en fait allumer et éteindre la masse. Mais quand vous installez la diode, c'est la masse, elle reste allumée. et pour que cela fonctionne, vous devez ajouter un relais qui connectera une diode au système et appliquera une tension à l'électrode de commande. Peut-être que je ne comprends pas quelque chose, qui est plus alphabétisé - explique invité Léonid ! La diode fait passer le courant dans un sens, c'est-à-dire du générateur à la batterie.
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page