Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя / Хабр
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;
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.
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.
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.
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.
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.
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
Реле вентилятора охлаждения ВАЗ 2110-2112: где находится предохранитель
При выходе из строя любого электрического прибора в автомобиле, первое, на что нужно обратить внимание – реле и предохранители. При замыканиях или скачках напряжения бортовой сети, именно эти элементы берут на себя основной удар.
Система охлаждения автомобилей ВАЗ-2110 оснащена электрическим вентилятором, который осуществляет принудительное охлаждение. Он включается за счет работы датчика температуры, установленного в радиаторе. Если говорит о карбюраторной модели, то они оснащены ТМ 108, а инжекторные – контроллером. Их основой задачей является мониторинг температуры охлаждающей жидкости.
В момент, когда она повышается до 100-105 °C, датчик передает импульс на реле, которое и включает сам вентилятор. При снижении температуры осуществляется автоматическое отключение.
Содержание:
- 1 Где находиться реле вентилятора в ВАЗ 2110-2112
- 1.1 Как проверить работоспособность реле
- 2 Где находится предохранитель вентилятора охлаждения ВАЗ 2120, 2111, 2112
- 2.1 Наиболее распространенные поломки
Где находиться реле вентилятора в ВАЗ 2110-2112
Далеко не каждый владелец «десятки» знает, где установлено реле, которое отвечает за работу вентилятора системы охлаждения. Большинство предохранителей и реле, объединенные в одном главном блоке слева от руля. Что касается реле вентилятора, то оно установлено в дополнительном блоке со стороны пассажира. Если быть точнее, то деталь находится слева от ног переднего пассажира и скрыта пластиковой обшивкой салона.
Чтобы добраться до нужного элемента, необходимо с помощью отвертки открутить винты крышки.
После этого откроется доступ к дополнительному блоку. На фото выше реле вентилятора отмечено цифрой 4.
Как проверить работоспособность реле
Существенное повышение температуры двигателя наблюдается при экстремальных условиях работы. В летнюю жару и при нагрузке жидкость системы охлаждения не в силах обеспечить оптимальный отвод излишнего тепла. Именно в таких ситуациях, когда хладагент достигает 100 °C, и включается вентилятор. Его работа позволяет существенно снизить температуру в радиаторе и всей системе.
Если вентилятор не срабатывает – силовой агрегат перегревается и способен выйти из строя. Причина отказа часто скрывается в датчике температуры, самом вентиляторе или реле, которое отвечает за включение. Банальная проверка последней детали заключается в замене на заведомо исправную. Если при нагреве вентилятор будет включаться – датчик в порядке. Конечно же, при наличии знаний и инструмента, работоспособность можно проверить мультиметром или обратиться в сервис.
Где находится предохранитель вентилятора охлаждения ВАЗ 2120, 2111, 2112
Помимо описанного выше реле, автомобили этого семейства оснащены и предохранителем, который защищает электрическую сеть системы охлаждения от скачков напряжения.
Защитный предохранитель установлен в основном блоке слева от руля. Для открытия блока достаточно нажать на кнопку. Во всех «десятках» и ее сородичей независимо от года выпуска и объема двигателя, схема расположения всех реле и предохранителей практически идентична.
Предохранитель вентилятора на представленном выше рисунке обозначен – F7. Он отвечает не только за вентилятор, но и за работу звукового сигнала. Если не включается вентилятор и отсутствует сигнал – проблема, вероятно, в сгоревшем предохранителе. В качестве дополнительной диагностики, можно проверить сам вентилятор, запитав его на прямую от аккумулятора.
Наиболее распространенные поломки
В процессе эксплуатации транспортного средства, автовладельца могут встречаться с различными поломками электрической цепи системы охлаждения. Даже при похожих признаках причины неисправности бывают разными. Рассмотрим основные поломки на моделях ВАЗ 2110, 2111, 2112.
| Как проявляется проблема | Диагностика | Решение |
Не включается вентилятор при нагреве двигателя. | Изначально необходимо проверить работоспособность электровентилятора, запитав его напрямую от аккумулятора. Далее проверить предохранитель и термостат. Также следует убедиться в корректной работе датчика температуры в радиаторе. | В большинстве случаев достаточно замены предохранителя, который может перегореть из-за скачка напряжения.
Замена датчика температуры. |
| Вентилятор не выключается даже на холодном двигателе. | Первое что нужно проинспектировать – реле вентилятора, которое попросту могло замкнуть. Для диагностики потребуется мультиметр. | Замена реле вентилятора. |
| Не срабатывание вентилятора при закипании. | Кроме проверки реле и предохранителя важно исследовать датчик температуры. | Замена датчика температуры. |
| Несвоевременное включение/выключение вентилятора. | В данной ситуации рекомендуют обратить внимание на крышку расширительного бачка для заливки хладагента. Если клапан не будет удерживать давление выше, чем атмосферное, то вода в антифризе начнет кипеть. | Замена крышки расширительного бачка. |
При нормальной работе всех элементов электроцепи системы охлаждения, вентилятор должен включаться при нагреве хладагента до 92-95°C. Данный показатель отличается в зависимости от производителя датчика. Отключение осуществляется при снижении температуры жидкости охлаждения до 87 °C. Это оптимальный диапазон рабочей температуры для ВАЗ 2110. Если наблюдаются существенные отклонения, желательно провести ремонт.
Автомобили модели ВАЗ 2120, 2111, 2112 – несложные в ремонте, но бывает много ситуаций, когда восстановить работоспособность собственными силами нет возможности. В этом случае нужно обратиться в сервис, где с помощью компьютерной диагностики быстро установят и устранят истинную причину поломки.
Реле вентилятора радиатора | Автозапчасти O’Reilly
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 4
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 30 А, 5 клемм
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 15 А, 5 клемм
Сравнить
MasterPro Ignition 30 A 5 Клеммное многофункциональное реле
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 20 А, 5 клемм
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 5
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 5
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 4
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 30 А, 5 клемм
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 4
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 5
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 5
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 4
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 30 А, 4 клеммы
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 30 А, 4 клеммы
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 5
Сравнить
Многоцелевое реле MasterPro Ignition 30 A 5
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition 4
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 22 А, 4 клеммы
Сравнить
Многофункциональное реле MasterPro Ignition, 30 А, 4 клеммы
Сравнить
Murray Climate Control 40 A 5 Клемма многоцелевого реле
Сравнить
Murray Климат-контроль 40 А Реле 5 клемм
Сравнить
Многофункциональное реле системы климат-контроля Murray, 40 А, 4 клеммы
Сравнить
Многофункциональное реле Murray Climate Control, 30 А, 4 клеммы
Если ваш вентилятор охлаждения работает постоянно или не работает вообще, или если ваш двигатель сильно нагревается, возможно, пришло время заменить двигатель или реле вентилятора охлаждения.
Реле управляет включением и выключением вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Когда вентилятор включается слишком часто или вообще не включается, решением может стать новое реле. Без работающего вентилятора вы можете перегреть или повредить двигатель. O’Reilly Auto Parts предлагает двигатели вентиляторов и реле для завершения ремонта. Просмотрите наш ассортимент и выберите подходящее реле вентилятора для своего автомобиля, грузовика или внедорожника.
Комплект реле вентилятора на 70 А | Безболезненное выступление
$38,99
| Рекомендуемые продукты | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
Мы также предлагаем эти детали
×
P/N 30100
Комплект реле вентилятора на 70 А
youtube.com/embed/kaQcKaQrs3U» frameborder=»0″ allow=»autoplay; encrypted-media» allowfullscreen=»»> - Применение
- Технические характеристики
Номер детали: 30100 | |
Этот комплект реле идеально подходит для использования с одиночными вентиляторами высокой силы тока или со стандартными приложениями с двумя охлаждающими вентиляторами. Защищает электрическую систему от скачков напряжения и силы тока, а также предотвращает подачу напряжения вентилятором обратно в электропроводку автомобиля.
В этот комплект входят:
SPST Реле для тяжелых условий эксплуатации 70 А
Релейная база с жгутом проводов (вход 6 футов, выход 2 фута)
Предохранитель Maxi 70 AMP с монтажным основанием и крышкой
Обжим на клеммах
Монтажное оборудование
Prop 65 Предупреждение
Предупреждение об опасных материалах
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ.
Этот продукт может подвергать вас воздействию химических веществ, включая свинец, который, как известно в штате Калифорния, вызывает рак, врожденные дефекты или другие нарушения репродуктивной функции. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт www.P65warnings.ca.gov.
Другие комплекты реле электровентилятора и аксессуары доступны в компании Painless Performance®™
30101- Универсальный комплект реле вентилятора (без термостата)
30102- Комплект реле вентилятора с однократной активацией (195°F вкл./185°F)
30103- Комплект реле вентилятора одинарной активации (185°F вкл./175°F)
30104- Универсальный (регулируемый термостат)
30106- Комплект реле вентилятора Gen III (205°F Вкл/190°F)
30109- Комплект реле вентилятора, управляемого PCM (без термостата)
30110- Сменный термостат (195°F Вкл/185°F)
30111- Сменный термостат (185°F Вкл/175°F) )
30112- Только регулируемый термостат
30113- Сменный термостат Gen III (205°F вкл.
/190°F)
30114- Комплект реле двойного включения вентилятора (195°F вкл./185°F)
30115- Комплект реле двойного включения вентилятора (185°F вкл./175°F)
30127- Всепогодный комплект реле вентилятора Gen III (205° F Вкл/190°F)
30128- Всепогодный комплект реле вентилятора одинарного включения (195°F Вкл/185°F)
30129- Всепогодный комплект реле одинарного включения вентилятора (185°F Вкл/175°F)
30130 — Всепогодный универсальный комплект реле вентилятора (без термостата)
30133- Всепогодный комплект реле вентилятора, управляемого PCM (без термостата)
| КЛИЕНТЫ, КОТОРЫЕ КУПИЛИ ЭТОТ ТОВАР, ТАКЖЕ КУПИЛИ | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
