Разработка блока управления электровентилятором,, микропроцессорное ШИМ регулирование

Представляю на обсуждению мою новую разработку.
Даже современные ДВС имеют недостатки системы охлаждения. Электровентилятор, механический привод, электромуфта, вискомуфта. Все они хорошо работают только в определенных режимах. Во всем диапазоне режимов у каждой системы можно найти серъезные недостатки. Сколько скипевших ДВС. Основной идеей было устранить эти недостатоки достаточно дешево на современной элементной базе.

Также готов выслушать мнение о нужности самого устройства в принципе

Основной целью данной разработки совместить достоинство вискомуфты и электровентилятора с оптимизацией по стабилизации температуры ДВС, расходу энергии, шумам. Сложность в разработке программы состояла в том, чтобы застабилизировать скоростью вращения вентилятора температуру ДВС с точностью до 2--3х градусов с минимальным потреблением энергии, используя штатный датчик температуры, который применяется в схеме индикации температуры двигателя на панели приборов. Такая схема позволит установить блок на любой автомобиль, оборудованный электровентилятором радиатора.
Проведенные мною испытания с весны 2005г. примерно на 100 автомобилях показали, что надежность блока выше чем штатной системы управления благодаря встроенным тестам и аппаратной защиты от перегрузки. В блоке использован микроконтроллер фирмы ATMEL АТTINY15L-1PI и новейший сверхмощный полевой транзистор IRF2804S-7P. Новый транзистор нормирован на максимальное сопротивление канала 1,6мОм (типовое 1,2мОм) и ток 160А (ограничен выводами корпуса) и полностью отвечает требованиям норм Q101 для компонентов автоэлектроники. Его уникальные параметры позволили обойтись очень небольшим корпусом размером с сигаретную пачку, так как из-за сверхнизкого сопротивления транзистора необходимая рассеиваемая мощность не превышает нескольких ватт при токе 40А.

По теории, чем стабильнее температура двигателя, тем выше его КПД, меньше термонагрузки на головку и блок цилиндров.
На БМВ, начиная с 40-х кузовов, в дополнение вискомуфте ставиться еще электовентилятор который может включатся на 25,50, 75, 100 %.
Они с рядных шестерок без наддува снимают хорошую мощность и для них стали очень критично колебания температуры ДВС.
На более бюджетных машинах ставят просто Электровентилятор, которые включаются на полную мощность или в две ступени через реостат.
Мое дешевое устройство может обеспечить стабилизацию температуры двигателя намного лучше чем даже на элитных иномарках.

A как насчет жизни самого вентилятора? По мои наблюдения, они не оченьживучие.

А какое влияние оказывает импульсное управление на щетки и коллектора электродвигателей? Если положительное, то я за!

к этой системе нужен ещё надёжный безколлекторный электромотор на хороших подшипниках и с идеально сбалансированной крыльчаткой

а так идея не нова,подобный принцип плавного управления электромоторами давно и успешно используется на климат-системах автобусов(там кстати тоже слабым звеном является сам электромотор)

Импульсное управление электровентиляторами отопителей на современных авто скоро станет "нормой жизни", уже сейчас оно активно вытесняет аналоговое. Собственно, что может быть щёткам и коллектору от импульсного питания? Ведь питаются коллекторные моторы переменкой, и никто об этом не задумывается.
От себя могу предположить, что возможна и польза: при обычном питании (постоянкой) при переходе щёток по ламелям возникает искрение, "мини-дуга", вызывающее подгорание и износ деталей. А при импульсном питании (возможно) наоборот, прерывание тока в цепи будет способствовать "гашению" этой дуги. Если так, то последствия очевидны.
Так-же снизится и нагрев щёточно-коллекторного узла благодаря уменьшению подводимой мощности и угловой скорости.
Так-же, применительно к коллекторным приводам, питающимся переменкой, разработано и используется множество тиристорных регуляторов мощности. Но я не слышал ни одного случая, что-бы это отрицательно сказывалось на ресурсе мотора.

Ну первое вообще хорошо-бы в любом случае (но дорого), а сбаллансированная крыльчатка первым делом больше нужна при обычном включении двигателя, когда он раскручивается сразу на максимум и по этой причине дисбалланс и его последствия для подшипников максимально губительны. Что не сказать про данный вариант, когда вентилятор работает на максимально сниженных оборотах. При этом ещё неплохо-бы учесть то, что в таком режиме происходит меньший нагрев деталей электромотора (что само по себе хорошо) и это тепло меньше высушивает смазку в подшипниках.
Я уверен, что Леонид легко сделает схему для управления бесколлекторным приводом: собственно, таких схем навалом, нужно просто доработать схему и прошивку для регулировки по температуре с нужным алгоритмом. Но какие производственные мощности потребуются для малосерийного производства самого железа (мотора) и сколько это тогда будет стоить??? И кому это будет надо за такие деньги, когда дешевле будет заменить 5-10 обычных моторов??? Да и покажите мне ту машину, на которой за срок её жизни было заменено столько(!!!) моторчиков, умерших естественной (не по вине заводского брака, применительно к отечественным девайсам ) смертью?

И не только на автобусах, о чём сазал выше.

Кстати, весьма неверно считать, что электровентилятор крутится только при подаче напряжения. При движении на скорости он тоже крутится от набегающего потока, просто это никак не заметно из салона - нету привычного для него шума и вибрации, да и шумами при движении маскируется..
Из моего опыта: не раз ставил клиентам лампочку котроля включения вентилятора (естественно, параллельно самому вентилятору) и меня потом спрашивали "почему лампочка начинает на ходу светиться, ведь вентилятор не включается?". Именно потому
Это я к вопросу относительно повышенного износа от почти постоянного вращения вентилятора с обсуждаемым прибором.

при параллельно подключенных и обесточенных электромоторах, наблюдается вращение одного из них при прокручивании другого(наглядный пример обратимости электрических машин), вот от того то и светится контрольная лампочка при обесточенном моторчике, когда его подкручивает входящий воздушный поток

Вопросы к автору.
При достижении какой температуры двигателя блок включает вентилятор? При какой выключает полностью? Или раз включившись он будет работать все время до заглушения двигателя?

На блоке имеется кнопка с помощью которой задается температура стабилизации пользователем. Для исключения колебаний отключение вентилятора на 1 гр. меньше. У меня очень много материала и графики испытаний. Где бы все разместить.

Допустим, пользователь задал температуру 98гр. При какой температуре включится вентилятор при этой уставке после начала поездки? Я так понял, что раньше. А при какой именно?

С отключением понятно.

Ну, ВСЁ наверное лучше разместить на собственном сайте, а здесь давать фрагменты увязанные с контекстом.
Вот ссылки по теме:
http://www.silych.ru/ - сайт автора;
http://wwwboards.auto.ru/electric/27593.html - обсуждение на форуме auto.ru (Автоэлектрика);
http://www.e1.ru/talk/forum/read.php?f=17&...&t=242940&page= - обсуждение на форуме e1.ru (Российские автомобили)

По поводу старта на малой скорости и вращения на малых скоростях. Всегда ли это хорошо?
Наверное, любой из нас вытаскивал клещами раздробленные скелеты и хвосты птиц из решеток Нивы, и других машин где вентилятор установлен сразу за решеткой. Большой стартовый рывок вентилятора разрубает всякую мелкую тварь и вентилятор не клинит. Если птица крупная, то клинит. При плавном старте вентилятора высока вероятность клина крыльчатки, в том числе и по причине задевания лопастей за диффузор от коробления пластмассы, или износа подшипников. При традиционной схеме вентилятор с такой бякой работает шумно, но стартует и работает, что не делает замену вентилятора срочной.

Другой момент. Существует какое-то минимальное напряжение, ниже которого не рекомендуется запитывать электромоторы ввиду опасности порчи их обмоток. Т.е. шибко сэкономить не получится. Вспоминаем что моторы советских стиральных машин перегорали у тех, у кого в доме было хронически пониженное напряжение (а не повышенное). Может коллекторному мотору это и не так актуально, но подгар щеток на малой скорости будет не меньше, а возможно больше чем на штатной.
Что показали испытания в отношении указанных опасений?

Используя для контроля и регулировки только один датчик температуры установленный штатно на двигателе (для показаний на доску приборов), полноценной поддержки температуры двигателя не добиться. Уже давно используются системы охлаждения двигателя с плавной регулировкой скорости вращения вентилятора, но помимо этого используется специальный термостат с электрическим управлением температуры его открытия (в некоторых пределах), дополнительный температурный датчик на выходе с радиатора, и всем этим управляет блок впрыска, так как ему нужна информация о нагрузки на двигатель (стиль езды). При малой нагрузки температура поддерживается максимальная (для экономии топлива), под нагрузкой корректируется работа термостата и температура двигателя устанавливается ниже для увеличения отдаваемой мощности. Датчик на выходе радиатора следит за эффективностью работы (связки) вентилятор – радиатор.

Думаю, что не ошибусь, если скажу, что все вентиляторы автомобильных отопителей работают именно в таком режиме (редко, когда его включают на полную), а требуют замены реже, нежели радиаторные. И при этом, ИМХО, работают по времени гораздо больше радиаторных - зимой постоянно на отопление, летом - на вентиляцию или кондей. А мощности, например на 2108, вполне сравнимы.

Но повышает вероятность повреждения радиатора и его замены (вместе с вентилятором) развалившейся крыльчаткой (например, от задевания об диффузор), посторонними предметами под неё попавшими, от её покоробленности и/или биения.
К тому-же вентиляторы перед радиатором встречаются не часто, а встречная ворона на приличной скорости своим клевалом скорее пробьёт радиатор, без вентилятора даже больше вероятность. Хорошо, коровы не летают (с)

Но они-таки были асинхронными с короткозамкнутым ротором, и для них снижение напряжения действительно критично.

Почему? А как-же тогда печкины моторы, электроинструмент с регуляторами? От себя скажу, что электроинструмент (болгарки, дрели) помирают гораздо быстрее на полной мощности и нагрузке, чем при сниженной. И искрение на коллекторе для них больше при полной мощности, это видно наглядно (например, при замене щёток, пока не притрутся).


andreika, а как это реализовать для авто, изначально не "заточенное" под эту систему и во сколько оно обойдётся, скажем для владельца тазоклассики или зубила (и 2110 с ними) ?

Теоретически, сделать такую систему контроля на отечественном ВАЗе вполне можно. Есть место под датчик на радиаторе, есть способы получения информации о работе двигателя с блока управления. Регулируемый термостат использовать по простому принципу (хотя и не самому эффективному) применяемому на некоторых VW AUDI. В непосредственной близости, перед обычным термостатом стоит одна или несколько свечей накала (внешне очень похожи) от дизельного двигателя. На которые подается напряжение что бы термостат (когда нужно) открылся раньше на несколько градусов его стандартного значения и сбросил температуру двигателя помогая системе охлаждения эффективней бороться с перегревом.
Но это все теоретически, практически никто не будет тратить свои силы и время на разработку, пусть даже уже и применяемую на иномарках. Наши машины должны быть простые как утюги и относительно дешевые. Иначе их мало кто сможет купить и довод о экономии и эффективности скорее бред для руки проверяющей содержимое кармана.

На сколько знаю и видел, на вентилятор перед радиатором относительно резко подается напряжение для запуска и если ток на запуск больше или меньше какого то значения регулятор блокирует подачу напряжения на вентилятор. Хотя периодически делает попытки запуска, надеясь на самоустранение дефекта. Изнашиваются и разваливаются такие вентиляторы так же быстро как и обыкновенные.
Вентиляторы после радиатора часто начинают вращение практически с нуля, служат на мой взгляд несколько дольше. Они мощнее, менее оборотистые и имеют значительный диаметр крыльчатки.

Да, но иногда на малой скорости вентилятор отопителя той же классики или баржи не стартует. А на большой стартует. И в таких случаях водитель вынужден стартовать на большой скорости, а потом переводить на малую. Все верно, вентилятор заменить и будет все ОК. Но он и так бы еще сто лет работал.

По моей статистике ровно наоборот, с сотношением 1:50.

Я ошибся. Имел ввиду коллектор, а почему-то написал "щетки".

Помирают они быстрее потому что часто находятся в режиме полного торможения. Напруга есть, а вращаться не могет, отсюда и пригар коллектора тоже.

Это сообщение отредактировал hash - 28.02.2006 - 23:52