Скорости вентилятора радиатора от температуры

Скорости вентилятора радиатора от температуры

Двигатель автомобиля преобразует в полезную работу лишь часть энергии сгорания топлива. Значительный процент уходит на разогрев корпуса агрегата, который требуется охлаждать. Надежность функционирования системы охлаждения напрямую зависит от исправности проводки и датчика включения вентилятора.

Где находится датчик и как он работает?

Датчики включения вентилятора располагаются на элементах системы охлаждения. Точка установки размещена на пути потока жидкости, подаваемого из рубашки двигателя в радиатор. Это связано с тем, что жидкость в этой магистрали будет иметь наивысшую температуру.


Датчик автомобиля ВАЗ, установленный в нижней части радиатора

Возможные места установки:

  • корпус термостата вне клапана;
  • головка блока цилиндров;
  • нижний патрубок радиатора;
  • боковая часть радиатора.

На некоторых автомобилях датчик совмещен с термометром охлаждающей жидкости. Включение вентиляторов выполняется блоком управления по данным о температуре. При этом на радиаторе имеется дополнительный датчик, применяемый для работы климат-контроля или кондиционера. Срабатывание любого из устройств включает оба вентилятора (на радиаторах двигателя и кондиционера). Подобное решение встречается на японских автомобилях.

На автомобилях могут применяться два датчика включения вентилятора, стоящие на входе и выходе патрубков из радиатора. Подобная схема позволяет поддерживать температуру в узком диапазоне.

Разновидности

На автомобилях для включения вентилятора применяются следующие типы датчиков:

  • биметаллический;
  • восковый;
  • терморезисторный;
  • датчик, работающий на разрыв или на замыкание цепи.

Первые два типа датчиков имеют электромеханическую схему работы и могут быть двух разновидностей:

  • односкоростной, оснащенный единой контактной группой, управляющей вентилятором в одном диапазоне температур;
  • двухскоростной, оборудован парой контактных групп, настроенных на работу при различных диапазонах температур.

Независимо от типа, датчики представляют собой металлический корпус, оснащенный резьбой. В качестве материала корпуса применяются цветные металлы на основе меди (бронза или латунь), обеспечивающие повышенную теплопроводность. На корпусе имеется шестигранник под ключ, служащий для установки детали. На верхней части датчика расположен разъем подключения проводки.

Биметаллический датчик

В биметаллическом датчике установлена металлическая пластина. В нормальном состоянии контакты разомкнуты. По мере нагрева пластинка деформируется и замыкает цепь, подавая управляющий сигнал на реле включения электромотора крыльчатки. Встречаются датчики, активирующие мотор вентилятора напрямую без реле. При охлаждении жидкости пластинка возвращает исходную форму, и подача тока на двигатель прекращается.


Принцип работы датчика на карбюраторном двигателе

Восковый датчик

Производились датчики, для которых в качестве рабочего вещества использовался воск или церезит (или иное вещество, обладающее значительным коэффициентом температурного расширения). По мере разогрева он расширялся и сдвигал металлическую мембрану, связанную с контактами. По мере охлаждения объем воска уменьшался, и под действием пружины контакты размыкались.


Датчик с восковым элементом

Терморезисторный датчик

Терморезисторный датчик работает по принципу изменения сопротивления резистора, установленного в потоке жидкости. Изменение температуры фиксируется электронным блоком, который пересчитывает значение температуры в соответствии с графиком.

Датчики, работающие на разрыв или на замыкание цепи

Устройства, включающие вентилятор при разрыве цепи, часто встречаются на автомобилях японского производства. Проверить тип датчика можно путем снятия штекера. При демонтаже колодки с датчика, работающего на разрыв, произойдет включение вентилятора.

При какой температуре срабатывает датчик включения вентилятора?

Температурный диапазон срабатывания датчика зависит от типа питания двигателя. На карбюраторных машинах применяются устройства с диапазоном включения в пределах 82-110 ºС. Температура активации выбивается на корпусе детали. На автомобилях одной модели могут встречаться датчики, оттарированные на разную температуру.

Согласно стандарту, датчики разбиты на четыре группы по температуре работы:

  • 82-87 ºС;
  • 87-92 ºС;
  • 92-99 ºС;
  • 104-110 ºС.

На российских автомобилях применяются датчики первых трех групп. Двигатели иностранных автомашин рассчитаны на более жесткий температурный режим, поэтому на них часто встречаются устройства четвертой категории.

С началом использования систем распределенного впрыска температура включения вентилятора определяется настройкой блока управления двигателем. Датчик просто передает информацию о температуре в блок управления, который принимает решение о включении вентилятора согласно заложенной программе.

На инжекторных машинах можно запрограммировать пороговые значения температуры, при которой датчик включения вентилятора сработает. Делать это следует аккуратно, поскольку легко нарушить температурный режим и повредить двигатель.


Как проверить датчик включения вентилятора?

Датчик включения можно проверить, не снимая его с автомобиля, или в демонтированном виде. Проверка не снятого устройства позволяет проконтролировать исправность девайса, а диапазон температуры срабатывания можно проверить, только демонтировав изделие с автомобиля.

Проверка снятого датчика:

  1. Подготовить емкость, термометр и мультиметр. Мультиметр устанавливается в режим омметра.
  2. Поместить датчик в воду, нагреть ее до требуемой температуры. При невысокой температуре сопротивление датчика показывается, как бесконечное.
  3. Дождаться момента резкого уменьшения сопротивления. Проверить температуру включения датчика.
  4. Постепенно охлаждая воду, определить температуру размыкания контактов.
  5. Сравнить полученные данные с паспортными значениями.

При отсутствии тестера датчик включения вентилятора можно проверить контрольной лампочкой, которая зажигается в момент срабатывания контактной группы.

Секретами проверки датчика вентилятора делится автор видеоролика Дмитрий Мазницин.

В авто с карбюраторным двигателем

Последовательность проверки датчика на автомобиле с карбюратором:

  1. Выключить зажигание.
  2. Аккуратно снять провода с датчика. При демонтаже держать руки и одежду на расстоянии от крыльчатки вентилятора, поскольку пуск электродвигателя возможен и при выключенном зажигании.
  3. Соединить провода в штекере.
  4. Включить зажигание. Вентилятор должен начать работать. Если механизм вращаться не начал, то проблема кроется в электродвигателе или проводке.

Допускается эксплуатация двигателя автомобиля с замкнутыми контактами проводки, идущей от датчика. Соединенные кабели должны быть изолированы от замыкания на кузов автомобиля.

В авто с инжекторным двигателем

Процедура проверки датчика на инжекторном автомобиле:

  1. Снять колодку разъема с датчика.
  2. Включить зажигание. На комбинации приборов может активироваться индикатор Check Engine, указывающий на ошибку в системе охлаждения.
  3. Запустить двигатель. Через некоторое время блок управления мотором перейдет в аварийный режим и принудительно запустит вентилятор на постоянную работу.
  4. После приезда в автосервис требуется провести диагностику автомобиля и удалить записанные в блоки управления ошибки.

Если включение вентилятора в аварийном режиме не происходит, то проблема кроется в приводе крыльчатки или проводке. Автомобиль доставляется на сервис при помощи буксира или эвакуатора.

Датчик включения вентилятора: где находится, как проверить и произвести замену? Датчик включения вентилятора: где находится, как проверить и произвести замену?

Датчик вентилятора охлаждения: как проверить его исправность?

В автомобиле для поддержания оптимального температурного режима работы силового агрегата предусмотрена система охлаждения. В устройство этого механизма включены канала для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров, термостат, патрубки и радиатор. В электрической части механизма предусмотрены специальные датчика включения вентилятора охлаждения. Именно он считается ключевым элементом системы, спасающим двигатель от возможных перегревов. Датчик вентилятора охлаждения должен бесперебойно работать и при высоких температурах мгновенно включать вентилятор для охлаждения. От его работы во многом зависит работа всей системы автомобиля. Если с ним происходят неполадки ни в коем случае нельзя игнорировать проблему и далее эксплуатировать авто. Датчик вентилятора охлаждения подлежит незамедлительной замене, иначе капитального ремонта и серьезных потерь денежных средств не удастся избежать.

Принцип работы системы охлаждения

Устройство датчика достаточно простое. Но в зависимости от того, какой на автомобиле установлен тип двигателя, его принцип действия будет разниться. К примеру, в карбюраторных моторах датчик вентилятора снабжен двумя контактами и биметаллической пластинкой. Контакты замыкаются при нагреве этой пластины до определенной температуры. После чего через них начинает подаваться электрический ток, приводящий вентилятор в действие. На инжекторных двигателях отличие состоит только в том, что команда на включение подается самим блоком управления. Он же анализирует информацию, поступающую с других датчиков системы. Маркировку допустимых температур в карбюраторных агрегатах можно узнать на корпусе устройства. На инжекторном же, пределы температурного режима устанавливаются в мозги блока управления.

Проверка датчика вентилятора: как это происходит?

Перед тем как выполнить проверку датчика вентилятора необходимо определить место его расположения. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя датчик может быть размещен в разных частях. Чаще всего он расположен в нижней части радиатора. Диагностика будет отличатся в зависимости от типа мотора. На карбюраторе для его проверки нужно изначально заглушить мотор и далее произвести следующие действия:

  • Найти в подкапотном пространстве датчик снять с него провода;
  • Запустить двигатель и перемкнуть разъемы проводов;
  • При включении вентилятора можно диагностировать поломку датчика.

Для инжекторных двигателей делаются такие мероприятия:

  • Проводится компьютерная диагностика датчика;
  • При обнаружении ошибки отсоединяют разъем датчика;
  • После обнаружения блоком управления отключения датчика вентилятор будет запущен.

В некоторых ситуациях датчик вентилятора может отказать частично. Иногда он начинает срабатывать на неправильной температуре. Для его проверки в таком случае необходимо взять тестер, термометр и воду. При нагревании датчик опускают в воду и фиксируют показания тестера и термометра. Датчик должен срабатывать при определенной температуре. Если этого не произошло по всей видимости в нем имеются проблемы.

В видео будет рассказано как проверить исправность датчика вентилятора охлаждения:

Как правильно произвести замену датчика включения вентилятора?

Типовой набор инструмента и приспособлений для замены:

  • набор головок;
  • удлинитель с трещоткой;
  • плоскогубцы;
  • отвертка с плоским жалом;
  • герметик;
  • головка для снятия датчика или подходящий гаечный ключ;
  • емкость для слива жидкости (на 5-6 л);
  • охлаждающая жидкость для доливки (0,4-0,5 л).

Последовательность шагов при замене:

  1. Охладить двигатель до комфортной температуры.
  2. Подставить емкость и слить охлаждающую жидкость из радиатора. Для доступа к крану слива, возможно, потребуется снять защиту картера двигателя или пластиковые брызговики. На некоторых автомобилях требуется демонтаж патрубка системы отопления.
  3. Отключить от датчика штекер проводки. Осмотреть клеммы, очистить от грязи и следов окисления. Проверить состояние проводов, подходящих к штекеру. При растрескивании или иных дефектах изоляции необходимо заменить изношенный участок. Подключение новых проводов должно выполняться с соблюдением полярности.
  4. Выкрутить неисправный датчик. Прикладывать большое усилие не рекомендуется, поскольку есть риск поломки радиатора. Для облегчения процесса допускается применение жидкостей типа WD40. Для доступа к месту установки датчика может потребоваться снятие аккумулятора, площадки под него или воздуховодов двигателя.
  5. Смазать резьбу нового датчика герметиком, предназначенным для работы в условиях повышенных температур.
  6. Установить на датчик новое уплотнительное кольцо. Повторное использование прокладок не рекомендуется, поскольку не обеспечивается герметичность стыка.
  7. Вкрутить датчик на место и затянуть с необходимым моментом.
  8. Установить на датчик штекер проводки.
  9. Восстановить уровень охлаждающей жидкости в соответствии с инструкцией по обслуживанию автомобиля.
  10. Прогреть двигатель до рабочей температуры и проверить работу нового устройства. В течение первых дней эксплуатации внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости. Это касается в основном автомобилей отечественного производства, поскольку датчики часто бывают бракованными или настроенными на неправильную температуру срабатывания.
Читайте также:  Какие радиаторы горячее при равной температуре воды

На некоторых автомобилях после включения зажигания проводится диагностика нового датчика, заключающаяся во включении на 15-20 секунд вентилятора охлаждения (на холодном двигателе).

Как подобрать новый датчик?

При покупке нового датчика рекомендуется приобретать устройство того же типа и диапазона, что и стоял ранее. Однако допускается замена прибора на аналогичный, близкий по характеристикам.

Рекомендации по выбору датчика:

  • рабочее напряжение датчика должно соответствовать напряжению в бортовой сети;
  • штекер подключения должен соответствовать жгуту проводки;
  • датчик должен соответствовать току в цепи. Недопустимо применять в цепи прямого подключения вентилятора устройство, рассчитанное на работу с реле;
  • температурный диапазон срабатывания должен быть близким к маркировке на поломанном устройстве;
  • корпус датчика должен иметь резьбу и длину резьбовой части соответствующего размера.

На современных автомобилях иностранного производства датчик включения вентилятора подбирается по оригинальным каталогам запасных частей.

Назначение датчика включения вентилятора и его место в автомобиле

Датчик включения/выключения вентилятора (ДВВ) — датчик системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; электронное или электромеханическое устройство, осуществляющее включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора в зависимости от текущей температуры охлаждающей жидкости.

Ключевая функция датчика — включение электровентилятора в определенном интервале температур (в пределах 82-110 градусов), что обеспечивает обдув радиатора и интенсивное отвод тепла от двигателя. Некоторые датчики не только включают и выключают вентилятор, но и изменяют скорость его вращения в зависимости от температуры.

ДВВ входят в состав систем охлаждения двигателей, оснащенных электрическим приводом вентилятора (с электромотором). В автотракторной технике с приводом вентилятора от коленчатого вала используются иные средства его включения и отключения, о которых в данной статье не рассказано.

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87 град. ПЕКАР

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 DAEWOO Nexia 92-87 град. VERNET

Датчик включения вентилятора ГАЗ,МОСКВИЧ 87-82град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 99-94 град. ПЕКАР

Датчик включения вентилятора VW Golf 5,5+,6,Jetta,Polo,Touareg AUDI A3,TT SKODA Fabia,Octavia OE

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87град. 16А АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 95-86 град. VERNET

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 99-94град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора VW Caddy 1 (82-92),Golf (86-99),Passat (76-00) AUDI 80 (78-96) MAHLE

Сколько стоит датчик?

Стоимость датчика зависит от его типа и марки автомобиля.

Наименование Цена, руб
Биметаллический для отечественных автомобилей от 250 до 400
Датчик для бюджетных иномарок от 700 до 1500
Цены актуальны для трех регионов: Москва, Челябинск, Краснодар

Стоимость датчиков на некоторые виды транспортных средств может доходить до 3-6 тыс. рублей.

Фотогалерея

Этапы замены датчика на автомобиле Daewoo Nexia.


Слив охлаждающей жидкости


Демонтаж штекера проводки


Старый датчик, покрытый грязью


Установка штекера на место

Как подобрать новый датчик

Чтобы правильно подобрать датчик, необходимо знать оптимальную температуру охлаждающей жидкости, при которой он должен включаться и выключаться. Для автомобиля ВАЗ 2110 это 92 и 87 градусов. Оптимальная температура срабатывания датчика для другого автомобиля указана в инструкции по ремонту и эксплуатации машины. Покупайте датчик только в крупных магазинах и обязательно берите чек. Перед установкой датчика на автомобиль, проверьте его, как описано выше. Если разница между температурой, указанной на корпусе датчика и той, при которой он реально срабатывает, превышает 5%, замените его. Работа мотора при температуре, отличающейся от оптимальной, сильно снижает его ресурс.

Источник



Управление вентилятором от датчика температуры

Многие электроприборы рассеивают некоторую мощность в виде тепла и никуда от этого не денешься. Если выделяемое тепло плохо выводится из корпуса устройства, это неизбежно приведет к сбоям в работе или даже выходу из строя вашего гаджета. Поэтому, по мере возможности, для более эффективного охлаждения добавляют вентиляторы.

управление вентилятором от датчика температуры

Теперь вопрос: зачем крутить вентилятор в те моменты, когда тепло не выделяется, т.е. устройство работает без нагрузки? Лишний шум обычно напрягает. Для контроля температуры в месте нагрева следует установить датчик. И пусть это слово вам не кажется чем-то непостижимым, чем-то сложным. В качестве датчика будем использовать терморезисторы. Что это такое? Это обычные резисторы, но их сопротивление изменяется под действие температуры. Сопротивление может либо увеличиваться при нагреве, либо уменьшаться.

Давайте посмотрим как использовать такое свойство терморезисторов. Признаюсь честно, впервые идею я нашел на YouTube канале Виктора Сочи. Идея простая, легко реализуется, не требует больших затрат ни денег, ни времени.

Чтобы не быть голословным рассмотрим элементы, которые нам понадобятся.

Во-первых, сам терморезистор. На алиэкспрессе продают по 10шт. Цена чуть больше доллара. Есть и по 20шт. — тогда меньше доллара. Нас будут интересовать NTC-термисторы. У таких термисторов падение сопротивления происходит при увеличении температуры. Существуют еще PTC-термисторы или позисторы. У них, наоборот, растет температура — растет сопротивление.

датчики температуры. Термисторы.

термисторы

Следующий элемент, пожалуй, самый важный — модуль понижающий напряжение. Удобнее всего использовать модуль показанный на рисунке. Модуль просто крошечный (2х1см) и имеет высокий КПД. Продают по 5шт. за 3 доллара. Лишние не пропадут, пригодятся для других целей.

Модуль для управления вентилятором

Ну, и сам вентилятор. Размер может быть любой, в зависимости от места установки. Да и напряжение питание любое, обычно 12 или 5 вольт. Правда, следует заметить, если вентилятор на 12 вольт, то на входе понижающего модуля должно быть как минимум 13 вольт, для 5 вольтового соответственно 6 вольт. Недорогие вентиляторы размером 40х40мм можно посмотреть здесь — на 5 В и на 12 В.

вентилятор 5-12 вольт

Теперь посмотрим как соединить, отдельные компоненты, чтобы они стали одним целым. Посмотрите на рисунок ниже. Вентилятор припаиваем к выходным контактам модуля соблюдая полярность. Земля или GRN у нас общая для входящего и выходного напряжения. Модуль позволяет подавать на вход до 24 вольт максимум, ну, а минимум, как я уже говорил, зависит от напряжения питания вентилятора. И разумеется модуль не работает с переменным напряжением, только с постоянным. Датчик припаиваем как показано на схеме.

схема управления вентилятором от датчика температуры с использованием модуля dc-dc

Начальная скорость вентилятора подбирается с помощью подстроечного резистора, расположенного с обратной стороны модуля. Собственно параллельно ему мы и припаиваем датчик. Для 5 вольтового вентилятора лучше использовать термистор на 50 Ком, для 12 вольтового — 100Ком.

Небольшое замечание: Если в одном устройстве требуется контролировать температуру нескольких модулей, соедините датчики параллельно и разметите их в нужных местах. Но помните о правиле параллельного соединения резисторов. И еще одно полезное замечание — ножки датчиков не изолированы (нет лакового покрытия). Для изоляции используйте, например, термоусадку. Если ножки датчиков случайно замкнуть толку от них не будет.

Источник

Communities › Электронные Поделки › Blog › Электронное реле управления вентилятором радиатора в зависимости от температуры двигателя

Общие сведения
Электронное реле PwmFan-99 предназначено для плавного управления скоростью вращения вентилятора в зависимости от температуры двигателя и устанавливается вместо штатного реле на автомобилях, оборудованных датчиком температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) с отрицательным ТКН (с ростом температуры напряжение на выходе датчика уменьшается).
Назначение контактов реле:
• «86» — вход для управляющего сигнала отрицательной полярности от блока управления двигателем. При соединении этого контакта с корпусом вентилятор включается на полную скорость.
• «85» — вход для +12В от замка зажигания. На этом контакте должно присутствовать +12В при включенном зажигании.
• «30» — вход для +12В от АКБ (борт. сети).
• «87» — нормально-разомкнутый выход (к нагрузке).
Перед установкой PwmFan-99 необходимо убедиться в точном соответствии контактов реле и штатной колодки.
• дополнительный контакт (присоединять первым, отсоединять последним!):
— черный — постоянное соединение с корпусом;
— желтый — вход для подключения ДТОЖ.

Алгоритм
При появлении управляющего сигнала от блока управления двигателем вентилятор быстро (за 0.1-0.2 сек.), но плавно включится на полную мощность. При пропадании — немедленно выключится.
В отсутствие управляющего сигнала от блока управления, электронное реле PwmFan-99 будет управлять скоростью вращения вентилятора только на запущенном двигателе и в пределах правильно заданных температурных порогов.

Настройка
Для работы устройства однократно задаются температурные пороги включения и отключения вентилятора, что происходит автоматически при его первом включении блоком управления при выполнении следующих условий:
— двигатель должен быть запущен;
— перед включением вентилятор должен быть выключен;
— вентилятор проработал не менее 5 секунд;
— после отключения вентилятора двигатель работал не менее 5 секунд.
При невыполнении любого из выше перечисленных условий пороги записаны не будут и устройство будет включать вентилятор только по командам блока управления двигателем.
Другими словами, для записи порогов после их сброса (или после установки PwmFan-99) надо при первом включении вентилятора блоком управления не глушить двигатель в течение 5 секунд после отключения вентилятора.
При успешной записи порогов устройство будет в дальнейшем запускать вентилятор на малую скорость при температуре двигателя на 20% выше порога отключения. Например, блок управления включает вентилятор при температуре 103°С, а отключает — при 98°С. Тогда при успешно записанных порогах устройство включит вентилятор на 20% мощности при температуре двигателя 99°С. Если температура двигателя продолжит расти, то скорость вращения вентилятора будет пропорционально увеличена и при 103°С достигнет максимума. При температуре ниже 98°С вентилятор будет выключен.
Для сброса записанных порогов необходимо при включенном зажигании и неработающем вентиляторе удерживать в нажатом состоянии более 5 секунд кнопку сброса. Признаком сброса порогов будет являться кратковременное (на 1-2 секунды) включение вентилятора на полную мощность после ее отпускания.

Читайте также:  Завести двигатель без радиатора

Все, что выше — это памятка (инструкция по эксплуатации), а ниже — рекомендации по изготовлению.

Схема
Схема предназначена для подачи на вентилятор +12В (его второй контакт постоянно соединен с корпусом). Если же штатное реле коммутирует соединение вентилятора с корпусом, то схема значительно упрощается.
Схема устройства разработана исходя из минимизации затрат, минимизации энергопотребления и миниатюризации (лишних деталей в схеме нет!). Она составлена из элементов, имеющихся у автора в наличии, и при выполнении соответствующих требований легко корректируется.

Транзисторы Q4, Q5 — любые маломощные N-канальные полевики (Vds>=30V Vgs>=20V Id>=0.3A), желательно управляемые лог. уровнем. Могут быть заменены биполярными npn-транзисторами (Ik>=0.3A) с добавлением к их базе резистивного делителя, обеспечивающим ключевой режим.
Эмиттерный повторитель (Q1, Q2) собран на комплементарной паре, может быть заменен на аналогичные с Ik>=0.1A (например, BC807-40 и BC817-40) с пересчетом номинала резистора 4.7k для ключевого режима без глубокого насыщения.
Силовой ключ (Q3) — это N-канальный полевик, удовлетворяющий условиям:
Vds>=30V (без фанатизма, высоковольтные не нужны, т.к. у них больше Rds и емкость затвора);
Vgs>=20V
Id>=70A
Rds=<5mom
Если такой не попадется (Rds будет больше, но до 10 mOm), то можно поставить 2 в параллель (автор установил 2 штуки 70N03S в корпусе D2pak).
Диоды — любые, на ток >=0.1А.
Стабилитрон VD1 — 5.1…5.6В.
Конденсатор возле эмиттерного повторителя — неполярный керамический, остальные — любые.
Возвратный диод (30CTQ060S) в идеале должен быть рассчитан на ток, примерно равный потребляемому току вентилятора на полной мощности. Если такого не найти, то его можно заменить диодом Шоттки, импульсный ток которого в 3-4 раза больше потребляемого вентилятором. Автор установил диодную сборку MOSPEC S16S40C. Возвратный диод необходимо расположить как можно ближе к вентилятору, для чего понадобиться изготовить переходник к разъему вентилятора с этим диодом или разобрать вентилятор и припаять возвратный диод внутри него (например, между контактами разъема).

Конструкция
Печатка разведена вот под такое реле.

Аккуратно открываем корпус, сверлом d=4mm рассверливаем место крепления электромагнита (катушки) и вынимаем его.

Печатка разведена таким образом, чтобы после сгиба по внутренним границам картинок, получилось как бы обложка для книжки, в которую и вставляется заготовка из 2х-стороннего текстолита. Печатная плата будет располагаться справа и припаиваться (слой М1) к 85 (внизу) и 30 (слева) контактам.
Обвязку для кнопки Clear (сброс порогов) не разводил, конденсаторы по 0.1мкФ поставил только к РВ3 и РВ4.

Силовые ключи своим нижним торцом упираются в пластины контактов 86 и 85, надежно их закрепляя. Чтобы не было КЗ, немного стачиваем металлическую часть транзисторов с соответствующих торцов. Резистор на 510 Ом между 86 и 85 контактами расположил внизу, припаяв к их пластинам.

Контакт «30» не доходит изнутри до верхнего края крышки примерно 2 мм, поэтому для повышения жесткости конструкции необходимо положить на него сверху пластину из 2х-стороннего текстолита, которая послужит еще и для установки дополнительного контакта.

В качестве дополнительного разъема использовал разъем питания процессора со старой комп.платы. причем для GND использовал 2 провода, а для Temp — один. Можно заменить на любой 2х-контактный, главное требование к нему — обеспечение надежного постоянного контакта при вибрации в авто.

Осциллограмма напряжения затвор-исток (частота ШИМ 146Гц с заполнением 99.6%) снята в авто при полной мощности вентилятора, на ней показаны спад импульса (слева) и его фронт (справа). Размерность 1 клетки по вертикали — 5В, по горизонтали — 5мкс.

Источник

Как проверить датчик вентилятора охлаждения радиатора

Двигатель автомобиля преобразует в полезную работу лишь часть энергии сгорания топлива. Значительный процент уходит на разогрев корпуса агрегата, который требуется охлаждать. Надежность функционирования системы охлаждения напрямую зависит от исправности проводки и датчика включения вентилятора.

Где находится датчик и как он работает?

Датчики включения вентилятора располагаются на элементах системы охлаждения. Точка установки размещена на пути потока жидкости, подаваемого из рубашки двигателя в радиатор. Это связано с тем, что жидкость в этой магистрали будет иметь наивысшую температуру.


Датчик автомобиля ВАЗ, установленный в нижней части радиатора

Возможные места установки:

  • корпус термостата вне клапана;
  • головка блока цилиндров;
  • нижний патрубок радиатора;
  • боковая часть радиатора.

На некоторых автомобилях датчик совмещен с термометром охлаждающей жидкости. Включение вентиляторов выполняется блоком управления по данным о температуре. При этом на радиаторе имеется дополнительный датчик, применяемый для работы климат-контроля или кондиционера. Срабатывание любого из устройств включает оба вентилятора (на радиаторах двигателя и кондиционера). Подобное решение встречается на японских автомобилях.

На автомобилях могут применяться два датчика включения вентилятора, стоящие на входе и выходе патрубков из радиатора. Подобная схема позволяет поддерживать температуру в узком диапазоне.

Разновидности

На автомобилях для включения вентилятора применяются следующие типы датчиков:

  • биметаллический;
  • восковый;
  • терморезисторный;
  • датчик, работающий на разрыв или на замыкание цепи.

Первые два типа датчиков имеют электромеханическую схему работы и могут быть двух разновидностей:

  • односкоростной, оснащенный единой контактной группой, управляющей вентилятором в одном диапазоне температур;
  • двухскоростной, оборудован парой контактных групп, настроенных на работу при различных диапазонах температур.

Независимо от типа, датчики представляют собой металлический корпус, оснащенный резьбой. В качестве материала корпуса применяются цветные металлы на основе меди (бронза или латунь), обеспечивающие повышенную теплопроводность. На корпусе имеется шестигранник под ключ, служащий для установки детали. На верхней части датчика расположен разъем подключения проводки.

Биметаллический датчик

В биметаллическом датчике установлена металлическая пластина. В нормальном состоянии контакты разомкнуты. По мере нагрева пластинка деформируется и замыкает цепь, подавая управляющий сигнал на реле включения электромотора крыльчатки. Встречаются датчики, активирующие мотор вентилятора напрямую без реле. При охлаждении жидкости пластинка возвращает исходную форму, и подача тока на двигатель прекращается.


Принцип работы датчика на карбюраторном двигателе

Восковый датчик

Производились датчики, для которых в качестве рабочего вещества использовался воск или церезит (или иное вещество, обладающее значительным коэффициентом температурного расширения). По мере разогрева он расширялся и сдвигал металлическую мембрану, связанную с контактами. По мере охлаждения объем воска уменьшался, и под действием пружины контакты размыкались.


Датчик с восковым элементом

Терморезисторный датчик

Терморезисторный датчик работает по принципу изменения сопротивления резистора, установленного в потоке жидкости. Изменение температуры фиксируется электронным блоком, который пересчитывает значение температуры в соответствии с графиком.

Датчики, работающие на разрыв или на замыкание цепи

Устройства, включающие вентилятор при разрыве цепи, часто встречаются на автомобилях японского производства. Проверить тип датчика можно путем снятия штекера. При демонтаже колодки с датчика, работающего на разрыв, произойдет включение вентилятора.

При какой температуре срабатывает датчик включения вентилятора?

Температурный диапазон срабатывания датчика зависит от типа питания двигателя. На карбюраторных машинах применяются устройства с диапазоном включения в пределах 82-110 ºС. Температура активации выбивается на корпусе детали. На автомобилях одной модели могут встречаться датчики, оттарированные на разную температуру.

Согласно стандарту, датчики разбиты на четыре группы по температуре работы:

  • 82-87 ºС;
  • 87-92 ºС;
  • 92-99 ºС;
  • 104-110 ºС.

На российских автомобилях применяются датчики первых трех групп. Двигатели иностранных автомашин рассчитаны на более жесткий температурный режим, поэтому на них часто встречаются устройства четвертой категории.

С началом использования систем распределенного впрыска температура включения вентилятора определяется настройкой блока управления двигателем. Датчик просто передает информацию о температуре в блок управления, который принимает решение о включении вентилятора согласно заложенной программе.

На инжекторных машинах можно запрограммировать пороговые значения температуры, при которой датчик включения вентилятора сработает. Делать это следует аккуратно, поскольку легко нарушить температурный режим и повредить двигатель.


Как проверить датчик включения вентилятора?

Датчик включения можно проверить, не снимая его с автомобиля, или в демонтированном виде. Проверка не снятого устройства позволяет проконтролировать исправность девайса, а диапазон температуры срабатывания можно проверить, только демонтировав изделие с автомобиля.

Проверка снятого датчика:

  1. Подготовить емкость, термометр и мультиметр. Мультиметр устанавливается в режим омметра.
  2. Поместить датчик в воду, нагреть ее до требуемой температуры. При невысокой температуре сопротивление датчика показывается, как бесконечное.
  3. Дождаться момента резкого уменьшения сопротивления. Проверить температуру включения датчика.
  4. Постепенно охлаждая воду, определить температуру размыкания контактов.
  5. Сравнить полученные данные с паспортными значениями.
Читайте также:  Решетка радиатора 21213 артикул

При отсутствии тестера датчик включения вентилятора можно проверить контрольной лампочкой, которая зажигается в момент срабатывания контактной группы.

Секретами проверки датчика вентилятора делится автор видеоролика Дмитрий Мазницин.

В авто с карбюраторным двигателем

Последовательность проверки датчика на автомобиле с карбюратором:

  1. Выключить зажигание.
  2. Аккуратно снять провода с датчика. При демонтаже держать руки и одежду на расстоянии от крыльчатки вентилятора, поскольку пуск электродвигателя возможен и при выключенном зажигании.
  3. Соединить провода в штекере.
  4. Включить зажигание. Вентилятор должен начать работать. Если механизм вращаться не начал, то проблема кроется в электродвигателе или проводке.

Допускается эксплуатация двигателя автомобиля с замкнутыми контактами проводки, идущей от датчика. Соединенные кабели должны быть изолированы от замыкания на кузов автомобиля.

В авто с инжекторным двигателем

Процедура проверки датчика на инжекторном автомобиле:

  1. Снять колодку разъема с датчика.
  2. Включить зажигание. На комбинации приборов может активироваться индикатор Check Engine, указывающий на ошибку в системе охлаждения.
  3. Запустить двигатель. Через некоторое время блок управления мотором перейдет в аварийный режим и принудительно запустит вентилятор на постоянную работу.
  4. После приезда в автосервис требуется провести диагностику автомобиля и удалить записанные в блоки управления ошибки.

Если включение вентилятора в аварийном режиме не происходит, то проблема кроется в приводе крыльчатки или проводке. Автомобиль доставляется на сервис при помощи буксира или эвакуатора.

Датчик включения вентилятора: где находится, как проверить и произвести замену? Датчик включения вентилятора: где находится, как проверить и произвести замену?

Датчик вентилятора охлаждения: как проверить его исправность?

В автомобиле для поддержания оптимального температурного режима работы силового агрегата предусмотрена система охлаждения. В устройство этого механизма включены канала для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров, термостат, патрубки и радиатор. В электрической части механизма предусмотрены специальные датчика включения вентилятора охлаждения. Именно он считается ключевым элементом системы, спасающим двигатель от возможных перегревов. Датчик вентилятора охлаждения должен бесперебойно работать и при высоких температурах мгновенно включать вентилятор для охлаждения. От его работы во многом зависит работа всей системы автомобиля. Если с ним происходят неполадки ни в коем случае нельзя игнорировать проблему и далее эксплуатировать авто. Датчик вентилятора охлаждения подлежит незамедлительной замене, иначе капитального ремонта и серьезных потерь денежных средств не удастся избежать.

Принцип работы системы охлаждения

Устройство датчика достаточно простое. Но в зависимости от того, какой на автомобиле установлен тип двигателя, его принцип действия будет разниться. К примеру, в карбюраторных моторах датчик вентилятора снабжен двумя контактами и биметаллической пластинкой. Контакты замыкаются при нагреве этой пластины до определенной температуры. После чего через них начинает подаваться электрический ток, приводящий вентилятор в действие. На инжекторных двигателях отличие состоит только в том, что команда на включение подается самим блоком управления. Он же анализирует информацию, поступающую с других датчиков системы. Маркировку допустимых температур в карбюраторных агрегатах можно узнать на корпусе устройства. На инжекторном же, пределы температурного режима устанавливаются в мозги блока управления.

Проверка датчика вентилятора: как это происходит?

Перед тем как выполнить проверку датчика вентилятора необходимо определить место его расположения. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя датчик может быть размещен в разных частях. Чаще всего он расположен в нижней части радиатора. Диагностика будет отличатся в зависимости от типа мотора. На карбюраторе для его проверки нужно изначально заглушить мотор и далее произвести следующие действия:

  • Найти в подкапотном пространстве датчик снять с него провода;
  • Запустить двигатель и перемкнуть разъемы проводов;
  • При включении вентилятора можно диагностировать поломку датчика.

Для инжекторных двигателей делаются такие мероприятия:

  • Проводится компьютерная диагностика датчика;
  • При обнаружении ошибки отсоединяют разъем датчика;
  • После обнаружения блоком управления отключения датчика вентилятор будет запущен.

В некоторых ситуациях датчик вентилятора может отказать частично. Иногда он начинает срабатывать на неправильной температуре. Для его проверки в таком случае необходимо взять тестер, термометр и воду. При нагревании датчик опускают в воду и фиксируют показания тестера и термометра. Датчик должен срабатывать при определенной температуре. Если этого не произошло по всей видимости в нем имеются проблемы.

В видео будет рассказано как проверить исправность датчика вентилятора охлаждения:

Как правильно произвести замену датчика включения вентилятора?

Типовой набор инструмента и приспособлений для замены:

  • набор головок;
  • удлинитель с трещоткой;
  • плоскогубцы;
  • отвертка с плоским жалом;
  • герметик;
  • головка для снятия датчика или подходящий гаечный ключ;
  • емкость для слива жидкости (на 5-6 л);
  • охлаждающая жидкость для доливки (0,4-0,5 л).

Последовательность шагов при замене:

  1. Охладить двигатель до комфортной температуры.
  2. Подставить емкость и слить охлаждающую жидкость из радиатора. Для доступа к крану слива, возможно, потребуется снять защиту картера двигателя или пластиковые брызговики. На некоторых автомобилях требуется демонтаж патрубка системы отопления.
  3. Отключить от датчика штекер проводки. Осмотреть клеммы, очистить от грязи и следов окисления. Проверить состояние проводов, подходящих к штекеру. При растрескивании или иных дефектах изоляции необходимо заменить изношенный участок. Подключение новых проводов должно выполняться с соблюдением полярности.
  4. Выкрутить неисправный датчик. Прикладывать большое усилие не рекомендуется, поскольку есть риск поломки радиатора. Для облегчения процесса допускается применение жидкостей типа WD40. Для доступа к месту установки датчика может потребоваться снятие аккумулятора, площадки под него или воздуховодов двигателя.
  5. Смазать резьбу нового датчика герметиком, предназначенным для работы в условиях повышенных температур.
  6. Установить на датчик новое уплотнительное кольцо. Повторное использование прокладок не рекомендуется, поскольку не обеспечивается герметичность стыка.
  7. Вкрутить датчик на место и затянуть с необходимым моментом.
  8. Установить на датчик штекер проводки.
  9. Восстановить уровень охлаждающей жидкости в соответствии с инструкцией по обслуживанию автомобиля.
  10. Прогреть двигатель до рабочей температуры и проверить работу нового устройства. В течение первых дней эксплуатации внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости. Это касается в основном автомобилей отечественного производства, поскольку датчики часто бывают бракованными или настроенными на неправильную температуру срабатывания.

На некоторых автомобилях после включения зажигания проводится диагностика нового датчика, заключающаяся во включении на 15-20 секунд вентилятора охлаждения (на холодном двигателе).

Как подобрать новый датчик?

При покупке нового датчика рекомендуется приобретать устройство того же типа и диапазона, что и стоял ранее. Однако допускается замена прибора на аналогичный, близкий по характеристикам.

Рекомендации по выбору датчика:

  • рабочее напряжение датчика должно соответствовать напряжению в бортовой сети;
  • штекер подключения должен соответствовать жгуту проводки;
  • датчик должен соответствовать току в цепи. Недопустимо применять в цепи прямого подключения вентилятора устройство, рассчитанное на работу с реле;
  • температурный диапазон срабатывания должен быть близким к маркировке на поломанном устройстве;
  • корпус датчика должен иметь резьбу и длину резьбовой части соответствующего размера.

На современных автомобилях иностранного производства датчик включения вентилятора подбирается по оригинальным каталогам запасных частей.

Назначение датчика включения вентилятора и его место в автомобиле

Датчик включения/выключения вентилятора (ДВВ) — датчик системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; электронное или электромеханическое устройство, осуществляющее включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора в зависимости от текущей температуры охлаждающей жидкости.

Ключевая функция датчика — включение электровентилятора в определенном интервале температур (в пределах 82-110 градусов), что обеспечивает обдув радиатора и интенсивное отвод тепла от двигателя. Некоторые датчики не только включают и выключают вентилятор, но и изменяют скорость его вращения в зависимости от температуры.

ДВВ входят в состав систем охлаждения двигателей, оснащенных электрическим приводом вентилятора (с электромотором). В автотракторной технике с приводом вентилятора от коленчатого вала используются иные средства его включения и отключения, о которых в данной статье не рассказано.

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87 град. ПЕКАР

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 DAEWOO Nexia 92-87 град. VERNET

Датчик включения вентилятора ГАЗ,МОСКВИЧ 87-82град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 99-94 град. ПЕКАР

Датчик включения вентилятора VW Golf 5,5+,6,Jetta,Polo,Touareg AUDI A3,TT SKODA Fabia,Octavia OE

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87град. 16А АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 95-86 град. VERNET

Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 99-94град. АВТОПРИБОР-КЗАЭ

Датчик включения вентилятора VW Caddy 1 (82-92),Golf (86-99),Passat (76-00) AUDI 80 (78-96) MAHLE

Сколько стоит датчик?

Стоимость датчика зависит от его типа и марки автомобиля.

Наименование Цена, руб
Биметаллический для отечественных автомобилей от 250 до 400
Датчик для бюджетных иномарок от 700 до 1500
Цены актуальны для трех регионов: Москва, Челябинск, Краснодар

Стоимость датчиков на некоторые виды транспортных средств может доходить до 3-6 тыс. рублей.

Фотогалерея

Этапы замены датчика на автомобиле Daewoo Nexia.


Слив охлаждающей жидкости


Демонтаж штекера проводки


Старый датчик, покрытый грязью


Установка штекера на место

Как подобрать новый датчик

Чтобы правильно подобрать датчик, необходимо знать оптимальную температуру охлаждающей жидкости, при которой он должен включаться и выключаться. Для автомобиля ВАЗ 2110 это 92 и 87 градусов. Оптимальная температура срабатывания датчика для другого автомобиля указана в инструкции по ремонту и эксплуатации машины. Покупайте датчик только в крупных магазинах и обязательно берите чек. Перед установкой датчика на автомобиль, проверьте его, как описано выше. Если разница между температурой, указанной на корпусе датчика и той, при которой он реально срабатывает, превышает 5%, замените его. Работа мотора при температуре, отличающейся от оптимальной, сильно снижает его ресурс.

Источник

Скорости вентилятора радиатора от температуры

Скорости вентилятора радиатора от температуры

Предлагаемое устройство позволяет перейти от релейного принципа управления вентилятором системы охлаждения двига­теля «температура выше нормы — включён, ниже нормывыключен» к более, по мнению автора, благоприятному для дви­гателя пропорциональному управлению. Теперь с ростом темпе­ратуры охлаждающей жидкости частота вращения ротора венти­лятора линейно увеличивается.

Сегодня во многих автомобильных двигателях вентилятор охлаждения имеет электрический привод, но управ­ляют им в большинстве случаев по релейному принципу. Такое управление имеет только одно достоинство — прос­тоту реализации. Достаточно иметь дат­чик температуры с контактным выходом, непосредственно или через промежу­точное реле управляющий электро­двигателем вентилятора.

Основной недостаток этого метода — резкое снижение температуры охлаж­дающей жидкости на выходе радиатора после включения вентилятора. Работа­ющий на полную мощность вентилятор понижает температуру охлаждающей жидкости на выходе радиатора на 15…25°С и более. Поступая в рубашку охлаждения двигателя, существенно охлаждённая жидкость наносит термо­удар по горячим поверхностям, что негативно сказывается на работе двига­теля. Для его комфортной работы тем­пературу охлаждающей жидкости жела­тельно поддерживать близкой к опти­мальной, рекомендуемой заводом-изготовителем, а резкие скачки темпера­туры (термоудары) должны быть исклю­чены в принципе.

На части автомобилей, имеющих механический привод вентилятора ох­лаждения, это достигнуто соединением вентилятора с коленчатым валом двига­теля через вискомуфту. Она изменяет передаваемый на вал вентилятора кру­тящий момент в зависимости от темпе­ратуры охлаждающей жидкости. Это стабилизирует температурный режим.

Предлагаемое устройство представ­ляет собой электронный аналог вискомуфты для вентилятора с электриче­ским приводом. Оно автоматически регулирует частоту его вращения в зависимости от температуры охлаж­дающей жидкости.

Устройство работает от бортсети автомобиля при напряжении в ней 10… 18 В и может управлять вентилято­ром с максимальным потребляемым током до 20 А или до 30 А при условии увеличения площади теплоотвода си­ловых элементов. Собственное по­требление тока устройством не превы­шает нескольких миллиампер. Значе­ния температуры включения вентиля­тора с минимальной частотой враще­ния и температуры, при которой часто­та вращения вентилятора достигает максимума, задают с дискретностью 0,1 °С при программировании микро­контроллера.

При отказе датчика температуры ох­лаждающей жидкости устройство пере­ходит в аварийный режим, позволяю­щий безопасно для двигателя доехать до ремонтной мастерской.

Схема устройства изображена на рис. 1. Измеряет температуру цифро­вой датчик DS181B20 (ВК1). Применение этого датчика позволяет отказаться от калибровки изготовленного устройства и улучшает его повторяемость.

Рис. 1

Информацию о температуре считы­вает с датчика микроконтроллер ATtiny2313A-PU (DD1), который тактиру­ется импульсами частотой 1 МГц от внутреннего RC-генератора. Пропор­ционально температуре он регулирует напряжение питания двигателя венти­лятора и, следовательно, частоту вра­щения его ротора. На двигатель посту­пает импульсное напряжение, постоян­ная составляющая которого, определя­ющая частоту вращения, зависит от ко­эффициента заполнения (отношения длительности импульсов к периоду их повторения). Коэффициент заполнения программа задаёт восьмиразрядными двоичными числами, загружаемыми в регистр сравнения работающего в ре­жиме ШИМ таймера микроконтроллера.

Сформированные микроконтролле­ром импульсы управляют работой сило­вого ключа на полевом транзисторе VT1, замыкающего и размыкающего цепь питания двигателя вентилятора от бортовой сети автомобиля. При этом постоянная составляющая приложенно­го к двигателю напряжения равна0

где U — напряжение в бортсети, В; N — число, загруженное в регистр микро­контроллера. Её можно изменять с ша­гом00

При напряжении в бортсети 12 В ΔU=0,05 В, что позволяет регулировать частоту вращения вентилятора практи­чески плавно.

Для обеспечения надёжной работы ключевого транзистора VT1 в переход­ных режимах микроконтроллер управ­ляет им через драйвер ТС4420ЕРА (DA1). Современные полевые транзис­торы, имея очень малое сопротивление открытого канала (единицы миллиом), способны коммутировать значитель­ный ток даже без применения тепло­отвода. Однако большая входная ём­кость полевого транзистора, доходящая у мощных прибо­ров до нескольких тысяч пикофарад, в процессе его пере­ключения заряжается и разряжается. Это занимает тем больше времени, чем больше выходное сопротив­ление источника уп­равляющего сигнала.

Плохо то, что в процессе перезаряд­ки ёмкости полевой транзистор находится в активном режи­ме и сопротивление его канала до­вольно велико. Поэтому за время пере­ключения в кристалле транзистора вы­деляется значительная мощность, что может привести к его перегреву и не­обратимому повреждению. Единствен­ный способ борьбы с этим явлением — ускорение процесса перезарядки. Для этого полевыми транзисторами управ­ляют через специализированные усили­тели (драйверы), имеющие низкое выходное сопротивление и обеспечи­вающие большой (до нескольких ампер) импульсный зарядно-разрядный ток. Это обеспечивает быструю перезарядку входной ёмкости полевого транзистора и, следовательно, минимизирует про­должительность его работы в активном режиме и снижает рассеиваемую на нём мощность.

Резистор R4 поддерживает на входе драйвера низкий логический уровень напряжения во время запуска микро­контроллера, пока все его выходы оста­ются в высокоимпедансном состоянии. Это исключает ненужное в это время от­крывание транзистора VТ1. Диод VD1 устраняет импульсы ЭДС самоиндук­ции, возникающие в обмотках двигате­ля вентилятора в моменты закрывания транзистора VТ1.

Во время работы программа микро­контроллера постоянно следит за нали­чием и работоспособностью датчика температуры. Если связи с ним нет, она переходит в аварийный режим работы. В этом режиме независимо от темпера­туры охлаждающей жидкости вентиля­тор на 33 с будет включён на полную мощность, а затем на такое же время выключен. Конечно, это далеко не опти­мальный вариант охлаждения двигате­ля, но он предотвращает его полный отказ в отсутствие охлаждения. О пере­ходе в аварийный режим сигнализирует включение светодиода HL1. Если нару­шение связи с датчиком было времен­ным, после её восстановления устрой­ство переходит в нормальный режим работы.

В программу микроконтроллера для управления вентилятором заложены в виде констант следующие исходные данные:

  • Тmin = 87 — температура охлажда­ющей жидкости, °С, при которой венти­лятор должен начинать работать с ми­нимальной частотой вращения;
  • Тmax = 92 — температура охлаж­дающей жидкости, °С, при которой час­тота вращения вентилятора должна достичь максимального значения;
  • N1 = 70 — значение загружаемого в регистр сравнения таймера кода, обеспечивающее вращение ротора вентилятора с минимальной частотой.

Как известно, промышленные дат­чики, предназначенные для управления работой вентиляторов охлаждения, имеют два основных параметра — тем­пературу включения и температуру выключения. Их и следует выбрать в ка­честве Тmax и Тmin. Значение N1 нужно задать таким, при котором постоянная составляющая напряжения на двигате­ле вентилятора равна напряжению его трогания Uтр.

Проблема в том, что напряжение тро­гания не принято указывать в техниче­ских данных вентиляторов, поэтому найти в литературе или в докумен­тации значение этого параметра автору не удалось. Его пришлось определять экспериментально. Ме­тодика проста — подавая напряже­ние на двигатель, найти его значе­ние, при котором вал начнёт мед­ленно (оборот за одну-две секун­ды), но устойчиво вращаться. Для большинства двигателей посто­янного тока с номинальным напря­жением питания 12 В напряжение трогания лежит в пределах 3…5 В.

При запуске программы микро­контроллер на основании значений Тmax, Тmin и N1 рассчитывает Dn — требуемую крутизну зависимости значения загружаемого регистр сравнения таймера кода от темпе­ратуры:00

Затем начинается главный цикл программы. Прежде всего, происходит проверка связи с датчиком температу­ры, а при её отсутствии — переход в аварийный режим работы. Такую про­верку программа выполняет каждую секунду. Если очередная проверка показывает, что датчик работает, восста­навливается нормальный режим рабо­ты.

Когда датчик исправен, он измеряет текущую температуру охлаждающей жидкости Т. Если она ниже Тmin, про­грамма выключает вентилятор, в про­тивном случае вычисляет требуемое значение управляющего кода по фор­муле00

Пропорционально ему будут уста­новлены коэффициент заполнения пи­тающего двигатель напряжения и, сле­довательно, частота вращения его ро­тора. В результате температура охлаж­дающей жидкости при неизменной нагрузке на двигатель поддерживается постоянной. При переменной нагрузке температура колеблется в небольших пределах внутри интервала Тmin…Тmax.

Рис. 2

Все детали устройства, за исключе­нием датчика ВК1 и светодиода HL1, размещены на печатной плате разме­рами 58×65 мм, чертёж которой пока­зан на рис. 2, а расположение элемен­тов — на рис. 3.

Рис. 3

Микросхемы впаяны непосредст­венно в плату без панелей, применение которых в условиях повышенной вибра­ции нежелательно. На плате имеются не показанные на схеме контактные площадки SCK, RST, VCC, MISO, MOSI, GND, к которым на время программи­рования микроконтроллера припаи­вают одноимённые провода от про­грамматора. При этом плату и програм­матор во время программирования следует питать напряжением +5 В (VCC) от одного источника.

Плата рассчитана на установку ре­зисторов и конденсаторов типоразме­ра 1206 для поверхностного монтажа. Диод SR2040 (URL: http://files.rct.ru/pdf/diode/5261755198365.pdf (27.06.16)) — в двухвыводном корпусе Т0220АС. Вместе с транзистором IRF3808 он закреплён с применением теплопроводной пасты на общем теплоотводе с площадью охлаждаю­щей поверхности около 60 см 2 .

Принцип крепления транзисто­ра 5 или диода к теплоотводу 1 и всего узла к печатной плате 2 пока­зан на рис. 4. Диод изолирован от теплоотвода слюдяной прокладкой, а от крепящего винта 4 и металли­ческой втулки 3 — изоляционной втулкой (изолирующие элементы на рисунке не показаны). Между корпусами диода и транзистора находится третья точка крепления теплоотвода к плате. Здесь он так­же закреплён винтом и втулкой.

Рис. 4

Все печатные проводники пла­ты, по которым течёт ток двигателя вентилятора, должны быть покрыты слоем припоя толщиной не менее 0,7… 1 мм, а сечение подводящих проводов должно обеспечивать пропускание этого тока.

Светодиод HL1 целесообразно вынести в салон автомобиля, чтобы водитель имел оперативную инфор­мацию о текущем режиме работы устройства.

Датчик DS18B20 (ВК1) следует по­местить в корпус от штатного контакт­ного датчика температуры охлаждаю­щей жидкости, из которого предвари­тельно следует удалить всю «начинку». Такой корпус можно и выточить из латуни с сохранением габаритных и присоеди­нительных размеров. Размещение дат­чика DS18B20 в корпусе показано на рис. 5. Датчик 4 с припаянным к его выводам разъёмом 1 поме­щают в полость корпуса 3 так, чтобы его верхушка, на которую нанесён слой теплопроводной пасты 5, касалась дна полости. После этого полость заливают термостойким герметиком 2.

Рис. 5

Разъём 1 должен иметь анти­коррозийное покрытие контактов, быть брызгозащищённым, надёж­но фиксировать ответную часть, не допуская её отстыковки под действием вибрации. Подго­товленный датчик устанавливают на место штатного.

Собранная плата помещена в корпус подходящих размеров, ко­торый размещён в моторном от­секе автомобиля. В корпусе пре­дусмотрены вентиляционные от­верстия.

Микроконтроллер ATtiny2313A может быть заменён другим семейства AVR, имеющим как минимум один 8-разрядный и один 16-разрядный таймер и не менее 2 Кбайт программной памяти. Естественно, замена микроконтролле­ра потребует перекомпиляции програм­мы и, возможно, изменения топологии печатной платы.

Вместо неинвертирующего драйве­ра нижнего плеча ТС4420ЕРА можно использовать другой подобный, напри­мер, МАХ4420ЕРА.

Диод с барьером Шотки SR2040 можно заменить аналогичным с допус­тимым обратным напряжением не ме­нее 25 В и допустимым прямым током не менее рабочего тока вентилятора. Однако диоды Шотки с обратным напря­жением более 40 В применять не реко­мендуется, так как большее прямое па­дение напряжения на таком диоде при­ведёт к возрастанию тепловыделения.

Замену полевому транзистору IRF3808 с изолированным затвором и каналом n-типа следует подбирать с допустимым постоянным током стока при температуре 100 °С в 2,5…3 раза больше рабочего тока вентилятора и с сопротивлением открытого канала при рабочем токе вентилятора до 20 А — не более 10 мОм, а 20…30 А — не более 7 мОм. Допустимое напряжение сток- исток должно быть не менее 25 В, а затвор—исток — не менее 20 В.

Правильно собранное из исправных деталей устройство потребует налажи­вание только в том случае, если исход­ные данные в прилагаемом варианте программы, о которых было сказано ранее, не соответствуют требуемым. В этом случае их нужно откорректировать в исходном тексте программы, заново откомпилировать его в среде разработ­ки Bascom AVR и загрузить в память микроконтроллера вместо приложенно­го к статье файла Cooler-test.hex полу­ченный НЕХ-файл.

Если напряжение трогания двигате­ля вентилятора неизвестно, его можно определить экспериментально. Для это­го в память микроконтроллера вместо рабочей программы нужно загрузить разработанную мной отладочную про­грамму. В приложенном к статье файле Cooler-test.hex содержатся её коды. Конфигурацию микроконтроллера про­граммируют одинаково для рабочей и тестовой программ в соответствии с рис. 6, где показано окно установки конфигурации программатора AVRISP mkll.

Читайте также:  Радиатор конвекторный для отопления что это

Рис. 6

Через 3 с после включения питания программа Cooler-test начинает управ­лять вентилятором, постепенно уве­личивая от 55 до 95 шагами по 5 единиц код, задающий коэффициент заполне­ния питающего вентилятор импульсно­го напряжения. Это примерно соответ­ствует изменению постоянной состав­ляющей этого напряжения от трёх до пяти вольт. Длительность каждой ступе­ни — 10 с, в течение которых вентиля­тор и светодиод HL1 включены, и пауза длительностью 5 с, в течение которой напряжение с вентилятора снято, а све­тодиод погашен. Об окончании работы программы сигнализирует серия из пяти коротких вспышек светодиода.

Наблюдая за светодиодом, неслож­но определить, на какой ступени вен­тилятор начал вращаться, и определить значение N1, которое сле­дует записать в основную про­грамму.

Работу устройства в аварий­ном режиме проверяют, отклю­чив разъём от датчика темпера­туры. При этом вентилятор дол­жен включиться и работать на полную мощность в прерывистом режиме (33 с — работа, 33 с — пауза). Светодиод HL1 при этом должен светиться. Его желаемую яркость устанавливают подбор­кой резистора R3.

Автор: А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.
Источник: Радио №11, 2016

Источник



Как выбрать вентилятор для корпуса

Сколь бы много внимания ни привлекали системы жидкостного охлаждения, какие бы рекорды ни ставили энтузиасты, применяющие минусовые температуры — большинство рядовых компьютеров и прочей бытовой электроники все равно будет использовать традиционные «воздушные» системы охлаждения.

И это вовсе не удивительно. Воздух бесплатен и доступен абсолютно везде и в любых количествах. А «воздушные» кулеры по сравнению с жидкостными и прочими системами охлаждения — гораздо проще конструктивно, намного меньше стоят и не требуют особых навыков для их установки и обслуживания.

Однако, чтобы воздух можно было использовать для охлаждения, его необходимо направить к радиатору, и обеспечить необходимую циркуляцию. А следовательно — в конструкции кулера необходим элемент, создающий, фокусирующий и направляющий воздушные потоки.

В типовых корпусах и системах охлаждения, не рассчитанных на работу в пассивном режиме, таковыми элементами выступают вентиляторы. И именно от них во многом зависят эффективность и прочие характеристики систем охлаждения.

В этом гайде будут рассмотрены основные вопросы, возникающие при выборе корпусных вентиляторов, и даны соответствующие рекомендации.

Форм-фактор и габаритные размеры

Да, именно этот пункт стоит первым в списке, несмотря на всю его очевидность.

Основная характеристика вентилятора, как стандартизированного устройства — это его размеры. Вентилятор, который вы планируете приобрести, должен соответствовать своему посадочному месту или креплению. Купите модель большего, чем нужно, размера, и корпус компьютера придется распиливать, удаляя мешающие вентилятору детали. Возьмете более мелкий вентилятор — он может не подойти под стандартное крепление кулера, а в корпусе может попросту не оказаться нужных монтажных отверстий.

Для компьютерных корпусов, процессорных кулеров и радиаторов СЖО чаще всего используются вентиляторы стандартных типоразмеров: 80×80, 92х92, 120х120 и 140х140 мм.

Вентиляторы меньших размеров — 25х25, 30х30, 40х40, 50х50, 60х60 мм — обыкновенно используются для охлаждения компактной техники — такой, как роутеры и NAS. Хотя их тоже можно использовать в обычных десктопах, например, для установки на радиаторы чипсета и VRM материнской платы.

Стоит также отметить, что понятие «типоразмер» описывает не только габариты корпуса вентилятора, но и расположение монтажных отверстий на нем. И это также важный момент.

Кулеры иногда используют вентиляторы, имеющие необычную форму. Например, вентилятор, формально являющийся 120-миллиметровым, использует крепление, соответствующее 92-мм модели. Или у 140-мм модели монтажные отверстия соответствуют 120-миилиметровой вертушке. Заменить вентилятор в таком случае можно либо на модель аналогичной формы, либо — на вентилятор меньшего типоразмера, что понизит эффективность кулера.

Отдельно стоит упомянуть и толщину вентилятора. И не только в контексте того, впишется ли вентилятор в ваш корпус.

Чем толще рамка вентилятора, тем толще и сама крыльчатка. Чем толще крыльчатка, тем больше площадь лопастей. Чем больше площадь лопастей, тем сильнее воздушный поток от вентилятора при прочих равных условиях.

Стандартный корпусной вентилятор имеет толщину около 25 мм с незначительными отклонениями. Это вполне компромиссный вариант: вентилятор не настолько толстый, чтобы мешать другим комплектующим, но достаточно эффективный.

Однако есть и другие варианты.

Низкопрофильные вентиляторы высотой около 15 миллиметров применяются преимущественно в кулерах для HTPC, где крайне важна экономия пространства. Их недостатком закономерно выступает меньшая эффективность: маленькие лопасти создают меньший воздушный поток, и, что важнее, — меньшее статическое давление. Так что эффективность кулера может сильно понизиться, а «закачать» объем воздуха в корпус вентилятор и вовсе не сможет.

Вентиляторы с большей толщиной (30–40 мм.), как правило, обладают и более мощной крыльчаткой. Они, напротив, гораздо эффективнее, но и гораздо шумнее стандартных вертушек, если сравнивать их на одинаковых оборотах. Кроме того, не всегда их можно установить, не уперевшись (буквально!) в другие комплектующие.

Впрочем, иногда толщина рамки бывает увеличена из-за наличия у вентилятора подсветки или других элементов дизайна. В таком случае проблема габаритов остается, а вот никаких реальных преимуществ вы не получаете.

Тип разъема питания

Вентилятор, как нетрудно догадаться, питается электричеством. Следовательно, чтобы он начал работать, его надо к чему-то подключить. И желательно, чтобы это самое «чему-то» было штатным разъемом внутри корпуса компьютера.

Вариантов, на самом деле, не так уж много:

Разъем питания 2-pin, что вполне логично, имеет только два контакта: плюс и минус. Датчик скорости вращения отсутствует, регулировка оборотов через PWM — тоже. Впрочем, этот разъем в современных ПК практически не используется, найти его там можно разве что в блоках питания, и то лишь тех, где провода от вентилятора не впаяны в плату. Впрочем, и там разъем 2-pin постепенно становится редкостью.

Разъем 3-pin распространен гораздо больше, и до сих пор не сдает свои позиции. От предыдущего варианта отличается наличием третьего контакта, отвечающего за мониторинг оборотов. Регулировка скорости происходит за счет изменения напряжения, PWM отсутствует. Хотя, благодаря унификации, подключить такой вентилятор можно и к разъему 4-pin.

Сам же разъем 4-pin отличается еще одним контактом — собственно, PWM (или ШИМ). Конечно, таким вентилятором можно управлять и по старинке, понижая или повышая напряжение, однако PWM обеспечивает более широкие пределы и более плавную регулировку.

Стоит отметить, что вентиляторы могут иметь сразу два разъема: 4-pin Male и 4-pin Female. Фактически это встроенный разветвитель, благодаря которому к одному разъему на материнской плате можно подключить два вентилятора. Разумеется, обороты будут отслеживаться только по одному вентилятору, а вот скорость вращения будет регулироваться у обоих. И это, кстати, весьма полезная функция, если у вас бюджетная материнская плата с малым количеством разъемов под корпусные вентиляторы.

Разъем Molex предполагает подключение вентилятора напрямую к блоку питания и работу на фиксированных оборотах. В современных ПК это может казаться анахронизмом, но в отдельных случаях возможность подключения вентилятора напрямую к БП может оказаться полезной.

Разъемы 5-pin или 6-pin — это, чаще всего, проприетарное решение ряда производителей, рассчитанное на подключение вентиляторов к фирменной панели управления, либо к фирменному интерфейсу, позволяющему управлять подсветкой и скоростью вращения вентиляторов через фирменную же утилиту. Если у вас есть соответствующее устройство, можно приобретать и вентилятор. Если же нет — использовать его вы сможете, но сильно потеряете в функционале.

Впрочем, из этого правила есть и исключения. К примеру, разъем 6-pin у вентиляторов Aerocool серии Eclipse может подключаться к комплектному переходнику на совершенно стандартные 4-pin разъем питания и 3-контактный разъем подсветки (а точнее — 5V-RGB + VDG). Таким образом, вентилятор хоть и оснащен нестандартным разъемом питания, но подключить его можно и без дополнительных устройств.

Разъем USB 2.0 (9-pin) — это также фирменное решение, встречающееся у некоторых моделей вентиляторов Thermaltake Riing и Pure. В этом случае контакты, отвечающие за питание, мониторинг оборотов и подсветку объединены в одну колодку для подключения к фирменному контроллеру. Подключать такой разъем можно и к стандартной 4-конактной колодке на материнской плате — но в этом случае 5 из 9 контактов останутся не задействованы, и подсветка работать не будет.

И да: хотя в названии и фигурирует аббревиатура USB, посредством этого интерфейса к материнской плате подключается именно контроллер, а не сами вентиляторы.

Тип разъема подсветки

Если вентилятор оснащен RGB или aRGB-подсветкой, но при этом не использует проприетарный разъем — значит, его подсветка подключается к стандартному разъему на материнской плате. И тут есть свои варианты.

3pin (5V-D-G) — собственно, разъем для адресной подсветки, использующей 5-вольтовые светодиоды для индивидуального управления каждым, и, как результат, выстраивания более сложных цветовых схем.

4pin (12V-R-G-B) — разъем для «обычной» RGB-подсветки, поддерживающей одновременно только один цвет.

Как нетрудно догадаться, ключевое отличие между разъемами — напряжение: 5 вольт и 12 вольт соответственно. Именно поэтому два типа разъемов подсветки несовместимы: вентилятор, рассчитанный на 5 вольт, при подключении к 12 вольтам выйдет из строя. И хорошо, если только в части подсветки.

В эту картину мира категорически не вписывается разъем 4pin (5V-R-G-B), присутствующий, например, у некоторых вентиляторов Gelid, ID-Cooling и Deepcool. Однако его существование объясняется очень просто: этот разъем также рассчитан на подключение ко внешнему контроллеру.

В каталоге ДНС представлены вентиляторы и с 9-контактным разъемом подсветки, но в данном случае под ним понимается не какой-то отдельный стандарт, а все тот же 9-контактный фирменный разъем Thermaltake, о котором сказано выше.

Регулировка оборотов

Если брать в расчет только разъем питания вентилятора, то можно предположить, что регулировка скорости вращения возможна тремя способами: изменением напряжения, использованием ШИМ или же через фирменный блок управления и утилиту от производителя.

На деле каждый из этих способов может быть реализован несколькими путями.

Так, регулировку по напряжению можно возложить на BIOS материнской платы, в котором задается датчик температуры, в зависимости от которого будут меняться обороты, а также сам график изменения оборотов.

Но можно также использовать переходник с резистором, понижающим приходящее на вентилятор напряжение. Ступень регулировки получается только одна, но зато настраивать ничего не надо — только подключить переходник.

Более функциональный вариант — использование подстроечного резистора, который позволяет настраивать сопротивление в относительно широких пределах. В таком случае скорость работы вентилятора можно менять при включенной системе, и в гораздо более широких пределах. Причем подстроечный резистор может быть один, а может объединяться в реобас — блок из нескольких резисторов, управляющих несколькими вентиляторами.

Еще более продвинутая разновидность — использование внешнего термодатчика, который можно закрепить на радиаторе или (в некоторых случаях) на самом охлаждаемом элементе. Разумеется, использовать такой вентилятор на кулере ЦПУ особого смысла нет — там температура прекрасно измеряется своими датчиками. А вот если вы заменили кулер видеокарты на альтернативный, а материнская плата о температуре ГПУ не знает, или же приделали радиатор VRM к плате, на которой его изначально не было — такой вентилятор сильно упростит дальнейшую эксплуатацию системы.

Регулировка посредством PWM требует подключения вентилятора к разъему 4-pin, в остальном же никакой разницы с точки зрения пользователя с 3-pin не будет. Кривая роста оборотов в зависимости от температур, как правило, уже заложена в BIOS платы, и единственное, чем она может отличаться от аналогичной кривой регулировки по напряжению — меньшее значение минимальных оборотов. Но, разумеется, ее также можно модифицировать самостоятельно — как и переназначать датчик, в зависимости от которого вентилятор будет изменять скорость.

Читайте также:  Радиатор панельный royalthermo compact c22 500 600 ral9016

Софтовая регулировка доступна фирменным вентиляторам и наборам вентиляторов, либо штатным вертушкам готовых СЖО. Как правило, для ее реализации необходимы не только сами вертушки, но и контроллер, подключающийся к ПК через шину USB и, собственно, управляющий подсветкой и оборотами вертушек. Причем первая часть функционала в данном случае выступает основной, поскольку регулировать обороты можно и обозначенными выше способами.

Максимальная и минимальная скорость вращения

Чем выше скорость вращения вентилятора — тем выше его эффективность, но и шума от него больше. Чем ниже скорость — тем тише работает вентилятор, но и воздушный поток слабее, а температуры комплектующих в вашем компьютере — выше.

Соответственно, выбор вентилятора — это поиск компромисса между акустическим комфортом и эффективностью охлаждения.

Однако не стоит думать, что если в характеристиках вашего вентилятора написано, к примеру «500–2000 об/мин», то работать он будет только в двух указанных режимах. Это — только верхняя и нижняя граница оборотов, реальное же количество ступеней регулировки будет зависеть от выбранного вами способа из предыдущего абзаца.

Также следует помнить, что вентиляторы разного типоразмера нельзя сравнивать исключительно по рабочим оборотам. Сила создаваемого вентилятором воздушного потока — а, следовательно, и уровень шума! — зависят не только от скорости, но и от характеристик крыльчатки.

Например, на 2000 оборотов в минуту условный 120-мм вентилятор способен создать поток силой в 80 кубических футов в минуту. Когда такое количество воздуха будет рассеиваться в теле радиатора — уровень шума будет безгранично далек от комфортного.

Но условный 92-мм вентилятор с низкопрофильной 15-мм вертушкой на тех же 2000 об/мин будет прогонять через себя порядка 25 кубических футов в минуту — и разницу в уровне шума на примере этих цифр вы уже сами можете представить.

При выборе вентиляторов можно ориентироваться на следующие условные диапазоны:

  • 140 мм — 500–1200/1300 об/мин.
  • 120 мм — 700–1600 об/мин.
  • 92 мм — 900–2000 об/мин.
  • 80 мм — 1000–2500 об/мин.

Эти значения, разумеется, совершенно условные. Они не учитывают индивидуальных характеристик вертушек, и лишь описывают пределы, при которых вентиляторы будут работать тихо в режиме простоя, и обеспечат эффективное охлаждение при высоких нагрузках.

Тип подшипника

Вентилятор, помимо всего прочего — это один из немногих элементов компьютера, выполняющих чисто механическую работу. А следовательно, огромное значение при выборе вертушки имеют тип и характеристики ее основного узла — подшипника, обеспечивающего вращение.

В компьютерных вентиляторах наиболее распространены следующие типы подшипников:

Подшипник скольжения или втулка — это простейший и самый дешевый вариант, в котором происходит трение двух поверхностей в среде смазки. Такая конструкция является самой дешевой, поэтому и вентиляторы на подшипнике скольжения, как правило, стоят недорого.

Парадоксально, но втулка — это еще и один из самых тихих подшипников, механические призвуки в работе такого вентилятора фактически отсутствуют.

Обратная сторона медали — крайне ограниченный срок службы. Втулка, из какого бы материала она ни была сделана, со временем разрушается от трения, и вентилятор начинает издавать посторонние шумы, вибрировать при работе, а со временем и вовсе выходит из строя. Зачастую срок службы подшипников скольжения составляет год-полтора, а менее качественные модели могут проработать и меньше.

Кроме того, ввиду особенностей своей конструкции, втулка крайне плохо переносит высокие температуры, а также не может использоваться в горизонтальном положении — смазка в таком случае быстро вытекает, и износ подшипника резко ускоряется.

Подшипник качения или шарикоподшипник использует иной принцип работы: подшипник представляет собой два кольца, между которыми находятся металлические шарики, обеспечивающие вращение.

Этот тип подшипника — фактически полная противоположность втулки. Шарики крайне долговечны и могут работать едва ли не десятилетиями. Им абсолютно все равно, в каком положении и при каких температурах предстоит вращаться… но обратной стороной является повышенный уровень механического шума.

Избавиться от шума позволяют керамические подшипники качения — они еще более долговечны и еще более индифферентны к температурам, однако стоят такие подшипники дороже всех прочих типов (даже дороже качественного гидродинамика!), а встречаются крайне редко.

Гидродинамический подшипник — по сути дальнейшее развитие идей втулки. Камера такого подшипника герметична, а трение происходит в слое смазки, постоянном и исключающем прямой контакт трущихся деталей.

Качественный гидродинамик может даже превосходить шарикоподшипник по сроку службы, и однозначно выигрывать у него по уровню шума, поскольку здесь он не отличается от втулки. Минус же здесь очевиден: высокая цена гидродинамического подшипника, сохраняющаяся и по сей день. Дешевые же вентиляторы, заявляющие о наличии гидродинамика — как правило, основаны на все той же втулке.

Разновидность гидродинамического подшипника — подшипник масляного давления (SSO). Отличается увеличенной толщиной гидродинамического слоя, а для исключения возможности смещения вал центрируется магнитом в основании вентилятора. Стоят такие подшипники чуть дешевле керамических подшипников качения, а встречаются столь же редко, и разумеется — преимущественно в вентиляторах топовых брендов.

В подшипниках с магнитным центрированием ось вентилятора «подвешивается» в магнитном поле, вследствие чего исключается механический контакт трущихся поверхностей. Подшипник закономерно оказывается самым долговечным, самым тихим и самым дорогостоящим вариантом, а распространенность его даже ниже, чем у керамических и SSO.

Критерии и варианты выбора

Если вам нужен обдув чипсета, зоны VRM материнской платы, или вы устанавливаете вентилятор в корпус греющегося Wi-Fi-роутера, обратите внимание на компактные варианты в размерах от 20 до 50 мм.

Такие вентиляторы легко установить в нужные вам места, а весь создаваемый ими воздушный поток будет сфокусирован на охлаждаемом элементе. Единственный здесь совет — обратите внимание на модели с более «долгоиграющими» подшипниками, а то придется повторять работу через год.

Если вам нужны вентиляторы в низкопрофильный корпус для HTPC или офисный корпус — обратите внимание на стандартные модели в типоразмерах 80х80 и 92х92 мм, причем здесь также желательно выбирать подшипники с долгим сроком службы.

В случае HTPC или кастомных корпусов могут пригодиться и низкопрофильные вентиляторы — согласитесь, мало радости от эффективного охлаждения процессора или видеокарты, если из-за «толстого» вентилятора корпус попросту не закрывается.

Для домашнего компьютера в стандартном корпусе формата АТХ подойдут любые вентиляторы стандартных типоразмеров: 92х92, 120х120, 140х140 мм. В зависимости от ваших целей можно будет обратить внимание на тихие модели, наиболее бюджетные варианты или наиболее долговечные.

В случае же, если компьютер собирается в определенной цветовой гамме, стоит предусмотреть либо соответствующее сочетание цветов рамки и крыльчатки вентилятора, либо наличие подсветки: обычной настраиваемой, либо адресной, позволяющей реализовать большее количество эффектов.

Если же световые эффекты — более важная характеристика даже по сравнению с основной задачей вентилятора — есть смысл рассмотреть фирменные комплекты вертушек, предлагающие собственные контроллеры и ПО для управления подсветкой.

Источник

Управление вентилятором от датчика температуры

Многие электроприборы рассеивают некоторую мощность в виде тепла и никуда от этого не денешься. Если выделяемое тепло плохо выводится из корпуса устройства, это неизбежно приведет к сбоям в работе или даже выходу из строя вашего гаджета. Поэтому, по мере возможности, для более эффективного охлаждения добавляют вентиляторы.

управление вентилятором от датчика температуры

Теперь вопрос: зачем крутить вентилятор в те моменты, когда тепло не выделяется, т.е. устройство работает без нагрузки? Лишний шум обычно напрягает. Для контроля температуры в месте нагрева следует установить датчик. И пусть это слово вам не кажется чем-то непостижимым, чем-то сложным. В качестве датчика будем использовать терморезисторы. Что это такое? Это обычные резисторы, но их сопротивление изменяется под действие температуры. Сопротивление может либо увеличиваться при нагреве, либо уменьшаться.

Давайте посмотрим как использовать такое свойство терморезисторов. Признаюсь честно, впервые идею я нашел на YouTube канале Виктора Сочи. Идея простая, легко реализуется, не требует больших затрат ни денег, ни времени.

Чтобы не быть голословным рассмотрим элементы, которые нам понадобятся.

Во-первых, сам терморезистор. На алиэкспрессе продают по 10шт. Цена чуть больше доллара. Есть и по 20шт. — тогда меньше доллара. Нас будут интересовать NTC-термисторы. У таких термисторов падение сопротивления происходит при увеличении температуры. Существуют еще PTC-термисторы или позисторы. У них, наоборот, растет температура — растет сопротивление.

датчики температуры. Термисторы.

термисторы

Следующий элемент, пожалуй, самый важный — модуль понижающий напряжение. Удобнее всего использовать модуль показанный на рисунке. Модуль просто крошечный (2х1см) и имеет высокий КПД. Продают по 5шт. за 3 доллара. Лишние не пропадут, пригодятся для других целей.

Модуль для управления вентилятором

Ну, и сам вентилятор. Размер может быть любой, в зависимости от места установки. Да и напряжение питание любое, обычно 12 или 5 вольт. Правда, следует заметить, если вентилятор на 12 вольт, то на входе понижающего модуля должно быть как минимум 13 вольт, для 5 вольтового соответственно 6 вольт. Недорогие вентиляторы размером 40х40мм можно посмотреть здесь — на 5 В и на 12 В.

вентилятор 5-12 вольт

Теперь посмотрим как соединить, отдельные компоненты, чтобы они стали одним целым. Посмотрите на рисунок ниже. Вентилятор припаиваем к выходным контактам модуля соблюдая полярность. Земля или GRN у нас общая для входящего и выходного напряжения. Модуль позволяет подавать на вход до 24 вольт максимум, ну, а минимум, как я уже говорил, зависит от напряжения питания вентилятора. И разумеется модуль не работает с переменным напряжением, только с постоянным. Датчик припаиваем как показано на схеме.

схема управления вентилятором от датчика температуры с использованием модуля dc-dc

Начальная скорость вентилятора подбирается с помощью подстроечного резистора, расположенного с обратной стороны модуля. Собственно параллельно ему мы и припаиваем датчик. Для 5 вольтового вентилятора лучше использовать термистор на 50 Ком, для 12 вольтового — 100Ком.

Небольшое замечание: Если в одном устройстве требуется контролировать температуру нескольких модулей, соедините датчики параллельно и разметите их в нужных местах. Но помните о правиле параллельного соединения резисторов. И еще одно полезное замечание — ножки датчиков не изолированы (нет лакового покрытия). Для изоляции используйте, например, термоусадку. Если ножки датчиков случайно замкнуть толку от них не будет.

Источник

Пропорциональное управление вентилятором охлаждения двигателя автомобиля

Предлагаемое устройство позволяет перейти от релейного принципа управления вентилятором системы охлаждения двига­теля «температура выше нормы — включён, ниже нормывыключен» к более, по мнению автора, благоприятному для дви­гателя пропорциональному управлению. Теперь с ростом темпе­ратуры охлаждающей жидкости частота вращения ротора венти­лятора линейно увеличивается.

Сегодня во многих автомобильных двигателях вентилятор охлаждения имеет электрический привод, но управ­ляют им в большинстве случаев по релейному принципу. Такое управление имеет только одно достоинство — прос­тоту реализации. Достаточно иметь дат­чик температуры с контактным выходом, непосредственно или через промежу­точное реле управляющий электро­двигателем вентилятора.

Основной недостаток этого метода — резкое снижение температуры охлаж­дающей жидкости на выходе радиатора после включения вентилятора. Работа­ющий на полную мощность вентилятор понижает температуру охлаждающей жидкости на выходе радиатора на 15…25°С и более. Поступая в рубашку охлаждения двигателя, существенно охлаждённая жидкость наносит термо­удар по горячим поверхностям, что негативно сказывается на работе двига­теля. Для его комфортной работы тем­пературу охлаждающей жидкости жела­тельно поддерживать близкой к опти­мальной, рекомендуемой заводом-изготовителем, а резкие скачки темпера­туры (термоудары) должны быть исклю­чены в принципе.

На части автомобилей, имеющих механический привод вентилятора ох­лаждения, это достигнуто соединением вентилятора с коленчатым валом двига­теля через вискомуфту. Она изменяет передаваемый на вал вентилятора кру­тящий момент в зависимости от темпе­ратуры охлаждающей жидкости. Это стабилизирует температурный режим.

Читайте также:  Решетка радиатора dodge durango

Предлагаемое устройство представ­ляет собой электронный аналог вискомуфты для вентилятора с электриче­ским приводом. Оно автоматически регулирует частоту его вращения в зависимости от температуры охлаж­дающей жидкости.

Устройство работает от бортсети автомобиля при напряжении в ней 10… 18 В и может управлять вентилято­ром с максимальным потребляемым током до 20 А или до 30 А при условии увеличения площади теплоотвода си­ловых элементов. Собственное по­требление тока устройством не превы­шает нескольких миллиампер. Значе­ния температуры включения вентиля­тора с минимальной частотой враще­ния и температуры, при которой часто­та вращения вентилятора достигает максимума, задают с дискретностью 0,1 °С при программировании микро­контроллера.

При отказе датчика температуры ох­лаждающей жидкости устройство пере­ходит в аварийный режим, позволяю­щий безопасно для двигателя доехать до ремонтной мастерской.

Схема устройства изображена на рис. 1. Измеряет температуру цифро­вой датчик DS181B20 (ВК1). Применение этого датчика позволяет отказаться от калибровки изготовленного устройства и улучшает его повторяемость.

Рис. 1

Информацию о температуре считы­вает с датчика микроконтроллер ATtiny2313A-PU (DD1), который тактиру­ется импульсами частотой 1 МГц от внутреннего RC-генератора. Пропор­ционально температуре он регулирует напряжение питания двигателя венти­лятора и, следовательно, частоту вра­щения его ротора. На двигатель посту­пает импульсное напряжение, постоян­ная составляющая которого, определя­ющая частоту вращения, зависит от ко­эффициента заполнения (отношения длительности импульсов к периоду их повторения). Коэффициент заполнения программа задаёт восьмиразрядными двоичными числами, загружаемыми в регистр сравнения работающего в ре­жиме ШИМ таймера микроконтроллера.

Сформированные микроконтролле­ром импульсы управляют работой сило­вого ключа на полевом транзисторе VT1, замыкающего и размыкающего цепь питания двигателя вентилятора от бортовой сети автомобиля. При этом постоянная составляющая приложенно­го к двигателю напряжения равна0

где U — напряжение в бортсети, В; N — число, загруженное в регистр микро­контроллера. Её можно изменять с ша­гом00

При напряжении в бортсети 12 В ΔU=0,05 В, что позволяет регулировать частоту вращения вентилятора практи­чески плавно.

Для обеспечения надёжной работы ключевого транзистора VT1 в переход­ных режимах микроконтроллер управ­ляет им через драйвер ТС4420ЕРА (DA1). Современные полевые транзис­торы, имея очень малое сопротивление открытого канала (единицы миллиом), способны коммутировать значитель­ный ток даже без применения тепло­отвода. Однако большая входная ём­кость полевого транзистора, доходящая у мощных прибо­ров до нескольких тысяч пикофарад, в процессе его пере­ключения заряжается и разряжается. Это занимает тем больше времени, чем больше выходное сопротив­ление источника уп­равляющего сигнала.

Плохо то, что в процессе перезаряд­ки ёмкости полевой транзистор находится в активном режи­ме и сопротивление его канала до­вольно велико. Поэтому за время пере­ключения в кристалле транзистора вы­деляется значительная мощность, что может привести к его перегреву и не­обратимому повреждению. Единствен­ный способ борьбы с этим явлением — ускорение процесса перезарядки. Для этого полевыми транзисторами управ­ляют через специализированные усили­тели (драйверы), имеющие низкое выходное сопротивление и обеспечи­вающие большой (до нескольких ампер) импульсный зарядно-разрядный ток. Это обеспечивает быструю перезарядку входной ёмкости полевого транзистора и, следовательно, минимизирует про­должительность его работы в активном режиме и снижает рассеиваемую на нём мощность.

Резистор R4 поддерживает на входе драйвера низкий логический уровень напряжения во время запуска микро­контроллера, пока все его выходы оста­ются в высокоимпедансном состоянии. Это исключает ненужное в это время от­крывание транзистора VТ1. Диод VD1 устраняет импульсы ЭДС самоиндук­ции, возникающие в обмотках двигате­ля вентилятора в моменты закрывания транзистора VТ1.

Во время работы программа микро­контроллера постоянно следит за нали­чием и работоспособностью датчика температуры. Если связи с ним нет, она переходит в аварийный режим работы. В этом режиме независимо от темпера­туры охлаждающей жидкости вентиля­тор на 33 с будет включён на полную мощность, а затем на такое же время выключен. Конечно, это далеко не опти­мальный вариант охлаждения двигате­ля, но он предотвращает его полный отказ в отсутствие охлаждения. О пере­ходе в аварийный режим сигнализирует включение светодиода HL1. Если нару­шение связи с датчиком было времен­ным, после её восстановления устрой­ство переходит в нормальный режим работы.

В программу микроконтроллера для управления вентилятором заложены в виде констант следующие исходные данные:

  • Тmin = 87 — температура охлажда­ющей жидкости, °С, при которой венти­лятор должен начинать работать с ми­нимальной частотой вращения;
  • Тmax = 92 — температура охлаж­дающей жидкости, °С, при которой час­тота вращения вентилятора должна достичь максимального значения;
  • N1 = 70 — значение загружаемого в регистр сравнения таймера кода, обеспечивающее вращение ротора вентилятора с минимальной частотой.

Как известно, промышленные дат­чики, предназначенные для управления работой вентиляторов охлаждения, имеют два основных параметра — тем­пературу включения и температуру выключения. Их и следует выбрать в ка­честве Тmax и Тmin. Значение N1 нужно задать таким, при котором постоянная составляющая напряжения на двигате­ле вентилятора равна напряжению его трогания Uтр.

Проблема в том, что напряжение тро­гания не принято указывать в техниче­ских данных вентиляторов, поэтому найти в литературе или в докумен­тации значение этого параметра автору не удалось. Его пришлось определять экспериментально. Ме­тодика проста — подавая напряже­ние на двигатель, найти его значе­ние, при котором вал начнёт мед­ленно (оборот за одну-две секун­ды), но устойчиво вращаться. Для большинства двигателей посто­янного тока с номинальным напря­жением питания 12 В напряжение трогания лежит в пределах 3…5 В.

При запуске программы микро­контроллер на основании значений Тmax, Тmin и N1 рассчитывает Dn — требуемую крутизну зависимости значения загружаемого регистр сравнения таймера кода от темпе­ратуры:00

Затем начинается главный цикл программы. Прежде всего, происходит проверка связи с датчиком температу­ры, а при её отсутствии — переход в аварийный режим работы. Такую про­верку программа выполняет каждую секунду. Если очередная проверка показывает, что датчик работает, восста­навливается нормальный режим рабо­ты.

Когда датчик исправен, он измеряет текущую температуру охлаждающей жидкости Т. Если она ниже Тmin, про­грамма выключает вентилятор, в про­тивном случае вычисляет требуемое значение управляющего кода по фор­муле00

Пропорционально ему будут уста­новлены коэффициент заполнения пи­тающего двигатель напряжения и, сле­довательно, частота вращения его ро­тора. В результате температура охлаж­дающей жидкости при неизменной нагрузке на двигатель поддерживается постоянной. При переменной нагрузке температура колеблется в небольших пределах внутри интервала Тmin…Тmax.

Рис. 2

Все детали устройства, за исключе­нием датчика ВК1 и светодиода HL1, размещены на печатной плате разме­рами 58×65 мм, чертёж которой пока­зан на рис. 2, а расположение элемен­тов — на рис. 3.

Рис. 3

Микросхемы впаяны непосредст­венно в плату без панелей, применение которых в условиях повышенной вибра­ции нежелательно. На плате имеются не показанные на схеме контактные площадки SCK, RST, VCC, MISO, MOSI, GND, к которым на время программи­рования микроконтроллера припаи­вают одноимённые провода от про­грамматора. При этом плату и програм­матор во время программирования следует питать напряжением +5 В (VCC) от одного источника.

Плата рассчитана на установку ре­зисторов и конденсаторов типоразме­ра 1206 для поверхностного монтажа. Диод SR2040 (URL: http://files.rct.ru/pdf/diode/5261755198365.pdf (27.06.16)) — в двухвыводном корпусе Т0220АС. Вместе с транзистором IRF3808 он закреплён с применением теплопроводной пасты на общем теплоотводе с площадью охлаждаю­щей поверхности около 60 см 2 .

Принцип крепления транзисто­ра 5 или диода к теплоотводу 1 и всего узла к печатной плате 2 пока­зан на рис. 4. Диод изолирован от теплоотвода слюдяной прокладкой, а от крепящего винта 4 и металли­ческой втулки 3 — изоляционной втулкой (изолирующие элементы на рисунке не показаны). Между корпусами диода и транзистора находится третья точка крепления теплоотвода к плате. Здесь он так­же закреплён винтом и втулкой.

Рис. 4

Все печатные проводники пла­ты, по которым течёт ток двигателя вентилятора, должны быть покрыты слоем припоя толщиной не менее 0,7… 1 мм, а сечение подводящих проводов должно обеспечивать пропускание этого тока.

Светодиод HL1 целесообразно вынести в салон автомобиля, чтобы водитель имел оперативную инфор­мацию о текущем режиме работы устройства.

Датчик DS18B20 (ВК1) следует по­местить в корпус от штатного контакт­ного датчика температуры охлаждаю­щей жидкости, из которого предвари­тельно следует удалить всю «начинку». Такой корпус можно и выточить из латуни с сохранением габаритных и присоеди­нительных размеров. Размещение дат­чика DS18B20 в корпусе показано на рис. 5. Датчик 4 с припаянным к его выводам разъёмом 1 поме­щают в полость корпуса 3 так, чтобы его верхушка, на которую нанесён слой теплопроводной пасты 5, касалась дна полости. После этого полость заливают термостойким герметиком 2.

Рис. 5

Разъём 1 должен иметь анти­коррозийное покрытие контактов, быть брызгозащищённым, надёж­но фиксировать ответную часть, не допуская её отстыковки под действием вибрации. Подго­товленный датчик устанавливают на место штатного.

Собранная плата помещена в корпус подходящих размеров, ко­торый размещён в моторном от­секе автомобиля. В корпусе пре­дусмотрены вентиляционные от­верстия.

Микроконтроллер ATtiny2313A может быть заменён другим семейства AVR, имеющим как минимум один 8-разрядный и один 16-разрядный таймер и не менее 2 Кбайт программной памяти. Естественно, замена микроконтролле­ра потребует перекомпиляции програм­мы и, возможно, изменения топологии печатной платы.

Вместо неинвертирующего драйве­ра нижнего плеча ТС4420ЕРА можно использовать другой подобный, напри­мер, МАХ4420ЕРА.

Диод с барьером Шотки SR2040 можно заменить аналогичным с допус­тимым обратным напряжением не ме­нее 25 В и допустимым прямым током не менее рабочего тока вентилятора. Однако диоды Шотки с обратным напря­жением более 40 В применять не реко­мендуется, так как большее прямое па­дение напряжения на таком диоде при­ведёт к возрастанию тепловыделения.

Замену полевому транзистору IRF3808 с изолированным затвором и каналом n-типа следует подбирать с допустимым постоянным током стока при температуре 100 °С в 2,5…3 раза больше рабочего тока вентилятора и с сопротивлением открытого канала при рабочем токе вентилятора до 20 А — не более 10 мОм, а 20…30 А — не более 7 мОм. Допустимое напряжение сток- исток должно быть не менее 25 В, а затвор—исток — не менее 20 В.

Правильно собранное из исправных деталей устройство потребует налажи­вание только в том случае, если исход­ные данные в прилагаемом варианте программы, о которых было сказано ранее, не соответствуют требуемым. В этом случае их нужно откорректировать в исходном тексте программы, заново откомпилировать его в среде разработ­ки Bascom AVR и загрузить в память микроконтроллера вместо приложенно­го к статье файла Cooler-test.hex полу­ченный НЕХ-файл.

Если напряжение трогания двигате­ля вентилятора неизвестно, его можно определить экспериментально. Для это­го в память микроконтроллера вместо рабочей программы нужно загрузить разработанную мной отладочную про­грамму. В приложенном к статье файле Cooler-test.hex содержатся её коды. Конфигурацию микроконтроллера про­граммируют одинаково для рабочей и тестовой программ в соответствии с рис. 6, где показано окно установки конфигурации программатора AVRISP mkll.

Рис. 6

Через 3 с после включения питания программа Cooler-test начинает управ­лять вентилятором, постепенно уве­личивая от 55 до 95 шагами по 5 единиц код, задающий коэффициент заполне­ния питающего вентилятор импульсно­го напряжения. Это примерно соответ­ствует изменению постоянной состав­ляющей этого напряжения от трёх до пяти вольт. Длительность каждой ступе­ни — 10 с, в течение которых вентиля­тор и светодиод HL1 включены, и пауза длительностью 5 с, в течение которой напряжение с вентилятора снято, а све­тодиод погашен. Об окончании работы программы сигнализирует серия из пяти коротких вспышек светодиода.

Наблюдая за светодиодом, неслож­но определить, на какой ступени вен­тилятор начал вращаться, и определить значение N1, которое сле­дует записать в основную про­грамму.

Работу устройства в аварий­ном режиме проверяют, отклю­чив разъём от датчика темпера­туры. При этом вентилятор дол­жен включиться и работать на полную мощность в прерывистом режиме (33 с — работа, 33 с — пауза). Светодиод HL1 при этом должен светиться. Его желаемую яркость устанавливают подбор­кой резистора R3.

Автор: А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.
Источник: Радио №11, 2016

Источник

Adblock
detector