Включение вентилятора от датчика температуры схема: NTC датчик температуры для включения вентиляторов

Автоматическое термореле для охлаждения двигателя в автомобиле

У многих, даже у большинства, легковых автомобилей в системе охлаждения двигателя работает электрический вентилятор, периодически обдувающий воздухом радиатор системы охлаждения двигателя. В разных автомобилях, схема управления этим вентилятором решена по-разному, в одних на радиаторе установлен датчик-термовыключатель, который уже на заводе-изготовителе настроен на определенную температуру, и при её достижении, замыкает контакты, подающие ток на обмотку реле включения электромотора электровентилятора.

В других, используется общий датчик датчик температуры двигателя, представляющий собой терморезистор, а решение включать электроветилятор или не включать принимает ЭБУ (электронный блок управления)автомобиля.

И там и здесь, есть одна и та же проблема, — температурный порог включения вентилятора не регулируется ни в зависимости от погоды, времени года, режима эксплуатации, используемой охлаждающей жидкости, или просто, желания водителя. В результате, машина летом перегревается и может вскипеть, а зимой печка греет плохо. К тому, же возникают большие проблемы при замене одного типа охлаждающей жидкости на другой.

У современных автомобилей, у которых решение о включении вентилятора принимает ЭБУ на основе сопротивления датчика температуры, проблему можно решить внесением изменений в прошивку ЭБУ, но это дорого и не всегда возможно. У автомобилей с термовыключателем есть возможность один термовыключатель заменить другим, на другую температуру, но это процесс трудоемкий и не всегда можно найти подходящий датчик.

А ведь, хотелось бы, просто иметь возможность подкрутить отверткой некий подстречный винтик, и им отрегулировать необходимую (или желаемую) температуру включения вентилятора системы охлаждения. Понятно, что решить вопрос можно обыкновенной схемой терморегулятора, где информацию о температуре можно будет брать с датчика температуры. Это может быть тот самый датчик, который взаимодействует с ЭБУ, либо датчик на стрелочный индикатор температуры, все зависит от конкретного автомобиля, вернее, его схемы.

Схема термореле

Схем терморегуляторов в радиолюбительской литературе описано великое множество, поэтому, ни сколько не претендуя на оригинальность, привожу ту схему, которую собрал лично для своего автомобиля. Как уже сказал выше, схема практически типовая. Состоит она из компаратора на операционном усилителе и двух цепей, задающих напряжение на его входах.

Напряжение на неинвертирующем входе устанавливается подстроечным резистором R2, а напряжение на инвертирующем входе берется с датчика температуры двигателя, который представляет собой терморезистор, образующий, вместе с другими деталями схемы автомобиля, термозависимый делитель напряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема термореле для включения охлаждения двигателя в авто.

На выходе схемы есть ключ на транзисторе VT1, его коллектор подключают к обмотке реле, управляющего электровентилятором. А питание на схему подают с выхода замка зажигания автомобиля, так, чтобы питание на схему поступало только при включенном зажигании. Это нужно потому, что при выключенном зажигании напряжение на цепь датчика температуры обычно не поступает, соответственно, напряжение на датчике температуры падает до нуля, независимо от величины температуры.

Работа схемы

Подстроечным резистором R2 устанавливается некоторое напряжение на выводе 3, которому соответствует температура включения вентилятора.

Когда температура охлаждающей жидкости ниже заданной, сопротивление датчика температуры высоко, и напряжение на нем существенно выше напряжения на выводе 3 А1. Поэтому, на выходе операционного усилителя А1, работающего как компаратор, будет низкое напряжение. Транзистор VT1 будет закрыт, и ток через него на обмотку реле включения вентилятора поступать не будет.

Так как в качестве компаратора здесь используется обычный операционный усилитель типаКР140УД608, минимальное напряжение на его выходе несколько отлично от нуля, поэтому, чтобы улучшить закрывание транзистора VT1 в цепь его эмиттера включены два диода типа 1N4004. Если при налаживании этого окажется недостаточно, количество этих диодов нужно увеличить.

Когда температура охлаждающей жидкости достигает и превышает заданную, сопротивление датчика температуры низко, и напряжение на нем ниже напряжения на выводе 3 А1. Поэтому, на выходе операционного усилителя А1 высокое напряжение. Транзистор VT1 открывается и пускает ток на обмотку реле включения вентилятора. Подстроечный резистор R2 — многооборотный.

Шеклев М. В. РК-2016-03.

Усовершенствование датчика включения вентилятора | Каталог самоделок

Рубрика: Датчики

Состояние двигателя автомобиля напрямую зависит от эффективной работы вентилятора охлаждения. Особенно это актуально для автомобилей марки ВАЗ-2109 в летний период. В больших городах улицы перегружены транспортом, и водитель вынужден резко изменять режимы работы двигателя при движении, а это дает дополнительную нагрузку на внутренние системы машины. При этом остановиться для охлаждения двигателя нет возможности.

У модели ВАЗ-2109 большая часть поломок системы охлаждения приходится на датчик включения вентилятора. Сама деталь не очень надежная и нет гарантии, что новый образец будет работать исправно. Специалисты это связывают с большим количеством контрафактной продукции на рынке запчастей.

Поэтому информация об устройстве, положении и замене датчика включения вентилятора пригодится каждому владельцу «девятки».

Конструкция датчика очень проста. Его работа основана на деформации измерительного элемента (биметаллической пластины) под воздействием высоких температур. При этом замыкаются необходимые контакты, и идет сигнал на вентилятор.

Разные типы датчика имеют не одинаковую температуру срабатывания. Некоторые современные модели могут выбирать даже скорость вращения вентилятора, они оснащены двумя дополнительными контактами.

Узнать, что вентилятор работает не адекватно, можно довольно просто. При высокой температуре охлаждающей жидкости он не запускается, а начинает работать сразу при включении холодного двигателя. Находится датчик на нижней части радиатора. Его легко идентифицировать по двум отходящим проводам.

Обычно сразу проводят замену детали и тем самым решают проблему. Однако чтобы закрепить результат и продлить срок службы датчика, можно выполнить ряд не хитрых манипуляций по поиску истинных причин поломки:

• Когда вентилятор не работает по штатной схеме, то специалисты рекомендуют перемкнуть провода датчика между собой. Такой датчик с дефектом, если его корпус нагрелся, а вентилятор так и не включился. Если поверхность устройства теплая, но при этом повысилась температура радиатора, то необходима дополнительная проверка уровня охлаждающей жидкости и состояния термостата;
• При замкнутых проводах и отсутствующем звуке запуска реле вентилятор может не включиться. В таком случае дефект нужно искать на 4-м предохранителя, а также проверять исправность самого реле.
• Если вентилятор не включается при замкнутых проводах, а реле срабатывает в штатном режиме, то, скорее всего, произошла поломка 8-го предохранителя.
• На холодном двигателей происходит запуск вентилятора. Такой дефект можно устранить путем отсоединения от датчика одного из проводов. При остановке вентилятора нужно осмотреть контакты датчика, возможно, они залипли. Если остановка вентилятора не произошла, то причину стоит искать в неисправности управляющего реле.

В случае, если датчик включения вентилятора требует замены, то под рукой достаточно иметь только ключ на «30». Работы состоят из четырех этапов:

1. Для начала нужно отключить зажигание;
2. Охлаждающую жидкость сливают из бачка;
3. Отсоединяют контакты от колодки устройства; 
4. Гаечным ключом устройство выворачивается из посадочного гнезда. При этом нужно прилагать не большое усилие.

Монтаж датчика после замены осуществляется в обратном порядке. Мастера рекомендуют перед установкой проверить работу устройства на холодном двигателе. При этом не придется сливать из бачка охлаждающую жидкость. Потери тосола будут не большими, если замену датчика выполнить быстро.

 

---

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Как сделать вентилятор постоянного тока с регулируемой температурой

В различных электронных устройствах, таких как ЦП и игровые консоли, вы могли заметить, что процессор имеет тенденцию нагреваться во время интенсивного использования, такого как игры или моделирование, что приводит к включению вентилятора или увеличивая скорость для рассеивания тепла. Как только процессор остывает, вентилятор возвращается к своему обычному потоку или отключается.

В этом руководстве мы создадим простой вентилятор с регулируемой температурой, который будет включаться и выключаться при заданных значениях температуры без использования микроконтроллера в его цепи.

Что вам понадобится

Для сборки этого проекта вам потребуются следующие компоненты, которые можно приобрести в интернет-магазинах электроники.

• Comportator IC LM393
• Датчик температуры LM35
• Оперативный усилитель LM741
• ULN2003 ПАРЬЯНА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ
• DC FAN
• . 0011 Цифровой мультиметр
• Аккумулятор 12 В
• Паяльная станция (дополнительно: вы также можете построить этот проект на макетной плате)

Проблема: постоянное быстрое переключение вентилятора постоянного тока

Для этой задачи нам нужно, чтобы вентилятор переключался включается, когда датчик температуры определяет температуру 38°C (100°F) или выше, и выключается, когда температура падает ниже этого порога. Датчики температуры обеспечивают цепь выходным напряжением, которое можно использовать для управления вентилятором. Нам нужна схема компаратора напряжения на LM39.3, чтобы сравнить это выходное напряжение с эталонным напряжением.

Чтобы увеличить выходное напряжение датчика температуры, мы используем неинвертирующий операционный усилитель LM741 для увеличения этого напряжения, которое можно сравнить со стабильным опорным напряжением, обеспечиваемым регулятором напряжения. Кроме того, мы используем LM7805 в качестве стабилизатора постоянного напряжения 5 В.

Замечено, что когда температура приближается к 38°C, выход цепи начинает многократно переключаться между стадиями включения и выключения из-за шума в сигнале. Это дрожание или быстрое переключение может произойти, если температура не станет значительно выше 38°C или значительно ниже 38°C. Это непрерывное переключение вызывает протекание большого тока через вентилятор и электронную схему, что приводит к перегреву или повреждению этих компонентов.

Триггер Шмитта: решение этой проблемы

Для решения этой проблемы мы используем концепцию триггера Шмитта. Это включает применение положительной обратной связи на неинвертирующем входе схемы компаратора, что позволяет схеме переключаться между высоким и низким логическим уровнем при различных уровнях напряжения. Используя эту схему, можно предотвратить многочисленные ошибки, вызванные шумом, и при этом обеспечить плавное переключение, так как переключение на высокий и низкий логический уровень происходит при разных уровнях напряжения.

Усовершенствованный вентилятор с регулируемой температурой: как это работает

В конструкции используется комплексный подход, при котором данные датчика дают уровень выходного напряжения, который используется другими элементами схемы. Мы обсудим принципиальные схемы последовательно, чтобы дать вам представление о том, как работает схема.

Датчик температуры (LM35)

LM35 представляет собой микросхему для измерения температуры в помещении и выдает выходное напряжение, пропорциональное температуре по шкале Цельсия. Используем LM35 в ТО-92 упаковки. Номинально он может точно измерять температуру от 0° до 100°C с точностью менее 1°C.

Он может питаться от источника постоянного тока напряжением от 4 В до 30 В и потребляет очень низкий ток 0,06 мА. Это означает, что он имеет очень низкий самонагрев из-за низкого потребления тока, и единственное тепло (температура), которое он обнаруживает, — это окружающая среда.

Выходная температура по Цельсию LM35 дается относительно простой линейной передаточной функции:

…где:

• VOUT — выходное напряжение LM35 в милливольтах (мВ).

• T – температура в °C.

Например, если датчик LM35 определяет температуру приблизительно 30°C, выходной сигнал датчика будет около 300 мВ или 0,3 В. Напряжение можно измерить цифровым мультиметром. В этом проекте «сделай сам» мы используем LM35 в трубчатом водонепроницаемом зонде; однако его можно использовать без трубчатого зонда, как IC.

Усилитель усиления по напряжению с использованием LM741

Выходное напряжение датчика температуры измеряется в милливольтах, поэтому требуется усиление для подавления влияния шума на сигнал, а также для улучшения качества сигнала. Усиление напряжения помогает нам использовать это значение для дальнейшего сравнения со стабильным эталонным напряжением с помощью операционного усилителя LM741. Здесь LM741 используется как неинвертирующий усилитель напряжения.

Для этой схемы мы усиливаем выходной сигнал датчика в 13 раз. LM741 работает в конфигурации с неинвертирующим операционным усилителем. Передаточная функция для неинвертирующего операционного усилителя принимает вид:

Итак, мы берем R1 = 1 кОм и R2 = 12 кОм.

Электронный компаратор переключателей (LM393)

Как упоминалось выше, для безотказного электронного переключения можно использовать триггер Шмитта. Для этой цели мы используем микросхему LM393 в качестве триггера Шмитта компаратора напряжения. Мы используем опорное напряжение 5 В для инвертирования входа LM39.3. Опорное напряжение 5 В достигается с помощью микросхемы стабилизатора напряжения LM7805. LM7805 работает от источника питания 12 В или батареи и выдает постоянное напряжение 5 В постоянного тока.

Другой вход LM393 подключен к выходу схемы неинвертирующего операционного усилителя, которая описана в предыдущем разделе. Таким образом, усиленное значение датчика теперь можно сравнить с опорным напряжением с помощью LM393. Положительная обратная связь реализована на компараторе LM393 для эффекта триггера Шмитта. Выход LM393 остается активным на высоком уровне, а делитель напряжения (сеть резисторов, показанная зеленым цветом на диаграмме ниже) используется на выходе для уменьшения выходного (высокого) уровня LM393 до 5–6 В.

Мы используем текущий закон Кирхгофа для неинвертирующих выводов, чтобы проанализировать поведение схемы и оптимальные значения резисторов. (Однако его обсуждение выходит за рамки данной статьи.)

Мы разработали цепь резисторов таким образом, что при повышении температуры до 39,5°C и выше LM393 переключается в состояние высокого уровня. Благодаря эффекту триггера Шмитта она остается высокой, даже если температура опускается чуть ниже 38°C. Тем не менее, LM393 компаратор может выдавать низкий логический уровень, когда температура падает ниже 37°C.

Коэффициент усиления по току с использованием транзисторов с парой Дарлингтона

Выход LM393 теперь переключается между низким и высоким логическим уровнем в соответствии с требованиями схемы. Однако выходной ток (макс. 20 мА без конфигурации с активным высоким уровнем) компаратора LM393 довольно низкий и не может управлять вентилятором. Чтобы решить эту проблему, мы используем пару транзисторов Дарлингтона ULN2003 IC для управления вентилятором.

ULN2003 состоит из семи пар транзисторов с открытым коллектором и общим эмиттером. Каждая пара может нести ток коллектор-эмиттер 380 мА. В зависимости от текущих требований вентилятора постоянного тока можно использовать несколько пар Дарлингтона в параллельной конфигурации для увеличения максимальной пропускной способности по току. Вход ULN2003 подключен к LM39.3 компаратора и выходные контакты подключены к отрицательной клемме вентилятора постоянного тока. Другая клемма вентилятора подключена к аккумулятору 12 В.

Элементы схемы, за исключением вентилятора и аккумулятора, встраиваются в плату Veroboard с помощью пайки.

Собираем все вместе

Полная принципиальная схема вентилятора с регулируемой температурой выглядит следующим образом. Все микросхемы получают питание от батареи 12 В постоянного тока. Также важно отметить, что все заземления должны быть общими на отрицательной клемме аккумулятора.

Проверка цепи

Для проверки этой цепи можно использовать комнатный обогреватель в качестве источника горячего воздуха. Поместите зонд датчика температуры рядом с нагревателем, чтобы он мог определить горячую температуру. Через несколько секунд вы обнаружите повышение температуры на выходе датчика. Когда температура превысит установленный порог 39,5°C, включится вентилятор.

Теперь выключите комнатный обогреватель и дайте контуру остыть. Как только температура упадет ниже 37°C, вы увидите, что вентилятор выключится.

Выберите свой собственный температурный порог для переключающего вентилятора

Схемы вентиляторов с регулируемой температурой обычно используются во многих электронных и электрических приборах и гаджетах. Вы можете выбрать свои значения температуры включения и выключения вентилятора, подобрав соответствующее значение сопротивлений в схемах компаратора триггера Шмитта. Аналогичная концепция может быть использована для проектирования вентилятора с регулируемой температурой с переменной скоростью переключения, то есть быстрой и медленной.

Вентилятор постоянного тока с регулируемой температурой с использованием термистора: проект с электрической схемой

«Автоматизация хороша, если вы точно знаете, где разместить машину», В этом уроке мы создаем вентилятор постоянного тока с регулируемой температурой с использованием термистора. , так как он запускается выше заданного уровня температуры и останавливается, когда температура возвращается к нормальному состоянию. Весь этот процесс выполняется автоматически. Ранее мы сделали вентилятор с контролем температуры с помощью Arduino, где скорость вращения вентилятора также регулируется автоматически.

Необходимые компоненты

Для этого автоматического контроллера вентиляторов с термистором необходимы следующие компоненты:

• ИС операционного усилителя LM741
• NPN-транзистор MJE3055
• Термистор NTC — 10k
• Потенциометр – 10k
• Резисторы — 47 Ом, 4,7 кОм
• Вентилятор постоянного тока (двигатель)
• Блок питания-5В
• Макет и соединительные провода

 

Принципиальная схема

Ниже приведена принципиальная схема вентилятора с регулируемой температурой , использующего термистор в качестве датчика температуры:

 

определить повышение температуры. Термистор представляет собой термочувствительный резистор , сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Существует два типа термисторов NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), мы используем термистор типа NTC. Термистор NTC представляет собой резистор, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры, в то время как в PTC сопротивление увеличивается при повышении температуры. Мы также использовали термистор во многих интересных приложениях, таких как схема пожарной сигнализации с использованием термистора, переменный ток с регулируемой температурой, схема термостата на основе термистора.

 

 Все проекты на основе термисторов можно найти здесь.

Операционный усилитель IC LM741

Операционный усилитель представляет собой электронный усилитель напряжения со связью по постоянному току и высоким коэффициентом усиления. Это небольшая микросхема с 8 контактами. Операционный усилитель IC используется в качестве компаратора, который сравнивает два сигнала, инвертирующий и неинвертирующий сигнал. В микросхеме операционного усилителя 741 PIN2 — это инвертирующий вход, а PIN3 — неинвертирующий вход. Выходной контакт этой микросхемы — PIN6. Основная функция этой ИС — выполнение математических операций в различных схемах.

Операционный усилитель в основном имеет компаратор напряжения внутри, который имеет два входа, один инвертирующий вход, а второй неинвертирующий вход. Когда напряжение на неинвертирующем входе (+) выше, чем напряжение на инвертирующем входе (-), то на выходе компаратора высокий уровень. И если напряжение инвертирующего входа (-) выше, чем неинвертирующего конца (+), то выход НИЗКИЙ. Операционные усилители имеют большой коэффициент усиления и обычно используются как Усилитель напряжения . Некоторые операционные усилители имеют более одного компаратора внутри (операционный усилитель LM358 имеет два компаратора, LM324 — четыре), а некоторые — только один компаратор, например 9. 0111 LM741 . Применение этой ИС в основном включает сумматор, вычитатель, повторитель напряжения, интегратор и дифференциатор. Выход операционного усилителя представляет собой произведение коэффициента усиления и входного напряжения. Проверьте здесь другие схемы операционных усилителей.

 

Схема контактов ОУ IC741:

 

Конфигурация контактов

4 PIN №.	PIN Описание
1	Нулевое смещение
2	Инвертирующий (-) входной контакт
3	неинвертирующая (+) входная клемма
4	источник отрицательного напряжения (-VCC)
5	смещение ноль
6	Выходное напряжение контакт
7	источник положительного напряжения (+VCC)
8	не подключен

 

Работа вентилятора с автоматическим регулированием температуры с помощью термистора

Работает по принципу термистора. В этой схеме PIN 3 (неинвертирующий вывод операционного усилителя 741) подключен к потенциометру, а PIN 2 (инвертирующий вывод) подключен между R2 и RT1 (термистор), который образует схему делителя напряжения. Первоначально в нормальном состоянии выход операционного усилителя НИЗКИЙ, так как напряжение на неинвертирующем входе меньше, чем на инвертирующем входе, из-за чего NPN-транзистор остается в выключенном состоянии. Транзистор остается в выключенном состоянии, потому что на его базу не подается напряжение, и нам нужно некоторое напряжение на его базе, чтобы заставить NPN-транзистор проводить ток. Здесь мы использовали NPN-транзистор MJE3055, но здесь может работать любой сильноточный транзистор, например BD140.

Нет При повышении температуры сопротивление термистора уменьшается, а напряжение на неинвертирующем выводе операционного усилителя становится выше, чем на инвертирующем выводе, поэтому вывод 6 операционного усилителя становится ВЫСОКИМ, а транзистор включается (поскольку когда выход операционного усилителя ВЫСОКИЙ, напряжение будет течь через коллектор к эмиттеру).