Простой блок управления отопителем ВАЗ-2110

На ВАЗ-2110 (2002 г.) печка стала выдавать только холодный, или только горячий воздух, да и вентилятор стал работать только на максимальной скорости. Выяснилось, что износился датчик положения заслонки отопителя (углеродистый переменный резистор - вышел из строя) и перегорел дополнительный резистор двигателя вентилятора печки. Да и раньше у вентилятора было несколько больших и очень больших скоростей.

После оценки объёма работ по ремонту, и стоимости запасных частей решили изготовить блок управления, который бы работал с указанными неисправностями, а по затратам и своим свойствам превосходил заводской вариант.

Получилось…

Через 4 года эксплуатации высох двухсторонний скотч, крепящий лицевую панель с накладками кнопок. Приклеил наскоро «Моментом», разъело краску, внешний вид пострадал.

Основные достоинства:
- Нет необходимости покупать новый моторедуктор отопителя с датчиком (≈1500 р-продаётся только в сборе) и менять его.
- Нет необходимости покупать новый резистор вентилятора отопителя (≈300 р) и менять его.
- Нет необходимости покупать новый датчик температуры салона (который стрекочет около уха сверху) (≈300 р) и менять его.
- Современный вид и функционал. Регулировка скорости вентилятора от нуля. Поддержание заданной температуры.
- Дешевизна комплектующих (300-500 р).

Конструкция собрана в корпусе от старого блока. Штатная плата удалена. Лицевая панель – отклеена .Остаётся только пластмассовый корпус.

Элементы управления устройством:
- выносной датчик температуры DS18S20 в корпусе TO-92 (DS1820).Он размещается в салоне вблизи воздуховода.
- кнопки задания температуры и скорости вентилятора
- электронные концевые датчики – реализованы схемотехнически и программно.

Перейдём к принципиальной схеме.

Схема содержит несколько необычных схемотехнических решений, но - они проверены и хорошо работают. Интересна схема управления от микроконтроллера направлением вращения коллекторного двигателя (12 В) с определением заклинивания. Также интересна схема драйвера затвора полевого транзистора.

Схема построена на основе микроконтроллера PIC16F628A в корпусе DIP18.Он работает от внутреннего генератора с частотой 4 МГц. Микроконтроллер установлен в «кроватку» для извлечения при прошивке.

Вместо датчика положения двигателя заслонки отопителя введены датчики концевых положений. Их работа основана на принципе увеличения тока двигателя при заклинивании. При увеличении тока, напряжение на резисторе R24 увеличивается до 0.4-0.6 В, транзистор VT4 (BC337-40) открывается, на выводе 3 (RA4) микроконтроллера сигнал меняется с «1» на «0». Микроконтроллер получает сигнал «крайнее положение».

Регулировка температуры производится по данным выносного датчика температуры DS18S20 небольшими перемещениями заслонки. При неисправности или обрыве датчика - перемещение заслонки при нажатии на кнопки «+»,  «-»  С^о.

На транзисторах VT5,VT8(BC337-40)  и VT6,VT7(BC327-40) собрана схема управления коллекторным двигателем заслонки. При лог.1 на одном из выводов 1(RA2), 2(RA3) микроконтроллера двигатель вращается в необходимом направлении.

Двигатель вентилятора ВАЗ-2110 потребляет ток до 16 А, он управляется ШИМ, посредством мощного полевого транзистора VT1(IRFZ48N). Мощный диод VD4 (2Д213А) предназначен для подавления влияния индуктивности двигателя. На транзисторах VT9 (BC337-40), VT10(BC327-40), оптроне V1(PC817C) и диоде VD1(1N4007) собрана схема драйвера затвора полевого транзистора. Используется аппаратный ШИМ микроконтроллера с выхода 9(B3).Он работает на частоте около 20 кГц.

Светодиодный индикатор - сдвоенный зеленого цвета (LTD585G 'LITEON'). Используется динамическая индикация посредством ключей VT2,VT3(BC337-40).Кнопки управления подключены к тем же портам микроконтроллера, что и индикатор. Опрос кнопок производится с частотой около 4-5 Гц. На это время индикатор отключается (несколько микросекунд - глазом не заметно).

Цепь аналогового датчика температуры (термистора) R19,C6 не используется. Но если у кого-то будет желание, то его можно(и даже нужно) использовать.

Питание цифровой части от +5 В стабилизатора типа КРЕН5А или импортного аналога 7805.

Настройка устройства

Настройка устройства заключается в правильном подключении трёх проводов: +12 В, земли, +вентилятора (К10) к автомобильной колодке «папа» 6 контактов (купить в автомагазине). И в подключении двух проводов с 3мм «папами» к контактам моторедуктора в штатном разъёме (К11,К12). Если температура будет регулироваться неправильно (скакать от минимума до максимума), то эти два контакта нужно поменять местами. Подключение производится в соответствии со схемой электропроводки ВАЗ-2110.

Алгоритм работы микроконтроллера:

1. При первом включении после прошивки происходит калибровка: измеряется время перемещения из одного крайнего положения в другое. (Важно, чтобы напряжение было близко к рабочему, желательно в течение 10 сек запустить двигатель).

2. Происходит отображение «88», для проверки индикаторов.

3. Первоначальное измерение температуры. Определение исправности датчика температуры. Если разница от заданного значения большая, то перемещение заслонки до соответствующего крайнего положения.(при неисправности датчика температуры- не выполняется).

4. Основной цикл работы:
- Измерение температуры с периодом 5-6 с. Определение исправности датчика температуры. При отличии от установленной - перемещение заслонки. (От 1 до 3-х  условных шагов (если не крайнее положение). Шаг - время включения двигателя заслонки. Время зависит от начальной калибровки.)
- Опрос кнопок и изменение значений установки. При изменении температуры происходит запись во FLASH (запоминание). При изменении скорости вращения – изменение скважности ШИМ.
- Через 5-6 с происходит уменьшение яркости индикаторов до одной четверти. Индикаторы отображают текущую температуру.
- С частотой 40-50 Гц происходит динамическая индикация текущего параметра (скорость вращения, заданная температура, измеренная температура (яркость-0,25)).

Исходный проект прилагается и он хорошо прокомментирован.

Проект создан в P-CAD2001 и Microcode Studio (PIC-BASIC). Программирование микроконтроллера – IС-prog при помощи JDM программатора (упрощенный вариант из 3-х резисторов - самый простой JDM программатор).

При программировании: INT RC-I/O, WDT-OFF , PWRT-ON , MCLR-ON , BODEN – ON , LVP-OFF , CPD-OFF, CP-OFF.

Плата - односторонняя с проволочными перемычками. Изготовлена методом ЛУТ. Она размещается в передней части корпуса там, где раньше были ручки управления. Для изготовления платы необходимо скачать Р-СAD2006 viewer (free) или «купить» любой P-CAD от 2000 г. И распечатать шаблон.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Altium Designer
• PIC
• Микроконтроллер