Соболь (Газель) замена регулятора оборотов печки на моделях с 2010 года

Соболь (Газель) замена регулятора оборотов печки на моделях с 2010 года

Соболь появился в автопарке семьи в 2021 году. Автомобиль 2013 года является третьим поколением модели (года выпуска с 2010 по настоящее время) с плановой модернизацией и попыткой улучшения характеристики минивэн. Замена регуляторов оборотов печки на Соболе стала третьей ремонтной работой с момента покупки и самой долгой! Длительный ремонт блока регулировки скорости вращения мотора отопителя в Газеле связан с желанием:

• не поломать пластиковую защиту;
• поставить все на штатные места;
• не испортить внутренний каркас торпеды (замена регулятора оборотов без снятия торпеды)
• подготовить быстрый доступ к блоку регулировки в будущем.

Снятие нерабочего блока и установка новой детали на печку в ГАЗ 2217 осуществлялась без снятия торпеды. По времени процедура займет около 3 часов. Основные проблемы будут вызваны с откручиванием двух саморезов защищающих микросхему на корпусе печки Соболя.

Как работает вентилятор печки

Вентилятор системы обогрева салона автомобиля представляет собой обычный двигатель переменного тока. Это может быть как простейший осевой вентилятор, так и диаметральный вариант, который чаще всего устанавливается на современных автомобилях. Устройство внутренней части вентилятора печки ничем не отличается от устройства обычного электродвигателя переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Больший интерес для нас представляет работа электродвигателя на разных скоростях. Реализуется эта возможность включением в схему дополнительного сопротивления. Резисторы увеличивают сопротивление, что приводит к уменьшению протекающей в цепи силы тока. Следовательно, вентилятор начинает вращаться медленней. Номинал резистора определяет, насколько сильным будет падение тока в цепи. Последняя скорость вентилятора является прямой, поскольку в цепь не включено сопротивление. Это позволяет вентилятору отопителя оставаться работоспособным, даже если сопротивление вышло из строя.

Схема подключения

На рисунке показана простейшая принципиальная схема подключения вентилятора печки. Когда плюсовой вывод переключателя, защищенный предохранителем, замкнут с контактом H, ток протекает к электродвигателю напрямую, заставляя его вращаться с максимальной скоростью. Когда же плюсовой контакт замкнут с контактом V, ток течет через сопротивление, что снижает скорость вращения вентилятора.
Электродвигатель отопителя моделей ВАЗ 2108, 21099 имеет уже 3 скорости вентилятора. Когда плюсовой вывод переключателя режимов замкнут на 1 контакт, в цепь включены последовательно 2 сопротивления, поэтому скорость вращения электродвигателя будет минимальной. При подаче питания на второй контакт переключателя режимов ток будет протекать через один резистор, что будет соответствовать средней скорости вращения. Соответственно, 3 контакт предназначен для подачи питания в обход дополнительного резистора и соответствует самой быстрой скорости вращения.

Именно такой принцип включения электродвигателя отопителя на большинстве автомобилей. Для лучшего понимания схемы предлагаем посмотреть видео.

Система автоматизированного управления

На схеме мы все так же видим дополнительный резистор, вот только теперь все команды передаются электровентилятору не напрямую от ручки переключения скоростей, а через блок управления системой отопления (№3). Также блок управляет электромагнитным клапаном рециркуляции салона и микромоторедуктором привода заслонки. В данной схеме используется лишь один датчик температуры в салоне, но в более продвинутых вариантах присутствуют также датчики температуры заборного воздуха, а также датчики, измеряющие в нескольких точках температуру подаваемого в салон воздуха.

Опции темы

Поиск по теме

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Принципиальная электрическая схема

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Регулятор оборотов двигателя печки

Пришла осень, понадобилась печка в автомобиле. Повернул переключатель в первое положение, второе, третье, четвёртое, и обнаружил, что вентилятор работает только в четвёртом положении. Всё бы ничего, да сильно вентилятор шумит на больших оборотах. Открыл альбом схем от автомобиля, схема не замысловатая.

Переключатель вентилятора подаёт плюс питание на двигатель через гасящие резисторы. В четвёртом положении на двигатель подаётся напрямую 12В. Всё ясно, что то произошло с этими резисторами. Почитав статьи на форумах, я заметил, что не только у меня такая проблема. Так же проблемным местом в этой цепи является и сам переключатель, на котором обгорают контакты, плавиться корпус. Конечно, проще заменить эти детали новыми, но качество комплектующих не внушает доверие и повторная поломка может произойти в любой момент. Я решил исключить из цепи проблемные цепи и разработал схему, которая с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) регулирует обороты двигателя.

Схема очень простая, в налаживании не нуждается. Сердцем устройства является микроконтроллер PIC16F628A. Весь функционал реализован программно, имеет 11 ступеней: 0% — двигатель остановлен, 10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90% — шим с соответствующим процентным заполнением, 100% — на двигатель подаётся полное напряжение. Режим отображается десятью светодиодами составленными в виде столбика. Если не требуется «иллюминация», светодиоды HL1-HL10 и резисторы R1-R10 можно не устанавливать.

В микроконтроллере используется аппаратный ШИМ, частота задана 16кГц. Если опустить ниже, может начать «петь» двигатель, если задрать выше — начинают сильнее греться транзисторы, потребуется более сложный драйвер для полевых транзисторов.

Прототип собирал на монтажной плате, так как позволяет быстро собрать и проверить устройство, а так же внести изменение в схему, если что.

Не люблю, когда что то греется, поэтому установил три в параллель силовых ключа.

Блок подключается к бортовой сети всего тремя проводами, масса слаботочная, я подцепил к минусовому проводу прикуривателя (коричневый провод). К плюсовому и выходному проводу я припаял «лепестки» и вставил их в разъём, который снял со штатного выключателя (плюсовой к красно/чёрному проводу, выход к бело/жёлтый, в моей машине).

Кнопки со шкалой так же спаял на монтажной плате небольших размеров. Из машины вытащил заглушку, прорезал в ней прямоугольное отверстие, оставив по миллиметру бортик. В графической программе нарисовал фальшпанель, распечатал её на обычном листе. По размеру вырезал две пластины из прозрачного пластика от упаковки, вставил между ними напечатанную ранее фальшпанель и вставил в заглушку. Подпёр её платой с органами управления и всё это дело залил термоклеем. Конструкция получилась довольно жёсткая. Кнопки нажимаются легко.

Работу устройства можно посмотреть в видео ниже

Прошивка для микроконтроллера находиться здесь!

Способы, как подключить регулятор оборотов

Как же подключить регулятор оборотов? Рассмотрим Motor Speed Controller 400W по 3 причинам:

1. Это наиболее популярный контроллер скоростей.
2. С его подключением возникают проблемы, из-за разметки на китайском языке.
3. Подключение почти не отличается от того, чтобы был собран своими руками.

Для начала, стоит изучить схему подключения, напечатанная на боковинке регулятора или паспорте устройства.

Теперь необходимо воспользоваться распиновкой на задней панели. Понадобится выбрать необходимые выводы. Контакты CCW и COM всегда закорочены, трогать их не нужно. Для подключения понадобится задействовать 3 нижних контакта. АС

АС – это ноль и фаза (провода устанавливаются произвольно, все же ток переменный). В FG вставляется провод заземления, если оно есть.

В общем, на этом подготовка закончена. Остается только вставить штекер от регулятора к клеммнику двигателя.

Рекомендуется в разрыв фазного провода поставить конденсатор.

Он поможет сгладить поступающее напряжение. Также не помешает установить ферритовый фильтр. Оно поможет сгладить помехи при работу.

Принцип работы

Для регулировки оборотов может использоваться способ понижения или повышения напряжения, изменение силы тока и частоты, подаваемых в обмотки асинхронных и коллекторных электродвигателей. Поэтому далее рассмотрим варианты частотных преобразователей и регуляторов напряжения.

Среди используемых в промышленной и бытовой сфере следует выделить:

• Введение рабочего сопротивления – реализуется при помощи переменных резисторов, делителей и прочих преобразователей. Хорошо обеспечивает снижение в однофазных двигателях за счет контроля скольжения (разницы между магнитным полем статора и скоростью вращения асинхронных агрегатов). Для этого устанавливаются электродвигатели большей мощности, чтобы на них можно было подавать меньшее напряжение. Соотношение по скорости оборотов будет составлять до 2 раз в сторону уменьшения.
• Автотрансформаторный – выполняется путем перемещения подвижного контакта по обмотке, что снижает или увеличивает скорость вращения электродвигателя. Преимущество такого принципа заключается в четкой синусоиде переменного тока и большой перегрузочной способности.
• Тиристорный или симисторный – изменяет величину питающего напряжения посредством пары встречно включенных тиристоров или совместного включения с симистором. Этот способ применим не только в асинхронных двигателях, но и других бытовых приборах – диммерах, переключателях и т.д.

Рис. 1. Схема тиристорного регулятора

Как видите на схеме, подаваемое на тот же асинхронный однофазный электродвигатель напряжение, проходит через переменный резистор R1 на тиристор D1 и на управляющий электрод симистора T1. Перемещая ручку тиристорного регулятора R1 изменяем и скорость вращения однофазного электродвигателя.

• Транзисторный – позволяет изменять форму подаваемого напряжения за счет преобразования числа импульсов и временной паузы между подаваемым напряжением. Благодаря чему получил название широтно-импульсной модуляции, пример такого регулятора приведена на схеме ниже.

Регулировка оборотов на транзисторах

Здесь питание однофазного асинхронного двигателя производится от линии 220В через выпрямительный блок VD1-4, далее напряжение поступает на эмиттер и коллектор транзисторов VT1 и VT2. Подавая управляющий сигнал на базы этих транзисторов, и регулируют обороты мотора.

• Частотный – преобразует частоту подаваемого напряжения на обмотки однофазного или трехфазного асинхронного электродвигателя. Это наиболее современный способ, ранее он относился к дорогостоящим, но с появлением дешевых высоковольтных полупроводников и микроконтроллеров перешел в разряд наиболее эффективных. Может реализовываться с помощью транзисторов, микросхем или микроконтроллеров, способных уменьшать или увеличивать частоту ШИМ.

Пример частотного регулирования

• Полюсный – позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя при переключении количества катушек в фазных обмотках, в результате чего изменяется направление и величина тока, протекающего в каждой из них. Реализуется как за счет намотки нескольких катушек для каждой из фаз, так и одновременным последовательным или параллельным соединением катушек, такой принцип приведен на рисунке ниже.

Регулировка оборотов переключением пар полюсов

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Технические параметры регулятора оборотов электродвигателя:

• напряжение питания: 230 В переменного тока
• диапазон регулировки: 5..99%
• напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
• максимальная мощность без радиатора 300 Вт
• низкий уровень шума
• стабилизация оборотов
• мягкий пуск
• размер платы 50×60 мм

Принципиальная электросхема

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — традиционная схемотехника для аналогичных устройств.

Элементы D1, R1 ограничивают величины напряжения питания до безопасных значений для питания микросхемы генератора.

Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания.

Элементы R3, R5 и P1 является делителем напряжения с возможностью его регулировки, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку.

Благодаря использованию резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

На рисунке ниже показано месторасположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и пуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы (регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе).

Подобный регулятор оборотов двигателя можно купить в Китае с бесплатной доставкой всего за 1,5$ (120 руб.) — Ссылка

Увеличение мощности регулятора

В испытательном варианте был использован симистор BT138/800 с предельным током 12 А, что позволяет управление нагрузкой более 2 кВт. В случае если нужно управление большими токами нагрузки — рекомендуем тиристор устанавливать за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Также кроме управления оборотами электродвигателей, возможно без каких-либо переделок применить схему для регулирования яркости ламп освещения.

Детали регуляторов вращения электродвигателей

В данных схемах возможно применить следующие замены радиодеталей: транзистор КТ817Б — КТ815, КТ805; КТ117А возможно поменять КТ117Б-Г или 2N2646; Операционный усилитель К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 — С555, КР1006ВИ1; микросхему TL074 — TL064, TL084, LM324.

При использовании более мощной нагрузки, ключевой транзистор КТ817 возможно поменять мощным полевым транзистором, например, IRF3905 или ему подобный.