Aleksandr Bashkirev, 28 de ani
Eu conduc BMW 3 serie muzhitsky designer
Volgograd, Rusia
Bună ziua!
Vreau să vorbesc despre cum am făcut un controler de ventilator pentru mașina mea.
Primul lucru pe care vi-l voi spune despre contextul acestei scheme. Am o legătură vâscoasă în mașină din fabrică, dar după instalarea unui motor non-nativ nu se potrivea. A trebuit să pun ventilatorul electric și alegerea a căzut pe fanii dubli de pe teren. Le-am conectat prin releu și senzorul TM-108. Cu toate acestea, au apărut destul de repede o serie de probleme:
1) Senzorul de temperatură a refuzat să funcționeze.
Am schimbat-o, dar după o lună a dispărut din nou. Și înlocuirea senzorului am acea cântare, precum și este în țeavă de ramificație și că ar trebui schimbată, este necesar să scoateți țeavă de ramură și să scurgeți lichidul de răcire și, pentru a face acest lucru, scoateți protecția motorului și antera. În general, am scuipat și am pus butonul în cabină. Dar să conduci cu un buton așa cum înțelegi așa-atâta plăcere.
2) Al doilea link slab a fost releul. Timp de un an le-am schimbat deja cinci. nu stați (desigur, au existat două relee pentru a pune un releu separat pe fiecare ventilator) Dar chestia este că circuitul releu nu mi-a plăcut în principiu. Iar punctul de vedere aici este în paragraful următor.
3) Zgomot. Ventilatoarele din teren fac zgomotos. Îl conduc deja în flux prin sunetul fanilor. Și într-o zi m-am dus la benzinărie. cisternă sa uitat la mașină pentru o lungă perioadă de timp, iar apoi a avut loc un dialog:
Cisternă: Aveți fanii de pe teren sau ceva de genul ăsta.
Eu: Da.
Cisternă: Și este clar.
În același timp, el nu vedea mașina din față, a ghicit de sunet.
4) Și ultimul. Când ventilatorul este pornit, lumina este stinsă, chiar și turația motorului scade ușor. Curentul de pornire este enorm. În consecință, este necesar cel puțin un început bun.
În general, m-am gândit că m-am gândit că cu toate acestea să fac și să decid. Avem nevoie de un controler care să controleze funcționarea fanilor. Controlorul funcțional ar trebui să fie următorul:
1) capacitatea de a personaliza rapid și ușor la orice ventilatoare și senzori (Bluetooth și aplicația mobilă sau aplicația USB și Win pe laptop?)
2) lucrați cu orice senzori
3) lucrați cu orice ventilatoare, marja de putere
4) controlul vitezei ventilatorului fără trepte
5) absența contactelor mecanice în circuitul ventilatorului.
Controler creier - Microcontroller
Evident, fără un microcontroler nu poți face asta. Alegerea a căzut pe stm32f103 pur și simplu pentru că cărțile de depanare cu ea au fost disponibile și, în plus, sunt doar familiarizat cu stm32. AVR cu PIC-urile mi-au ocolit, și Arduino ... e prea plictisitor.
Foto 1. stm32f103 Board
Partea de putere a circuitului
Următorul moment este alegerea cheilor de alimentare, este evident că singura opțiune este tranzistoarele CMOS puternice. Acestea sunt n-canal și p-canal. Și n-canalul este întotdeauna mai puternic decât 20-30%. Acest lucru se datorează tehnologiei de fabricație și din aceasta nu poate scăpa. Cea mai ușoară modalitate de utilizare a tranzistorilor cu efect de câmp este un tranzistor n-canal în brațul inferior și un tranzistor cu canal p în brațul superior. Asta se dovedește, de atunci câmpurile cu câmp n-canale sunt mai puternice, atunci trebuie să desenați o diagramă a brațului inferior și totul va fi bine. Dar atenție la desen.
Foto 2. Diferențe ale brațelor superioare și inferioare.
După cum se poate vedea din figura din bratul inferior, plus este întotdeauna conectat la sarcină și comutarea se face prin conectarea masei. Nu mi-a plăcut deloc. Tragerea unui plus constant de la baterie la fani este o idee greșită în opinia mea. Și pentru a lua plus de releu principal sau de blocare aprindere ideea este chiar mai rău ca din nou vor exista probleme cu încărcarea pe releu sau grup de contact. Utilizați aceiași câmperi de canale p care încă nu au dorit, deoarece curenții limitați au mult mai puțin.
Cu aceste reflecții am ajuns la căutarea unei scheme pentru includerea unui câmp cu n-canal în brațul superior. Totul sa dovedit a fi destul de simplu și a fost inventat în fața noastră (ceea ce nu este surprinzător în general) și astfel conducătorul jucătorului de câmp n-canal al brațului superior este: IR2117:
Foto 3. Conectarea tipică a brațului superior cu un tranzistor cu efect de câmp - Ir2117
Acest conducător auto pompează tensiunea la poarta tranzistorului la aproximativ 30 volți, astfel încât tensiunea impulsului să fie de 15 V, ceea ce corespunde deschiderii totale a tranzistorului.
Cu toate acestea, nu totul este la fel de simplu cum pare. Ideea este că tensiunea este pompată prin încărcarea stocată în condensatorul de bootstrap. Dar acest condensator trebuie de asemenea încărcat. Acest circuit funcționează numai în modul pulsatoriu. În absența unui semnal, capacitatea bootstrap-ului este încărcată. Experimentele mele au arătat că atunci când se alimentează de la 12-13 V, ciclul maxim de sarcină este de 70%. Cei care folosesc acest circuit, nu putem overclock fanii cu mai mult de 70% din viteza maximă. Desigur, acest lucru nu este acceptabil.
Mergând mai departe, m-au condus la o schemă de pompare a capacității bootstrap folosind timer-ul n555. Acest sistem a fost elaborat de inginerii IR. Desigur, nu merită să o utilizați direct, mai întâi driverul este diferit și de ce avem nevoie de un cronometru extern atunci când avem un microcontroler.
Fotografia 4. Schema capacității pompei de încărcare a pompei folosind un temporizator extern.
Circuit de intrare senzor de temperatură
Ultima sarcină a fost aceea de a procesa senzorul de temperatură.
Dependența tipică a rezistenței senzorului rezistiv la temperatură arată aproximativ ca aceasta:
Fotografia 5. Dependența rezistenței senzorului rezistiv la temperatură.
Pentru a controla ventilatoarele, nu este nevoie să măsurați temperaturi sub 70 de grade, dar în același timp ocupă cea mai mare parte a intervalului senzorilor. În consecință, dacă conectați senzorul la ADC printr-un circuit rezistiv, precizia măsurării temperaturii va fi mică și va fi dificil să se realizeze un control al vitezei netede. Prin urmare, sa decis utilizarea unui amplificator diferențial pe amperi op. Și pe intrarea neinversivă, setați tensiunea corespunzătoare temperaturii minime de măsurare solicitate. Și pentru a alege factorul de câștig astfel încât la temperatura maximă la ieșirea op-amperului a existat o tensiune de referință a ADC. O astfel de schemă vă permite să renunțați la o gamă inutilă de măsurare. Desigur, pentru a asigura universalitatea schemei, intervalul va trebui să fie extins, dar precizia este încă un ordin de mărime mai mare.
Schema
Ei bine, partea introductivă este finalizată, vom trece la diapozitive)
Fotografia 6. Schema dispozitivului.
Iată schema pe care am obținut-o ca rezultat. Există două canale PWM controlate de la un senzor. Această schemă nu arată posibilitatea setării, adică nu există Bluetooth sau USB. Problema este că, pentru început, este necesar să se definească cu caz, Și în acest scop este necesar să se definească cât de mult va fi puternic cheile încălzite. Este posibil să aveți nevoie să utilizați un carcasă din aluminiu și apoi să uitați de Bluetooth. Și se pune problema furnizării protecției împotriva prafului și a umidității pentru conectorul USB.
Și așa, puțin despre cum și ce pentru schemă. Tranzistoarele Q5 și Q6 funcționează într-un mod cheie și sunt necesare pentru a converti ieșirea microcontrolerului cu un nivel de unitate egal cu 3.3V la intrarea conducătorului auto ir2117 cu un nivel de 12V.
Transmițătorii Q7 Q8 funcționează de asemenea într-un mod cheie și oferă capacitatea de încărcare a driverelor. Rezistor R4 stabilește temperatura minimă măsurată de sistem, cu cât rezistența este mai mare, cu atât temperatura minimă măsurată este mai mică. Diodele D2 D4 Diodele Schottky de protecție, disipând energia inductivă stocată în bobinele motorului atunci când motorul este deconectat de la tensiunea de alimentare. Alimentarea cu energie a microcontrolerului și a op-ampului este asamblată pe stabilizatorul LM7805.
plată
Primele teste ale circuitului au trecut pe tabela de depanare:
Fotografia 7. Vedere finală a cardului de debug cu controlerul ventilatorului.
Vorosh toate, dar acest lucru este doar un canal)
Dar totul a început atât de bine:
Fotografia 8. Primele teste ale controlerului n-canal din brațul inferior și reostatul conectate direct la MC.
După ce totul a funcționat pe tabla de depanare, a fost necesar să verificăm circuitul sub sarcină în condiții de luptă reale, ca să spunem așa. Așa că am decis să colectez mai întâi totul în DIP pentru simplitatea îmbunătățirilor în cazul a ceea ce.
Fotografia 9. Versiunea beta a controlerului. pe fondul senzorului 23.3838 de la precedent. Acesta va fi utilizat împreună cu controlerul.
Poză 10. Am instalat pe mașină.
Imediat la instalare mi-am dat seama că nu am prevăzut oprirea circuitului când aprinderea a fost oprită. Se presupunea că alimentarea cu energie a circuitului ar merge direct de la baterie pentru a evita orice întrerupătoare mecanice pe calea curentă. Cu toate acestea, cu o astfel de schemă, controlerul este mereu pornit și consumă aproximativ 30mA, ceea ce nu este bun. A trebuit să taie calea și să hrănesc separat toată logica, luând plus de releul principal.
Al doilea dezavantaj semnificativ a fost că tastele sunt încălzite la sarcină maximă. Și la sarcină parțială, diodele de protecție sunt încălzite. Faptul este că ar fi trebuit să creeze o schemă care să nu necesite răcire, care ar fi suficientă locuință din plastic. Am decis să adaug un alt element în paralel. Nu am schimbat taxa, este încă o probă.
Fotografia 10. Al doilea rând de chei și diode.
Cu toate acestea, cheile și diodele sunt încă încălzite în mod semnificativ, în ciuda faptului că tastele au un curent maxim de 110 A și un impuls de 300 A! Pe tablă există patru bucăți. Teoretic, circuitul ar trebui să poată transmite până la 440A DC și până la 1200 în puls! În timp ce sarcina reală când este complet pornită este de aproximativ 30A DC. Acea rezervă de energie de 14 ori, dar cheile sunt încă încălzite! În consecință, trebuie să decideți în privința cazului de aluminiu. Sau este suficient să puneți radiatoarele în interiorul unui carcasă din plastic, deoarece se află acum pe stabilizator.
Timpul va spune, dar în timp ce mergem așa, să vedem câte vor trăi.
În general, munca este în curs de desfășurare.
2 m Etichete: răcire dvc, controler ventilator, shim, stm32, comode, tranzistor cu efect de câmp.
Unde este șoferul? Intrarea este un semnal PWM convențional.
Și circuitul de încărcare al condensatorului bootstrap descarcă celălalt condensator (în circuit este c9 și c10) la condensatorul de bootstrap cu o frecvență mai mare decât frecvența ștanțării primare. Datorită acestui fapt, menținerea stresului necesar pe bara de rulare.
De fapt, am privit sursa de tensiune osciloscop la 100% încredere și nu există nici măcar o ezitare a unor 11 volți stabili.
În plus, chiar dacă capacitatea bootstrap-ului a fost descărcată, tu ai spus că șoferul va opri tranzistorul pentru a împiedica funcționarea în modul liniar și nu va fi încălzirea tranzistorului. Da, am încercat, de asemenea, atunci când încerc să deschid un tranzistor cu o acuratețe de sută la sută, fără a schimba, se dovedește o rată de taxare de 70% cu o frecvență de 5 kHz, deci șoferul funcționează. Deci, presupuneți, nu arătați bine.
- Să presupunem că tranzistorul este deschis, pe sarcină - tensiunea de alimentare este de 12V. Același număr la sursă, evident. Pe obturator trebuie să aveți + 22V.
- a urmărit sursa porții de tensiune la o sută de procente de încredere și nu există nici măcar o ezitare a oricăror 11 volți stabili.
Confuzi tensiunea sursei gate-sursă și tensiunea de la poartă la masă! Dacă tensiunea de sarcină este de 12 V și tensiunea sursei poartă este de 11 volți, atunci tensiunea gate-to-ground este de 23 V. Totul a adus-o pe Karl!
Pentru aceasta, IR2117 în sine este responsabil, în interiorul său există tranzistori care trage șurubul la sursă. În plus, am văzut tensiunea ZI ca un osciloscop, există fronturi ideale. Ei bine, plus toate cele mai încălzite tranzistoare sunt încălzite la viteza maximă atunci când nu există nici un PWM și tranzistorul este complet deschis. La PWM de 70% nu există aproape nici o încălzire.
În foaia de date IR2117 există rezistență în obturatorul MOSFET. Aproximativ 15-20 ohmi. Are sens pentru a pune, astfel încât să nu supraîncărcați conducătorul auto.
Da, o voi face. Multumesc pentru remarca!