Термостат

Термостат - (от греч. thermos - теплый и statos - неподвижный, стоящий) прибор для поддержания постоянства температуры. В интервале температур от -60 до 500 °С применяют жидкостные термостаты (теплоизолированные сосуды с жидкостью, в которой находятся нагреватель и терморегулятор):

спиртовой (от -60 до +10 °С),

водяной (10-95 °С),

масляный (100-300 °С),

солевой (300-500 °С);

в области от 300 до 1200 °С - электрической печи.

Электронный блок управления электровентилятором системы охлаждения двигателя.

Возможность регулировки температуры включения позволит самостоятельно установить максимальную температуру двигателя - не зависимо от параметров штатного датчика включения вентилятора или параметров запрограммированных в компьютере вашего автомобиля.

Дополнительные возможности

Это устройство может управлять стандартным авто-реле и коммутировать нагрузку до 30А, включая и выключая ее при определенной температуре датчика. Можно использовать его для управления дополнительными сигнализаторами - например, о температуре масла турбодвигателей либо температуры в АКПП. Если надо поддерживать температуру до 40 градусов - установить резистор R11 (принципиальная схема устройства) на 100кОм.

Схема

Как это работает?

На большинстве автомобилей в качестве датчика указателя температуры двигателя применяют терморезистор с уменьшающимся при возрастании температуры сопротивлением - чем горячее двигатель, тем меньшее сопротивление имеет датчик. Соответственно (при неизменном напряжении в сети автомобиля) напряжение на датчике более высокое при холодном моторе - понижается при нагреве мотора. Аналогично ведет себя и напряжение на датчике.

Указатель температуры в комбинации приборов показывает отношение напряжения на датчике температуры к напряжению в бортовой сети автомобиля. Если понадобиться включить электровентилятор при определенной температуре двигателя - то понадобится устройство, переключающее контакты реле при определенном соотношении напряжения на датчике температуры к напряжению в сети автомобиля. Именно это и делает предлагаемое устройство.

Напряжение с датчика поступает в блок через фильтр низких частот R2 C1 (см. принципиальную схему) на инвертирующий вход "-" первого операционного усилителя (ОУ1). Если температура двигателя не достигла установленной точки включения реле (устанавливается изменением положения движка резистора R2. положение ниже соответствует более высокой температуре включения реле) то потенциал на входе "-" выше чем потенциал на не инвертирующем входе "+" ОУ1 и на выходе ОУ1 имеется низкий уровень - такой же уровень и на входе ОУ2 и на его выходе - поэтому транзистор закрыт и реле обесточено.

Принцип работы ОУ в том, что он сравнивает потенциал на входах "+" и "-" и если (V+) > (V-) на выходе будет высокий уровень а если неравенство направлено в другую сторону то на выходе потенциал близок к уровню земли.

При повышении температуры датчика выше точки установленной вами для включения вентиляции, потенциалы на входах ОУ1 сравниваются и на выходе генерируется типа шим сигнал - т.е. сигнал с определенным соотношением времени низкого уровня и высокого уровня - этот сигнал интегрируется цепочкой R5 C2 и когда напряжение на C2 достигнет примерно 2/3 напряжения питания (такой потенциал на входе "-" ОУ2 благодаря резисторам R6-R8) ОУ2 переключится и на его выходе возникнет высокий уровень транзистор откроется и реле включится.

При открытии транзистора на входе "-" ОУ2 потенциал скачком уменьшиться примерно до 1/3 напряжения питания - это задает минимально возможное время переключений реле - равно оно времени изменения напряжения С2 на 1/3 напряжения питания и определяется примерно так С2*R5 секунд. Благодаря этому не происходит бесконечного переключения реле (опасного выгоранием его контактов) несмотря на довольно медленно меняющуюся температуру двигателя.

По мере снижения температуры мотора скважность шим сигнала будет уменьшаться и С2 будет разряжаться - когда потенциал на нем опуститься ниже 1/3 напряжения питания ОУ 2 переключиться в свое исходное состояние и реле выключиться.

Этот процесс периодически повторяется - каждый раз, когда температура двигателя достигает установленного вами предельного уровня и затем благополучно опускается благодаря вовремя включенному вентилятору.

Устройство достаточно надежно благодаря следующим конструктивным особенностям - R10, С3 и С4 - образуют фильтр от помех по питанию, а диод D1 делает безопасным ошибочное подключение устройства обратной полярностью. Короткого замыкания вывода Х3 на землю устройство не боится, а если вы опасаетесь, замыкания на "+" (это очень мало вероятно) то можно в разрыв провода идущего от точки Х3 вмонтировать резистор на 10 - 15 Ом 0,5 Вт - он защитит транзистор от короткого замыкания в цепи включения реле, ограничивая максимальный ток через него.

Принципиальная схема устройства

Печатная плата устройства

Блок смонтирован в металлическом корпусе автомобильного реле РС508. Имеет два вывода длиной около 20 см и провод (от Х1) для подключения к датчику длиной 0,7 м. Корпус имеет ушко для крепления.

Регулировочный винт подстроечного резистора установки температуры срабатывания - доступен снаружи.

Размещение компонентов на плате:

R2 - приклеен, регулировочным винтом в специальное отверстие.

Электронные компоненты

Микросхема: LF442CN или ACN - сдвоенный операционный усилитель с полевым входом и напряжением питания от 6 до 40 вольт.

Транзистор я использую КТ815Г, подойдут с буквами Б и В, можно применить КТ817Б2 или Г2 у них коэффициент усиления не менее 100. Ниже рисунок с расположением выводов транзистора.

Диоды - обычно применяют КД105 и КД522Б но подойдет и средней мощности на ток 0.2 и более ампер и напряжение 60 и более вольт.

Постоянные резисторы - для уменьшения размеров, чип-резисторы на 0.125 вт.

Резисторы R6 R7 R8 - могут иметь номинал от 5 ком до 2 мОм - главное чтобы они были одинакового номинала.

R2 - 10 кОм - можно использовать многооборотный подстроечник с гибкими выводами типа СП5-3. Многооборотным удобней настраивать температуру включения (можно использовать номинал от 2.2 ком до 22 ком).

Конденсаторы малогабаритные либо чипы.

Внимание!

Устройство собирается и испытано с компонентами указанными на схеме.

Подключение и настройка

Когда все спаяно и припаяны выводы (лучше по цвету штатной проводки автомобиля) - обязательно промойте плату кистью с ацетоном или растворителем от остатков флюса. Покройте нитролаком или силиконом.

Поставьте движок подстроечника R1 в среднее положение. Поместите устройство в корпус. Подключите провода согласно схеме.

Обратить внимание, что авто-стандартом является: черные провода подключаются к массе автомобиля. Обычно реле вентилятора включено, так как указано на схеме устройства. "85" это вывод обмотки реле подключенный к плюсу питания при включенном зажигании, "86" это второй конец обмотки реле и если его замкнуть на массу по обмотке потечет ток и контакт "30" реле переключится с "87" на "88". При этом включается нагрузка последовательно которой включены контакты "30" и "88". На четырех контактных реле контакт "87" отсутствует.

Нужно отыскать реле включения вентилятора своего автомобиля и посмотреть на нумерацию его выводов. Если ни к "85" ни к "86" контактам не подходят черные провода - значит ваше реле включено как надо, т.е. по схеме устройства.

При температуре двигателя в 90 градусов соответствует напряжение на датчике равное примерно половине напряжения сети автомобиля - однако есть небольшие отличия. Подключив устройство (снимите временно провод со штатного датчика включения вентилятора - если он имеется) заведите мотор, и подождите, пока он прогреется. Если устройство сработает раньше желаемой вами температуры, то поверните винт регулировки по часовой стрелке на один оборот (переместите движок подстроечника вниз по схеме) и подождите следующего включения вентилятора. Если температура достаточно высока, а вентилятор не включился - поверните винт регулировки на два оборота против часовой стрелки и подождите не менее 30 секунд, повторите эти операции до достижения желаемой температуры срабатывания реле.

Замечание:

Устройство позволяет установить практически любую температуру срабатывания - но при размещении датчика на двигателе температура должна быть выше температуры открытия клапана термостата! В противном случае вентилятор включиться но не сможет выключиться так как термостат не даст мотору охладится ниже определенной температуры.

Если автомобиль имеет реле включения электровентилятора - то можно просто подключить контакты Х2 и Х3 к штатному реле в соответствии со схемой. Если есть трудности в определении как правильно подключить устройство - то можно использовать дополнительно любое авто-реле, а его нормально-разомкнутые контакты подключить к контактам штатного датчика включения вентилятора либо параллельно силовым контактам штатного реле включения электровентилятора.