|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 101-150---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 151-200
Устройство управления стеклоочистителем автомобиля «ЗАПОРОЖЕЦ»
Л. Каширцев
Устройства управления стеклоочистителями автомобилей обладают рядом недостатков. К ним относится, в первую очередь, задержка включения стеклоочистителя. Например, если видимость через лобовое стекло автомобиля внезапно ухудшилась, то задержка срабатывания в 3...8 с после включения устройства может привести даже к аварийной ситуации (ведь при скорости всего 36 км/ч автомобиль проходит за секунду 10 м).
Кроме того, устройство обеспечивает только один цикл работы (двойной ход) щеток стеклоочистителя, что при первом включении стеклоочистителя недостаточно (щетки только размазывают грязь по стеклу, еще больше ухудшая видимость). При включении стеклоочистителя необходимы 2...5 ходов щеток, чтобы они вычистили лобовое стекло автомобиля. В дальнейшем достаточен одиночный ход щеток.
Еще несколько недостатков промышленного устройства:
длительность паузы между ходами щеток не регулируется;
включение стеклоочистителя отдельным выключателем дополнительно отвлекает внимание водителя;
для получения относительно малых выдержек используется конденсатор большой емкости.
Предлагаемое устройство, собранное на тиристоре и предназначенное для управления стеклоочистителем автомобиля «Запорожец», свободно от указанных недостатков. Оно обеспечивает непрерывную работу стеклоочистителя примерно в течение 6 с (3...4 двойных хода щеток) при включении с последующим переходом на одиночные ходы. Пауза между ходами щеток регулируется в пределах 12...0,5 с. Устройство управляется одной ручкой, в крайнем правом положении которой стеклоочиститель переключается на непрерывную работу с повышенной скоростью.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема устройства управления
Ключ рабочего тока электродвигателя собран на тиристоре V6, реле времени на транзисторах V4 и V5 и конденсаторе С1. Маломощный ключ (аналог динистора) выполнен на транзисторах V2 и V3. Коммутация осуществляется переключателями V1 и V2.
При включении (замыкании контактов 1 и 2 переключателя S1) начинает заряжаться конденсатор С1 по цепи: «плюс» источника питания, конденсатор С1, резистор R1, переход база—эмиттер транзистора V5, резистор R8, «минус» источника питания. Зарядный ток конденсатора открывает транзистор V5, а с ним и транзистор V4. Коллекторный ток транзистора V4 открывает тиристор V6, включая двигатель стеклоочистителя (на рис. 1 не показан). Транзистор V3 (а с ним и транзистор V2) в этот начальный период закрыт отрицательным напряжением на переходе база—эмиттер.
При отсутствии тока управляющего электрода тиристор V6 по рабочему току выключается конечным выключателем стеклоочистителя (на рис. 1 также не показан), шунтирующим тиристор. Однако после включения устройства идет медленная зарядка конденсатора С1, а через управляющий электрод тиристора V6 течет коллекторный ток транзистора V4. Поэтому тиристор не закрывается, и стеклоочиститель работает непрерывно.
По мере зарядки конденсатора С1 потенциал базы транзистора V3 понижается. Когда конденсатор зарядится примерно до 4 В, напряжение на переходе эмиттер—база транзистора V3 становится положительным. Транзисторы V3 и V2 лавинообразно открываются, конденсатор С1 быстро заряжается до напряжения источника питания (12 В) через открытый транзистор V2, резистор R9, диод V1 и контакты конечного выключателя стеклоочистителя (тиристор V6). Транзисторы V5 и V4 при этом закрываются, и ток управляющего электрода тиристора V6 становится равным нулю. Поэтому при размыкании конечного выключателя контактов стеклоочистителя в конце очередного хода щеток двигатель стеклоочистителя выключается. На аноде тиристора появляется положительное напряжение источника питания. С этого момента конденсатор С1 начинает разряжаться через резисторы R3, R2 и переход эмиттер—база транзистора V3. Таким образом отсчитывается время паузы в работе стеклоочистителя.
Когда напряжение на конденсаторе С1 достигнет примерно 6 В, снова открываются транзисторы V5, V4 и тиристор V6. Стеклоочиститель включается на очередной цикл работы. Транзисторы V3 и V2 в это время
остаются открытыми, а напряжение на аноде тиристора близко к нулю. Поэтому конденсатор С1 снова быстро заряжается до напряжения источника питания. Время зарядки конденсатора в этом режиме значительно меньше времени двойного хода щеток стеклоочистителя. Поэтому стеклоочиститель будет работать в режиме двойной ход щеток — пауза. Длительность паузы регулируется резистором R2.
При выключении устройства конденсатор С1 быстро разряжается через резисторы R3, R4, R8 и замкнутые контакты 1 и 3 переключателя S1, что обеспечивает стабильное время непрерывной работы стеклоочистителя до начала первой паузы.
Резисторы R3, R4 и R8 образуют делитель, определяющий напряжения на конденсаторе С1, при которых открываются транзисторы V3 (при зарядке) и V5 (при разрядке) конденсатора.
Резистор R6 ограничивает ток управления тиристора V6, а резистор R9 — зарядный ток конденсатора С1 через транзистор V3. Резистор R5 ограничивает ток базы транзистора V4, резистор R7 и конденсатор С2 уменьшают импульсные помехи по цепи управления тиристора и искрообразование на контактах конечного выключателя стеклоочистителя, диод V1 исключает появление положительного напряжения на эмиттере транзистора V2.
Переключатель S2 коммутирует обмотку возбуждения двигателя стеклоочистителя.
Устройство изготовлено и испытано на автомобиле ЗАЗ-968А. Оно смонтировано в прямоугольном металлическом корпусе от бумажного конденсатора размерами 44 X 54 X 40 мм (рис. 2).
Рис. 2. Конструкция устройства управления
На корпусе 7 через изоляционную прокладку закреплены тиристор V6, микропереключатели S1 и S2, втулка 4 с кулачковым валиком 5 и шариковым фиксатором 6 и гетинаксовая крышка 1. На крышке установлены переменный резистор R2 и печатная плата 3 с латунными пистонами 2, которые развальцованы со стороны печатной платы и припаяны к токоведущим дорожкам. В печатной плате (рис. 3) имеются три контактных пистона (из пишущего узла шариковой ручки) для подпайки выводов резистора R2 со стороны размещения деталей на плате.
Втулка 4 имеет резьбу М10Х1 для крепления устройства на лицевой панели автомобиля. Торец кулачкового валика имеет паз 2x8 мм. На него надевается ручка от переключателя режимов работы стеклоочистителя автомобиля. В отверстие на втором конце кулачкового валика входит валик резистора R2 с пазом, через который проходит соединительный штифт. Кулачковый валик может находиться в трех положениях. В исходном положении 0 кулачкового валика устройство выключено.
Положение I не фиксировано, и здесь поворотом кулачкового валика изменяют сопротивление резистора R2. Устройство при этом работает в описанных режимах. В положении II кулачкового валика стеклоочиститель работает непрерывно с повышенной скоростью.
В устройстве использованы: переменный резистор ВС-А-2 Вт, микропереключатели типа МП на 4 А, тиристор (симистор) ТС-10, конденсаторы C1 — К50-6, С2 — МБМ, резисторы — МЛТ-0,125. Транзисторы V2 и V4 должны быть кремниевыми с малым начальным током коллектора. Транзисторы V2 и V3— парные, желательно с одинаковыми буквенными индексами. В устройстве может быть использован любой тиристор или симистор на рабочий ток 10 А.
Перед монтажом устройства желательно подобрать резистор R6, обеспечивающий надежное открывание выбранного тиристора при минимальном токе управления. При исправных деталях и правильном монтаже устройство начинает работать сразу. Может потребоваться лишь подстройка необходимых выдержек.
Так как конденсаторы К50-6 обладают большим разбросом емкости (в изготовленном устройстве конденсатор С1 при номинальной емкости 50 мкФ имеет фактическую емкость около 100 мкФ), то может потребоваться подбор пары С7, R2 (устройство надежно работает при сопротивлении резистора R2 до 470 кОм, обеспечивая длительность паузы до 90 с). Подстроить максимальную длительность паузы можно также, изменяя соотношение сопротивлений резисторов R4/R8.
Необходимую длительность непрерывной работы стеклоочистителя (число двойных ходов щеток) непосредственно после включения легко подобрать, изменяя сопротивление резистора R1.
Для монтажа устройства на автомобиле с него снимается переключатель режимов работы стеклоочистителя. Устройство крепится на освободившемся месте гайкой от переключателя режимов работы стеклоочистителя. Провода, идущие от стеклоочистителя, подключаются к клеммам «Я», «Ш» и «минус» устройства. Необходимые выводы можно отыскать с помощью авометра: сопротивление между выводом «Я» стеклоочистителя и «общим минусом» — корпусом примерно вдвое меньше сопротивления между выводом «Ш» и корпусом. Клемма «плюс» устройства соединяется со свободной клеммой «INT» выключателя зажигания.
Устройство можно использовать на других автомобилях, например на ЗАЗ-968М. Конструкция устройства в этом случае значительно упрощается. Необходимую коммутацию можно осуществить рычажным переключателем режимов работы стеклоочистителя автомобиля. Поэтому из устройства исключаются микропереключатели S1 и S2, резистор R2 устанавливают на место кулачкового валика и его ручкой регулируется длительность паузы. Клемму общий «минус» соединяют с катодом тиристора V6, а клемма «Ш» из устройства исключается.
К бортовой сети автомобиля ЗАЗ-968М устройство можно подключить следующим образом. Отсоединить провод, идущий от клеммы «Я» стеклоочистителя, от переходной колодки и удалить перемычку, соединяющую этот провод с одним из контактов переходной колодки. Поставить рычаг переключателя в положение работы стеклоочистителя на малой скорости. Отсоединенным проводом поочередно коснуться контактов переходной колодки, с которых снята перемычка. При прикосновении к одному из них стеклоочиститель должен работать на малой скорости (разумеется, что при выполнении этой операции щетки сняты, а щеткодержатели подняты). К этому контакту переходной колодки подсоединить клемму общий «минус» устройства. Провода от клемм «Я» устройства и стеклоочистителя подсоединить к другому контакту переходной колодки. Клемму « + » устройства соединить с клеммой «INT» выключателя зажигания.
Регулятор тактов стеклоочистителя
Современные автомобили оборудованы стеклоочистителем, который может работать в непрерывном и пульсирующем режиме движения щеток. Второй режим очень удобен при моросящем дожде и слабом снеге, но автомобили ранних выпусков и некоторые современные модели, например «Москвич-2140», не имеют пульсирующего режима, что создает определенные неудобства при их эксплуатации.
Предлагаемое устройство позволяет получить регулируемый пульсирующий режим работы стеклоочистителя. В отличие от ранее опубликованных устройств, применяющих дополнительные выключатели и электромагнитные реле, этот регулятор рассчитан на использование штатного переключателя режимов работы стеклоочистителя и является бесконтактным. Подключение схемы к переключателю не изменяет существующих режимов работы щеток (быстрый, медленный), а только задает паузу между тактами этих режимов. Пауза задается переменным резистором, ручка которого выведена на лицевую панель приборов.
Устройство, схема которого приведена на рис. 3, состоит из тиристорного ключа VS1, генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 с элементами С2, R5—R8, блока первоначального включения тиристора — VT1, С1, VД2, Rl—R4, элементов защиты схемы от ЭДС самоиндукции — диода VD1 и конденсатора С3.
Рис. 3. Регулятор тактов стеклоочистителя
Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии переключатель SA1 выключен, прибор обесточен, контакт SF1 разомкнут, конденсатор С1 заряжен до напряжения бортовой сети, цепь зарядки С1 следующая: +12 В, обмотка возбуждения (ОВ), С1, VD2, R1, общая шина.
При включении переключателя SA1 замыкаются его контакты 1, 3, подавая напряжение питания и одновременно подключая заряженный конденсатор С1 к переходу база — эмиттер транзистора VT1, который открывается на время разрядки этого конденсатора и включает тиристор VS1. Электродвигатель стеклоочистителя включается, замыкает свой контакт SF1, механически связанный с ним, и одновременно шунтирует цепь питания генератора и тиристор, последний закрывается, а двигатель остается включенным с помощью контакта SF1.
После двойного хода щеток контакт SF1 размыкается и двигатель отключается. С этого момента устройство вновь получает питание через обмотку двигателя и обмотку возбуждения. Конденсатор С2 генератора начинает заряжаться через резисторы R7 и R8, а конденсатор С1 И его цепь зарядки с диодом VД2 зашунтированы
контактами 1, 3 переключателя, транзистор VT1 закрыт.
При достижении порогового напряжения на конденсаторе С2 транзистор VT2 открывается, открывает тиристор, и цикл повторяется. Время зарядки конденсатора С2 в основном определяется сопротивлением переменного резистора R7. Когда сопротивление резистора R7 минимально, то время зарядки мало — стеклоочиститель работает непрерывно. При максимальном сопротивлении резистора время зарядки конденсатора С2 максимально— стеклоочиститель совершает цикл за 15 с. Изменением сопротивления резистора R7 устанавливают желаемый режим работы стеклоочистителя в интервале 0... 15 с
После выключения переключателя SA1 размыкаются контакты 1, 3 и конденсатор С1 заряжается до напряжения бортовой сети, при повторном включении переключателя транзистор VT1 вновь включит тиристор.
Таким образом, первый такт работы щеток всегда будет происходить сразу же после включения переключателя, второй и последующие — будут повторяться в зависимости от положения движка переменного резистора R7 на данный момент. Введение в схему транзистора VT1 с перечисленными выше элементами позволило однократно включать тиристор независимо от положения движка переменного резистора R7 при каждом очередном включении переключателя режима. При включении переключателя SA1 во второе положение (контакты 2,
3 замкнуты) — режим быстрого движения щеток — все процессы включения двигателя, формирования паузы и его отключения аналогичны описанным.
Подключение схемы — четырехпроводное. Клеммы 3, 4 устройства подключаются в разрыв общего провода (а) переключателя (см. схему), клемма 2 — вывод конденсатора С1 — к контакту 1 переключателя — малая скорость электродвигателя, клемма 1 — к шине питания + 12 В.
Все элементы размещены на печатной плате, помещены в пластмассовый корпус и закреплены на переменном резисторе R7, являющемся одновременно элементом крепления устройства на приборном щитке.
В устройстве применены резисторы МЛТ, переменный резистор СП-1, конденсаторы: С2, С3— К50-6, С1 — МБМ; диоды — VD1 — Д223, VD2 — КД105Б.
Установка тиристора на радиатор не обязательна. Устройство некритично к замене полупроводниковых элементов.
|
