Датчик включения вентилятора: надежное управление вентилятором радиатора

Главная   Полезная информация   Датчик включения вентилятора: надежное управление вентилятором радиатора

В каждом современном транспортном средстве есть вентилятор охлаждения радиатора, который управляется простым устройством — датчиком включения вентилятора. Все об этих датчиках, их существующих типах, конструкции и принципах работы, а также о правильном выборе и замене — читайте в предложенной статье.

Назначение датчика включения вентилятора и его место в автомобиле

Датчик включения/выключения вентилятора (ДВВ) — датчик системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; электронное или электромеханическое устройство, осуществляющее включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора в зависимости от текущей температуры охлаждающей жидкости.

Ключевая функция датчика — включение электровентилятора в определенном интервале температур (в пределах 82-110 градусов), что обеспечивает обдув радиатора и интенсивное отвод тепла от двигателя. Некоторые датчики не только включают и выключают вентилятор, но и изменяют скорость его вращения в зависимости от температуры.

ДВВ входят в состав систем охлаждения двигателей, оснащенных электрическим приводом вентилятора (с электромотором). В автотракторной технике с приводом вентилятора от коленчатого вала используются иные средства его включения и отключения, о которых в данной статье не рассказано.

• Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87 град. ПЕКАР

  310 ₽
  

• Датчик включения вентилятора КАМАЗ АВТОПРИБОР-КЗАЭ

  450 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 95-86 град.

  VERNET
  470 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 DAEWOO Nexia 92-87 град. VERNET

  460 ₽
  

• Датчик включения вентилятора PEUGEOT 106 CITROEN C3,C4 BOSCH

  1 739 ₽
  

• Датчик включения вентилятора VW Golf 5,6,Jetta,Polo,Touareg AUDI A3,TT SKODA Fabia,Octavia PATRON

  912 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ГАЗ,МОСКВИЧ 87-82 град.

  АВТОТРЕЙД 275 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ВАЗ-2103-2107 92-87град. (блистер) АВТОПРИБОР-КЗАЭ

  380 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ВАЗ-2108-2110 97-92 град. VERNET

  445 ₽
  

• Датчик включения вентилятора ГАЗ,МОСКВИЧ 87-82град. (блистер) АВТОПРИБОР-КЗАЭ

  390 ₽
  

Показать все товары

Типы, устройство и принцип действия датчика включения вентилятора

Общая схема цепи управления вентилятором

В настоящее время находят применение три основных типа датчиков:

• Восковые — на основе герметичного объема, заполненного воском (церезитом) или иным вязким рабочим телом с высоким коэффициентом расширения;
• Биметаллические (термобиметаллические) — на основе биметаллической пластины;
• Бесконтактные электронные — на основе терморезистора (термистора).

Первые два типа устройств являются электромеханическими контактными, они имеют в своем составе контактные группы (одну или две), которые замыкают и разрывают электрическую цепь вентилятора при изменении температуры мотора. Электронный датчик контактной группы не имеет, он является датчиком абсолютной температуры, данные с него поступают на электронный блок управления, который среди прочего выполняет и включение/отключение вентилятора. О конструкции и работе каждого из датчиков подробно рассказано ниже.

Контактные электромеханические датчики бывают двух типов:

• Односкоростные — включают и отключают вентилятор только в одном интервале температур, имеют единственную контактную группу;
• Двухскоростные — включают и отключают вентилятор, а также изменяют скорость его вращения в различных интервалах температур, имеют две контактные группы, замыкающиеся/размыкающиеся при различной температуре.

Контакты в ДВВ могут быть нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми. Они могут срабатывать в четырех температурных интервалах:

• От 82 до 87 градусов;
• От 87 до 92 градусов;
• От 92 (94) до 99 градусов;
• От 104 до 110 градусов.

В отечественных автомобилях чаще используются датчики на первых три интервала (до 99 градусов), в зарубежных часто встречаются и боле высокотемпературные устройства.

ДВВ, независимо от типа, имеют типовую конструкцию. Их основу составляет закрытый корпус, внутри которого располагается чувствительный элемент (воск, биметаллическая пластина или термистор), а на наружной поверхности выполнены резьба, шестигранник под ключ и электрический разъем. Корпус изготавливается из латуни или бронзы (для лучшей теплопроводности), он имеет форму пробки, которая через уплотнительное кольцо ввинчивается в радиатор (с «горячей» стороны — у патрубка от блока двигателя) и непосредственно контактирует с потоком охлаждающей жидкости. В некоторых автомобилях устанавливается сразу два датчика (на входе и выходе из радиатора), чем обеспечивается лучшее управление системой охлаждения.

Большинство датчиков имеют резьбу М22х1,5 и шестигранник под ключ на 29 мм, однако встречаются и другие варианты с меньшей резьбой (М14 и М16). Электрический разъем может быть с ножевыми и штифтовыми контактами, открытым или с защитной пластиковой юбкой. Обычно разъем располагается непосредственно на задней части датчика, однако встречаются датчики и с вынесенным разъемом на коротком кабеле.

Устройство и принцип действия воскового ДВВ

Восковый датчик включения вентилятора

Работа датчика данного типа основана на известном эффекте температурного расширения тел — увеличении и уменьшении объема при увеличении и уменьшении температуры. В качестве рабочего тела в таких датчиках используется смесь парафинов — церезит (он же нефтяной воск) с добавкой небольшого количества медной пудры для повышения теплопроводности. Церезит помещен в герметичный корпус, закрытый диафрагмой (мембраной), которая связана с приводом контактной группы. Привод может быть прямым (мембрана непосредственно связана с контактами) или косвенным (через рычаг и пружину, обеспечивающую более надежное замыкание и размыкание контактов). В односкоростных датчиках есть только одна мембрана и контактная группа, в двухскоростных — две мембраны со своими контактными группами.

Общая схема цепи управления вентилятором с двухскоростным датчиком

Работает датчик следующим образом. При низкой температуре церезит имеет определенный объем, при котором на диафрагму не оказывается никакого воздействия — контакты датчика разомкнуты (либо замкнуты, если для данного датчика это положение является нормальным), цепь вентилятора обесточена. При повышении температуры церезит расширяется и приподнимает мембрану, в определенный момент она настолько поднимается, что обеспечивает замыкание контактной группы — цепь вентилятора замыкается. В двухскоростных датчиках при дальнейшем повышении температуры церезит расширяется и воздействует на вторую диафрагму.

При понижении температуры объем воска уменьшается и в определенный момент контакты размыкаются — вентилятор выключается.

Сегодня именно восковые датчики включения вентилятора получили наибольшее распространение во всех типах автотракторной техники.

Устройство и принцип действия биметаллического датчика включения вентилятора

Биметаллические датчики включения вентилятора

Работа ДВВ этого типа основана на свойства биметаллической пластины — плоской или изогнутой пластины, спаянной из двух полос металлов с различным коэффициентом температурного расширения — деформироваться при изменении ее температуры. Основу датчика составляет биметалл той или иной формы, помещенный в герметичном корпусе, и непосредственно либо косвенно связанный с контактной группой. Пластина конструируется таким образом, чтобы деформация происходила резко, с щелчком — это обеспечивает более надежное срабатывание датчика.

Работает датчик довольно просто.

При нагревании биметаллическая пластина деформируется и в определенный момент замыкает цепь вентилятора. При охлаждении пластина принимает первоначальную форму, обеспечивая разрыв электрической цепи. В двухскоростных датчиках могут использоваться две пластины, либо одна, но с несколькими контактами.

Биметаллические датчики сегодня менее распространены, чем восковые, что объясняется их более высокой стоимостью.

Устройство и принцип действия электронных ДВВ

Устройства данного типа являются датчиками абсолютной температуры охлаждающей жидкости — они не замыкают и размыкают цепь, а постоянно отслеживают температуру в радиаторе, передавая данные на электронный блок управления, который и осуществляет включение/отключение или изменение скорости вращения вентилятора.

Чувствительным элементом такого датчика является терморезистор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Сопротивление термистора постоянно измеряется электронным блоком, и в соответствии с заложенными алгоритмами осуществляется управление вентилятором. Более подробно о данном типе устройств можно узнать в статье о датчиках температуры.

Вопросы выбора и замены датчика включения вентилятора

Типовая схема установки датчика включения вентилятора

От состояния ДВВ зависит функционирование важной части системы охлаждения двигателя — вентилятора охлаждения радиатора. Вышедший из строя датчик может привести к перегреву мотора, поэтому данное устройство следует как можно скорее заменить.

Выбор датчика довольно прост — лучше всего брать тот тип и модель датчика, что стоял на радиаторе ранее (и это единственный вариант для новых авто на гарантии). Но в ряде случаев вполне допустима замена, главное, чтобы новый датчик имел те же температурные интервалы включения/отключения вентилятора, подходил по электрическому напряжению (12 или 24 В) и типу электрического разъема. Что касается размеров, то в большинстве случаев датчики имеют одинаковые корпуса, поэтому проблем с установкой новой детали не возникнет.

Замена датчика проста: нужно отключить и выкрутить старый датчик, и сразу же вкрутить новый. При этом следует не забыть о прокладке (уплотнительном кольце), а после ремонта нужно долить охлаждающую жидкость. В большинстве случаев слива охлаждающей жидкости производить не требуется, но рекомендуется приготовить емкость, в которую жидкость будет сливаться при демонтаже датчика.

При верной замене датчика система сразу начинает работать, обеспечивая надежное включение и отключение вентилятора при изменении температуры силового агрегата.

Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя / Хабр

Прочитав пост mrsom о пересадке микроконтроллерной начинки в ретротахометр от Жигулей, решил рассказать об одной своей давней микроконтроллерной разработке (2006 год), сделанной для плавного управления электровентилятором охлаждения двигателей переднеприводных моделей ВАЗа.

Надо сказать, что на тот момент уже существовало немало разнообразных решений — от чисто аналоговых до микроконтроллерных, с той или иной степенью совершенства выполняющих нужную функцию. Одним из них был контроллер вентилятора компании Силычъ (то, что сейчас выглядит вот так, известной среди интересующихся своим автоматическим регулятором опережения зажигания, программно детектирующим детонационные стуки двигателя. Я некоторое время следил за форумом изготовителя этих устройств, пытаясь определить, чтов устройстве получилось хорошо, а что — не очень, и в результате решил разработать свое.

По задумке, в отличие от существующих на то время решений, новый девайс должен был a) помещаться в корпус обычного автомобильного реле;
б) не требовать изменений в штатной проводке автомобиля; в) не иметь регулировочных элементов; г) надежно и устойчиво работать в реальных условиях эксплуатации.

История появления девайса и алгоритм работы первой версии обсуждалась здесь — для тех, кто не хочет кликать, опишу ключевые вещи инлайн:

-1. Алгоритм работы устройства предполагался следующий: измерялось напряжение на штатном датчике температуры двигателя; по достижении нижней пороговой температуры вентилятор начинал крутится на минимальных оборотах, и в случае дальнейшего роста линейно увеличивал скорость вращения вплоть до 100% в тот момент, когда по мнению ЭСУД (контроллера управления двигателем), пора бы включать вентилятор на полную мощность.
То есть, величина температуры, соответствующая 100% включению могла быть получена при первом включении устройства, т.к. оно имеет вход, соответствующий выводу обмотки штатного реле.
Нижний порог в первой версии нужно было каким-то образом установить, проведя таким образом через две точки линейную характеристику регулирования.

0. При токах порядка 20А очевидно, что для плавного регулирования применяется ШИМ, а в качестве ключевого элемента — мощный полевик.

1. Размещение устройства в корпусе обычного реле означает практическое отсутствие радиатора теплоотвода. А это в свою очередь накладывает жесткие требования к рассеиваемой ключевым элементом мощности в статическом (сопротивление канала) и динамическом (скорость переключения) режимах — исходя из теплового сопротивления кристалл-корпус она не должна превышать 1 Вт ни при каких условиях

2. Решением для п.1 может являться либо применение драйвера полевика, либо работа на низкой частоте ШИМ.
В отличие от аналогов, из соображений компактности и помехозащищенности был выбран вариант с низкой частотой ШИМ — всего 200 Гц.

3. Работа устройства со штатной проводкой и датчиком температуры неминуемо приводит к ПОС, т.к. ТКС штатного датчика температуры — отрицательный, а при включенном вентиляторе из-за конечно сопротивления общего провода и ‘проседания’ бортсети измеряемое на датчике напряжение неминуемо падает. Стабилизировать же, или использовать четырехпроводную схему включения нельзя — изменения в штатной проводке запрещены.
С этим решено было бороться программно — измерением напряжения на датчике только в тот момент, когда ключ ШИМ выключен — то есть паразитное падение напряжения отсутствует. Благо, низкая частота ШИМ оставляла достаточно времени для этого.

4. Программирование порога включения устройства должно быть либо очень простым, либо быть полностью автоматическим. Изначально в устройстве был установлен геркон, поднесением магнита к которому сквозь корпус программировался нижний порог (значение естественно, запоминалось в EEPROM). Верхний порог устанавливался сам в момент первого импульса от контроллера ЭСУД.
В дальнейшем я придумал и реализовал алгоритм полностью автоматической установки порогов, основанный на нахождении термостабильной точки двигателя (точки срабатывания термостата) в условиях отсутствия насыщения по теплопередаче радиатор-воздух.

5. Устройство должно предоставлять диагностику пользователю. Для этого был добавлен светодиод, который промаргивал в двоичном коде два байта — текущий код АЦП и слово флагов состояния.

Устройство было собрано частично навесным монтажом прямо на выводах бывшего реле, частично на подвернувшейся откуда-то печатной платке.
Силовой MOSFET выводом стока был припаян прямо к ламелю вывода реле, что увеличило запас по рассеиваемой мощности. Устройство без глюков проработало на ВАЗ-2112 c 2006 по 2010 год, когда я его снял перед продажей, и побывало не только в холодном питерском климате, но и на горных крымских дорогах (да еще на машине в наддувном варианте — стоял у меня на впуске приводной компрессор), несмотря на монтаж уровня прототипа и контроллер в панельке.

Вот оригинальная схема (рисовал только на бумаге):

А это вид устройства изнутри:

Устройство было повторено несколькими людьми, один из них (офф-роудер Геннадий Оломуцкий из Киева) применил его на УАЗе, нарисовав схему в sPlan и разведя печатную плату — в его варианте это выглядит так:

— схема, печатка и последняя версия кода лежат здесь: http://code.google.com/p/mc-based-radiator-cooling-fan-control-relay

А вот кусок из переписки с одним из повторивших этот девайс — в нем впервые детально выписан алгоритм (!) — до этого писал прямо из мозга в ассемблер:
Теперь идея и реализация собственно алгоритма автоустановки (все шаги ниже соответствуют неустановленным порогам):

1. Ждем сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо от датчика температуры в радиаторе в варианте Геннадия)
2. Запоминаем температуру в момент появления сигнала как T1 (реально запоминается код канала АЦП оцифровки сигнала датчика — назовем его C1)
3. Включаем вентилятор на 100%. Ставим флаг «режим автоустановки активен (бит 3)»
4. Через 3 секунды считываем код АЦП (назовем его C1′). Это действие нужно для того, чтобы определить величину компенсации значения температуры из-за влияния тока, протекающего через вентилятор, и вызванного им падения напряжения в измерительной цепи, на оцифрованное значение температуры. Реально за 3 секунды мотор не успевает охладиться, зато вентилятор стартует и выходит на номинальный ток.
5. Вычисляем коррекцию АЦП для 100% мощности вентилятора (назовем ее K100 = C1 — C1′). Запоминаем К100.
6. Ждем снятия сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо отключения датчика в радиаторе).
7. Плавно снижаем мощность с 75% до 12% примерно на 1.5% в секунду.
8. Выключаем вентилятор, ждем 60 секунд.
9. Запоминаем температуру как T2 (код АЦП С2).
10. Корректируем нижний порог (увеличиваем на 1/8 разницы между верхним и нижним), для того, чтобы он был выше термостабильной точки термостата. T2 = T2 + (T1 — T2) / 8. В кодах АЦП это C2 = C2 — (C2 — C1) / 8, т.к. напряжение на датчике с ростом температуры падает.
11. Сохраняем C1, C2, K100 во внутреннем EEPROM реле.
12. Устанавливаем флаг «пороги установлены» (бит 5), снимаем флаг «режим автоустановки активен», выходим из режима автоустановки в рабочий режим

Идея алгоритма в том, что он продувает радиатор до термостабильной точки термостата, но дует не сильно, чтобы не остужать двигатель прямым охлаждением блока и головки. Затем вентилятор выключается и реле дает мотору чуть нагреться — таким образом мы автоматически получаем точку для начала работы вентилятора.

Во время автоустановки реле воспринимает сигнал с геркона в течение шагов 7 и 8 — поднесение магнита к реле в эти моменты вызывает последовательность шагов 9, 11, 12. Коррекция порога на шаге 10 при этом не производится).

Если во время автоустановки нарушились некоторые ожидаемые реле условия, устанавливается флаг «ошибка автоконфигурации (бит 4)» и реле выходит из режима автоустановки. Чтобы реле опять смогло войти в этот режим по условию шага 1, надо выключить и включить питание реле.

Ошибки ловятся такие:
Шаг 2 — значение АЦП вне диапазона (слишком низкое или высокое). Диапазон автоконфигурации по коду АЦП 248..24 (11111000…00011000). В этом случае реле просто не входит в режим автоконфигурации без установки флага ошибки.
Шаг 4 — в течение времени ожидания 3 секунд обнаружено снятие внешнего сигнала включения вентилятора.
Шаг 7 — во время снижения оборотов обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 8 — во время ожидания обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 11 — установленные пороги вне диапазона 248..24, либо разница C2 — C1 < 4 (то есть они слишком близко друг к другу, либо по какой-то причине C2 > C1 — например, когда вентилятор на самом деле не срабатывает, и температура продолжает расти)

Теперь рабочий режим:

Расчет требуемой мощности (Preq)
1. Если внешний сигнал активен — Preq = 100% 2. Если неактивен, то смотрится текущий код АЦП © и соответствующая ему температура T:
T < T2 (C > C2): Preq = 0%
T > T1 (C < C1): Preq = 100%
T2 <= T <= T1 (C2 >= C >= C1): Preq = Pstart + (100% — Pstart) * (C2 — C) / (C2 — C1), где Pstart = начальная мощность (12%)

При этом, требуемая мощность не сразу подается на вентилятор, а проходит через алгоритм плавного разгона и органичения частоты пуска/останова вентилятора.
Этот алгоритм работает только в рабочем режиме и при отсутствии внешнего сигнала включения:
Пусть Pcurr — текущая мощность вентилятора
1. Если Pcurr > 0 и Preq = 0, либо Pcurr = 0 и Preq > 0 — то есть требуется запуск остановленного или останов работающего вентилятора, то:
— Смотрится время находжения вентилятора в данном состоянии (запущен или остановлен). Если время меньше порога — состояние вентилятора не меняется.
— При этом, если Pcurr > Pstart и Preq = 0, то на остаток времени запущенного состояния устанавливается Pcurr = Pstart (то есть вентилятор крутится на минимальных оборотах) 2. Если п.1 не выполняется, либо время нахождения в состоянии прошло, то:
— Если Preq < Pcurr, то устанавливается Pcurr = Preq (то изменение скорости вращения в сторону снижения происходит сразу, как рассчитано новое значение)
— Если Preq > Pcurr, то набор скорости вращения ограничивается сверху величиной примерно 1.5% в секунду (кроме случая, когда включение вентилятора запрашивается внешним сигналом) — то есть если Preq — Pcurr > Pdelta, то Pcurr = Pcurr + Pdelta, иначе Pcurr = Preq

Теперь про алгоритм оцифровки значения АЦП датчика и компенсации паразитной обратной связи при работе вентилятора:

При расчете мощности используется усредненное значение кода текущей температуры С (см. Расчет требуемой мощности), получаемое средним арифметическим последних 8 значений Сm1, Cm2, Cm3… Cm8. Усреднение происходит методом «скользящего окна» — то есть помещение нового значения в буфер из 8 значений выталкивает наиболее старое и вызывает пересчет среднеарифметического С. Цикл АЦП (и пересчет среднего) происходит каждые 640 мс.
«Сырое» (считанное из АЦП) значение Cadc, прежде чем попадет в буфер подсчета, участвует в следующем алгоритме:
1. Проверяется, что Cadc > Cdisc, где Cdics — макс. Значение АЦП для неподключенного измерительного вывода.
2. Если Cadc > Cdisc, то выставляется флаг «датчик не подключен (бит 6)», значение не попадает в буфер 8 последних значений, и пересчет среднего не выполняется.
3. Если Cadc >= Cdisc — то есть датчик подключен, то Сadc корректируется на определенную величину в зависимости от текущей мощности вентилятора и величины коррекции для 100% мощности (см. шаг 4 алгоритма автоустановки): Cadc = Cadc + Кcurr, где Кcurr = К100 * (Pcurr / 100%). Если при этом Кcurr > 0, то устанавливается флаг «значение АЦП скорректировано (бит 7)». Алгоритм коррекции работает только в рабочем режиме и не работает в режиме автоконфигурации.
4. Выполняется ограничение отрицательной динамики Cadc, чтобы подавить резкие снижения С из-за импульсной нагрузки в общих с датчиком температуры цепях питания автомобиля: Если C — Cadc > Сdelta, то Cadc = C — Cdelta. Ограничение не работает в течение первых 15 секунд после включения зажигания, для того, чтобы в буфере значений быстро сформировались правильные значения Cm1, Cm2…Cm8.
5. Скорректированное по мощности и динамике значение Cadc заталкивается в буфер значений для усреднения как Cm1..Cm8 в зависимости от текущего значения указателя головы буфера (буфер циклический, указатель головы принимает значения от 1 до 8).

Теперь про диагностику светодиодом:

Первый байт — это «сырой» код АЦП (в ранних версиях здесь индицировалось среднее значение C) Второй байт — слово состояния Между первым и вторым байтом пауза порядка 1.5 секунд.
Между циклами индикации пауза 3-4 секунды.
Байты индицируются побитно, начиная со старшего (бит 7, бит 6,… бит 0).
Длинная вспышка соответствует биту, установленному в «1», короткая — в «0».

Расшифровка слова состояния:
Бит 7 — значение АЦП откорректировано по текущей мощности вентилятора
Бит 6 — датчик температуры не подключен
Бит 5 — пороги установлены
Бит 4 — ошибка установки порогов
Бит 3 — режим автоконфигурации активен
Бит 2 — внутренний сброс процессора из-за зависания — нештатная ситуация
Бит 1 — внешний сигнал включения вентилятора активен
Бит 0 — режим продувки при остановке двигателя активен

Когда я описал алгоритм, то удивился как его удалось впихнуть в 1024 слова программной памяти tiny15. Однако, со скрипом, но поместился! ЕМНИП, оставалось всего пару десятков свободных ячеек. Вот что такое сила Ассемблера 🙂

UPD: Многие спрашивают ссылку на скачивание кода — вот ссылка на страницу, на которой можно кликнуть на Download и получить архив: https://code.google.com/archive/p/mc-based-radiator-cooling-fan-control-relay/source/default/source

Методы контроля производительности вентилятора

МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ 

Тим Шафер, инженер по применению

ВВЕДЕНИЕ

Современные электронные системы находятся в непрерывном, развивающемся цикле проектирования, когда все более мелкие и более горячие компоненты помещаются в тесные корпуса. Эти дорогие системы должны оставаться надежными и надежными. Отказ вентилятора может привести к выходу из строя других хрупких и дорогих компонентов, что приведет к дорогостоящему ремонту и задержкам. Лучший способ справиться со сбоями вентиляторов – это точно знать, когда вентилятор выходит из строя, и контролировать работу системы до тех пор, пока не будет произведен ремонт.

В настоящее время Comair Rotron предлагает два способа контроля производительности вентиляторов. Выход тахометра — это простой и недорогой способ контролировать скорость вращения вентилятора. Заказчику потребуется разработать схему для считывания сигнала тахометра и определения того, когда вентилятор не смог обеспечить достаточное охлаждение. Датчик производительности вентилятора (FPS) имеет внутреннюю схему вентилятора для считывания сигнала тахометра и определения неисправности вентилятора. Оба варианта более подробно описаны ниже.

ТАХОМЕТР ВЫХОД

Выходной сигнал тахометра поступает от ячейки Холла, которая воспринимает вращающиеся магнитные поля, создаваемые вращающимся ротором. Ячейка Холла излучает последовательность импульсов прямоугольной формы, как показано на рисунке

. На большинстве моделей вентиляторов тахометр будет иметь 2 импульса на оборот. Несколько других будут иметь 1 импульс на оборот.

Выходной сигнал

Стандартная амплитуда, показанная как В _из , составляет 5 В. Этот уровень напряжения задается внутри вентилятора. См. рис. 2. Заказчику потребуется разработать электронную схему для контроля выходного сигнала и обнаружения неисправности.

Рис. 2. Неизолированная цепь тахометра, 5 В

Заказчик может выбрать V _из с другой амплитудой. Comair Rotron может обеспечить этот выход до значения входного напряжения (т. е. вентилятор на 24 В постоянного тока будет генерировать прямоугольную волну до 24 В на проводе датчика).

Если заказчик желает установить выходную амплитуду, Comair Rotron может предоставить выход с открытым коллектором. Выходной сигнал на выводе датчика отсутствует, пока не будет подключено внешнее нагрузочное сопротивление. Значение сопротивления нужно будет определить так, чтобы ток был ограничен 15 мА. См. рис. 3.

Рис. 3. Неизолированная цепь тахометра с открытым коллектором

Неизолированная/изолированная цепь

На большинстве моделей вентилятор предлагается с изолированной или неизолированной цепью датчика. Вентилятор с изолированным датчиком будет иметь пять проводов. Два сплошных провода питания [красный (+), черный (-)] обеспечивают питание обмоток двигателя. Также будет три провода цепи датчика [красный/белый (+), черный/белый (-) и синий/белый (выход датчика)] для питания тахометра и возврата сигнала. См. рис. 4. Вентилятор с неизолированным датчиком будет иметь только три провода. Два однотонных провода питания двигателя [красный (+), черный (-) и синий/белый (провод датчика)}. Питание схемы датчика внутренне получено от мощности обмоток двигателя.

Рис. 4. Изолированная цепь тахометра на 5 В

Изолированный тахометр обычно используется, когда потенциал отрицательного напряжения используется для питания вентилятора, а потенциал положительного напряжения используется для схемы контроля тахометра. Два разных потенциала напряжения имеют разное отношение к заземлению и поэтому должны быть изолированы. Неизолированный выход тахометра является типичным и встречается практически на каждой модели вентилятора.

ДАТЧИКИ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ -ВЕНТИЛЯТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Датчик производительности вентилятора (FPS) для вентиляторов постоянного тока — это второй тип сигнала датчика, предлагаемый Comair Rotron. Он предлагает постоянный выходной сигнал через провод датчика. Выходной сигнал выводится из ячейки Холла таким же образом, как и выходной сигнал тахометра. Однако внутри вентилятора имеется дополнительная схема для обработки выходного сигнала и обеспечения постоянного напряжения V _{на выходе} . Затем выход можно подключить непосредственно к аварийному сигналу, светодиоду, зуммеру, реле и т. д. Выход будет оставаться постоянным, пока не будет достигнут заданный уровень оборотов. В этот момент выходной сигнал изменится на другое состояние. RPM обычно устанавливается на пороге 1900 об/мин.

Версия FPS предлагает несколько различных конфигураций; который необходимо выбрать, чтобы он соответствовал последующей электронике оборудования заказчика. Эти варианты дополнительно обсуждаются ниже.

Выходной сигнал

Выход датчика имеет 4 различные конфигурации. Эти конфигурации будут определять V _из и логический уровень выхода.

Открытый коллектор:   Сигнал поступает от коллектора выходного транзистора и требует подтягивающего резистора. Резистор должен быть установлен таким образом, чтобы ток был ограничен 15 мА. Выходная логика имеет высокий уровень при успешном прохождении и низкий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом. См. рис. 5.

Рисунок 5 – Неизолированная цепь сигнализации с открытым коллектором

Перевернутый открытый коллектор: Сигнал поступает от коллектора выходного транзистора и требует подтягивающего резистора. Резистор должен быть установлен таким образом, чтобы ток был ограничен 15 мА. Выходная логика имеет низкий уровень при успешном прохождении, высокий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом. См. рис. 5.

Совместимость с TTL: Сигнал поступает с коллектора выходного транзистора и имеет внутреннее напряжение до 5 вольт. Выходная логика имеет высокий уровень при успешном прохождении и низкий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом. См. рис. 6.

Рис. 6. Неизолированная цепь сигнализации на 5 В

Инвертированный ТТЛ Совместимость: Выходная логика имеет низкий уровень при успешном прохождении, высокий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом. См. рис. 6. 

Delay/No Delay

Функция задержки устраняет ложные срабатывания сигнала отказа во время запуска вентилятора. Задержка установлена ​​на 10 ± 4 секунды с момента, когда вентилятор достигает порога оборотов. «Без задержки» вызовет немедленную тревогу после того, как вентилятор достигнет порога оборотов. Если RPM восстанавливается и превышает пороговое значение, оба варианта перейдут в состояние немедленного прохождения без какой-либо задержки.

С фиксацией/без фиксации

Сигнал также может быть «С фиксацией», чтобы оставаться фиксированным в режиме отказа, или «Не с фиксацией», чтобы вернуться в режим пропуска, когда вентилятор превысил пороговое значение скорости вращения. Выход с фиксацией будет удерживать сигнал в состоянии сбоя, даже если вентилятор вернется на полную скорость. Защелку необходимо сбросить, отключив питание FPS и выходной нагрузки . Опция «Non-Latch» создаст выходной сигнал, который вернется к сигналу пропуска, как только число оборотов в минуту вернется к приемлемому уровню.

Неизолированная/изолированная цепь

На большинстве моделей вентилятор предлагается с изолированной или неизолированной цепью датчика. Вентилятор с изолированным датчиком будет иметь пять проводов. Два сплошных провода питания [красный (+), черный (-)] обеспечивают питание обмоток двигателя. Также будет три провода цепи датчика [красный/белый (+), черный/белый (-) и синий/белый (выход датчика)] для питания FPS и возврата сигнала. Вентилятор с неизолированным датчиком будет иметь только три провода. Два однотонных провода питания двигателя [красный (+), черный (-) и синий/белый (провод датчика)}. Питание схемы датчика внутренне получено от мощности обмоток двигателя. См. рис. 7.

Рис. 7. Изолированная цепь сигнализации 5 В

Изолированный FPS обычно используется, когда потенциал отрицательного напряжения используется для питания вентилятора, а потенциал положительного напряжения используется для схемы контроля FPS. Два разных потенциала напряжения имеют разное отношение к заземлению и поэтому должны быть изолированы. Как неизолированные, так и изолированные варианты FPS можно найти почти на каждой модели вентилятора.

ДАТЧИКИ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ — ВЕНТИЛЯТОРЫ АС

Датчики производительности вентилятора переменного тока работают немного иначе, чем их аналоги постоянного тока. Выходной сигнал переменного тока поступает от электрически изолированной приемной катушки, которая генерирует сигнал переменного тока с амплитудой, пропорциональной скорости вращения вентилятора и приложенному к вентилятору напряжению. Затем этот сигнал внутренне кондиционируется для генерации дискретного выходного сигнала «пройдено/не пройдено», аналогично FPS постоянного тока. Эта опция доступна только для более крупных продуктов переменного тока, таких как вентиляторы Patriot, Falcon, Major и Maltese.

Выходной сигнал

Выход датчика имеет 2 различные конфигурации. Эти конфигурации будут определять V _из и логический уровень выхода.

Открытый коллектор:   Сигнал поступает от коллектора выходного транзистора и требует подтягивающего резистора. Резистор должен быть установлен таким образом, чтобы ток был ограничен 15 мА. Выходная логика имеет высокий уровень при успешном прохождении и низкий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом.

Совместимость с TTL: Сигнал поступает с коллектора выходного транзистора и имеет внутреннее напряжение до 5 вольт. Выходная логика имеет высокий уровень при успешном прохождении и низкий уровень при отказе. Последующая электроника может быть связана только между напряжением питания (Vcc) и выходом.

Delay/No Delay

Функция задержки устраняет ложные срабатывания сигнала отказа во время запуска вентилятора. Задержка установлена ​​на 10 ± 4 секунды с момента, когда вентилятор достигает порога оборотов. «Без задержки» вызовет немедленную тревогу после того, как вентилятор достигнет порога оборотов. Если RPM восстанавливается и превышает пороговое значение, оба варианта перейдут в состояние немедленного прохождения без какой-либо задержки.

С фиксацией/без фиксации

Сигнал также может быть «С фиксацией», чтобы оставаться фиксированным в режиме отказа, или «Не с фиксацией», чтобы вернуться в режим пропуска, когда вентилятор превысил пороговое значение скорости вращения. Выход с фиксацией будет удерживать сигнал в состоянии сбоя, даже если вентилятор вернется на полную скорость. Защелку необходимо сбросить, отключив питание FPS и выходной нагрузки. Опция «Non-Latch» создаст выходной сигнал, который вернется к сигналу пропуска, как только число оборотов в минуту вернется к приемлемому уровню.

Изолированная цепь

Поскольку это вентилятор переменного тока, для срабатывания сигнализации к цепи аварийной сигнализации вентиляторов необходимо подключить источник питания постоянного тока. Вентилятор будет иметь три провода. Красный/белый провод для питания сигнализации (+), черный/белый для возврата цепи сигнализации (-) и синий/белый для выхода датчика. Есть также две лепестковые клеммы, которые обеспечивают питание обмоток двигателя. См. рис. 7. Для работы цепи сигнализации требуется от 5 до 15 вольт.

ВЫВОДЫ

Существует множество различных способов контроля состояния вентилятора. Основное внимание в этой статье уделяется демонстрации возможностей вентиляторов Comair Rotron. Необходимость тщательного контроля эффективности охлаждения была постоянной потребностью инженеров-теплотехников на протяжении многих лет. По мере того, как оборудование становится все более экзотическим и дорогостоящим, становится очевидным, что такие дополнительные функции, как простой тахометр, становятся ежедневной необходимостью.

Компания Comair Rotron создала множество различных выходов для облегчения интеграции в системы наших клиентов. Каждый метод имеет свои достоинства и цели. Если у вас есть дополнительные вопросы относительно выбора правильного метода для вашего приложения, обратитесь в наш отдел разработки приложений, где наши опытные инженеры могут вам помочь.

Датчик влажности и управление вентилятором

Автоматический вентилятор в помещениях с повышенной влажностью и сыростью

• Дом
• Продукты
• Жилой
• Датчик влажности

Наши датчики влажности и переключатели управления вентиляторами Decora обнаруживают избыточную влажность в помещении и автоматически включают ванну или вентилятор для уменьшения избыточного конденсата.