Схемы управления стеклоочистителем автомобиля

Несложный электронный узел, которым я предлагаю дополнить машины ульяновского автозавода, расширит возможности управления стеклоочистителем. Несмотря на то, что устройство было разработано для автомобилей семейства УАЗ, оно может быть использовано и на «Жигулях» взамен отказавшего встроенного электромеханического регулятора.

Схема узла показана на рис. 1. На логических элементах DD1.1, DD1.2 выполнен низкочастотный генератор прямоугольных импульсов, которые поступают на вход счетчика DD2. На транзисторах VT1, VT2 собран усилитель тока. Транзисторы работают в переключательном режиме.

При появлении на выходе 0 счетчика высокого уровня открывается транзистор VT1 и вслед за ним VT2 — включается электродвигатель стеклоочистителя. Через некоторое время высокий уровень на выходе 0 счетчика сменяется низким, транзисторы закрываются и электродвигатель отключается, а счетчик продолжает счет.

Как только высокий уровень появится на выходе 1 счетчика, этот уровень после двойного инвертирования элементами DD1.3, DD1.4 обнулит счетчик и начнется новый цикл счета импульсов. Если переключатель SA1 перевести в положение с большим номером, момент обнуления счетчика будет наступать позже, т. е. паузы между очередными включениями стеклоочистителя увеличатся. В положении «1» пауза практически отсутствует.

Подстроечным резистором R2 устанавливают требуемую частоту генератора,а значит, и время работы электродвигателя стеклоочистителя в каждом цикле. На

резисторе R7 и стабилитроне VD1 собран параметрический стабилизатор для питания микросхем.

Все элементы узла, кроме транзистора VT2 и переключателя SA1, монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2.

Контактные площадки 1 — 7 и П, размещенные на плате со стороны печатных проводников вблизи места установки микросхемы DD2, предназначены для соединения с переключателем SA1. Его монтируют вблизи переключателя стеклоочистителя. Если не требуется такого широкого выбора длительности паузы, можно использовать переключатель SA1 на меньшее число положений.

Для одного выбранного значения длительности паузы переключатель вообще не нужен; следует только площадку П соединить перемычкой с соответствующим выходом счетчика. Пусть, например, выбран выход 7 — тогда в каждом цикле щетки будут делать три двойных хода по стеклу, а пауза будет равна 5. 7 с.

Транзистор VT2 необходимо привинтить к небольшому теплоотводу в виде пластины размерами 60х40х3 мм из дюралюминия. Теплоотвод на четырех стойках крепят параллельно плате.

Все резисторы узла, кроме R2 и R6, — МЛТ-0,125. Резистор R6 должен иметь мощность рассеяния не менее 2 Вт. Под-строечный резистор R2 — любого типа, лучше закрытой конструкции и с фиксацией вала. Конденсаторы — КЛС или КМ. Стабилитрон VD2 может быть любым на напряжение 8. 10 В, желательно миниатюрным. Вместо транзистора КТ815Б подойдет любой из серий КТ815, КТ817, а вместо КТ818Б-любой из серии КТ818.

Смонтированную плату помещают в коробку от реле МКУ-48 и закрепляют под приборной панелью автомобиля.

О подключении узла к системе электрооборудования автомобиля УАЗ-3151. Из шести цветных выводов переключателя стеклоочистителя используют три — зеленый соединяют с плюсовым проводом бортовой сети, серый — с выводом 1 платы, белый — с выводом 2 и электродвигателем. Остальные три вывода оставляют свободными. Вывод 3 платы соединяют с корпусом автомобиля.

При таком подключении в крайнем левом положении переключателя стеклоочиститель выключен, в среднем положении — непрерывный режим работы щеток, в крайнем правом — прерывистый.

При установке узла на автомобили «Жигули» вместо имеющегося электромеханического вывод 1 платы соединяют с красным проводом, 2 — с синим, а 3 — с желтым. Режим работы стеклоочистителя в этом случае несколько изменится. Теперь в каждом цикле щетки будут в зависимости от положения движка резистора R2 совершать 2-3 двойных хода с паузой в 2. 13 с, устанавливаемой переключателем SA1.

Эксплуатация описанного узла на автомобиле УАЗ-3151 показала хорошие результаты. Отсутствие оксидных конденсаторов способствует надежной работе узла.

А. ПЕТУХОВ, г. Бийск Алтайского края

ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

Home

Автоэлектроника

Схемы управления электродвигателями в электроприводах автомобиля

Большинство электроприводов агрегатов автомобиля имеют простую схему управления включением электродвигателя — либо непосредственно выключателем, либо через контакты промежуточного реле.

В двухскоростном электроприводе изменение частоты вращения вала электродвигателя достигается включением последовательно в цепь якоря резистора, а если конструкция двигателя это предусматривает, изменением числа включенных в цепь катушек обмоток возбуждения или подводом тока к третьей щетке двигателя с возбуждением от постоянных магнитов.

В системе охлаждения двигателя автомобиля электродвигатель вентилятора управляется биметаллическим датчиком температуры охлаждающей жидкости (рис. 2. А). У холодного двигателя контакты SK датчика температуры разомкнуты, обмотка реле KV обесточена даже при включенном выключателе SA. Электродвигатель М вентилятора отключен от сети, и двигатель интенсивно прогревается.

Рис.2. А) Схема управления электровентилятором системы охлаждения двигателя автомобиля. Б) Схема управления двухскоростным стеклоочистителем.

При достижении нужной температуры контакты SF датчика замыкаются, и реле KV включает электродвигатель вентилятора. При переохлаждении двигателя вентилятор отключается. Такая работа вентилятора обеспечивает оптимальный тепловой режим работы двигателя и, как следствие, экономичный расход топлива.

Схема управления электродвигателем стеклоочистителя должна обеспечивать возможность его работы с малой и большой частотой вращения вала, периодического включения электродвигателя с перерывами в 3—5 с, а также укладку щеток при отключении стеклоочистителя в крайнее положение так, чтобы они не загораживали обзор водителю.

На рис. 2. Б. приведена схема управления двухскоростным стеклоочистителем. Электродвигатель М стеклоочистителя управляется переключателем SA, имеющим три положения. Вывод «+» от бортовой сети подключен к переключателю SA через биметаллический автомобильный предохранитель F и выводы 1 и 2 штекерного разъема электродвигателя. Вывод 3 штекерного разъема постоянно соединен с массой. В положении I переключателя SA питание подается на основные щетки электродвигателя, и он работает с малой частотой вращения вала. При переводе переключателя в положение II питание подводится к дополнительной щетке и электродвигатель начинает работать с высокой частотой вращения. Для останова электродвигателя переключатель SA переводят в положение 0. Однако электродвигатель при этом сразу не останавливается, а продолжает работать, получая питание через размыкающие контакты концевого выключателя SQ и выводы 4 и 6.

Рис. 3. Схема управления стеклоочистителем с реле РС514

После укладки щеток в крайнее положение концевой выключатель срабатывает и замыкает замыкающие контакты. При этом щетки двигателя через выводы 3, 4 и 6 оказываются соединенными накоротко, двигатель начинает работать в режиме динамического торможения, и его останов ускоряется.

На автомобилях семейства ВАЗ широко применяется схема управления стеклоочистителя тепловым реле времени РС514 (рис. 3). Два вывода электродвигателя М постоянно подключены к сети питания (вывод 4 соединен с массой, вывод 2 — с выводом «+» сети). В положении II переключателя SA электродвигатель М получает питание через выводы 1 и 4 и работает с постоянной частотой вращения до тех пор, пока переключатель SA не будет переведен в другое положение. В положении I к сети питания подключаются выводы 3 и 4 реле РС-514. При этом через размыкающие контакты КК:1 теплового реле КК питание поступает к обмотке реле KV. Оно замыкает замыкающие контакты KV:2, и электродвигатель начинает работать, получив питание через вывод 6 реле. Одновременно к сети подключается спираль теплового реле КК. При ее прогреве биметаллическая пластинка реле прогибается и разрывает контакты КК:1. При этом обесточивается обмотка реле KV, его контакты KV:2 размыкаются, отключая спираль теплового реле КК от сети питания, и замыкаются контакты KV:1.

Электродвигатель переходит в режим динамического торможения, когда замкнутся замыкающие контакты концевого выключателя SQ. При этом он будет отключен от сети до тех пор, пока биметаллическая пластинка теплового реле КК не остынет и не замкнут контакты КК:1. После этого реле KV вновь включит электродвигатель в работу.

Таким образом, при положении I переключателя SA достигается прерывистый режим работы стеклоочистителя. При положении 0 переключателя SA электропривод отключается, уложив щетки стеклоочистителя в крайнее положение.

Рис.4. Схема управления стеклоочистителем и стеклоомывателем автомобиля электронным реле 52.3747

Применение электронных реле позволяет совместить управление стеклоочистителем и стеклоомывателем. На рис.4 показана схема управления приводом стеклоочистителя и стеклоомывателя ветрового стекла автомобиля ВАЗ-2108 электронным реле 52.3747. При положении I выключателя SA система отключается. При этом выводы якоря электродвигателя M1 стеклоочистителя через его размыкающий концевой выключатель SQ и контакты KV:2 реле КV оказываются замкнутыми, вследствие чего обеспечивается динамическое торможение и быстрый останов электродвигателя.

При положении IV выключателя SA напряжение сети через встроенный в стеклоочиститель биметаллический предохранитель F 3 подается на основные щетки электродвигателя М1, и он работает с малой частотой вращения вала. В случае перевода выключателя SA в положение V питание подводится к третьей дополнительной щетке электродвигателя, и он работает с высокой частотой вращения вала; интенсивность очистки стекла увеличивается.

При положении II и III (не фиксированном и фиксированном) выключателя SA осуществляется прерывистый режим работы стеклоочистителя. В этом режиме напряжение подводится к основным щеткам электродвигателя M1 только в том случае, если замкнуты контакты KV:1 реле KV. Срабатыванием реле KV управляет электронная схема реле времени, собранная на операционном усилителе DA и транзисторах VT1 и VT2.

При переводе выключателя SA в положение II или III ток поступает к выводу j реле 52.3747, соединенному с входом операционного усилителя DA. Операционный усилитель обеспечивает периодическую зарядку конденсаторов С2 и СЗ, при разрядке которых на цепь база — эмиттер транзистора VT 1 этот транзистор и транзистор VT2 открываются. Реле KV через переход эмиттер — коллектор транзистора VT2 и вывод 15 подключается к сети питания, срабатывает, контакты KV:1 замыкаются, включая через вывод s электродвигатель стеклоочистителя, который начинает работать с малой частотой вращения. После разрядки конденсаторов С2 и СЗ цепь базы транзистора VT1 обесточивается, он закрывается, закрывается и транзистор VT2, реле KV разрывает контакты KV:1, и стеклоочиститель отключается. Появление напряжения на выводе s реле 52.3747 происходит с частотой 14 циклов в минуту.

Реле 52.3747 при включении стеклоомывателя обеспечивает одновременно включение и работу двигателя стеклоочистителя с малой частотой вращения. При переводе выключателя SA в положение VI (стеклоомыватель включен) через вывод 86 происходит смещение в прямом направлении перехода база — эмиттер транзистора VT4, и транзисторы VT4, VT3, VT1 и VT2 открываются.

Реле KV замыкает контакты KV:1, и стеклоочиститель начинает работать. После отключения стеклоомывателя конденсатор С4 некоторое время разряжается на цепь база — эмиттер транзистора VT3, поддерживая транзисторы VT3, VT1 и VT2 в открытом состоянии. При этом после отключения стеклоомывателя очищение стекла прекращается не сразу, а после двух — четырех полных циклов очистки.

Мотонасос легкового автомобиля ВАЗ-2108

На автомобилях ВАЗ-2108 электродвигатель стеклоомывателя объединен в один узел с насосом, образуя единый узел — мотонасос. Мотонасос нагнетает жидкость в три магистрали — к ветровому стеклу, к заднему стеклу и к фарам. Открытие магистрали осуществляется электромагнитными клапанами. На схеме рис.4 электромагнитный клапан К магистрали подачи жидкости к ветровому стеклу включается одновременно с электродвигателем М2 насоса при переводе выключателя SA в положение VI. Диод VD служит для разделения цепей электродвигателя М2 и клапана К, в результате чего обеспечивается возможность подачи жидкости мотонасосом в другие магистрали. В системе очистки заднего стекла автомобиля ВАЗ-2108 электронное реле времени 45.3747 после возвращения рычага выключателя стеклоомывателя в исходное положение еще в течение 5с держит клапан и мотонасос во включенном состоянии.

Устройство и принцип работы автомобильных стеклоочистителей

Все современные автомобили оснащаются стеклоочистителям или «дворниками», которые предназначены для очистки лобового стекла от грязи, пыли или осадков. С их помощью водитель может значительно улучшить видимость, не выходя из салона. Автомобильные стеклоочистители являются неотъемлемой составляющей конструкции транспортного средства, а их неисправность запрещает эксплуатацию ТС.

Система стеклоочистителя лобового стекла

Штатные очистители ветрового стекла предназначены для удаления грязи, пыли, а также избыточных осадков с его поверхности. Это позволяет увеличить видимость дороги в любой момент, включая плохие погодные условия: сильный дождь или снег. Для большей эффективности устройство сочетают со стеклоомывателем, который распыляет на поверхность стекла специальную омывающую жидкость под высоким давлением. Таким образом, происходит очистка стекла от прилипшей грязи и насекомых.

Автомобильные стеклоочистители

В некоторых автомобилях предусмотрен задний стеклоочиститель, а также специальные устройства для очистки передних фар (омыватель). Это позволяет обеспечить безопасность движения при любых погодных условиях. Частота и длительность работы стеклоочистителей регулируется водителем из салона.

Элементы конструкции стеклоочистителей

Конструктивные особенности зависят от вида устройства и типа крепежных элементов. Стандартная схема стеклоочистителей состоит из следующих деталей:

рычажного привода (трапеции);
поводков;
реле для управления режимами работы;
электронного блока управления (при наличии);
электродвигателя с редуктором;
шарнирных креплений;
щеток.

Конструкция стеклоочистителей

Дополнительно предусмотрены управляющие устройства. К примеру, для ручного управления используется подрулевой переключатель режимов работы стеклоочистителей, а для автоматического режима в транспортном средстве устанавливают специальный электронный блок управления и датчик для анализа загрязнения стекла (датчик дождя).

Принцип работы устройства

Несмотря на простой функционал очищающей системы, необходимо разобраться с тем, как работают стеклоочистители. Основные нюансы, о которых нужно знать:

Электромагнитное реле принимает управляющую команду и устанавливает режим работы щеток. В зависимости от транспортного средства, очистители могут работать в прерывистом режиме с небольшими интервалами в 3-5 секунд, постоянно двигаться с установленной скоростью, а также переходить в режим мойки с включенным омывателем.
Мотор стеклоочистителей получает питание от бортовой электросети. Точная схема подключения зависит от модели автомобиля.
Поводки стеклоочистителей, а вместе с ними и щетки для очистки стекла, приводятся в действие при помощи электродвигателя с червячным редуктором и рычажного привода (трапеции). Трапеция передает и преобразует вращательное движение от электродвигателя на щетки, которые, плотно прижимаясь к рабочей поверхности, удаляют грязь и влагу со стекла.

Правильно настроенная система не должна оставлять разводы или механические повреждения на поверхности стекла, а также шуметь во время работы. В случае подобных проблем необходимо оперативно устранить неисправность.

Как работает трапеция

Трапеция стеклоочистителей состоит из системы тяг и рычагов, которые преобразуют вращательное движение от редуктора в возвратно-поступательное движение поводков со щетками. Стандартное устройство должно выполнять следующие функции:

движение щеток при работающем электродвигателе стеклоочистителя;
обеспечение нужной амплитуды и скоростного режима очистки;
поводки стеклоочистителей при двух и более щетках должны двигаться синхронно.

Трапеция стеклоочистителей

Трапеция, как и электромотор, является важной составляющей системы. При любых неисправностях (появлении люфтов) в ее работе ухудшается эффективность и качество очистки стекла. Для большей надежности элементы трапеции выполняют из листовой стали, которая устойчива к агрессивной среде, а также имеет высокую жесткость на изгиб.

В зависимости от конструкции очистителей стекла, трапеции могут быть одно-, двух- и трехщеточные, а по принципу работы — симметричные и асиметричные.

Моторчик стеклоочистителей

Моторчик стеклоочистителей имеет базовую конструкцию независимо от модели автомобиля. К основным элементам можно отнести непосредственно сам электромотор и редуктор (как правило, червячный), который увеличивает усилие от электродвигателя в несколько раз. Современные устройства могут быть оборудованы дополнительными элементами, включая предохранители для защиты от сильных нагрузок, подогревательные элементы для работы при низких температурах и многое другое.

Мотор стеклоочистителей для ВАЗ 2110

Мотор-редуктор стеклоочистителей является важнейшим элементом системы, который обеспечивает ее работоспособность. Щетки должны плотно прилегать к стеклу и свободно перемещаться по нему, иначе возникает повышенная нагрузка на электродвигатель.

Управление очистителями

Система очистки ветрового стекла может управляться двумя способами — электронным и электрическим. Последний вариант подразумевает ручное изменение режимов работы. Под рулем находится специальный рычаг управления, позволяющий включать устройство, регулировать паузу в работе стеклоочистителей и изменять режимы очистки. Но подобный вариант требует постоянного участия водителя.

Подрулевой переключатель

Электронная система управления является полностью автономной и не требует человеческого вмешательства. В автомобиле устанавливается специальный электронный блок и датчик дождя, который анализирует чистоту стекла и погодные условия. С помощью электронного управления обеспечивается целый ряд функций:

автоматическое включение и выключение;
изменение параметров работы очистителя;
блокировка моторчика при наличии препятствий на ветровом стекле;
дополнительная очистка с помощью стеклоомывателя;
предотвращение замерзания щеток при выключенном двигателе.

Виды щеток

Производители автомобилей предоставляют владельцам машин выбор типа щеток. В зависимости от конструкции и эксплуатационных характеристик, они могут быть следующих видов:

Каркасные щетки

Каркасные щетки — оптимальный и доступный вариант. Они хорошо адаптируются под рабочую поверхность ветрового стекла, но ухудшают качество очистки при минусовых температурах и высоких скоростях.
Бескаркасные стеклоочистители — более дорогой вариант, обеспечивающий качественную очистку стекла. Устройство более стойкое к замерзанию, а также дольше служит в эксплуатации. Из недостатков необходимо отметить сложность подбора щеток для обеспечения правильного прилегания к стеклу.
Гибридные стеклоочистители — их часто называют зимними благодаря закрытой конструкции и влагостойкости. Идеально подходят для регионов с низкими температурами, где важно обеспечить работоспособность очистительной системы.

Бескаркасные дворники

Способы крепления щеток

До 1999 года большинство производителей автомобилей использовали тип крепления штатных щеток стеклоочистителей под названием «крючок» или «Hook». Это универсальное устройство в виде буквы «U», которое позволяет защелкнуть щетку и не переживать о надежности ее установки. В настоящее время набирают популярность следующие типы креплений:

Боковой штырь — появилось в 2005 году на BWM, Volvo и других автомобилях. Позволяет фиксировать щетки с помощью специального бокового штыря на 22 или 17 мм.
Кнопка или «Push Button» — адаптер для стандартных щеток стеклоочистителей шириной 16 мм. Достаточно защелкнуть устройство для крепления, а для снятия необходимо нажать на специальную кнопку.
Pin lock — фиксация щеток с помощью специального встроенного замка. Используется в автомобилях Audi.

Схема крепления «Push Button»

Это далеко не полный перечень видов креплений. Каждый производитель может использовать собственные конструкции для фиксации щеток.

Несмотря на относительную простоту стеклоочистителей ветрового стекла, без них сложно представить современную машину. Водители могут прямо из салона управлять работой дворников, удалять грязь и улучшать видимость дорожной ситуации. А электронные системы и вовсе автоматически следят за чистотой стекла, увеличивая комфорт и безопасность вождения без участия человека.