Automatyczny wyłącznik ogrzewania tylnej szyby w samochodzie (kolejny).
Po około 10 latach bezproblemowego używania układu czasowego sterowanego wyłącznikiem bistabilnym
(opisany tu: http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic860964.html )
postanowiłem zmienić układ czasowy na sterowany przyciskiem monostabilnym.
Wadą (według mnie) w przypadku wyłącznika bistabilnego była konieczność wyłączenia i ponownego włączenia gdy odmierzany czas grzania okazywał się zbyt krótki.
Trzeba wykonywać dodatkowo dwie czynności.
W przypadku przycisku monostabilnego ta wada nie występuje. Włączenie, to krótkie naciśnięcie przycisku, a po upływie czasu włączenia , ponowne włączenie, to kolejne krótkie naciśnięcie przycisku. Gdy zachodzi potrzeba wcześniejszego wyłączenia grzejnika, kolejne krótkie naciśnięcie przycisku wyłącza grzejnik.
Przycisk monostabilny jest wygodniejszy w użyciu.
Jedyną zaletą układu czasowego z wyłącznikiem bistabilnym jest możliwość włączenia ogrzewania "na stałe", a układ czasowy będzie wyłączał po określonym czasie. Taka możliwość jest jednak bardzo rzadko wykorzystywana.
Szczegółowy opis budowy modułu czasowego, i sposób zmontowania dotyczy samochodu Skoda Octavia, jednak bez przeszkód można go stosować w każdym samochodzie z uwzględnieniem odpowiedniego sposobu podłączenia i zamontowania.
Główne założenia projektowe były takie:
__ Wykorzystanie oryginalnego wyłącznika bistabilnego bez ingerencji do jego wnętrza, z wykorzystaniem wszystkich jego możliwości, a więc kontrolka właczenia i podświetlenie. Konstrukcja wyłącznika w Octavii (i wszystkich Volkswagenach) jest taka, że lekkie naciśnięcie klawisza, na małą odległość, powoduje załączenie styku, a dopiero głębsze wciśnięcie klawisza powoduje zadziałanie zapadki.
Założenie na suwadło tuż pod klawiszem ogranicznika ruchu tego suwadła w postaci klamry z drutu o średnicy 1,5 mm powoduje zamianę wyłącznika bistabilnego na monostabilny przycisk. To cała przeróbka wyłącznika, odwracalna w razie potrzeby przez zdjęcie klamry.
__ Podłączenie modułu czasowego powinno być bez ingerncji w instalację samochodu (np. przecinanie przewodów).
Moduł czasowy jest włączony jako przejściówka pomiędzy wyłącznikiem a gniazdem tego wyłącznika w instalacji, za pomocą samodzielnie wykonanych złącz, gniazda i wtyku. Zostały one zrobione z typowych konektorów, a jako materiał wypełniający użyta została "Poxilina".
__ Wymiary modułu czasowego w obudowie powinny być takie, aby można było go włożyć przez otwór w pulpicie przeznaczony do montażu wyłącznika, a więc bardzo łatwy montaż bez potrzeby demontażu jakich kolwiek osłon.
"Nie iwazyjne" dla wyłącznika i bez kolizyjne dla układu wykorzystanie kontrolki włączenia w wyłączniku wymusiło odpowiedni układ styków a1 i a2 przekażnika A, oraz zastosowanie w układzie czasowym tranzystora PMOS włączonego od strony plusa zasilania. W przypadku tranzystora NMOS włączonego od strony masy byłby inny (odwrotny) układ styków i nie możliwe wykorzystanie kontrolki bez ingerencji do wnętrza wyłącznika.
Schemat modułu czasowego pokazany na Rys.1., schemat montażowy i płytka na Rys.2., zasadę działania najlepiej pokazują uproszczone schematy na Rys.3.
Gdy układ w stanie spoczynku, naciśnięcie i trzymanie przycisku P powoduje zwarcie do masy minusa kondensatora C1 oraz bramki tranzystora T1 przez diodę D2 oraz styki a1 i a2. Punkt X też jest zwarty do masy przez diodę D1 i te same styki a1 i a2. Kondensator C1 ładuje się do pełnego napięcia zasilania, tranzystor T1 przewodzi, załączony przekażnik wykonawczy B swoim stykiem b1 włączy obciążenie.
Przycisk jest jeszcze trzymany, przekażnik A wyłączony, nie przełącza swoich styków bo punkt X jest na masie. Zwolnienie przycisku P powoduje odłączenie punktu X oraz kondensatora C1 i bramki tranzystora od masy, tranzystor przewodzi dzięki temu, że kondensator naładowany, przekażnik B zostanie podtrzymany prądem płynącym przez uzwojenie przekażnika A, przekażnik A przełaczy swoje styki, układ przejdzie do stanu załączenia.
W stanie załączenia napięcie w punkcie X wynosi połowę napięcia zasilania (jeżeli rezystancje uzwojeń przekażników A i B są jednakowe).
Stan załączenia utrzyma się tak długo, jak na to pozwoli stała czasowa elementów R1C1 w bramce tranzystora T1. Gdy kondensator C1 rozladuje się przez rezystor R1, tranzystor przestaje przewodzić, i cały układ wraca do stanu spoczynku. Dla wartości R1C1 takich jak na schemacie ideowym będzie to po upływie około 5 minut, lub tak jak podane w tabelce na schemacie ideowym.
Gdy układ znajduje się w stanie załączenia, naciśnięcie i trzymanie przycisku (w celu natychmiastowego wyłączenia) powoduje pojawienie się napięcia 12V na bramce tranzystora i minusie kondensatora C1 przez (przełączone) styki a1 i a2 oraz diodę D3. Kondensator C1 zostaje rozładowany (zwarty), jednocześnie w punkcie X pojawi się napięcie 12V przez diodę D4 i te same styki a1 i a2, punkt X zwarty do plusa zasilania. Tranzystor przestaje przewodzić, przekażnik B wyłączony, styk b1 odłącza grzejnik.
Przycisk P jeszcze wciśnięty, przekażnik A nie przełącza swoich styków a1 i a2. Puszczenie przycisku powoduje wyłączenie przekażnika A i cały układ wraca do stanu spoczynku.
Diody D1, D2, D3, D4 "układają się" w mostek prostowniczy, i taki mostek został zamontowany na płytce dając znaczną oszczędność miejsca.
Przekażniki A i B powinny mieć uzwojenia na napięcie 5V. Przekażnik A może być miniaturowy, o podwójnych stykach przełącznych. Przekażnik B powinien mieć styki na odpowiedni prąd. Grzejnik Octavii pobiera prąd 12A, a więc co najmniej typowa dopuszczalna wartość 16A.
Rezystr R2 zabezpiecza delikatne styki przekażnika A przed wypaleniem w czasie ładowania kondensatora C1, oraz zabezpiecza przed zwarciem w przypadku uszkodzenia kondensatora C1 lub tranzystora T1.
Układ ma dodatkową, nie przewidzianą przy projektowaniu zaletę.
Po wyłączeniu zasilania (stacyjką) nie przestaje odmierzać zadanego przyciskiem czasu.
Gdy nie nagrzany silnik i samochód, często zdarza się, że silnik zatrzyma się, np. przy ruszaniu. Aby go uruchomić, w większości samochodów trzeba wyłączyć i ponownie włączyć zapłon i rozrusznik. Gdy przed tym było włączone ogrzewanie szyby, po ponownym uruchomieniu silnika nie trzeba naciskać przycisku, ogrzewanie włączy się samoczynnie kontynuując zadany poprzednio czas włączenia.
Elementy narysowane na schemacie zielonym kolorem, to akustyczny sygnalizator wyłączenia grzejnika. Jest pożyteczny, ale nie konieczny, i kto nie chce, może go nie montować.
Po włączeniu grzejnika na styku 4a1 pojawia się napięcie 12V, kondensator C2 ładuje się przez diodę D6 która zwiera sygnalizator. Po wyłączeniu grzejnika styk 4a1 łączy się z masą (styk 6a1), kondensator C2 rozładowuje się przez sygnalizator, sygnalizator wydaje krótki sygnal dżwiękowy.
Sygnalizacja dżwiękowa wyłączenia działa po wyłączeniu przyciskiem, po wylączeniu po upływie czasu, a także po wyłączeniu zasilania stacyjką gdy w tym czasie był włączony grzejnik.
Obudowa modułu, to zewnętrzna część tekturowego pudełka po zapałkach. Idealnie pasują wymiary, po owinięciu szeroką taśmą izolacyjną jest wystarczająco trwała, elastyczna, nie zsuwa się z płytki bo dość ciasno trzyma się na przekażniku, jest izolatorem, po zamontowaniu leży na odbiorniku radiowym i nie hałasuje.
Samodzielnie wykonane złącza najlepiej zrobić w następujący sposób.
Konektory "męskie" z już podłączonymi, zaciśniętymi i zalutowanymi przewodami trzeba włożyć do gniazda instalacji przebijając się przez cienki karton. Na kartonie narysować kontur przyszłej wtyczki i przestrzeń pomiędzy konektorami i przewodami na odpowiednią wysokość wypełnić starannie ugniecioną "Poxiliną". Karton zapobiegnie przyklejeniu "Poxiliny" do gniazda. Po stwardnieniu "Poxiliny" tak wykonany wtyk oszlifować/opiłować do odpowiedniego kształtu i wymiaru.
Z konektorami "żeńskimi" trochę więcej zachodu. Trzeba dorobić z blachy o odpowiedniej grubości "niby konektor", przedłużkę, włożyć do konektora "żeńskiego", i tą przedłużkę włożyć do gniazda instalacji. Na część stykową konektora "żeńskiego" trzeba koniecznie nalożyć ciasną rurkę izolacyjną. Rurka zapobiegnie oblepieniu styku, zostanie zachowana sprężystość i elastyczność złącza. Dalej tak samo jak z konektorami "męskimi".
Tak wykonane złącza są bardzo trwałe. "Poxilina" jest bardzo dobrym izolatorem i trwała mechanicznie. W podobny sposob można odbudowywać uszkodzone, a nie dostępne zlącza.
