Resumen: Este diseño de referencia se describe cómo diseñar hardware para un sistema de calefacción basado en la temperatura para un vehículo que tiene un precalentador de motor instalada, en base a la temperatura ambiente y un tiempo predeterminado del motor de arranque. Este sistema también puede ser utilizado para otros fines, tales como encender un calentador de almacenamiento, si la temperatura ambiente cae por debajo de un valor predeterminado.
Información general
El invierno puede ser muy frío en los países nórdicos, que es bastante normal tener temperaturas inferiores a -20 ° C. No todo el mundo dispone de un garaje caliente para sus vehículos, muchas personas usan un precalentador de motor, como el que se muestra en la Figura 1 .
Figura 1. Un precalentador del motor. Imagen cortesía de la DEFA.
El precalentador de motor está montado en el vehículo ( Figura 2 ) y típicamente calienta el agua dentro del motor.
Figura 2. Un precalentador motor instalado en un vehículo. Imagen cortesía de la DEFA.
A partir de un vehículo en un ambiente frío a poner un motor bajo cargas pesadas. Comenzando un motor a -30 ° C pone el mismo desgaste en el motor como conducir 600 km (373 millas). El consumo de gasolina durante un arranque en frío es mucho mayor que el comienzo de un motor precalentado. El precalentamiento de los resultados de los motores en materia de energía y ahorro de costes, y genera menos contaminación.
Hay dos tipos de precalentadores: una utiliza gasolina como energía y la electricidad otros usos. Este artículo describe cómo diseñar un sistema de calefacción basado en la temperatura de un precalentador de motor eléctrico. Independientemente de si se usa un calentador de bloque del motor, el calentador de la manguera, calentador de aceite, o póngase en contacto calentador de este sistema de calefacción basado en la temperatura se describe en este artículo funcionarán correctamente.
Precalentamiento el tiempo recomendado para
La figura 3 muestra el precalentamiento tiempo como una función de la temperatura ambiente. El precalentamiento del motor es particularmente importante cuando la temperatura es de 5 ° C o inferior. Más de tres horas de tiempo de calentamiento no es recomendable, ya que en ese momento, el motor está generalmente precalentado hasta su temperatura máxima. Si un usuario sigue calentando después de tres horas, la valiosa energía se desperdicia.
Figura 3. Motor de tiempo de precalentamiento frente a la temperatura ambiente.
Precalentadores del motor se puede activar manual o automáticamente con un temporizador. Un usuario debe activar manualmente el sistema con suficiente antelación del inicio precalentado, ya que si la temperatura ambiente es muy baja, el tiempo de precalentamiento recomendada puede ser de hasta 180 minutos. Esto no es práctico si el usuario tiene que salir temprano en la mañana. Alternativamente, un usuario puede programar un temporizador para conectar la electricidad a un precalentador de motor en un tiempo predeterminado. Para ello sería necesario revisar constantemente la previsión del tiempo para decidir el momento óptimo condenada de antemano. Algunos propietarios de automóviles acaba de establecer su temporizador de tiempo de precalentamiento de 120 minutos, independientemente de la temperatura ambiente. Sin embargo, esta práctica resulta en el desperdicio de energía.
Esta nota de aplicación describe cómo diseñar un sistema cómodo y eficiente, que sabe la hora deseada del motor de partida y la temperatura ambiente. Este sistema utiliza esa información para iniciar el precalentamiento del motor, precisamente en el momento adecuado para calentar el coche antes de empezar, lo que resulta en el máximo de energía y ahorro de costes.
Basado en la temperatura de calefacción Descripción del sistema
Un sistema de calefacción basado en la temperatura tiene que medir la temperatura ambiente. El sistema también debe saber tanto el tiempo actual y la hora deseada de arranque del motor. La interfaz de usuario es, por supuesto, una necesidad para indicar al sistema el tiempo deseado de partida, que puede no ser siempre constante. El sistema también debe conectar y desconectar la electricidad hacia y desde el precalentador del motor.Debido a los cortes de energía posibles, información en tiempo tendría que estar respaldada por una batería. Cuando todo se pone en conjunto, estos componentes dan como resultado un diagrama de bloques del sistema, como el mostrado en la Figura 4 .
Figura 4. Un diagrama de bloques para una temperatura basado calentamiento del sistema.
Esquema del sistema
El sistema descrito en este artículo fue compilado utilizando dos tarjetas: una para el suministro de energía y la transmite, y el segundo para el procesador (digital) de medio ambiente. Una fuente de alimentación y esquemática placa de relé se muestra en la Figura 5 .
Figura 5. Una fuente de alimentación y esquemática tarjeta de relés.
Fuente de alimentación y la placa de relé conecta la fuente de alimentación a los relés y proporciona aislados, rectificado, y el voltaje de 12V preregulated a la placa del procesador. El esquema ambiente procesador se muestra en la Figura 6 .
Más de la imagen más detallada. (PDF, 341KB) Figura 6. El esquema ambiente procesador.
DC-DC de la conversión de 12V a 5V se realiza mediante un lineal de baja caída regulador de tensión como el MAX16910 , ya que tiene incorporada una protección térmica y de cortocircuito. El microcontrolador del sistema es un PIC18F4520 Microchip funcionando a una frecuencia de reloj 8MHz.Microcontrolador reloj se completa utilizando un oscilador de silicio muy pequeña (SC-70) como el MAX7375 , que tiene un coeficiente de temperatura excelente y extremadamente baja fluctuación .
La temperatura ambiente se mide con una salida analógica del sensor de temperatura . El MAX6605 tiene una salida de baja impedancia (240Ω), por lo que se puede conectar directamente al microcontrolador analógico-digital ( ADC ) sin un tampón externo amplificador .
El sistema tiene que saber la hora exacta, por lo que un reloj de tiempo real ( RTC ) se utiliza. El Maxim DS3232 RTC tiene un oscilador interno yEEPROM . En este sistema, EEPROM se utiliza para almacenar los parámetros de tiempo, por lo que la información del sistema se puede recuperar si un evento de corte de corriente que pasa. La RTC se accede mediante un I ² C interfaz. La batería de respaldo garantiza que el sistema mantiene la información de la hora exacta, incluso durante un corte de energía. Adicionalmente, puesto que los relés en este sistema requiere una tensión de la bobina de 12V, la conducción del relé se realiza con NPN transistores Q2 y Q3.
Botones (ON / OFF, SET, PLUS y MINUS) están conectados al microcontrolador con el conector J2. El sistema de visualización es una 4x20 caracteres LCD y está conectado al microcontrolador con conector J5. Una pantalla de cristal líquido es conducido de encendido / apagado por eltransistor Q1. Conector J4 programas y depura el microcontrolador. Transistor Q4 está sólo da salida de voltaje de 5V, si es necesario. La tensión de salida de 5V se puede utilizar, por ejemplo, para conducir un LED externo para indicar si el sistema se ha conectado la electricidad para el precalentador del motor.
PCB del sistema
PCB del sistema se muestra en las figuras 7 a 9 .
Más de la imagen más detallada. (PDF, 530KB) Figura 7. Sustitución de componentes. La fuente de alimentación y placa de relé está en el lado izquierdo, y la placa del procesador está a la derecha.
Más de la imagen más detallada. (PDF, 2.3MB) Figura 8. La parte superior hacia las capas.
Más de la imagen más detallada. (PDF, 3.5kB) Figura 9. Lado inferior capas.
Los PCB están montados dentro de la caja a prueba de agua industrial, con clase de protección IP65-IP67. Un sistema totalmente funcional y ensamblada se muestra en las figuras 10 y 11 .
Figura 10. Un totalmente montado y en funcionamiento el sistema en el mundo real.
Figura 11. Un sistema funcional con una cubierta delantera abierta.
Interfaz de usuario
La interfaz de usuario se compone de una pantalla LCD de 4x20 caracteres y cuatro botones: ON / OFF, SET, PLUS y MINUS. El botón ON / OFF manual se conecta o desconecta la electricidad desde / hasta el precalentamiento del motor. La tecla SET acceder a la configuración para programar el tiempo de arranque del motor deseada, mientras que el aumento MÁS y MENOS / disminución de los valores y parámetros. Fila 1 LCD muestra la fecha, hora y temperatura ambiente. La fila 2 muestra si la hora de inicio se ha establecido. La fila 3 muestra el tiempo predeterminado de partida. Fila 4 se muestra si la calefacción está encendida o apagada. La interfaz de usuario se muestra en la Figura 12 .
Más de la imagen más detallada. (PDF, 870KB) Figura 12. La interfaz de usuario.
Las listas de la Parte
La tarjeta de potencia y las listas de la Junta de Procesadores de piezas se muestran en la Tabla 1 y Tabla 2 , respectivamente
| Tabla 1. Power Board Lista de la Parte | |||
| Parte | Valor | Paquete | Descripción |
| +12 V | 4,8 mm conector de Abiko | Conector | |
| Conector GND | 4,8 mm conector de Abiko | Conector | |
| BR1 | B40S | B40S | Rectificador |
| C1 | 100n/50V | 0805 | Condensador |
| C2 | 1000μ/35V | E7.5-16 | Condensador electrolítico |
| D1 | El LED verde | 0805 | LED |
| D2-D3 | 1N5408 | DO210-15 | Diodo |
| K1-K2 | JT1A-PCB-DC12 | JT1A | 12V/16A del relé |
| R1 | 3k3 ohm / 1% | 0805 | Resistor |
| Relay_1 conector | 4,8 mm conector de Abiko | Conector | |
| Relay_2 conector | 4,8 mm conector de Abiko | Conector | |
| T1 | BV EI 305 2051 | EI30-1 | 9V 3VA rectificador |
| J1-J4 | 6,3 mm conector de Abiko | Conector | |
| Tabla 2. Junta de Procesadores de la lista de la Parte | |||
| Parte | Valor | Paquete | Descripción |
| C1-C5 | 10nF/50V | 0805 | Condensador |
| C6-C11 | 100nF/50V | 0805 | Condensador |
| C12 | 47μF/35V | E2.5-7 | Condensador electrolítico |
| C13 | 100μF/10V | E2.5-7 | Condensador electrolítico |
| C14 | En blanco | 0805 | Condensador |
| D1 | El LED verde | 0805 | El LED verde |
| J1 | 22-23-2051 Cabecera | Paso de 2,54 mm | Molex de 5 pines |
| J2 | 22-23-2101 Cabecera | Paso de 2,54 mm | Molex de 10 pines |
| J3, J6 | 22-23-2021 Cabecera | Paso de 2,54 mm | Molex de 2 pines |
| J4 | 520258-3 | 6-pin modular | Amplificador modular conector |
| J5 | 2516-6002UB | 16-alfiler | 3M cinta de cable de conector |
| Q1-Q3 | BC817B | SOT-23 | Transistor NPN |
| Q4 | BC857B | SOT-23 | Transistor PNP |
| R1 | 100Ω / 1% | 0805 | Resistor |
| R2 | 680Ω / 1% | 0805 | Resistor |
| R17 | 1kW / 1% | 0805 | Resistor |
| R3-R4, R19 | 2k2Ω / 1% | 0805 | Resistor |
| R5-R7 | 4k7Ω / 1% | 0805 | Resistor |
| R8-R15, R20 | 10k / 1% | 0805 | Resistor |
| R18 | 15kΩ / 1% | 0805 | Resistor |
| R16 | 220kΩ / 1% | 0805 | Resistor |
| U1 | PIC18F4520-E/PT | TQFP-44 | Microchip Microcontrolador |
| U2 | MAX7375AXR805 + | SC70-3 | Maxim silicio oscilador |
| U3 | MAX6605MXK + | SC70-3 | Maxim sensor de temperatura |
| U4 | MAX16910CASA8 / V + | SO8-EP | Maxim LDO |
| U5 | DS3232SN # | SO-20 | Maxim Reloj de Tiempo Real |
La pantalla LCD es 4x20 caracteres. Cualquier pantalla LCD HD44780 compatible va a funcionar. Compruebe la polaridad de retroiluminación de la LCD antes de conectarlo a la placa , ya que los fabricantes utilizan a veces diferentes pines. La batería de reserva es de 2 x 1,5 V pilas AA en serie, y los botones son de 4 × tipo normalmente abierto.
Resumen
Este artículo explica cómo diseñar hardware para un sistema de calefacción que conecta la electricidad a un precalentador de motor, en base a la temperatura ambiente y un motor predeterminado tiempo de arranque. Este sistema también puede ser utilizado para otros fines, tales como encender un calentador de almacenamiento, si la temperatura ambiente cae por debajo de un valor predeterminado. Para aquellos que no están familiarizados con la escritura de software para microprocesadores, para el software necesario.
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