发动机冷却风扇控制电路改装

1、发动机冷却风扇控制电路改装一、 传感器对比 图2水温开关 图3水温传感器如图所见图2为原车上的水温开关，两线的，螺纹粗大。特性：水温在93摄氏度或以上时接头上两个端子连通（0电阻），水温在93摄氏度以下时接头上两个端子断开（电阻无限大）。图3为订回来的水温传感器，也是两线的，螺纹细小。特性：NTC热敏电阻（负温度系数热敏电阻），接头上两个端子之间的电阻值随温度的上升而减少，随温度的下降而增加。二、电路分析经过多方努力终于找到该车的维修手册（图4）如图所示该车两个风扇电机分别靠两个继电器控制，点电机一端接地一端通过继电器链接到电源正极，并且两个继电器的吸合线圈是并联在一起共同受“散热器风扇开关”

2、控制的（图中圆圈处），散热器风扇开关大于93摄氏度开关闭合，继电器吸合，风扇电机通电工作。另外图中矩形框中是空调控制，只要空调工作，不管散热器风扇开关是否闭合，继电器都会受ECM的控制而闭合，两风扇工作。由此可以推断该车的风扇没有高速低速之分，只有两个风扇一起转和两个都不转，十分简单。弄清楚电路结构是改造电路的基本非常重要。 图4散热风扇开关控制电路用热敏电阻式的水温传感器一般要进ECM进行采样分析（图5方框）然后ECM通过功率管控制继电器吸合，有高速有低速（图5两圆圈）十分灵活，与上图先比更为先进，更为复杂。很显然强行把水温传感器安装到车上话冷却风扇工作不正常，而且水温开关的螺纹太大不可能重

3、新开孔攻牙，看来只能搭建一个电路让水温传感器的电阻值变化转变成开关信号啦。 图5水温传感器控制电路三、电路设计1.电阻转化成电压直接考虑电阻值的变化是不可能的，只有给传感器通电，利用欧姆定律将其转变为电压变化才能实现“水温达到93度以上开风扇”的功能。方法很简单（如图6）Rt为水温传感器，R1为一个固定电阻，两电阻串联，通电后Rt与R1对电源电压进行分压，假设电源电压为12V，Rt为100，R1为100，根据欧姆定律U1的电压值为：I=12V/(100+100)=0.06A，即U1= 6V；如果温度上升Rt减少到50，根据欧姆定律U1的电压值为：I=12V/(50+100)=0.08A，U1=

4、100*0.08A即U1=8V；从上述结果看出这种电路可以将Rt的电阻值变化转变为U1的电压变化，Rt减少U1降低，Rt上升U1升高。 同理，将R1换成一只可调电阻，就可以对U1的输出电压进行 图6调节。 2、电压比较器简单地说， 电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图7所示。图7(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压信号VA，反相端输入电压信号VB。VA和VB的变化如图7(b)所示。在t

5、0t1时，VAVB,即“+端” “-端”， Vout输出高电平(饱和输出)如图7(c)所；在t1t2时，VAVB，即“+端” VB即“+端” “-端”， Vout输出高电平(饱和输出)如图7(c)所；根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。 图7电压比较器简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合。 3、LM393 图8 LM393

6、实物图 图9 LM393 引脚图 LM393 是由两个独立的，高精度电压比较器组成的集成电路，工作温度范围:0C to +70C工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2V 36V，双电源：1V18V；消耗电流小， ICC=0.8mA；输入失调电压小， VIO=2mV；共模输入电压范围宽， VIC=0VCC-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门；采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）。LM393引脚描述：引出端序号功能符号引出端序号功能符号1 输出端1 OUT1 5 正向输入端2 1N+(

7、2) 2 反向输入端1 1N-(1) 6 反向输入端2 1N-(2) 3 正向输入端1 1N+(1) 7 输出端2 OUT2 4 地GND 8 电源VCC 应用说明: LM393是高增益（放大器输出功率与输入功率比值的对数，用以表示功率放大的程度。亦指电压或电流的放大倍数）,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准PC板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能

8、导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要. LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关. 差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V. 功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制.当达到极限电流(16mA)时

9、,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的SAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。注：（1）.通常电源不需要加旁路电！（2）.比较器的所有没有用的引脚必须接地！（3）.LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN输出晶体管（即当LM393输出低电平时，输出引脚只是对地导通；当LM393输出为高时，输出引脚并不会有电压输出，只是与地断路，输出引脚悬空）！4、电路设计根据上诉说明，尤其是要注意的那三点大概设计出如图10的电路图 图10 LM393电路初稿 输出部分：根据LM393的输出部分是集电极

10、开路,发射极接地的 NPN输出晶体管，则要加入R4，10K的上拉电阻，使得LM393在输出高电平时输出引脚能通过电阻R4将VCC电压引下来，当其输出低电平时输出引脚为0电压；目的是使LM393的输出引脚有确定的电压输出，以控制PNP三极管TIP42，因为LM393的输出引脚悬空的话对三极管来说是一种不确定状态，不稳定，容易受干扰，所以电阻R4是必须的。电阻R5是三极管TIP42基极的限流电阻，防止三极管的基极电流过大烧毁三极管,可以将它与三极管看作一个整体。图中L就是风扇电机继电器的线 圈，它将要收三极管TIP42的控制。（TIP42主要特性：电流参数：IC=6A，IB=2A 图11 TIP4

11、2电压参数：UCEO=40V，UCB=40V,UEB=5V,UCE(sat)=1.5V功 率：PD=65W其他参数：fT=3MHz极 性：PNP）一个继电器线圈的电阻大约为120，两个并起来就是60。继电器接的是12V，那么电流就是12V/60=0.2A；根据TIP42的特性主电流可达6A，应付两个继电器是足够有余的。供电部分： 因为LM393的供电范围是2V-36V,所以可以直接接12V电压，不需要降压。根据LM393的应用说明，也不需要接退偶电容。输入部分：由于希望尽量减少该电路的工作电流，尽量选用大电阻，按照惯例“+”端一般作为基准电压输入端（即接一个稳定的参考电压以作比较），选用拉10

12、K+20K，则“+”端的电流是12V/10K+20K=0.0004A,参考电压就是20K*0.0004A=8V。有很多电子书上是用稳压二极管来作参考电压的，但在汽车上不能用稳压二极管，因为汽车上的电池是12V着车后是13V-14V之间变动，在加上此电路没有接稳压集成，所以“+”端接一个可以随电源电压变化而变化的参考电压更为科学，电路更为稳定。水温传感器与一只精密电位器串联，由于该车在93摄氏度时水温传感器的电阻值是多少我还没测量出来，所以先用一个稍大的电位器（0-5K），装上车以后用次数、汽车检测仪一看数据流一边调电位器，调到刚好93摄氏度可以触发LM393。电路分析：汽车冷车着车：发电机发电

13、电源电压大约14V，“+”端的参考电压就是 I=14V/（10K+20K）=0.00047A,U=20K*0.0004A=9.4V。水温低传感器电阻大，“-”端的电压低, “+”端“-”端，LM393输出高电平，三极管不导通，继电器不通电。水温上升到93摄氏度：水温升高传感器电阻变小，“-”端的电压渐渐升高，超过“+”端，“-”端“+”端，LM393输出低电平，三极管导通，继电器通电吸合，风扇工作。水温渐渐下降：水温下降传感器电阻变大，“-”端的电压渐渐下降，低于“+”端，“-”端“+”端，LM393输出高电平，三极管截止，继电器断电，风扇停止工作。四、电路调试按照电路图用万用板焊接好电路（如

14、图12），改电路共要接6条线：传感器两条，电源一条，电线两条，继电器线圈一条。在电源线上串一个2A的保险丝，按要求在车上接好线。接好汽车检测仪，着车。结果出来了，电路可以实现水温控制。但遗憾的是：在水温刚刚到93摄氏度的临界点时风扇继电器反复吸合，断开，发出“搭，搭”响声，风扇此时是在慢慢转动。这样的现象在汽车上是不正常的，是不允许的，必须调整！ 分析其原因，当水温在93摄氏度的临界点时“-”端的电压值是在不断变动的，而“+”端的电压相对稳定，就造成LM393不断在高低电平之间变化，造成上述现象。 这电路过于敏感，着成工作稳定，想解 图12就要在输出引脚和“+”端之间接一个反馈电阻（如图13，R6） 图13 最终电路该电阻的加入有这样的效果：当LM393为高电平输出时，“+”端的参考电压依然为9.4V，R6相当于没有接入。当LM39