По такой схеме работают системы управления стеклоочистителями, в электроприводе которых используются электродвигатели со смешанным электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов (рис. 1).
Рис. 1. Схемы управления электродвигателями двухскоростных стеклоочистителей с различными способами возбуждения: а - со смешанным; б - от постоянных магнитов
Переключатель SA режимов работы стеклоочистителя может быть установлен в три положения. По схеме на рис. 1, а в положении I переключателя SA напряжение от бортовой сети подается на щетки электродвигателя через последовательную обмотку возбуждения. По параллельной обмотке возбуждения ток проходит минуя добавочный резистор Rд. При переводе переключателя SA в положение II в цепь электроснабжения параллельной обмотки возбуждения включается резистор Rд. Сила тока в параллельной обмотке уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока и, следовательно, к повышению частоты вращения вала электродвигателя и скорости перемещения щеток стеклоочистителя.
Для выключения стеклоочистителя переключатель SA переводится в положение 0. При этом электродвигатель продолжает работать до тех пор, пока цепь его электроснабжения остается замкнутой через контакты концевого выключателя SQ. Как только контакты концевого выключателя разомкнутся, электродвигатель остановится, обеспечивая укладку щеток стеклоочистителя в положении парковки.
По схеме управления стеклоочистителем на рис. 1, б в положении I переключателя SA напряжение подается на основные щетки электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов. Якорь электродвигателя вращается с малой частотой. В положении II переключателя напряжение подается на третью дополнительную щетку электродвигателя. В этом случае стеклоочиститель переходит на второй режим работы, которому соответствуют большая частота вращения вала электродвигателя и повышенная интенсивность очистки ветрового стекла.
При установке переключателя SA в нейтральное положение (положение 0) электродвигатель стеклоочистителя сразу не выключается. Щетки стеклоочистителя продолжают двигаться по очищаемому стеклу до тех пор, пока не остановятся в положении парковки. В этот момент концевой выключатель сработает и замкнет накоротко обмотку якоря электродвигателя. Электродвигатель переходит в режим динамического торможения и, частота вращения вала резко падает.
Система очистки ветровых стекол кабины грузовых автомобилей КамАЗ (рис. 2) включает двухскоростной электрический стеклоочиститель 27.5205 и стеклоомыватель 1112.5208-01.
Рис. 2. Система очистки ветровых стекол автомобилей КамАЗ: 1 - электродвигатель стеклоочистителя; 2 - электродвигатель стеклоомывателя; 3 - выключатель стеклоомывателя; 4 - реле электродвигателей отопителей; 5 - блок предохранителей; 6 - предохранители; 7 - выключатель массы; 8 - аккумуляторные батареи; 9 - стартер; 10 - реле включения стартера; 11 - амперметр; 12 - выключатель приборов и стартера; 13 - переключатель стеклоочистителя
Омывающая жидкость на ветровые стекла подается насосом с электроприводом от электродвигателя 2 с возбуждением от постоянных магнитов, управляемого клавишным выключателем. Электроснабжение электродвигателя насоса, расположенного в бачке стеклоомывателя, осуществляется через один из предохранителей 6, рассчитанный на силу тока 10 А.
Клавишный выключатель 3 стеклоомывателя расположен справа от рулевой колонки на пульте переключателей. При включении стеклоомывателя ток через электродвигатель проходит по цепи: положительный вывод аккумуляторных батарей 8 — вывод Б стартера 9 — выводы 1Г и 1В реле 10 включения стартера — выводы 1В и 1Ж амперметра 11 — выводы 1Ж и 57 блока 5 предохранителей на силу тока 60 и 30 А — выводы 57 и 113 предохранителя 6, рассчитанного на силу тока 10 А, — замкнутые контакты выключателя 3 стеклоомывателя — выводы 11 ЗА выключателя 3 и электродвигателя 2 — выводы 11 ЗБ электродвигателя 2 стеклоомывателя и разъема моторедуктора с электродвигателем 1 стеклоочистителя — вывод 11 ЗВ моторедуктора — масса (корпус автомобиля) — выключатель 7 массы — отрицательный вывод аккумуляторных батарей. Электродвигатель 2 приводит в действие насос, который по гибким трубкам через сопловые отверстия жиклеров подает омывающую жидкость на ветровые стекла.
Стеклоочиститель содержит моторедуктор, щетки с рычажным приводом и трехпозиционный переключатель 13. Схема управления электродвигателем 1 моторедуктора обеспечивает работу стеклоочистителя в двух режимах и остановку щеток в положении парковки.
Напряжение на электродвигатель 1 моторедуктора подается через замкнутые контакты реле 4 электродвигателей отопителей, поэтому электродвигатель стеклоочистителя можно включить при переводе выключателя 12 приборов и стартера в положение I.
В положении I выключателя 12 приборов и стартера срабатывает электромагнитное реле 4 электродвигателей отопителя, так как на его обмотку с вывода КЗ выключателя 12 через предохранитель 6, рассчитанный на силу тока 7,5 А подается напряжение. Контакты реле 4 замыкаются. Напряжение с его вывода 30 (80) подается на вывод 87 (80А) и далее через выводы 80А и 110 предохранителя 6, рассчитанного на силу тока 10 А, на вывод ПО разъема моторедуктора, термобиметаллический предохранитель F1 и вывод 110А разъема моторедуктора, на вывод 110А переключателя 13 стеклоочистителя.
Если переключатель 13 находится в положении I напряжение с его вывода 110А подается на выводы 111 переключателя и разъема моторедуктора и далее на основную плюсовую щетку электродвигателя 7, расположенную на геометрической нейтрали. Вторая основная щетка электродвигателя через вывод 111В разъема моторедуктора постоянно соединена с массой. В этом случае электродвигатель через редуктор и рычажный привод обеспечивает колебательное движение щеток стеклоочистителя с малой частотой.
При переводе переключателя 13 режимов работы стеклоочистителя в положение II соединяются его выводы 110А и 112. С вывода 112 переключателя 13 напряжение подается на вывод 112 разъема моторедуктора и далее на третью дополнительную щетку электродвигателя, в результате электродвигатель работает с большей частотой вращения вала.
Для выключения стеклоочистителя переключатель 13 устанавливают в нейтральное положение 0. Однако вращение вала электродвигателя не прекращается, так как в обмотку его якоря ток продолжает поступать через замкнутые контакты (нижние по схеме) концевого выключателя S1 по цепи: вывод 110 разъема моторедуктора — предохранитель F1 — замкнутые контакты концевого выключателя S1 — выводы 111Б разъема моторедуктора и переключателя 13 — выводы ША переключателя 13 — выводы 111 переключателя и разъема моторедуктора — основная плюсовая щетка электродвигателя.
Когда щетки стеклоочистителя приходят в положение парковки в нижней части ветровых стекол, размыкаются нижние и замыкаются верхние контакты концевого выключателя S1. Якорь электродвигателя отключается от бортовой сети и замыкается накоротко по цепи: минусовая щетка электродвигателя — замкнутые верхние по схеме контакты концевого выключателя S1 — выводы 111Б разъема моторедуктора и переключателя 13 — выводы 111А и 111 переключателя — вывод 111 разъема моторедуктора — плюсовая основная щетка электродвигателя.
При основном режиме управления очисткой ветрового стекла обеспечивается периодичность включения стеклоочистителя с перерывами в работе продолжительностью 2—7 с. В системах очистки стекол, в которых используются стеклоомыватели, должна быть предусмотрена возможность управления совместной работой стеклоочистителя и стеклоомывателя по заданному алгоритму.
Прерывистый режим работы стеклоочистителя можно обеспечить с помощью теплового реле (рис. 3). Вывод 2 электродвигателя постоянно подключен к цепи электроснабжения. Вывод 4 электродвигателя соединен с массой. Управление электродвигателем М с возбуждением от постоянных магнитов осуществляется трехпозиционным переключателем SA режимов работы стеклоочистителя.
Рис. 3. Схема управления стеклоочистителем с тепловым реле
В положении II переключателя SA ток к электродвигателю подводится через его выводы 1 и 4. Электродвигатель работает с установленной частотой вращения вала до тех пор, пока переключатель не будет переведен в другое положение.
При переводе переключателя SA в положение I к бортовой сети подключаются выводы 3 и 4 реле К управления стеклоочистителем. Через замкнутые контакты КК:1 теплового реле КК ток поступает в обмотку электромагнитного реле KV. Реле KV срабатывает, замыкая контакты KV:2 и размыкая контакты KV:1. Через замкнутые контакты KV:2 реле KV и вывод 6 реле К электродвигатель М подключается к бортовой сети и начинает работать. Одновременно к цепи электроснабжения подключается нагревательный элемент теплового реле КК. Биметаллическая пластина теплового реле КК нагревается и прогибается, размыкая контакты КК:1. Цепь электроснабжения реле KV разрывается, контакты KV2 размыкаются, отключая нагревательный элемент теплового реле КК от бортовой сети. Одновременно прекращается подача напряжения от источника электроснабжения через реле К, однако электродвигатель продолжает работать до тех пор, пока подвижный контакт конечного выключателя замкнут на вывод 2 электродвигателя.
При замкнутых контактах KV:1 электродвигатель М работает на режиме динамического торможения, который будет иметь место, когда концевой выключатель SQ сработает, и его подвижный контакт через вывод 3 электродвигателя и выводы 1,3 реле К подсоединится к массе и замкнет накоротко обмотку якоря электродвигателя. При этом щетки стеклоочистителя укладываются в положение парковки.
Электродвигатель остается отключенным от сети электроснабжения до тех пор, пока биметаллическая пластина теплового реле КК не остынет и не замкнет контакты КК:1. После через реле KV электродвигатель вновь начнет работать. Далее процесс повторяется.
Совместить управление стеклоочистителем и стеклоомывателем позволяют электромагнитные реле. На рис. 4 приведена схема управления стеклоочистителем и стеклоомывателем ветрового стекла автомобиля ВАЗ-2108 с электронным реле 52.3747.
Стеклоочиститель работает с малой скоростью перемещения щеток по ветровому стеклу, когда переключатель SA находится в положении IV. В этом случае напряжение от бортовой сети через встроенный в стеклоочиститель биметаллический предохранитель F3 подается на основные щетки электродвигателя Ml.
Частота вращения вала электродвигателя Ml и интенсивность очистки ветрового стекла повышаются при переводе переключателя SA в положение V, когда напряжение от бортовой сети подводится к третьей дополнительной щетке электродвигателя.
Прерывистый режим работы стеклоочистителя имеет место при переводе переключателя SA в нефиксированное II и фиксированное III положения. В этом режиме напряжение к основным щеткам электродвигателя M1 подводится только при замыкании контактов KV:1 электромагнитного реле KV, управляемое электронной схемой реле времени, собранного на операционном усилителе DA и транзисторах VT1 и VT2.
Напряжение к операционному усилителю DA подается от вывода j реле 52.3747, который переключателем SA подключается к бортовой сети. Операционный усилитель периодически отпирает и запирает транзисторы VT1 и VT2. Через открытый переход эмиттер-коллектор транзистора VT2 и вывод 15 реле 52.3747 к бортовой сети подключается обмотка реле KV. Его контакты KV замыкаются и через вывод S включают электродвигатель Ml электродвигателя, который начинает работать с малой частотой вращения вала.
При запирании транзисторов VT1 и VT2 протекание тока по обмотке реле KVпрерывается, контакты KV:1 размыкаются, а контакты KV:2 замыкаются. Цепь электроснабжения электродвигателя через контакты KV:1 реле KV разрывается. Однако электродвигатель Ml продолжает работать, оставаясь подключенным к бортовой сети через концевой выключатель SQ, и останавливается только при срабатывании концевого выключателя. Остановка электродвигателя происходит в режиме динамического торможения, так как концевой выключатель через замкнутые контакты KV:2 и вывод 316 реле 52.3747 замыкает обмотку якоря накоротко. Электронное реле времени обеспечивает подачу напряжения на электродвигатель Ml через замкнутые контакты KV:1 и вывод S реле 52.3747 с частотой 14 циклов за 1 мин.
Положение VI переключателя SA соответствует включенному состоянию электродвигателя М2 мотонасоса стеклоомывателя. Одновременно через вывод 86 реле 52.3747 происходит смещение в прямом направлении перехода база-эмиттер транзистора VT4, Транзисторы VT4, VT3, VT1 и VT2 последовательно открываются, контакты KV:1 реле KV замыкаются, и стеклоочиститель начинает работать совместно со стеклоомывателем.
После отключения стеклоомывателя работа стеклоочистителя прекращается не сразу, а после двух-четырех полных циклов, так как конденсатор С49 заряженный через открытый переход коллектор-эмиттер транзистора VT49 некоторое время разряжается на цепь эмиттер-база транзистора VT3 и резистор R139 поддерживая транзисторы VT39 VT1 и VT2 в открытом состоянии.
Мотонасос стеклоомывателя нагнетает жидкость в магистрали к ветровому стеклу, к заднему стеклу и к фарам. Магистрали открываются электромагнитными клапанами. На схеме рис. 4 электромагнитный клапан К магистрали подачи жидкости к ветровому стеклу включается одновременно с электродвигателем М2 мотонасоса при переводе переключателя SA в положение VI.
Рис. 4. Схема управления стеклоочистителем и стеклоомывателем с электронным реле 52.3747
Диод VD 8 служит для разделения цепей электродвигателя М2 и клапана К9 в результате чего обеспечивается возможность подачи жидкости мотонасосом в другие магистрали.
Для отключения работающего стеклоочистителя переключатель SA переводится в положение I. При этом обмотка якоря электродвигателя Ml стеклоочистителя после срабатывания концевого выключателя через контакты KV:2 реле KV замыкается накоротко, чем обеспечивается режим динамического торможения и ускоренная остановка электродвигателя.
В схеме управления с электронным реле 522.3747 (рис. 5) система очистки ветрового стекла отключена, если переключатель находится в положении 1. При переводе переключателя SA в положение 1 из любого другого положения, соответствующего рабочему режиму, стеклоочиститель останавливается с динамическим торможением электродвигателя.
Рис. 5. Схема управления стеклоочистителем и стеклоомывателем с электронным реле 522.3747
В положениях 2 и 3 переключателя SA, когда обеспечивается прерывистый режим работы стеклоочистителя напряжение подводится к выводу j реле 522.3747 и далее к операционному усилителю DA. В этом режиме напряжение от бортовой сети подводится к основным щеткам электродвигателя Ml 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 VT2, VT3 и VT4. Операционный усилитель на вход которого подается стабилизированное напряжение через вывод j электронного реле, периодически отпирает транзисторы VT3 и VT4, включая в бортовую сеть электроснабжения реле KV. Реле срабатывает и, замыкая свои контакты KV:1, через вывод S реле 522.3747 включает электродвигатель M1 стеклоочистителя в работу с малой частотой вращения вала. Напряжение на выводе S электронного реле появляется с частотой 14 циклов за 1 мин. Во время работы стеклоочистителя в прерывистом режиме напряжение подается на основные щетки электродвигателя M1.
В положение 4 переключателя SA напряжение подается также на основные щетки электродвигателя через встроенный в моторедуктор биметаллический предохранитель F3. Поэтому вал электродвигателя Ml вращается с постоянной малой частотой.
Электродвигатель Ml переходит на режим работы с высокой частотой вращения при переводе переключателя SA в положение 5. В этом случае напряжение от бортовой сети подается к дополнительной третьей щетке электродвигателя Ml.
В положении 6 переключателя SA стеклоочиститель и стеклоомыватель работают совместно. Через вывод 86 электронного реле происходит смещение в прямом направлении перехода база-эмиттер транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается и переводит в состояние насыщения транзисторы И72, VT3 и VT4. Контакты KV:1 реле KV замыкаются, и стеклоочиститель вместе со стеклоомывателем вступают в работу. Необходимая задержка отключения стеклоочистителя на 3—4 полных циклов очистки после выключения стеклоомывателя обеспечивается благодаря разряду конденсатора СЗ через переход эмиттер-база транзистора VT2. В это время транзисторы VT2, VT3 и VT4 остаются открытыми, обеспечивая подачу напряжения на реле KV. Конденсатор СЗ заряжается через открытый транзистор VT1.
В системе очистки заднего стекла автомобиля ВАЗ-2108 электронного реле управления 45.3747 (рис. 6) после возвращения выключателя стеклоомывателя в исходное положение еще в течение 5 с держит клапан К и мотонасос М во включенном состоянии.
Рис. 6. Схема электронного реле 45.3747 управления стеклоомывателем
При кратковременной подаче напряжения на вывод 2 реле через резистор R1 начинает заряжаться конденсатор С1. Транзисторы VT1 и VT2 закрыты, а транзистор VT3 открывается током базы, ограниченным резистором R6. Реле К1 через открытый переход эмиттер-коллектор транзистора VT3 подключается к бортовой сети электроснабжения. Контакты реле замыкаются, и через выводы 15 и 1 ток поступает на электродвигатель М мотонасоса и электромагнитный клапан К в магистрали подачи жидкости, а через диод VD3 — на обмотку реле К1.
Протекающий через контакты реле К1, открытый транзистор VT3, диод VD1 и резисторы R5, R3 ток создает на резисторе R3 падение напряжения, которое является опорным для открытия полевого транзистора VT1. Когда разность между напряжением на конденсаторе С1 и опорным напряжением достигнет определенного значения полевой транзистор VT1 откроется и переведет транзистор VT2 в состояние насыщения. В свою очередь транзистор VT3 перейдет в состояние отсечки и разорвет цепь электроснабжения реле К1. Контакты реле К1 размыкаются. Электродвигатель М и клапан К отключаются от источника электроснабжения.
Реле имеет штекерные выводы и устанавливается в блоке 17.3722 реле и предохранителей. Время действия стеклоомывателя 4,4—5,6 с при напряжении 11,76—12,24 В. При этом сила потребляемого реле тока не должна превышать 0,18 А.
В системе очистки ветрового стекла (рис. 7), изменение режимов работы стеклоочистителя и стеклоомывателя осуществляется подрулевым переключателем 7.
Рис. 7. Схема системы очистки ветрового стекла: 1 - стеклоочиститель; 2 - стеклоомыватель; 3 - электромагнитный клапан стеклоомывателя; 4 - блок реле и предохранителей; 5 - электронное реле стеклоочистителя; 6 - выключатель зажигания; 7 - подрулевой выключатель
В исходном положении 0 система стеклоочистки отключена от бортовой сети. При переводе рычага подрулевого переключателя 7 в положение 0 из любых рабочих положений через вывод 53 и 53е накоротко замыкается обмотка якоря через основные щетки, чем обеспечивается динамическое торможение электродвигателя стеклоочистителя 7.
Для организации прерывистого режима работы стеклоочистителя рукоятка подрулевого переключателя переводится в нефиксированное положение 1 или в фиксированное положение 2. В этом случае напряжение от бортовой сети через выводы 53а и J подается к электронному реле 5 системы стеклоочистки. Одновременно через выводы переключателя 53 и 53е включается электродвигатель стеклоочистителя 7, и он начинает работать на малой скорости.
Работа электродвигателя стеклоочистителя с постоянными малой и большой частотами вращения вала происходит при установке подрулевого переключателя в положения 3 и 4, когда соединяются выводы 53 и 53b с выводом 53а.
При нажатии рукоятки переключателя (нефиксированное положение 5) работают стеклоомыватель и стеклоочиститель. Через выводы 53а Н и W включаются в работу электродвигатель стеклоомывателя 2 и электромагнитный клапан 3 стеклоомывателя. Одновременно напряжение подается на вывод 86 электронного реле 5. При отпущенной рукоятке подрулевого переключателя стеклоомыватель отключается, а электронное реле 5 обеспечивает 2—3 двойных хода щеток стеклоочистителя при малой частоте вращения вала электродвигателя.
На автомобиле ВАЗ-2110 также предусмотрены три режима работы стеклоочистителя ветрового стекла. Прерывистый режим работы имеет место в нефиксированном II (рис. 8) и фиксированном III положениях переключателя 3. Этот режим обеспечивается с помощью электронного реле К2 (524.3747), установленного в монтажном блоке 4, Реле Кб, расположенное в монтажном блоке, служит для разгрузки контактов выключателя зажигания 5.
Рис. 8. Схема включения очистителя и омывателя ветрового стекла на автомобиле ВАЗ-2110: 1 - электродвигатель очистителя ветрового стекла; 2 - электродвигатель омывателя ветрового стекла; 3 - переключатель очистителя и омывателя ветрового стекла; 4 - монтажный блок; 5 - выключатель зажигания; К2 - реле очистителя ветрового стекла; К6 - дополнительное реле; А - порядок условной нумерации штекеров в колодке электродвигателя очистителя; В - к источникам питания