Sterownik wycieraczki tylnej szyby (kolejny).

Sterownik wycieraczki tylnej szyby (kolejny).

Jest to gruntowna modernizacja układu zbudowanego w 2004 roku, opisanego tu:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic611586.html#3160234
Nowa wersja modułu była opracowana i zbudowana w 2015 roku. Nowszy moduł jest prostszy i pewniejszy w działaniu, sprawdzony w eksploatacji przez wiele już lat.
W samochodzie Skoda Octavia (kombi) przestała działać wycieraczka tylnej szyby. Uszkodzeniu uległ moduł sterujący silnika wycieraczki, znajdujący się wewnątrz obudowy przekładni. Silnik, przekładnia, moduł sterujący konstrukcyjnie stanowią jeden podzespół, i producent nie przewiduje jego naprawy.
Symbol katalogowy zespołu tylnej wycieraczki 1J6955711C.
Koszt nowego zespołu wycieraczki, to około 400 zł (w 2004 roku). Próba naprawienia modułu sterującego nie powiodła się przede wszystkim ze względu na niezidentyfikowany układ scalony, a też i na znaczną ilość (59!) różnych elementów SMD na dwustronnie drukowanej, niewielkiej płytce.
Warto, więc było opracować inny układ realizujący ten sam program sterujący.
Nowy układ jest w pełni kompatybilny z oryginalnym modułem sterującym, i może być stosowany w każdym samochodzie, gdzie jest sterowanie wycieraczkami za pomocą klasycznego zespolonego przełącznika.
Dodatkowo jest zastosowane elektroniczne zabezpieczenie przed przeciążeniem silnika. Oryginalny układ takiego zabezpieczenia nie posiada.

Moduł sterujący realizuje następujący program:

* Natychmiast po włączeniu zespolonym wyłącznikiem, (przy włączonym zapłonie) wycieraczka wykonuje jeden ruch, i następne ruchy powtarzają się, co około 15 sekund w trybie pracy przerywanej.

* Gdy włączony jest spryskiwacz tylnej szyby wycieraczka pracuje w trybie ciągłym, a po wyłączeniu spryskiwacza wykonuje 3 ruchy i przechodzi do pracy przerywanej, co 15 sekund.

* Po wyłączeniu wyłącznikiem zespolonym, (gdy włączony zapłon), wycieraczka zawsze zatrzymuje się w ustalonym, krańcowym położeniu.

* W przypadku, gdy wycieraczka zatrzyma się po wyłączeniu zapłonu np. na środku szyby, przy następnym włączeniu zapłonu wraca do położenia krańcowego, także wtedy, gdy wyłącznik zespolony wycieraczki jest w pozycji wyłączonej.

* Gdy zadziała zabezpieczenie przeciążeniowe, silnik wycieraczki zatrzymuje się, i aby go ponownie uruchomić należy wyłączyć i ponownie włączyć wyłącznikiem/manetką lub wyłączyć i włączyć zasilanie stacyjką, oczywiście stacyjką tylko na postoju.

Schemat ideowy modułu sterującego pokazany na Rys.1. Płytka montażowa uniwersalna na Rys.2. Na Rys.3 pokazany sposób podłączenia modułu do gniazda instalacji i do silnika po uprzednim przecięciu połączeń w oryginalnym sterowniku. Uproszczony schemat ideowy bez układu zabezpieczenia przed przeciążeniem na Rys.4.




Zasadę działania pokazuje tabelka stanów logicznych w ważniejszych punktach na schemacie.

Włączenie zasilania.
Po włączeniu zasilania (zapłonu) stacyjką, rezystor R1 (400 Ω) ustala w punkcie "A" stan wysoki o napięciu około 9,26V (10,65V przy pracującym silniku samochodu) i w takim stanie układ jest gotowy do pracy.
Napięcie stanu wysokiego w punkcie "A" jest mniejsze od napięcia zasilania gdyż do ślizgacza przełącznika (a) jest dołączone obciążenie w postaci regulatora czasowego przednich wycieraczek.
Rezystor R1 (400 Ω) dobrany optymalnie w ten sposób aby uzyskać możliwie duże napięcie stanu wysokiego w punkcie "A".
Rezystancja nie może być zbyt mała, gdyż np. przy wartości 300 Ω po włączeniu zapłonu następuje nie kontrolowana ciągła praca przednich wycieraczek nawet bez włączenia manetką. Rezystancja nie może też być zbyt duża, bo wtedy napięcie stanu wysokiego zbyt niskie, zbyt bisko progu przełączana bramki B1 (przerzutnik Schmitta). Optymalna wartość w zakresie 400-600 Ω. W oryginalnym układzie „w tym miejscu” było 330 Ω.

Napięcie (9,26V) na wejściu przerzutnika B1 jest powyżej progu włączenia (przerzutnik Schmitta), na wyjściu bramki B1 w punkcie "B" stan niski.
Dioda D2 powoduje, że na wejściu 3 przerzutnika B2 jest też stan niski, generator zbudowany na bramce B2 zablokowany za pomocą diody D2 (zwarcie wejścia 3 bramki B2 do "masy" przez diodę D2), na wyjściu B3 stan niski, w punkcie "D" stan niski, tyrystor Th1 nie włączony.

Wysoki stan w punkcie "E" występuje stale po włączeniu zasilania i w czasie pracy wycieraczki, ale pojawia się z małym opóżnieniem od chwili pojawienia się stanu wysokiego w punkcie "A". Opóżnienie za sprawą elementów C5, R8 związane z pracą układu zabezpieczającego przed przeciążeniem.
Tranzystor T1 stale w stanie przewodzenia, ale silnik wycieraczki nie włączony, bo nie przewodzi tyrystor Th1.

Niski stan punktu "B" powoduje niski stan w punkcie "C" (zasilanie puntu "C" przez rezystor R6). Dioda D7 nie przepuszcza napięcia z punktu "A" podawanego przez małą rezystancję (1,3 Ω) uzwojenia silnika S spryskiwaczy. Skutkiem tego niski stan na wyjściu 10 bramki B5 oraz w punkcie "D".

Kondensatory C9, C11, C12 zapobiegają pojawianiu się przypadkowych impulsów powodujących nie kontrolowane włączenie tyrystora Th1 (silnika wycieraczki) w chwili włączania zasilania stacyjką.
W szczególności kondensator C9 przyśpiesza pojawienie się stanu niskiego w punkcie "B". Kondensator C10 dołączony równolegle do styków WK zmniejsza ich iskrzenie w chwili wyłączania silnika.


Włączenie silnika tylnej wycieraczki.
Ślizgacz przełącznika "a" połączony do masy przez styk -WT.
Silnik spryskiwaczy S (końcówka 1 silnika) oraz pin 3 gniazda G1 połączone do masy. Dioda D1 zwiera punkt "A" do masy, w punkcie "A" stan niski (0,74V), w punkcie "B" stan wysoki.

Po pojawieniu się stanu wysokiego w punkcie "B", za kondensatorem C1 w punkcie "D" pojawia się krótki impuls włączający tyrystor Th1.
Silnik wycieraczki T włączony (tranzystor T1 cały czas przewodzi) i przekładnia po ruszeniu zwiera styki wyłącznika krańcowego WK. Zwarte syki WK wyłączają tyrystor, wycieraczka wykona pełny ruch i wyłącznik WK po rozwarciu styków wyłączy silnik w krańcowym położeniu.

Jednocześnie z pojawieniem się stanu wysokiego w punkcie "B" zatkana dioda D2 i odblokowany generator przebiegu prostokątnego na bramce B2. Narastające zbocza tego przebiegu pojawiają się co około 15 sekund.
Dodatnie impulsy za kondensatorem C3 włączające tyrystor Th1 pojawiają sie co około 15 sekund powodując cykliczną pracę wycieraczki. Częstotliwość generatora ustalają elementy C2, R2.
Pierwszy impułs za kondensatorem C3 pojawia się po 15 sekundach od chwili włączenia wycieraczki, i dla tego potrzebny jest kondensator C1 włączający tyrystor natychmiast po włączeniu wycieraczki wyłącznikiem "a".

W punkcie "C" w dalszym ciągu stan niski bo dioda D7 zwiera punkt "C" do masy przez pin 2 gniazda G1 i małą rezystancję (1,3 Ω) silnika S.



Włączenie spryskiwacza tylnej szyby.
Wybór pryskania, na przednią szybę albo na tylną, odbywa się za pomocą zmiany kierunku obrotów silniczka pompki spryskiwaczy. Pompka ma jeden wężyk wlotowy i dwa wylotowe i odpowiednie zaworki wewnątrz.
Górna nie stabilna pozycja przełączników "a" i "b" (-SP i +SP), pryskanie na przednią szybę. Gdy korzysta się ze spryskiwacza przedniej szyby tylna wycieraczka jest wyłączona.

Spryskiwacz tylnej szyby można włączyć tylko wtedy gdy włączona wycieraczka tylnej szyby.
Dolna, nie stabilna pozycja przełączników "a" i "b" (-ST i +ST) powoduje podanie napięcia +12V na silnik S oraz na wejście 2 modułu. Dioda D7 zatkana, w punkcie "C" za pomocą rezystora R6 pojawi się napięcie stanu wysokiego z punktu "B".
Stan wysoki w punkcie "C" utrzymuje się tak długo, jak długo jest włączony spryskiwacz.
.
W czasie działania spryskiwacza na wejściu 13 bramki B4 oraz na wyjściu bramki B5 jest cały czas stan wysoki, a więc i w punkcie "D" stan wysoki. Wycieraczka pracuje w trybie ciągłym.

Po wyłączeniu spryskiwacza kondensator C4 rozładowując się przez rezystor R7 utrzymuje przez około 2 sekundy stan wysoki na wejściu 13 bramki B4. Na wyjściu 10 bramki B5 mamy "przedłużony impuls spryskiwacza" o 2 sekundy.
Po wyłączeniu spryskiwacza wycieraczka wykona jeszcze 3 ruchy i urządzenie przechodzi do pracy cyklicznej.

Ilość ruchów wycieraczki po wyłączeniu spryskiwacza wybiera się przez zmianę stałej czasowej elementów R7, C4. Dobór wartości tych elementów nie jest krytyczny, jest duża tolerancja w tym sensie że nie spowoduje zatrzymania wycieraczki np. na środku szyby. Zawsze to będą "pełne ruchy", zatrzymanie wycieraczki zawsze wyłącznikiem krańcowym WK.
Można odłączyć kondensator C4 i wtedy nie będzie "przedłużenia impulsu", praca ciągła wycieraczki będzie tylko w czasie działania spryskiwacza.


Działanie zabezpieczenia przed przeciążeniem.
Silnik wycieraczki w czasie normalnej pracy (zależnie od warunków zewnętrznych) pobiera prąd około 3,5A. Prąd zwarcia po zahamowaniu wirnika wynosi około 9,2A. Przy normalnej pracy spadek napięcia na rezystorze R12 wynosi 0,28V i to nie wystarczy do włączenia tyrystora Th1.
Gdy spadek napięcia na R12 przekroczy zwyczajowe "0,7V", co nastąpi przy prądzie 8,49A, zostanie włączony tyrystor Th2 i tym samym odcięte wysterowanie tranzystora T1, silnik wyłączy się.

Po zadziałaniu zabezpieczenia tyrystor Th2 jest podtrzymywany w stanie włączonym napięciem wysokiego stanu punktu "E" na wyjściu 8 bramki B6 za pomocą rezystora R9. Ponowne uruchomienie silnika jest możliwe po wyłączeniu i ponownym włączeniu wyłącznikiem zespolonym, lub po wyłączeniu zasilania stacyjką.
Po wyłączeniu wycieraczki przełącznikiem, w punkcie "A" pojawi się stan wysoki. Dodatni impuls za kondensatorem C5 spowoduje krótkotrwały niski stan w punkcie "E", znika podtrzymanie tyrystora Th2, tyrystor Th2 wyłączony. Ponowne włączenie wyłącznika uruchomi wycieraczkę.

Kondensator C7 opóźnia włączenie tyrystora Th2, gdyż w pierwszej chwili prąd rozruchu silnika jest równy prądowi zwarcia, gdyby nie było kondensatora C7, niemożliwe byłoby uruchomienie silnika.
Sprawdzenie działania zabezpieczenia jest bardzo proste, wystarczy zatrzymać wycieraczkę ręką i silnik natychmiast się wyłączy.


Moduł sterujący został przykręcony pod jedną ze śrub mocujących zespół wycieraczki za pomocą odpowiednio ukształtowanego uchwytu z aluminiowej blachy, służącego jednocześnie jako radiator tranzystora T1 i tyrystora Th1.
W zasadzie radiator jest nie potrzebny gdyż tranzystor i tyrystor pracują w trybie pracy przerywanej mniej niż 1 sekunda co 15 sekund., ale po prostu "pasowało" takie zamocowanie modułu.
Nie potrzebna jest obudowa modułu, gdyż po zmontowaniu całości wszystko jest zakryte masywną plastykową osłoną.
Oryginalną uszkodzoną płytkę pozostawiono na swoim miejscu w przekładni ze względu na wtyczkę do podłączenia gniazda "fabrycznej" wiązki, po uprzednim przecięciu wszystkich połączeń drukowanych od wtyczki i od końcówek silnika.
Sposób podłączenia jest pokazany na rys.3.