Интеллектуальный обогрев лобового стекла или готовимся к зиме ч.2

Сразу после нового года я словил камень и пошла трещина на лобаче. Тут я и решил, что это хороший повод сменить лобовое стекло-на стекло с обогревом. Стекло поменял. И вот прошло уже почти 10 месяцев и только сейчас я наконец-то доделал интеллектуальный обогрев лобового стекла. Какое-то время ушло на продумывание схемы и ее алгоритма. В процессе тестирования схема несколько раз менялась. Также в процессе тестов я спалил штуки 4 контроллера. После этого, кстати, ввел в схему защитные оптроны на линии ШИМ. Затем было очень много работы и я забросил все это в долгий ящик. Затем снова взялся за это дело. Короче, все. Готово.
Итак, зачем все это нужно. Обогрев лобового стекла можно сделать при помощи одного мощного реле, которое будет включаться с кнопки из салона. Все хорошо, но что делать, если генератор не так силен, как хотелось бы? Ведь обогрев лба зимой, когда нити обогрева холодные и обладают минимальным сопротивлением, способен кушать до 50 ампер, а пользоваться мы им будем преимущественно во время стоянок, то есть на холостых оборотах. Не всякий вазовский генератор способен отдать такой ток на оборотах холостого хода. А обогрев в машине-не единственный потребитель энергии. Можно, конечно, тупо включить обогрев и не обращать внимания на то, что напряжение сильно просело. Но все это рано или поздно закончится как минимум сгоревшим диодным мостом. В худшем случае сгоревшей обмоткой статора генератора. Как вариант, можно поставить более мощный генератор: это либо КЗАТЭ 115А или БОШ 110А. На КЗАТЭ много нареканий по качеству и стоит он 4500 рублей. У БОШа с качеством все в порядке, но и ценник уже 6500 рэ. Короче, менять из-за обогрева генератор- это не наш метод.
Так я и пришел к мысли, что нужна какая-то умная схема управления мощностью обогрева. Поначалу хотел сделать, как на первых приорах с обогревом. Там стояла хитрая релюшка, которая включала на 5 минут одну половину стекла, а затем на 5 минут вторую половину стекла. На ВАЗе ставили такую порнографию как раз из-за того, что, видимо, была проблема с хорошими мощными генераторами. Эта релюшка, кстати, долго не жила.
Затем на ВАЗе стали устанавливать штатно генераторы БОШ 110А. Изменилась и схема включения обогрева лобового стекла. Включалось все стекло (оба контура обогрева) сразу одной простой мощной релюхой на 50 или 60А. А блок электроники постоянно следил за напряжением в бортовой сети и если оно просаживалось ниже 12.8В (могу ошибаться), то он выключал обогрев. Уже лучше, но все-равно примитивно. Получается, что если нам не хватает мощности генератора, то обогрев будет тупо выключаться. Обогрев вроде как и есть, но включить мы его не можем. Я решил, что мне такая схема не подходит.
Так я и пришел к тому, что мощность обогрева должна регулироваться ступенчато, а не просто вкл. или выкл. Какое-то время ушло на продумывание непосредственно алгоритма работы обогрева. Затем я решил, что если уж обогрев лобового стекла будет интеллектуальным, то таким же интеллектуальным он должен быть и для заднего стекла и зеркал. Вот штатная схема подключения обогрева заднего стекла:

Из этой схемы нам нужно понимать только то, что обогрев заднего стекла включается посредством реле К2, когда на 85 контакт этого реле (красно-зеленый) приходит управляющее напряжение +12В.
Но по ходу обдумывания алгоритма работы обогрева возникла небольшая проблема: у меня на торпеде ни осталось места под дополнительные кнопки, потому что 2 свободных места, которые у меня были с покупки авто, со временем оказались заняты индикатором низкого уровня стеклоомывающей жидкости и кнопкой включения/выключения автосвета.
В итоге было найдено единственно возможное решение-использовать уже существующую кнопку включения обогрева заднего стекла и зеркал еще и для включения/выключения обогрева лобового стекла.
Итак, сначала в голове родилась структурная схема будущего устройства:

Когда двигатель запущен и генератор начинает давать зарядку, на его выводе D+ появляется бортовое напряжение. Штатно этот вывод задействован и подключен к приборной панели (индикатор "аккумулятор"), но у меня установлен нештатный регулятор напряжения ТОРН и этот вывод не используется, поэтому я решил пустить этот вывод в дело. Итак, появившееся с началом зарядки напряжение на выводе D+ прикладывается к обмотке мощного силового реле К1, которое срабатывает. При этом через его замкнутые контакты К1.1 бортовое напряжение, снимаемое непосредственно с вывода B+ (шпилька) генератора поступает на силовую схему обогрева лобового стекла. Также этим напряжением мы запитываем плату управления, силовую плату обогрева заднего стекла и включаем штатное реле обогрева заднего стекла К2, для чего предварительно перерезаем красно-зеленый проводок, который подходит к контакту 85 реле К2. Также перерезаем штатный голубой провод с контакта 87 реле К2 и включаем нашу силовую плату обогрева задка в разрыв этого провода. Таким образом, после запуска двигателя и появления зарядки вся наша схема запитывается и переходит в дежурный режим. Режимом работы схемы управляем при помощи кнопки SB следующим образом:
нажали однократно коротко-включается обогрев лба (схема управления подает ШИМ-сигнал на силовую плату обогрева лба);
еще раз нажали однократно коротко-обогрев лба выключается и включается обогрев заднего стекла с зеркалами (плата управления подает ШИМ-сигнал на силовую плату обогрева задка);
еще раз коротко нажали-обогрев задка выключается;
при долгом нажатии кнопки (нажать и удерживать не менее 1 сек)-включаются оба обогрева;
следующее долгое нажатие-выключает оба обогрева;
Теперь нюансы (тезисно).
На работу обогревов установлены таймеры: на работу обогрева лба на полной мощности отводится 6 минут, на работу обогрева задка на полной мощности отводится 20 минут. Время работы обогревов зависит от их мощности. Поясню. После включения любого обогрева он выходит на полную мощность в течение 1 минуты. Схема управления после каждого увеличения мощности (мощность увеличивается ступенчато по 1%) проверяет величину бортового напряжения и если бортовое напряжение падает ниже 13В, то схема управления начинает понижать мощность обогрева также ступенчато. И будет понижать до тех пор, пока напряжение не устаканится на уровне 13В (не ниже). Каждое понижение уровня мощности на 1% увеличивает время работы обогрева на 5 секунд с учетом того времени, которое он уже отработал. Это необходимо для того, чтобы стекло гарантированно оттаяло даже при работе обогрева на меньшей мощности. То есть при снижении мощности обогрева он будет работать не 6 минут (в случае обогрева лба), а дольше.
В случае, если включены оба обогрева-и обогрев лба и обогрев задка-то обогрев лобового стекла находится в приоритете. Таким образом при нехватке мощности от генератора, устройство будет отбирать мощность в первую очередь от обогрева заднего стекла, стараясь поддерживать обогрев лба на 100% мощности. После того, как обогрев лба отработает свои 6 минут и будет выключен, вся высвободившаяся мощность будет направлена уже на обогрев задка. Так будет всегда, в какой бы последовательности мы не включали обогревы.
Также у устройства есть память. То есть если мы включили, скажем, обогрев лба и затем заглушили двигатель, то при следующем пуске двигателя обогрев лба включится автоматически. Тоже относится и к обогреву заднего стекла или обоих. Зачем это нужно? Представим, что у нас есть автозапуск и мы хотим, чтобы после дистанционного пуска двигателя мы пришли не только к оттаявшему салону, но и к оттаявшему лобовому стеклу (или всех стекол). Для этого перед тем, как заглушить двигатель, включаем нужные нам обогревы и после этого спокойно глушим двиг и уходим: при следующем пуске обогревы будут включены.

Ладно, после теоретических изысканий родились вот такие вот платы:

Общий минус 2 контуров обогрева лобового стекла выходит в районе зеркала заднего вида. Пришлось зачистить до металла небольшой участок и притянуть "минус" туда при помощи самореза со сверлом через шайбу соответствующего размера:

Выводы контуров обогрева лобового стекла оконечены разъемами очень причудливой формы:

Ответную часть найти не удалось, поэтому разъемы были откушены и отправлены в помойку. Вместо них использовал те, что удалось найти в свободной продаже:

Демонстрация работы устройства наглядно, где в качестве обогрева выступают обычные лампы накаливания по 55 Вт.

А это пробный запуск устройства уже непосредственно на авто:

Силовая плата обогрева лба с силовым реле спрятаны под жабо между вакуумником и тепло-шумоизоляцией моторного щита. Все неразъемные соединения пропаяны. Из под жабо под левым крылом к генератору приходит провод сечением 10 кв. мм, который обжат кабельным наконечником и пропаян. Также приходит еще один провод на вывод D+. В принципе, +12В для силовой платы можно взять и с "плюсовой" клеммы аккумулятора, чтобы не тащить провод до шпильки генератора. Работать схема будет, но это не совсем по фэн-шую. Я привык, все-таки, всю мощную нагрузку подсоединять как можно ближе к источнику тока. И на плюсовой клемме у меня и так уже много разных "колечек" навешано.

Ну и финал:

Итак. Мы получили устройство, которое способно дозировать мощность обогрева таким образом, чтобы бортовое напряжение не просаживалось ниже критического значения. Таким образом, мы и пользуемся обогревом, и бережем диодный мост и сам генератор. Отсюда выходит, что при помощи такого девайса, можно пользоваться обогревом лобового стекла на авто с практически любым, даже очень слабым генератором. Только на таких автомобилях обогрев будет работать не на полную мощность и, соответственно, увеличится время его работы. Ну и вследствие плавного включения и выключения обогревов, отсутствуют сильные броски тока и напряжения в бортовой сети, за что, опять же, диодный мост и остальная бортовая электроника, скажут нам большое спасибо.
P.S Продолжение