sâmbătă, 3 ianuarie 2015

Încălzire scaune Logan



M-am gândit că nu ar strica dacă m-aş apuca să montez încălzire în scaune pe maşina mea (Dacia Logan) care nu are aşa ceva din fabrică. Înarmat cu ideea asta şi cu aprobarea verbală de la "împărăţie", m-am apucat de treabă. Am început cu partea de documentare, adică dacă şi cum se poate monta încălzirea pe maşină.
Informaţii legat de cum se poate face aşa ceva se găsesc din belşug pe internet, la fel şi posibilităţi de a comanda o astfel de instalaţie.
După ce am primit coletul am făcut ce orice copil rău face, când primeşte o jucărie nouă, am demontat-o să văd ce are înăuntru.
Circuitul e foarte simplu, fiind compus din:
  • rezistenţă pentru şezut (2Ω ohmi) + termostat
  • rezistenţă pentru spate (1Ω ohm)
  • întrerupător pentru pornit (sau oprit) încălzirea cu un led
  • cabluri, mufe şi pânza pe care sunt prinse rezistenţele
Termostatul
Pentru a putea înţelege mai bine cum funcţionează circuitul de încălzire, trebuie să spun câteva cuvinte despre termostat. În general, termostatul e un fel de întrerupător care este acţionat în funcţie de temperatura din jurul lui. Asta înseamnă că dacă temperatura ambientală ajunge la o anumită valoare, termostatul va cupla, respectiv decupla, în funcţie de tipul termostatului. Sunt foarte multe tipuri de termostate, dar se pot împărţi în două categorii:
  • termostate normal închise (NC)
  • termostate normal deschise (NO)
Cel utilizat la încălzirea scaunelor e de tipul normal închis. Asta înseamnă că termostatul este în poziţia "cuplat" (echivalentul unui întrerupător apăsat) în mod normal. În cazul în care temperatura ambientală atinge circa 40˚C, termostatul va decupla (sau întrerupătorul nu va mai fi apăsat). Din cauza histerezei pe care o are termostatul, pentru ca acesta să cupleze din nou va trebui ca temperatura să scadă sub 20˚C.
Pe scurt, termostatul este cuplat în mod normal. Dacă temperatura creşte şi atinge 40˚C, termostatul va decupla şi va rămâne decuplat până când temperatura scade sub 20˚C, când acesta va cupla din nou. Termostatul va rămâne cuplat până când iar se ajunge la 40˚C, şi tot aşa.

Schema originală
Neavând schema montajului, a trebuit să o deduc prin demontarea instalaţiei şi urmărirea traseelor de cabluri. Aceasta ar fi schema circuitului de încălzire prin scaune, care reiese din felul în care sunt legate cablurile:

Circuitul marcat cu roşu e circuitul de curenţi mari (de ordinul amperilor).
Mai jos găsiţi legenda simbolurilor folosite în schemă:

Schema asta are câteva dezavantaje, dar o să încep cu avantajele:
  • schema e foarte simplă
  • trebuie să conectezi doar 2 fire (12V de pe baterie şi masa) şi o siguranţă ca să îţi meargă încălzirea
  • montajul se face foarte repede
Pe de altă parte, schema asta are şi câteva probleme (potenţiale) pe care le voi detalia în continuare:

1. Butonul de pornit/oprit


După felul în care cablurile instalaţiei sunt legate în kit-ul primit, mufa care intră în buton nu pare să aibă firul, care merge la led, legat cum trebuie. Pe de o parte, bifurcatia este făcută prin des-izolarea cablului de alimentare şi înădirea cablului ce merge la led peste acesta, ceea ce pare mai degrabă o improvizaţie, decât o soluţie din fabrică. Pe de altă parte, locul unde a fost făcută această conexiune e cel puţin interesant. Acest led ar trebui să indice, fie faptul că butonul e apăsat şi că instalaţia este pornită, fie să ilumineze butonul (cum fac toate celelalte butoane când poziţiile sunt aprinse). Ei, conform cu schema de mai sus, led-ul acesta se va aprinde doar atunci cand instalaţia este oprită şi se va stinge la pornirea instalaţiei.
O altă problemă e faptul că va exista un curent (de circa 12 - 14 mA) care va trece prin led si prin rezistenţa de încălzire, de fiecare dată cand se va pune cheia în contact. Nu e un curent mare, dar pentru mine e destul de important să ştiu dacă îmi trece curent pe sub fund imediat ce pun cheia în contact.

2. Curentul ce trece prin instalaţie
Dacă rezistenţa totală a instalaţiei e de 3Ω (ohmi), asta ar însemna că (dacă motorul e pornit şi avem o tensiune la borne de 14.3V) prin rezistenţa unui scaun vor trece aproximativ 4.7A (14.3V / 3Ω). Curentul ăsta nu e tocmai mic, din cauza asta trebuie avut mare grijă ca încălzirea în scaune să nu fie pornită prea des cu motorul oprit, altfel bateria se va consuma. Problema nu e neapărat consumul pe care îl are instalaţia, ci faptul că acest curent (mare) trece prin buton şi prin termostat.
Din schema de mai sus se poate vedea că butonul e înseriat cu termostatul şi cu rezistenţa. Astfel, prin instalaţie va trece curent doar dacă butonul e apăsat şi dacă termostatul e cuplat. Asta înseamnă că atât prin buton, cât şi prin termosat vor trece acei 4.7A. Asta face ca fiabilitatea instalaţiei să fie destul de scăzută.
Durata de viaţă a butonului şi a termostatului depind de curentul care trece prin ele. La fiecare cuplare, respectiv decuplare a unui curent de ordinul amperilor, punctele interne de contact se uzează. În timp, fie butonul va ceda, fie termostatul. Dacă schimbarea unui buton e relativ uşoară, schimbarea termostatului e mai complicată pentru că acesta e montat direct pe pânza pe care e cusută rezistenţa de încălzire.

Schema alternativă (îmbunătăţită)
Pentru a încerca, pe cât posibil, să prelungesc durata de viaţă a instalaţiei am modificat puţin schema în aşa fel încât să separ piesele fragile (butonul şi termostatul) de circuitul de curenţi mari (cel marcat cu roşu pe schemă):

Faţă de schema iniţială, am adaugat un releu de 12V la 30A şi am separat intrerupătorul şi termostatul de circuitul de alimentare al rezistenţei de încălzire. Pe lângă asta am mai adăugat un led (roşu) la butonul instalaţiei despre care o sa vorbesc mai pe larg ceva mai târziu.

Releul pentru circuitul de putere




















Piesa asta înlocuieşte, cu succes, un întrerupător prin faptul că e făcut să suporte un curent nominal foarte mare (30A sau 40A), şi care, de obicei are un număr foarte mare de acţionări. Un alt avantaj major este preţul mic al unui releu comparativ cu costul unui buton sau a unui termostat (un astfel de releu costă undeva la 7-8 roni).
Releul se poate acţiona alimentându-i bobina (pinii 85 şi 86) cu un curent mic (până la 150mA). Asta va face ca releul să cupleze, permiţând curentului (de valoare mare) să treacă între pinii 87 şi 30. Dacă vrem să întrerupem curentul de amperaj mare care trece prin pinii 30 şi 87, trebui doar să nu mai alimentăm bobina.

Butonul cu două led-uri
Butonul nu are o cursă foarte mare, iar asta face ca, doar uitându-te la el să nu poţi spune dacă e apăsat sau nu. E important să se vadă uşor dacă instalaţia este pornită, mai ales că e vorba de un consum de curent mărişor. În aceelaşi timp am vrut ca butonul ăsta să se comporte ca toate celelalte butoane din maşină, atunci când aprind farurile, şi anume să fie iluminat.
Aceste două condiţii cer adaugarea unui led (roşu) în interiorul butonului, pe lângă led-ul portocaliu, deja existent. Astfel, led-ul roşu se va aprinde de fiecare dată când butonul e apăsat, iar led-ul portocaliu se va aprinde doar când se aprind farurile. În cazul în care ambele led-uri vor fi aprinse, cel roşu va fi cel dominant. Motivul e că led-urile roşii se aprind la o tensiune ceva mai mică decât led-urile de altă culoare. Asta face ca atunci când un led roşu şi unul protocaliu sunt alimentate prin rezistenţe de valori identice, led-ul roşu să lumineze puţin mai puternic decât cel portocaliu.
Pe lângă adaugarea acestul led, am refăcut şi toate celelalte contacte ale butonului, deoarece legătura dintre pinul butonului şi circuitul intern era făcut prin presare. Pentru a asigura un contact mai bun, am cositorit aceste contacte.
Schema modificată a butonului arată aşa:
Întrerupătorul se află între pinii B1 şi A2, la fel ca în schema originală.
Între pinii A1 şi A2 se află led-ul portocaliu înpreună cu o rezistenţă de 100Ω (ohmi).
Modificarea constă în adăugarea între pinii A3 şi B1 a unui led roşu împreună cu o rezistenţă tot de 100Ω (ohmi).






Traseul cablurilor în habitaclu
 Kitul pentru instalaţia de încălzire conţine carenaje pentru cele două scaune din faţă. Pe aceste carenaje se pot monta butoanele pentru pornirea, respectiv oprirea încălzirii în scaune. Pentru scaunul şoferului am păstrat locaţia întrerupătorului în carenaj, dar pentru scaunul pasagerului din dreapta şoferului am mutat butonul în dreptul frânei de mână. Acolo aveam un buton fals, care se potrivea cu butonul ce vine cu kitul de încălzire în scaune. 
După stabilirea traseului penru cabluri, a urmat construirea propriuzisă a cablurilor. Din cauză că pentru cele două scaune poziţia butonului diferă, a trebuit să modific mufele de alimentare pentru cele două instalaţii de încălzire.


Schema penru legarea mufelor
Deşi am folosit aceeaşi schemă pentru circuitul de încălzire pentru scaunul soferului şi al pasagerului, din cauză că poziţia întrerupătoarelor diferă la cele două scaune, mufarea cablurilor diferă şi ea destul de mult.

Mufarea circuitului pentru scaunul pasagerului
În schema de mai jos se vede traseul cablurilor şi al mufelor necesare pentru instalaţia de încălzire din scaunul pasagerului din dreapta şoferului.

Pentru acest circuit, butonul se află înainte de mufa de alimentare, aşa că pentru circuitul din scaun am avut nevoie doar de patru fire pentru mufa de alimentare:
  • Pinul 1 = alimentare plus pentru rezistenţă (legat la pinul 87 de la releu)
  • Pinul 2 = alimentare minus pentru rezistenţă (legat la minusul bateriei)
  • Pinul 3 = intrare termostat (legat la pinul 86 al releului)
  • Pinul 4 = ieşire termostat (legat la pinul B1 de la buton)
Mufa de alimentare din kit suportă patru pini dar vine doar cu doi pini montaţi, aşa că a trebui să adaug doi pini pentru a se potrivi cu circuitul modificat. Astfel, pinul 2 al mufei de alimentare se leagă la pinul A2 al mufei întrerupătorului, iar din pinul A2 se merge la minusul de la baterie (GND). Pinul 4 de la mufa de alimentare se leagă la pinul B1 al mufei întrerupătorului. Pinul A1 de la buton se leagă în paralel cu alimentarea becului de la brichetă. Asta fa permite aprinderea led-ului portocaliu simultan cu aprinderea poziţiilor la maşină. Pinul A3 se leagă de pinul 85 (sau pinul 30) al releului, adică la alimentarea circuitului de încălzire. Aceasta linie va alimenta led-ul roşu al butonului, doar atunci când butonul va fi apăsat.

Mufarea circuitului de la scaunul soferului
În schema de mai jos se vede traseul cablurilor şi al mufelor necesare pentru instalaţia de încălzire din scaunul şoferului.


Pentru acest circuit, butonul se află înainte de mufa de alimentare, aşa că pentru circuitul din scaun am avut nevoie doar de patru fire pentru mufa de alimentare:
  • Pinul 1 = alimentare plus pentru rezistenţă (legat la pinul 87 de la releu)
  • Pinul 2 = alimentare minus pentru rezistenţă (legat la minusul bateriei)
  • Pinul 3 = intrare termostat (legat la pinul 86 al releului)
  • Pinul 4 = alimentarea becului de la brichetă (legat la pinul B1 de la buton)
  • Pinul 5 = alimentare pentru led-ul roşu al butonului (legat la pinul A3 de la buton)
Pinul 2 al mufei de alimentare se leagă la minusul pentru rezistenţă şi la pinul A2 al mufei întrerupătorului. Pinul 4 de la mufa de alimentare se leagă la pinul A1 al mufei întrerupătorului. Această legătură va face posibilă aprinderea led-ului portocaliu din buton la aprinderea poziţiilor la maşină, indiferent de poziţia butonului (închis sau deschis).
Pinul A3 de la buton se leagă la pinul 5 de la mufa de alimentare, care va aprinde led-ul roşu de fiecare dată când butonul va fi apăsat. În cazul în care poziţia e pornită şi butonul e apăsat, ambele leduri vor fi aprinse. Culoarea dominantă fiind roşu, pe buton se va vedea doar culoarea roşie.
video
În filmuleţul de mai sus se poate vedea trecerea de la un singur led aprins (cel portocaliu), la ambele led-uri aprinse (cel portocaliu şi cel roşu). Din păcate, nu am nimerit setările potrivite de culoare pentru aparatul cu care am filmat, aşa că portocaliul are o tentă roşiatică, iar led-ul roşu, fiind mai puternic, pare a căpăta o tentă gălbuie.


Din cele două scheme reiese că trebuie modificată conexiunea termostatului. În schema orginală, termostatul e legat în serie cu rezistenţa şi cu butonul, iar în schema modificată, termostatul trebuie separat de rezistenţa de încălzire.



















Asta a însemnat ca cel puţin două cabluri trebuie adăugate la circuit, pentru a separa termostatul de rezistenţă.
Pentru a nu avea probleme cu faptul că termostatul nu are contactele izolate, am folosit nişte bandă izolatoare. Bucăţica asta de bandă izolatoare nu o să ajute prea mult la umezeală şi eventualele lichide se se pot vărsa pe scaune, dar e mai bine decât nimic.

Testarea circuitului (înainte de montarea pe maşină)
1. Măsurarea consumului de curent al circuitului
Conform aşteptărilor, circuitul de încălzire pentru un scaun consumă în jur de 4.7A (amperi). Ceea ce m-a surprins e că în primele câteva secunde de la pornirea încălzirii, consumul depăşeşte 5A (amperi), urmând să scadă treptat şi să se stabilizeze la 4.7A.
Cred că variaţia aceasta de curent, e legată de temperatura rezistenţei de încălzire. Când rezistorul e rece, valoarea rezistenţei puţin mai mică decât atunci când rezistorul e cald.

2. Testarea butonului
În toate testele de mai jos, circuitul e alimentat în aşa fel încât se simulează aprinderea poziţiilor.
Unul din teste a fost să pornesc şi să opresc încălzirea şi să măsor consumul total de curent al circuitului.
Se poate vedea din filmuleţ, că la apăsarea butonului, curentul creşte până la 4.6A, iar la decuplarea încălzirii, curentul scade la aproximativ 10mA (mili-amperi). Acest consum e cauzat de led-ul din buton.
video
Valoarea exactă a curentului ce trece prin butonul neapăsat, dar cu led-ul portocaliu aprins e de 12.5mA.
În cazul în care butonul are ambele led-uri aprinse, curentul acesta se dublează. În cazul în care termostatul e decuplat, e posibilă măsurarea exclusivă a curentului ce trece prin buton. În această situaţie, dacă butonul e apăsat, ambele led-uri sunt aprinse (roşu şi portocaliu), deci consumul e dublu, iar dacă butonul nu e apăsat, doar un led e aprins (cel portocaliu), iar curentul va fi de 12.5mA. În filmuleţele de mai jos se poate vedea mai bine, consumul total pe led-uri în momentul în care termostatul va decupla.

3. Testarea termosatului
În filmul de mai jos am testat decuplarea termosatului. Am lăsat circuitul pornit şi am aşteptat ca temperatura din jurul termostatului să ajungă la valoarea de decuplare a acestuia. Conform cu specificaţiile termostatului, acesta trebuie să decupleze la  40˚C. Pentru măsurarea temperaturii am apelat la metoda digitală, adică am pus degetul, pentru că nu am avut la îndemână un termometru. În momentul decuplarii, rezistenţa era fierbinte, dar suportabilă la atingere prelungită. Ochiometric, aş zice că era undeva între 40 şi 45 grade celsius.
video
Pentru a testa cuplarea termostatului, a trebuit să accelerez răcirea lui punând un radiator de aluminiu ţinut afară la -5˚C. Conform cu specificaţiile termostatul ar trebui să cupleze când tempertura scade sub 20˚C. Pot să spun doar ca termostatul cuplează la scăderea temperaturii, dar, neavând termometru nu am putut măsura această temperatură de cuplare.
video
Montajul propriuzis
Montarea pe instalaţiei de încălzire maşină se face relativ uşor, dacă ai toate cablurile pregătite pentru instalaţie. E nevoie de desfacerea măştilor de plastic din dreptul schimbătorului de viteză şi de demontarea celor două scaune.
Partea cea mai solicitantă la montarea încălzirii a fost, pentru mine, tragerea pinului din tabloul de siguranţe până în dreptul releelor. Pin papuc care să se potrivească la tabloul de siguranţe de la Logan am găsit de vânzare pe internet. Pentru cei interesaţi de achiziţionarea acestor pini-papuci vă sugerez să căutaţi mai întâi pe forumurile dedicate autoturismelor Dacia.
Am avut parte şi de o surpriză neplăcută. Carenajele din kit nu se potrivesc cu cele de pe maşină. Asta m-a obligat să dau nişte găuri suplinentare în carenajul din kit ca să îl pot monta pe scaun. Din poze se poate vedea diferenţa dintre carenajul original, de pe maşină (cel gri) şi cel ce vine cu kit-ul de încălzire (cel negru).

Chiar dacă am dat acele găuri suplimentare, piesa de plastic nu se potriveşte prea bine pe scaun. Din fericire, doar pentru unul din scaune a trebuit să schimb carenajul. Pe lângă asta, poziţia carenajului e destul de ferită şi defectul ăsta nu este foarte vizibil.
La anul o să adaug mai multe poze din maşină...

[Update 2015-Ian-03]
Poze din maşină: