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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
2、开关”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
3、水温开关 的螺纹太大不可能重新开孔攻牙，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Rt 1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；tui如果温度上升Rt减少到50。，根据欧姆定律U1的电
4、压值为：ri r I=12V/（50。+100。）=0.08A，U1=100。*0.08A 即 U1=8V；L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。二同理，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
5、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 t0t1 时，VAVB,即+端” -端”，Vout 输出高电平（饱和输出）如图7（c）所；在 t1 t2 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、LM39
6、3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：2V36V，双电源：1 V18V；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
7、描述：引出端 序号功能符号引出端 序号功能符号1输出端1OUT15正向输入端21N+(2)2反向输入端11N-(1)6反向输入端21N-(2)3正向输入端11N+(1)7输出端2OUT24地GND8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一输出寄生电容耦合是有助的.减 小输入电阻至小于10K将
8、减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量（滞回 1.010mV）能导致快速转换,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一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
9、的陷电流被可能得到的驱动和器件的P值所限制.当达 到极限电流（16mA）时，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y 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、10的电路图输出部分：根据LM393的输出部分是集电极开路,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。（
11、TIP42主要特性：电流参数：IC=6A，IB=2A图 11 TIP42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/60Q =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
12、“+”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10K。 +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
13、、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“ +
14、 ” 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 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
15、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）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LM393为低电平输出时，就相当于R3与R6并联一起落地，“ + ”端的参考 电压马上下降小于9.4V，换句话说就是当水温一到93摄氏度风扇就转，水温要 一直降到低于92摄氏度或以下，风扇才会停，然后又要到93摄氏度风扇又转。 再接上车调试结果令人非常满意：水温一到93摄氏度继电器马上吸合一次到位 风扇高速转，水温慢慢下降，一直降到85摄氏度，继电器断开，风扇停转。图14加入外壳为防止短路，拆解一只继电器，取其外壳，将电路板放进去，找地方固定好，大 功告成！
