что такое подрулевая лента
Hot Driving, Подогрев руля, часть 3 из 5. Подрулевая лента и намотка.
Доброго всем времени суток.
Итак, заканчиваем наше повествование о дополнительном благе в автомобиле.
Те, кто прочёл два предыдущих дневника, могут спокойно читать нижеследующее.
Итак, у нас с вами есть автомобиль. Зимой из замёрзшей глыбы, в пригодное, для жизни помещение его превращает электрическая энергия. Обычно, считается, что это 12 вольт.
Но, нам, для наших опытов понадобится мульти тестер способный измерять сопротивления в 1 …2 ом и ток до 10 ампер. После того, как он у нас появился, мы подходим к нашей, спокойно урчащей машине и измеряем напряжение, например, на аккумуляторе. Он нам сообщает, что напряжение в бортовой сети 14,5 вольт, плюс/минус 0,3 вольта. Запомним это.
Теперь нам надо придумать, как нам использовать полученные знания. Я хочу вам предложить сделать обогрев руля, как подарок, Рождеству. Как раз успеем )))
Итак, дальше я буду давать вам информацию на выбор. А вы выбирайте то, что вам ближе.
Здесь я хотел бы сказать что для нашего холодного климата сигнализация должна быть с автозапуском. Может запускаться дистанционно, по таймеру, по календарю. Надёжно, выгодно, не нужны вебасты и прочие тяжёлые элементы.
1 Ничего не делаем, направляем дефлекторы на руль. Хороший вариант, но стёкла, тоже должны обогреваться.
2 Едем в варежках. Тоже неплохо, но я, во время очистки машины от снега замораживаю руки так, что мне варежки не помогают.
3 Покупаем китайскую накидку на руль, приходим утром к машине, втыкаем её в прикуриватель и ждём нагрева руля. Снимаем, едем. Предыдущую мою беду, это не устранит. Обычно, в накидках используют 4 нихромовых проволочки соединённых параллельно и терморегулятор. Запомним это.
4 Делаем нормальный обогрев руля. На этом пункте остановимся поподробнее.
Что бы реализовать эту идею, нам надо решить сначала самую трудную задачу, как мы
Передаём ток к рулю.
Тут будут два варианта. Дорестайл и послерестайл.
Дорестайл. В это понятие вкладываем и Форестер до 2010 года и прочие марки автомобилей. На дорестайл Форестера SH ставили подрулевую ленту 83196-FG010
На послерестайл поставили уже ленту – 83196-AG070 кода на корпусе НЕТ.
В чём отличия между ними. На нижеследующем фото видно, что у катушки с лентой вверху (на фотке верх получился слева) есть слева 8 пиновый разъём (для круиза и музыки), правее 4 пиновый разъём с двумя пустыми пинами (для подушки).
А вот в нижней части, у дорестайлинговой катушки прямоугольная рамка без пинов. В послерестайлинговой, там стоит 6 пиновый разъём для Bluetooth. Отличия есть и внутри. У дорестайла на два верхних разъёма идут две гибких ленты по 6 дорожек каждая (4 широких дорожки и 2 узких). На послерестайле есть третья лента на нижний разъём с такими же дорожками.
Варианты передачи тока.
Пока сделаю преднамеренную ошибку. Надо знать, ток какой величины нам надо передать. Но, поскольку ниже каждый будет определятся сам (по своей теплолюбивости), я этот фактор здесь не учитываю.
Андрей Голубев (2350) сообщил, что узкая дорожка подрулевой ленты выдерживает 1 ампер, а широкая – 2 Ампера. Я проверил это, это правда, исходим в расчётах из этой величины.
1 Приделать к ступице и рулю скользящую пару, как на старых авто, где не было подрулевых лент. Вырезать из фольгированного гетинакса круг с двумя токоведущими дорожками и сделать две подпружиненных щётки.
2 Поехать на радиорынок, купить продаваемую погонными метрами гибкую ленту и добавить в подрулевую катушку ещё одну, или ещё две ленты. У нас стоит лента 13 мм шириной.
3 Купить вместо дорестайлинговой, послерестайлинговую катушку с подрулевыми летами. Стоит 6000 р.
4 На дорестайлинге там где в разъёме подушки безопасности мы видим 2 пустых пина, есть 2 неиспользуемых широких дорожки. Можно сделать самодельные металлические пины и припаять к ним две неиспользуемые дорожки. Если одну дорожку использовать на плюс, а другую на массу, то можно передать 2-2,2 ампера. Для передачи большей мощности, надо использовать преобразователь напряжения.
5 На дорестайлинге идём по 3 варианту, но 2 дорожки используем для плюса, массу передаём через рулевой вал. Тогда можно будет передать ток в 4-4,2 ампера.
6 Послерестайл. Смотрим схему установленной у нас катушки с лентами.
Соединяем между собой дорожки ленты идущей к 6 пиновому разъёму по 3 штуки (две широких и одна узкая), как это сделать можно увидеть на картинке ниже. Можно передать 5 – 5,2 ампера.
7 Послерестайл. Вариант 5 и ещё использовать две широких дорожки не задействованных на подушку. Передаём 7 – 7,2 ампера.
8 Послерестайл. Вариант 5, но все шесть дорожек идущие на 6 пиновый разъём соединяем в один пучок, кидаем туда плюс, а массу на рулевой вал. Передаём 10 – 10, 2 ампера.
9 Послерестайл. Вариант 7 и добавляем в пучок две неиспользуемые дорожки от подушек. Передаём 12 – 12, 2 ампера
10 Ну, сами придумаете ещё 10 вариантов ))
Как понять что нам нужно.
Сила нагрева определяется таким параметром, как мощность. Вспоминаем формулу для её вычисления P=UI, где U напряжение (14,4 вольт) и I сила тока.
Считается по формуле – I =U/R, где R это сопротивление участка цепи. Обычные провода мы в расчёт не берём, сила тока там будет такая же как в нагревателях, а сопротивление очень мало. Необходимо узнать сопротивление нагревательных элементов.
Получаем ещё – P=UхU/R
1 Нагреватели можно соединить последовательно или параллельно.
Глядя на приведённую ниже картинку вспомним фильм «Кавказкая пленница» Бывалый, Трус и Балбес перегородили дорогу. Это последовательное соединение резисторов или нагревателей. Перекрыта почти вся дорога, и может проехать только маленькая машина под названием «Мощность».
Общее сопротивление в таком соединении считаем просто R = R1+R2+R3+…
Но, на той же картинке нарисовано, как эта весёлая троица соединила вместе левые и правые руки. Это уже параллельное соединение. Проедет очень большая машина под названием «Мощность», но не всегда )))
Считать сложнее R = 1/(1/R1+1/R2+1/R3+…)
Но, нам эта сложная формула не нужна. Как правило в руле будут нагреватели одной длины и материала. Формула упрощается –
R=R одного нагревателя/количество нагревателей
Если нагревателей всего два, но они у вас будут отличаться по длине или материалу, то считаем
Далее мы видим картинку, как на руле разместить два нагревателя из медной проволоки соединённой последовательно, через двух позиционную кнопку.
1 Углеродные ленты.
Сначала я хотел использовать последние достижения науки.
И нацелился на углеродные ленты. На драйве есть люди, которые их ставят за денежку. На них многие обижаются, т.к. они не раскрывают место приобретения. Поиском желающие могут их определить.
Недостатки – высокая толщина (0,6 мм), надо механически крепить её к проводам, трудно крепить на руле, не все участки руля будут ею укрыты.
2 Нихромовая проволока.
Проволоки характеризуются таким показателем, как удельное сопротивление одного метра. Удобен нихром диаметром 0,3 мм, его удельное сопротивление – 15 ом на 1 метр. Расчёт показывает, что соединив 4 нихромовых проволоки диаметром 0,3 мм параллельно, мы будем иметь общее сопротивление 3,75 ом и ток 3,86 А. Мощность при этом составит 56 ватт.
Размещать её на руле надо, как на приведённой выше рисованной картинке. Четыре кокошника )))
Вырвать нихром можно из китайской попонки нагревательной для руля, описанной выше.
Достоинства – прочность.
Недостатки – трудно достать, паять можно специальным флюсом или аспирином, трудно разместить на руле, часть руля холодная, нельзя перемыкать проволочки между собой иначе сразу повысится ток и сгорит подрулевая лента.
3 Медная проволока.
Мне сначала этот вариант не нравился. Но потом я изменил своё мнение.
Удельное сопротивление медного провода диаметром 0,25 мм состовляет 0,3482 ом на метр.
Если намотать на руль провод спирально с шагом 15 мм, и уместить 10 метров погонных, то получим общее сопротивление – 3,5 ом, ток – 4,2 А, мощность – 60 ватт.
Если намотать на руль провод спирально с шагом 7 мм, и уместить 20 метров погонных, и подключить через двух позиционную кнопку, как на картинке выше, то у нас будет два режима нагрева. При условии, что на 10 погонных метрах у нас тоже будет вывод. Мощность на крайнем и среднем выводе – 60 ватт. Мощность на двух крайних выводах – 30 ватт.
Есть более удобный медный провод различных диаметров. Марка ПЭТВ. Медь облита эмалью, витки могут касаться друг друга, коротить не будет. Но, как справедливо заметил Андрей Голубев, эмаль может перетереться (((( Эти провода продают различных диаметров и различной длины намотки.Можно им очень равномерно заполнить всю поверхность руля.
Провод очень прочный, единственное, надо учесть пожелание Андрея Голубева и избежать пересечения даже эмалированной меди, что бы эмаль не перетёрлась и не коротнула. Кто то для этого пропиливает канавке в резине руля полотном от пилки по металлу, кто то прокладывает изолятор.
Забыл сказать, что при нагреве, металлическая проволока увеличивает своё сопротивление. Ток и мощность падает. Получается как бы саморегулирующийся кабель.
Некоторые люди вводят в схему терморегулятор, но нам и так тепла мало ))) В Чип и Дип, продают схему с термолегулятором, она позволяет устанавливать любую желаемую температуру от 0 до 150 градусов )))
Дополнения. Кожа снимается с руля легко, нитку вынули и всё цело. Зашивается обратно без проблем. Если не хотите трогать кожу, в автозапчастях купите отечественную за 700 р. Пустите её по верху. Или обшейте у тёщи бесплатно, в ателье будет стоить 3000 р.
Сам подогрев ставится в ателье за 6000 р без отделки, или 15 — 20 000 р полный фарш.
Питание берём с синего толстого провода на замке зажигания. Он же есть за салонным блоком предохранителей.
Так разбираем 14 пиновый разъём. Снимаем с него клипсу и поддеваем отвёрткой замок фиксатор, другой отвёрткой давим на замочек пина внутри. Тогда можно будет вытянуть пины.
Успешных всем установок. Андрею Голубеву огромная благодарность, за помощь и надеюсь он сделает качественный дневник на эту тему, без каракулей.
Ах, да. Совсем забыл, когда 1,5 часа в мороз едешь с тёплым рулём и касаешься ледяной ручки КПП, то надо греть и её. А если дорога скользкая и делаешь «парашют» ручником, то и его греем )))
Для справки, на хороших машинах руль в сильный мороз нагревается за 4 минуты. Это где то 10 ампер и 150 ватт.
На фото можно увидеть переделанную катушку, нижний 6 пиновый разъём весь задействован под передачу тока на обогрев руля.
На этом фото видно, что в верхнем 4 пиновом разъёме я вывел 2 неиспользованные дорожки на ленте, с помощью самодельных пинов. Это розовый и коричневый провод на обогрев руля.
Подогрев руля. Часть 1. Подрулевой шлейф
Идея сделать подогрев руля появилась давно. Несмотря на то, что руль в Импрезе штатно обтянут кожей – зимой он долго остаётся холодным. Уже и салон прогрелся, а держаться за руль ещё долго неприятно – пальцы коченеют. Видимо, массивность обода, его большая теплоёмкость не дают ему быстро прогреваться. Так и едешь: одна рука на руле – вторая у дефлектора печки отогревается, затем меняешь руки…
Несмотря на насущную необходимость – шёл к решению этого вопроса несколько лет: нет готового решения! В Интернете много примеров установки подогрева руля, но почти все они настолько «колхозные», что в каждом я находил существенные недостатки. Изучая множество реализаций, анализируя каждую, я выработал определённые требования к этой системе.
Я вижу, что вам очень нравятся статьи, где я рассказываю теорию, объясняю принципы работы и даю рекомендации по тестированию и поиску неисправностей. Продолжу в таком же духе!
Итак, начну с того, что проблема подогрева руля делится на две задачи:
1. Пропустить напряжение в руль
2. Установить нагревательный элемент под оплёткой руля.
Эти две задачи взаимосвязаны: от того, какой максимальной силы ток мы сможем пропустить в руль, зависит возможная мощность устанавливаемого нагревательного элемента.
Средняя мощность нагревательных элементов чаще всего бывает от 20 до 60 Вт. При мощности
25 Вт руль будет долго прогреваться. 50 Вт – наиболее оптимальная мощность. Если ставить нагревательный элемент бóльшей мощности – руль будет нагреваться быстрее, но потребуется терморегулятор или ручной регулятор температуры нагрева – иначе, после, будет горячо!
Из школьного курса физики вы знаете, что электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. Отсюда не сложно посчитать, что при напряжении 12 В и мощности 25 Вт – сила тока в цепи нагревателя будет равна примерно 2 А, а при мощности 50 Вт – примерно 4 А. С этого и начинается задача №1…
Как пропустить напряжение в руль?
1. В автомобилях, где нет подушки безопасности и других органов управления на руле, можно изготовить и поставить контактное кольцо. Так решают задачу в отечественных автомобилях: делают кольцо из стеклотекстолита и используют щётки от генератора классики в качестве подвижных контактов.
2. В автомобилях, где есть подушка безопасности в рулевом колесе – имеется система передачи электрических сигналов в рулевое колесо: поворотный разъём (подрулевой шлейф, подрулевая лента, подрулевой барабан, «улитка» и т.п.). В этом случае есть два варианта:
а) использовать имеющиеся незадействованные дорожки в шлейфе
б) добавить дополнительный шлейф в барабан.
По понятным причинам вариант с контактным кольцом рассматривать не будем.
В основе всех «улиток» используется гибкий токопроводящий шлейф. Он состоит из нескольких параллельных дорожек (проводников) из медной фольги, «запечатанных» в прочную изоляцию.
Чаще всего, встречаются шлейфы с дорожками шириной 1 мм и 2 мм. Дорожка шириной 1 мм допускает предельный ток в 1 А, шириной 2 мм – соответственно 2 А. При бóльшем токе начинается их ощутимый нагрев. (На подушку безопасности всегда используются дорожки шириной 2 мм.)
Для подключения подогрева требуется минимум 2 дорожки: для плюса и массы. Использовать «массу на руле» нельзя – там нет надёжного соединения – контакт с кузовом автомобиля осуществляется через шариковые подшипники.
При наличии в шлейфе двух не задействованных дорожек шириной 2 мм – всё ясно, мы можем использовать нагревательный элемент мощностью до 25 Вт. Для мощности в 50 Вт, нам потребуется 4 дорожки шириной 2 мм (включаем по две параллельно). А как быть, если в нашем распоряжении лишь две дорожки шириной 1 мм?
Если мы ограничены предельным током в 1 А, то потребуется использовать повышающий преобразователь напряжения. Снова вспомним формулу мощности: если нет возможности увеличить ток – то можно увеличить напряжение! Например, мощность в 24 Вт можно получить либо при напряжении 12 В и токе 2 А, либо при напряжении 24 В и токе 1 А. О, то, что нужно! Соответственно, можно поднять напряжение до 50 В, что при том же токе в 1 А даст нам 50 Вт мощности.
Для этого используют импульсные повышающие преобразователи. С Павлом BlackDarkGarage мы развили тему до того, что переделали повышающий преобразователь напряжения в стабилизатор тока: в зависимости от сопротивления нагревательного элемента, преобразователь сам выставляет напряжение так, что бы ток не превышал 1 А (аналогично драйверу светодиодов). Вот пример такого устройства:
Преобразователь поддерживает ток в цепи нагревательного элемента на уровне 1 А. При этом выходное напряжение, в зависимости от сопротивления нагревательного элемента изменяется автоматически в пределах 20…48 В. Это позволяет получить мощность нагрева до 50 Вт при наличии двух свободных дорожек шириной 1 мм.
Кроме того, силу тока на выходе преобразователя можно регулировать в пределах от 0,5 до 2 А — это позволяет регулировать степень нагрева (мощность) нагревательного элемента.
Устройство поворотного разъёма
Существует два варианта укладки шлейфа в барабан: спиральная и параллельная.
На многих европейских автомобилях используется спиральная укладка шлейфа – она напоминает собой часовую пружину. Думаю, не требуется объяснять, как она работает. Сразу скажу, что спиральная укладка имеет серьёзные недостатки:
1. Требуется большая длина шлейфа, что бы обеспечить возможность поворота руля на несколько оборотов
2. В барабан можно уложить только один шлейф.
Большая длина шлейфа – это дополнительные потери напряжения в проводниках, которые при большом токе достигают нескольких единиц Вольта! В такой барабан не возможно уложить второй шлейф, а свободные проводники могут отсутствовать, или их сечения недостаточно для требуемого тока. Кроме того, из-за большой ширины имеющегося шлейфа барабан получается большой высоты.
Ну и главное, при спиральной укладке ленты из-за наличия трения между витками спирали часто происходит перелом шлейфа в начале либо в конце, в местах ввода и вывода его из барабана, т.к. в этих местах происходит его натяжение.
Хоть убейте меня, но я не понимаю, почему так делают в автомобилях Рено… Французские инженеры для меня огромная загадка!
Японцы же поступают более мудро: они перегибают шлейф пополам в виде буквы U и укладывают его в барабан – получается параллельная укладка шлейфа. Чтобы это понять, рассмотрим на примере линейного перемещения деталей.
Наверняка вы видели подобное в дорожной технике или станках. Как видите, здесь нет никакого трения! Шлейф просто «перекатывается» от одной стенки к другой. Натяжения и перегиба в начале и в конце шлейфа вообще не происходит. И если вы сами не напортачите, например, провернув руль при снятии рулевой рейки, то служить шлейф будет вечно.
Также обратите внимание, что при такой укладке перемещение деталей возможно на расстояние практически в 2 раза превышающее длину самого шлейфа! А это значит, что его длина получается намного короче, чем при спиральной укладке, что уменьшает потери напряжения в проводниках.
И самое главное, при таком способе в барабан можно уложить несколько параллельных шлейфов! А значит, сам барабан можно сделать небольшой высоты… и что очень важно, всегда есть возможность добавить дополнительный шлейф! Огромное спасибо японским инженерам!
Так что если вы разберёте подрулевой барабан из автомобиля Subaru и размотаете шлейф, то увидите примерно следующую картину:
Длина самого короткого шлейфа подобрана так, что барабан может свободно поворачиваться на 6,5 оборотов, т.е. по 3 с небольшим оборота в каждую сторону. Учитывая, что руль поворачивается на 1,5 оборота в каждую сторону – это двукратный запас.
Некоторые меры предосторожности!
Перед снятием рулевой рейки с автомобиля необходимо зафиксировать руль в положении прямолинейного движения, чтобы ни допустить его случайного поворота! Прямо водительским ремнём безопасности оборачиваете центральную спицу руля и пристёгиваете его. Иначе покупка новой «улитки» вам обеспечена…
Если вы меняете саму «улитку», то до снятия руля необходимо выставить колёса в положение прямолинейного движения. При установке руля обратно необходимо выставить подрулевой барабан в центральное положение. Для этого вращайте подвижную часть барабана против часовой стрелки нежно-нежно двумя пальцами, пока не начнёт возрастать усилие. После этого поверните барабан на 3 с четвертью оборота в обратную сторону, так чтобы разъём подушки безопасности расположился в верхней части барабана. Вот в таком положении и устанавливайте руль.
На корпусе самого барабана есть схематическая инструкция этой процедуры, но там указано направление вращения барабана по часовой стрелке до упора. Это не верно! При вращении вправо до упора, а затем обратно один из шлейфов укладывается не правильно с изломом. Это я проверял несколько раз на вскрытой «улитке».
Как я переделал «улитку» в Импрезе
Субару использует «улитки» производства компании Niles Electronics (которой владеет Nissan).
В их основе используется шлейф с шестью дорожками: 4 дорожки шириной 2 мм и 2 дорожки шириной 1 мм. Купить подобные шлейфы можно здесь.
В Импрезе GE/GH 2008 – 2011 м.г. и Форестере SH 2009 – 2011 м.г. барабан содержит 2 таких ленты (12 дорожек всего). Две дорожки шириной 2 мм используются для подушки безопасности. 8 дорожек выведено на верхний разъём и используется для кнопок управления магнитолой, круиз-контролем и звуковым сигналом. И 2 дорожки шириной 2 мм имеются не задействованные (они зарезервированы для второго пиропатрона подушки безопасности, который используется в более новых моделях).
Разобрав любой барабан, внутри мы увидим 4 «перекатывающихся» ленты. Часть из них – это шлейфы, а остальное – балансирные ленты (без проводников). Все 4 ленты расположены так, что их U-образные закругления сдвинуты на 90° относительно друг друга. Это нам и позволяет добавить ещё один шлейф!
У меня в «улитке», естественно, было два шлейфа, и соответственно, две не задействованные дорожки шириной 2 мм. Поначалу я и хотел их использовать для подогрева руля. Но мощность без преобразователя получалась бы только 25 Вт…
Изучив конструкцию разъёмов на шлейфе, я обнаружил, что этот (неповреждённый) шлейф имеет точно такую же законцовку, как третий (отсутствующий у меня) шлейф в «улитке»… И длина его получается практически такой, как надо!
Разобрав обе «улитки», я быстренько переставил этот шлейф в свою, получив «улитку от после рестайлингового Форестера» (83196AG070). Причём все разъёмы встали на свои штатные места без переделок! Лишнюю балансирную ленту я убрал, а оставшуюся пришлось немного укоротить.
Третий шлейф выводится в руле на отдельный 6-ти контактный разъём, а в рулевой колонке провода от него выводятся в отдельное отверстие барабана, в противоположную от остальных проводов сторону. Просто идеально с инженерной точки зрения!
Теперь, под подогрев руля я могу использовать весь третий шлейф целиком – соединив параллельно по 3 дорожки (две широких и одну узкую), я получил два проводника с предельным током 2+2+1=5 А. Более чем достаточно для подогрева мощностью 50 Вт. В цепь подогрева непосредственно перед подрулевым шлейфом я установил предохранитель 5 А — безопасность прежде всего!
После соединения проводов параллельно и установки разъёмов на их концах, я провёл измерения падения напряжения на дорожках шлейфа, а также их нагрев при токе 5 А. Нагрев проводников едва ощущается губой… Падение напряжения составило 0,7 В для каждого проводника. Т.е. общее падение напряжения при пропускании тока через шлейф составило почти 1,5 В, а значит, при напряжении бортовой сети 14,4 В, напряжение на нагревательном элементе (с учётом падения напряжения на остальных проводах) составит 12…12,6 В – не нужно тешить себя мыслями, что нагревательный элемент будет запитываться от 13,8…14,2 В.
Исходя из этого, можно выбирать нагревательный элемент.
Но об этом читайте в следующей части!