Relé para función de limpiaparabrisas intermitente

Quiero agregar una función intermitente a los limpiaparabrisas de mi automóvil de 40 años sin interruptores adicionales. Los detalles de los limpiaparabrisas se pueden encontrar aquí [ http://www.globalsoftware-inc.com/coolerman/fj40/5G.htm]. La perilla del limpiaparabrisas cierra el camino a tierra permitiendo que el motor comience a barrer los limpiaparabrisas. (Hay otra conexión a tierra en el motor que se cierra mecánicamente cuando los limpiaparabrisas no están estacionados. Esto permite que los limpiaparabrisas se estacionen independientemente de cuándo estén apagados). Parece que todo lo que necesito hacer es completar el camino a tierra siempre que quiero barrer los limpiaparabrisas, pero parece demasiado fácil, así que estoy dudando de mí mismo. Dibujé un pequeño circuito usando un ATtiny85 para detectar si el circuito del limpiaparabrisas está cerrado (no se muestra en el diagrama). Si el circuito está cerrado (perilla hacia afuera) durante más de un segundo, los limpiaparabrisas funcionan mientras la perilla esté hacia afuera. Si la perilla se saca y se vuelve a colocar en menos de un segundo, el uC activa el relé el tiempo suficiente para iniciar un barrido y lo repite en un intervalo predeterminado.

¿Me estoy perdiendo de algo? ¿Es este un enfoque razonable? Elegí un relé automotriz que he usado antes, hoja de datos aquí [ http://www.farnell.com/datasheets/1809465.pdf] con un diodo y un amortiguador RC en los contactos.

[Editado del original para reflejar un cableado preciso.]

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Para ser completado por OP.

                                 |   A   |   B   |   C   |
                                 +-------+-------+-------+
Everything off                   |12.9 V |12.9 V |12.9 V |
Bulb in, WIPER_LO closed         |   0 V |   0 V | 4.9 V |
Relay energised, WIPER_LO closed |   0 V |12.9 V | 4.9 V |

esquemático

simular este circuito

[El segundo esquema ilustra el interruptor y dos caminos a tierra.]

@Transistor, ¿por qué agrega un esquema/respuesta en la pregunta?

Respuestas (2)

[Actualización: reescritura importante después de información adicional.]

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Rediseño del cableado basado en el misterio del cableado de Toyota .

Figura 1: cómo funciona

  • En la posición APAGADO, el interruptor FUNCIONAMIENTO mantendrá el motor funcionando a velocidad BAJA hasta que llegue a la posición PARQUEO.
  • En la posición APAGADO/PARQUEO, el motor está en cortocircuito. Esto provoca un frenado dinámico del motor del limpiaparabrisas y detendrá el motor abruptamente para evitar que avance a la posición de FUNCIONAMIENTO.
  • En velocidad LO, el contacto de apagado está abierto, LO está cerrado y el motor funciona a baja velocidad.
  • En velocidad HI, los otros dos contactos están abiertos y el devanado de alta velocidad está energizado.
  • Tenga en cuenta que los cortocircuitos + a GND nunca deben ocurrir con esta disposición ya que los contactos del interruptor del limpiaparabrisas se romperán antes de hacer.

Figura 2: reemplazo del interruptor con relés

La Figura 2 muestra el recableado para el control adicional intermitente. Recomiendo este enfoque en lugar del enfoque de un solo relé de las ediciones anteriores, ya que proporciona un aislamiento completo entre la lógica y el cableado de alimentación, le brinda una gran flexibilidad en la lógica y es fácil de conectar y comprender.

Hay un peligro que debe evitarse en el circuito de la Figura 2: cuando RLY2 está energizado y se selecciona alta velocidad, el cable LO nunca debe conectarse al interruptor PARK ya que alternará entre + y GND mientras el devanado HI está energizado.

esquemático

simular este circuito

Figura 3. Circuito (casi) completo.

Figura 3: el circuito completo - cómo funciona

La perilla del limpiaparabrisas original tiene algunas limitaciones: hay enlaces internos fijos que no se pueden romper. Desconectar todos los cables originales, excepto el cable GND, nos permite monitorear las configuraciones LO y HI usando el circuito lógico sin interferencia del suministro de +12 V.

  • R1 y 2 muestran las líneas /LO (no LO) y /HI (no HI) cuando no están seleccionadas.
  • Al seleccionar LO o HI, la línea correspondiente bajará. Ambas líneas altas indican la posición APAGADA seleccionada.
  • El ATiny ejecuta la lógica de los relés.
  • Q1 y 2 son controladores de colector abierto para RLY1 y RLY2. D1 y D2 proporcionan protección contra retroceso inductivo para Q1 y Q2 cuando están apagados.
  • Como se requiere en el comentario anterior de la Figura 2, debemos asegurarnos de que si RLY2 está energizado, RLY1 también lo esté. Esto debe hacerse en el software, pero D3 garantiza que si Q2 (y RLY2) están encendidos, RLY1 se activará independientemente de la calidad del software. ;^)

Software

Como Dwayne Reid señala en su respuesta, hay algunos buenos trucos que puede hacer con esto para usar una secuencia de encendido y apagado para configurar y modificar el tiempo de retraso. Esto estaba en mi mente mientras escribía mi original porque recuerdo haber leído un artículo de Elektor (abril de 1980) sobre el tema. Los micros simples como el ATiny no estaban disponibles en ese momento y el diseño usaba una lógica engañosa para hacer que el temporizador tuviera "memoria". El diseño de Elektor se menciona en la patente estadounidense 4388574 .

No me di cuenta de que podía agregar directamente desde CircuitLab. Gracias. Agregué el circuito de detección de 12V a la pregunta. ¿Hay alguna ventaja del circuito D1/C2/R3/R4 sobre un BJT?
Respuesta actualizada.
Entiendo el NPN y el pull-up de 10k. No estoy seguro del resto, pero déjame intentarlo. La base de Q2 está conectada al suministro de 12 V "siempre encendido" y cuando el interruptor del limpiaparabrisas está abierto, el NPN está encendido y la entrada U1 está en BAJO. Cuando el interruptor del limpiaparabrisas está cerrado, el NPN está encendido y la entrada U1 es alta. La ventaja es que el uC sabría cuándo se presiona la perilla pero los limpiaparabrisas aún no se han estacionado.
Creo que lo tiene, siempre que sea un error tipográfico en su tercera oración, " Cuando el interruptor del limpiaparabrisas está cerrado, el NPN está encendido " debería leerse . Todo lo demás está bien. ¿Es eso alguna ventaja para ti? ¿Qué marca / modelo de automóvil es un asunto de interés?
Sí, un error tipográfico. Es una ventaja y es para un Toyota Land Cruiser (FJ40) del '74. Bastante molesto sacar una perilla (no cerca del volante) y empujarla hacia adentro cada vez que desea un solo barrido. Aprecio tu ayuda.
Reemplacé el png con un circuito en la publicación original y lo modifiqué para mostrar las tres conexiones que tengo disponibles; +12V, limpiaparabrisas y GND. Creo que es lo mismo, excepto que no puedo agregar D1. Solo puedo modificar el circuito dentro de la caja.
Estamos llegando allí. (1) No olvides que tienes el contacto de estacionamiento en paralelo con la perilla. (2) Ya que no puedes poner mi D1, tu D4 y D3 no son necesarios. (3) Con su nuevo boceto, ahora es obvio que no tenemos protección de entrada contra una patada inductiva del motor al apagar o la chispa del cepillo. Copiaré el esquema con una sugerencia para un mod.
No entiendo los motivos separados. Si ambos cables están atornillados al chasis (tierra), ¿no son realmente la misma tierra pero están conectados más lejos del uC? ¿Podría abordarlo de otra manera en la pizarra?
En su esquema, muestra la alta corriente del retorno del motor que pasa a través de la placa de circuito común a tierra. Cualquier resistencia a lo largo de esta pista provocará un aumento de voltaje y ruido en el negativo del microcontrolador y podría causar problemas. Si solo puede administrar una conexión a tierra, colóquela en el contacto del relé y desconecte la conexión a tierra de la electrónica en lugar de hacerlo al revés.
Vale, entiendo. En la PCB tengo la almohadilla limpiadora muy cerca del común del relé y la almohadilla de tierra muy cerca del contacto NO. La ruta de alta corriente es lo más corta posible (y más de 200 mil de ancho). Gracias de nuevo.
Para evitar completar el circuito con una segunda conexión a tierra (y reflejar con precisión el cableado real), revisé el circuito en la parte superior de la página usando el relé para crear barridos intermitentes al abrir el relé para el retraso. Sin embargo, Q2 no funciona como esperaba y la bombilla que he sustituido por el motor siempre se ilumina hasta cierto punto.
¡Bienvenido de nuevo! (1) ¿Qué bombilla de potencia? (2) " abriendo el relé para el retraso ". ¿Con esto quiere decir energizar el relé por el retraso (lo cual sería correcto)? (3) Agregué las etiquetas A, B y C a su circuito y una tabla de valores esperados. Edite con lecturas reales. (4) ¿Qué es lo que realmente establece el retraso? ¿Una olla en el ATtiny?
Medí exactamente lo que predijiste que haría. Hablando de bombillas, creo que una tenue podría estar iluminando lentamente mi cabeza ahora. ¡No tengo una bombilla en lugar del motor, tengo un LED y una resistencia de 680 Ω en serie! Mis disculpas. Mido ~3mA en el LED que es suficiente para iluminarlo y asumí que el motor estaría energizado. ¿Los 3mA son la corriente que fluye desde la base hasta el emisor de Q2? Por cierto, agregué R7 para crear un divisor de voltaje para la base de Q2, pero ahora tampoco estoy seguro de que fuera necesario.
Tuve el presentimiento de que podría ser un LED. Pruébalo con una luz trasera de 6 W o similar para que sea un poco más realista. Es posible que desee agregar un interruptor para simular la función del interruptor 'estacionar' también. La base de un transistor está controlada por corriente y la resistencia de 3k3 la limitará a 12 V3 k 3 =4mA  que estará bien. ¡Sigue adelante!
El esquema inicial que publiqué no ilustraba con precisión el cambio y publiqué uno revisado. La perilla del limpiaparabrisas cambia los 12 V del motor entre dos rutas de tierra; uno es una conexión a tierra permanente para un funcionamiento continuo y el otro tiene un interruptor que se abre mediante una leva cuando los limpiaparabrisas completan un barrido. Cuando se energiza el relé, los limpiaparabrisas completan el barrido y se estacionan. El retraso dura hasta que el relé se desactiva momentáneamente. Mi pregunta ahora es si D4 y/o D5 son necesarios, una buena práctica, innecesarios o no son una buena idea (o ninguno de los anteriores).
@unix: Perdón por la demora. Hice una reescritura completa después de pasar más tiempo analizando los diagramas de Toyota y la información adicional que proporcionó. (Nos habíamos perdido por completo el hecho de que el motor se cortocircuita deliberadamente cuando se alcanza la posición de estacionamiento). El nuevo diseño es mucho más limpio y tiene una separación completa entre el cableado del motor y la lógica. Creo que le resultará mucho más sencillo programar y cablear.
Justo cuando comencé a pensar supe lo que estaba haciendo... La parte lógica la entiendo. Sin embargo, no entiendo muy bien las conexiones de los relés. Tal vez pueda mapearlos en el circuito que proporcioné anteriormente. Tampoco pude encontrar una manera de diagramar hábilmente la perilla mecánica de empujar/jalar, pero espero que tenga sentido. ¿Fue mi último circuito un diseño imprudente? ¿Este diseño de dos relés permitirá que los limpiaparabrisas funcionen si falla el uC? Gracias.
Su diagrama de la perilla está bien y actualicé el mío para usar su diseño. El problema con nuestro trabajo original y su diseño es que no detectamos el cortocircuito del motor en la posición de estacionamiento y esto causaría problemas. La mayoría de los interruptores de limpiaparabrisas intermitentes tienen contactos adicionales para el intermitente. El tuyo no lo hace y no puedo ver ninguna forma de mezclar la lógica y los relés mientras lo hace a prueba de cortocircuitos. Para uso intermitente, tendrá que "entrenar" el micro con una secuencia de encendido y apagado, por lo que, desafortunadamente, no puede usar el mismo interruptor si el micro falla. Lee mi post un par de veces...
Realmente aprecio su paciencia. Creo entender. La perilla mecánica solo se comunica con el uC, que controla los relés. (No admitiré cuántas veces leí su publicación). Como ya dijo, solo el cable de tierra está conectado para hacer funcionar los limpiaparabrisas. El control del retraso se puede hacer como mencionó @Dwayne o varios otros métodos.
¿Ve alguna razón por la que no podría usar pull-ups internos para las entradas HI y LO uC?
Me alegro de que lo hayas conseguido. No te preocupes por el tiempo que se tardó en conseguirlo. Me tomó bastante tiempo darme cuenta de lo que estaba pasando. Los pull-ups internos están bien.
Junté el circuito en la placa de prueba y cambié el código para permitir que el usuario estableciera el intervalo usando el tiempo entre los tirones de la perilla. Funcionó, por supuesto. ¡Junte los conectores del arnés de cableado y funcionó perfectamente en el camión también! Estoy ansioso por obtener los PCB y armar uno. De nuevo, gracias por tu ayuda.
Gracias por hacérmelo saber. ¡Pensaré en ti sonriendo cada vez que jales la perilla!
Monté un prototipo y el sistema funciona bien. Agregué algo de protección al circuito, pero no estoy seguro del fusible para el vr/uC. Publiqué un artículo aquí pero no recibí respuestas. Te agradecería mucho que echaras un vistazo si tienes unos minutos de tiempo. Gracias.

Además de las respuestas anteriores, es posible que desee considerar una técnica que utilicé hace unos 20 años: el control del limpiaparabrisas determina el tiempo de retraso. No se necesitan interruptores adicionales.

Lo que sucede es que activa el control del limpiaparabrisas momentáneamente, luego apaga el control. Los limpiaparabrisas continúan su barrido y regresan a casa, pero ahora el circuito está Armado. Cuando haya transcurrido el tiempo deseado entre barridos, vuelva a activar el limpiaparabrisas y apague el control. El micro mide el tiempo entre esas dos activaciones y continúa repitiendo ese intervalo para siempre.

Para APAGAR el temporizador de intervalos, ENCIENDA el control del limpiaparabrisas durante más de 1 barrido completo. El microcontrolador detecta que el interruptor está cerrado por más tiempo que el original y vuelve al estado inactivo.

Un par de cosas más: calculo la duración del pulso de encendido inicial y reproduzco ese ancho de pulso en el relé. También inicio un temporizador cuando el sistema está en estado Armado y obligo al sistema a regresar al modo inactivo si ha pasado demasiado tiempo antes de que se registre el segundo barrido. Esto ayuda a eliminar los barridos involuntarios del limpiaparabrisas si alguien que no está familiarizado con el sistema cicla los limpiaparabrisas solo una vez.

Esa es una idea novedosa. Actualmente utiliza el contacto momentáneo del interruptor del lavaparabrisas para alternar entre los períodos de retraso (lo que funciona bien, ya que lleva un tiempo antes de rociar el parabrisas). He visto otro que usa las posiciones OFF y HI para subir y bajar una "escalera de retardo". Me gusta tu método y solo sería un cambio en el código. Gracias por la sugerencia.
@DwayneReid: ¿El circuito del limpiaparabrisas era tuyo o era, por casualidad, el circuito de Elektor de abril de 1980? Ver la actualización de mi respuesta.
Relé para función de limpiaparabrisas intermitente
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