Vyhřívání rukojetí 12V

ÚVOD

Úvodem bych rád požádal všechny, kteří mají zájem o tuto konstrukci, aby si pozorně přečetli tuto stránku až do konce! Setkal jsem se na diskusích s různými reakcemi na tuto konstrukci. Takže bych rád už v úvodu uvedl, že konstrukce není postavena inženýrským přístupem a nejsou dodrženy základní pravidla(viz upozornění na konci stránky), ale mě zatím spolehlivě funguje již čtvrtým rokem(od 2005) na Jawě a druhým rokem(od 2007) na Hondě a nyní i s regulátorem topného výkonu. Možná jsem jen šťastlice, kterému to funguje již několik let bez poruchy(viz odstavec zkušenosti) nebo jsem měl štěstí na dobré součástky a nebo nevím... Vše je popsáno v článku, ale evidentně málokdo čte celý článek, ale negativně hodnotit na diskusích umí každý. Ještě v úvodu podotýkám(doufám ,že jste to dočetli alespoň sem), že případná oprava vadného stabilizátoru je korunová položka a práce na pár minut(20min).

A nyný již původní úvod:

Snad každý motorkář, který občas jezdí v nepříznivém počasí poznal prochlazení prstů na rukou. Nejjednodušší způsob jak tomuto zabránit je zakoupit vyhřívané rukojetě, které se pouze nasunou místo původních a zapojí přívodní vodič. Toto řešení je poměrně drahé a není příliš ideální připojení přívodního vodiče k otáčivé rukojeti plynu, kde se většinou vodič přeláme. Uvedu návod na stavbu vyhřívání rukojetí s topným článkem přímo v řidítkách a s přepínatelným topným výkonem. Hlavní výhody tohoto řešení jsou nepohyblivé přívodní vodiče a nízké náklady na stavbu.

Varianty vyhřívání

topný výkon 18W + 18W na rukojeť s automatickou regulací výkonu v závislosti na teplotě
topný výkon 18W na I. stupeň a 30W na II. stueň na rukojeť s automatickou regulací výkonu v závislosti na teplotě

PRINCIP

Topný výkon dodávají sériové stabilizátory 7805 (pro 18W) a LM317 (pro 30W topného výkonu). Použité stabilizátory jsou zapojeny jako zdroje proudu s výstupem nakrátko. Zkratovaný výstup dělá z tohoto integrovaného stabilizátoru zdroj proudu daného výrobcem. U obvodu 7805 je omezen proud na 1,5A a u obvodu LM317 na 2,5A. Tento proud vynásobený napájecím napětím dává celkový ztrátový výkon na stabilzátoru(tedy topný výkon). Automatickou regulaci výkonu zajišťuje sám integrovaný obvod vnitřní tepelnou pojistkou a to tak, že zmenší protékající proud. Měřením bylo zjištěno, že stabilizátor 7805 po ohřátí duralové tyče na teplotu 70°C sníží protékající proud na 0,6A a tím i topný výkon na 7,2W. Dva stupně zajišťují dostatečně rychlé ohřátí rukojetí a zároveň udržení teploty při jízdě.

MECHANICKÉ USPOŘÁDÁNÍ

Integrované obvody v pouzdru TO220 jsou přichyceny šroubky M3 x 6 na plošky opracované duralové kulatiny(obr.2.). Materiál na bázi hliníku byl zvolen kvůli výborné tepelné vodivosti a jednoduchému opracování. Hotový duralový držák s připevněnými stabilizátory a vyvedenými vodiči je třeba zasunout do trubky řidítek a zajistit například šroubem M4, aby se topné tělísko v trubce nepohybovalo. Čelní závit M12 slouží k případnému připevnění závažíček imbusovým šroubem. Ovládací krabička s přepínačem a indikační kontrolkou je umístěna pod stop přepínačem u plynové rukojeti. Vodiče jsou vedeny trubkou řidítek.

obr.1. opracovaná duralová topná tělíska

technický výkres topného tělíska
obr.2. nákres duralových tělísek

ELEKTRICKÉ ZAPOJENÍ

Každý si může zvolit libovolnou kombinaci zapojení obvodů. Hlavní rysy jednotlivých stabilizátorů shrnuje tabulka 1. Na obr.3. je elektrické schíma varianty 18W nebo 30W topného výkonu. Stabilizátory napětí v pouzdru TO220 mají vždy jeden z přívodních vodičů spojen s chladičem. Tohoto je využito v této konstrukci, aby nebylo třeba přivádět kabel k uzemění. U stabilizátoru 7805 je vyvedena svorka GND(ground=zem) na chladíčí plošku a u obvodu LM317 je připojena svorka OUT (výstupní napětí) na chladič. Ve výsledné konstrukci to znamená, že stabilizátor 7805 se přišroubuje k ukostřenému tělísku a jen se kapkou pájky propojí 2. a 3. vývod(GND a Uout). U stabilizátoru LM317 je to ještě jednodušší. Tento obvod stačí jen ukostřit a vnitřní zapojení tohoto obvodu zajistí ukostření výstupního napětí.

typ	proud při 20°C	počáteční výkon	max. teplota čipu	omezení proudu při 80°C	tepelný odpor mezi čipem a pouzdrem
jednotka	A	W	°C	A	°C/W	1	2	3	4
7805	1,5	18	125	0,6	4	Uin	GND	Uout	GND
LM317	2,5	30	125	2	4	adj	Uout	Uin	Uout

tab.1. vlastnosti stabilizátorů v pouzdru TO220
Pouzdro TO220 a očíslování vývodů

obr.3. elektrické schéma varinaty 18W na I.stupeň a 30W na II.stupeň

Ovládací krabička

Deska plošného spoje pro indikaci není nutnou součástí vyhřívaných rukojetí - postačí pouze pojistka, přepínač typu ON-OFF-ON a kabeláž.

Přepínač a indikační kontrolka je třeba umístit na přístupné a viditelné místo. Pro nejjednodušší ovládání je nejvhodnější umístit ovladač na dosah palce například pravé ruky. Domeček pro plynovou rukojeť již v sobě sdružuje vypínač zapalování, a tak ovladač vyhřívání je jednoduché umístit pod tento domeček. Černá plastová krabička o rozměrech 48x43x22mm se dá koupit skoro v každém obchodu s elektronikou a jejím vhodným přišroubováním k domečku nijak nebije do očí. V této krabičce je i umístěn podsvětlený znak vyhřívání. Matný materiál pod symbolem a uvnitř umístěná deska plošného spoje s elektronikou podsvětlí symbol červenou barvou při zapnutí klíčku (podsvětlení na celé moto laděno do červena) a žlutě při zapnutí vyhřívání. Vodiče přicházejí do krabičky z jednoho směru z boku v černých bužírkách přímo z trubky řidítek. Protažení vodičů se může zdát složité, ale s trochou snahy a šikovnosti to dokáže skoro každý. Už ze schématu (obr.3.) je vidět, že do jednotlivých topných těles vedou vždy dva vodiče s kladnou polaritou a jako společný vodič je ukostření konstrukčním uspořádáním.

obr.4. elektrické schéma indikátoru LED

obr.5. návrh plošného spoje obr.6. osazovací plán

Vysvětlivky

číslo pinu	název pinu	funkce	kam připojit
1	GND	zem motocyklu	kostra(-pól baterie)
2	I	indikace činnosti vyřívání	na přepínač I. stupeň výkonu
3	II	indikace činnosti vyřívání	na přepínač II. stupeň výkonu
4	LED1	podsvícení přepínače	anoda 1.LED v přepínači
5	LED2	podsvícení přepínače	anoda 2.LED v přepínači
6	+12V	přívod napájení	po sepnutí klíčku na svorku 15

Závažíčka

Konstrukce vyhřívacích tělísek umožňuje snadné připevnění kovových závažíček na konce řidítek. Pro mnohé motorkáře závažíčka znamenají úlevu od vibrací řidítek a zároveň pěkný doplněk. Materiál "závažíček" lze zvolit dural, který je snadno obrobitelný a po vyleštětní není třeba chromovat, ale každý jistě namítne, že to už není závažíčko, ale jen okrasná koncovka. Jako další materiál může bý ocel, která je hůře obrobitelná a po vyleštění je vhodné ji pochromovat.

obr.7. 3D model závažíčka

Celkové uspořádání

obr.8. sestavení závažíčka a topného tělíska


přední pohled na ovládací krabičku	podsvícený symbol vyhřívání	celkový pohled na krabičku

přepínač se zabudovaným podsvícením	topný článek s IO	připevnění krabičky

duralové závažíčko	pravá rukojeť se závažíčkem	indikační DPS

Fotografie konstrukčních dílů

Upozornění

Použité integrované obvody(lineární stabilizátory 7805 a LM317T) pracují v extrémním režimu, na který nejsou navrženy. Proto neručím za životnost těchto stabilizátorů ani za případné škody způsobené použitím tohoto zapojení. Stabilizátory od některých výrobců bohužel nemusí vydržet provoz ani několik minut. Mě se osvědčil výrobce STMicroelectronics LM317T a L7805ABV.

V žádném případě nezapínejte vyhřívací tělíska ve volném prostoru bez montáže do řidítka. Tělísko se bez vložení do řidítka může ohřát na teplotu daleko větší než 100°C!

Bez dostatečného odvodu tepla můžou integrované obvody explodovat!

Zkušenosti

Takto vyhřívané rukojetě mám již namontované na své jawě 350 a na hondě CBX750. Tak na jawě jsou již v řidítkách oválné otvory z výroby pro natažení kabelů do ovladačů. Takžě dva dráty navíc tam protáhnout nebyl problém a už vůbec není problém se zeslabením řidítek. U Hondy jsou ovladače na řidítkách aretovány proti otážení pomocí packy,která zapadá do vyvrtané díry v trubce řidítka. Tato dra má asi průměr 5mm a opět jdou touto dirkou protáhnout dva vodiče pro vyhřívání. Takže bych se vůbec nebál vyvrtat díru o průměru 5mm pokud tam není z výroby.

Nyní ke zkušenostem: Tělísko není vyrobeno na těsno. Dá se říci,že je průměr asi o 0,1mm menší než vnitřní průměr řidítka. Jde vsunout lehce. V žádném případě ho tam nenatloukat a pod. Je třeba zachovat možnost demontáže pro případ opravy. S tepelným odporem mezi tělískem a řidítkem není žádný problém. Případně stačí tělísko mírně máznout obyčejnou vazelínou,která malinko zlepší převod tepla,ale spíše jsem to mazal kvůli lepší montáži/demnotáži. Pokud bys trval na dokonalém převodu tepla,tak prodávají (elchemco) pastu na chladiče s tepelnouvodivostí 0,4W/mK. Jinak na jawě mám ještě duralová závažíčka tepelně neodizolovaná, takže účinnost se tím snížila a část tepla jde do ztracena. Ovšem i tak je rukojeť dobře vyhřívaná. No zatím jsem jezdil jen v obyčejných kožených rukavicích, takže ta jawa topila akorát. Ovšem na Hondě mám již tepelně odizolovaná závažíčka a na druhý stupeň dá se říci již rukojeť mírně pálila(opět obyčejné kožené rukavice-ne na motorky). Nyní jsem koupil již pořádné kožené brixton,tak budu zkoušet dál:)

Ještě malý návod jak to mám udělané na hondě(na web to dám později) Originál závažíčka na hondě byla uchycena dvouma západkama zacvaklýma do dvou děr na okraji řidítka. To bylo vnitřní závažíčko s vnitřním závitem M6. Do něho se našroubovalo vnější závažíčko dlouhým šroubem M6. Já jsem udělal tělísko stejné jak uvádím na webu obšem s tím rozdílem, že závit pro přišroubování závažíčka jsem udělal M6 a na okraji tělíska jsem vyvrtal dírky a vyřízl závity M3 proti sobě. Tedy tělísko nasunu do řidítka a do dírek po původním závažíčku našroubuji zapuštěné šroubky M3 do tělíska. Tělísko je takto mírně zapuštěné.Nyní vložím tepelně izolační podložku(použil jsem gumičku z hl.brzdového válce z nějaké škodovy-jedná se o jakovy čepičku s břitem) s dírkou a nyní našroubuji původní vnější závažíčko. Dráty mám tažené jak jsem psal trubkou řidítka do ovladače a tam společně s ostatními dráty dále do elektroinstalace motocyklu.