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2019En uso

Controlador de electroventilador para un Lada 2107

El termocontacto del radiador de un Lada 2107 sustituido por un STM32 que maneja el electroventilador en dos velocidades, vigila el voltaje del alternador y lo enseña todo en una pantalla a color. Hecho con Casanova, que puso lo que yo no sabía: cómo hacer que un circuito sobreviva dentro de un carro. Lleva rodando desde 2019.

Sobre un banco de trabajo, una caja de aluminio fundido con una etiqueta de conexiones impresa en la tapa y siete cables saliendo por abajo, y al lado la carcasa gris impresa en 3D de la pantalla, con dos cables rojos gruesos
Las dos piezas del equipo: la caja de aluminio con la electrónica de potencia — la etiqueta de la tapa es el mapa de conexiones, para montarlo en el carro sin adivinar — y la carcasa impresa de la pantalla.

El termocontacto de un Lada es un interruptor bimetálico atornillado al radiador: cierra a una temperatura de fábrica, abre unos grados más abajo, y no hay nada que ajustar ni nada que mirar. Cuando falla, falla callado, y el primer aviso es el vapor. El encargo era cambiar eso por algo que midiera, avisara y se pudiera ajustar sin cambiar la pieza.

El control es una máquina de estados de cuatro estados sobre la temperatura del refrigerante, con la temperatura de disparo T1 y la histéresis H configurables desde el equipo. En reposo el ventilador está apagado; pasando T1 entra la primera velocidad; pasando T1 + H entra la segunda; pasando T1 + 2H suena la alarma. Las bajadas no son simétricas a las subidas, y esa asimetría es el punto: se vuelve a reposo en T1 − H y se sale de la alarma en T1 + 2H − 1, de modo que el ventilador no entra y sale a cada décima de grado alrededor del umbral. Un relé que conmuta cada tres segundos en un carro dura lo que dura.

Diagrama de la máquina de estados con cuatro estados — IDLE, SPEED0, SPEED1 y ALARM — unidos por flechas rotuladas con las condiciones de temperatura, histéresis y las entradas A y B
Los cuatro estados y lo que hace falta para pasar de uno a otro. Las condiciones de subida y de bajada no son las mismas: esa diferencia es la histéresis, y es lo que evita que el relé esté conmutando a cada rato.

Dos entradas más fuerzan el ventilador al margen de la temperatura: la del aire acondicionado, que pide primera velocidad en cuanto se enciende el compresor, y la del presostato de alta presión, que pide la segunda directamente. El orden importa: la alta presión no espera a que el refrigerante se entere, porque para cuando el agua suba, el compresor ya sufrió.

La temperatura sale de un NTC de 10 kΩ en divisor, resuelto con la ecuación de Steinhart-Hart y promediado con una media móvil de cincuenta muestras. El firmware valida además el código del ADC contra dos límites: por debajo de 100 cuentas el sensor está abierto, por encima de 4000 está en corto, y en cualquiera de los dos casos la pantalla lo dice en lugar de inventar una temperatura. Un sensor desconectado que lee «cero grados» es peor que un sensor que avisa.

El equipo mide también el voltaje de la batería por un divisor de 4,7 kΩ y 1 kΩ, y suena por encima de 14,94 V. Eso no estaba en el encargo: es la avería de al lado. Un regulador de alternador que se va hacia arriba hierve la batería y se lleva las bombillas por delante, y el tablero de un 2107 no tiene con qué enterarse. Ya que había una pantalla y un ADC libre, la medida salía casi gratis.

La interfaz es una TFT de 1,8 pulgadas con un ST7735: temperatura grande, aguja analógica que cambia de color con la escala, icono del ventilador animado a dos velocidades según el paso en que esté, indicador de batería y tres etiquetas de estado — A.C, A.P y A.T — que se encienden cuando esa condición está activa. Todo el ajuste se hace con un solo pulsador: pulsación corta para moverse, larga para entrar y confirmar. Un botón, porque cada agujero más en la caja es una entrada de agua más.

Pantalla TFT a color montada junto a una protoboard con la placa STM32 y cables de colores: marca 14,1 V arriba con un icono de batería verde, 76 grados en verde y grande, y una barra vertical de segmentos a media altura
Funcionamiento normal en el banco: 76 °C, 14,1 V y el ventilador parado. La escala de la izquierda y el color de la cifra cambian juntos con la temperatura.
La misma pantalla marcando 93 grados en rojo, con la barra de segmentos casi llena en amarillo y rojo y el icono del ventilador encendido en la esquina superior derecha
La misma placa a 93 °C: cifra en rojo, barra arriba y el ventilador girando en segunda. A partir de aquí entra el zumbador.
Carcasa gris impresa en 3D con la pantalla TFT montada al frente, apoyada sobre una tela estampada
La carcasa de la pantalla, impresa con el frente inclinado: va en el tablero y hay que leerla desde el asiento, no desde arriba.

Los cuatro parámetros — temperatura de disparo, histéresis y las dos calibraciones — se guardan en EEPROM emulada sobre las dos últimas páginas de flash del STM32. Al arrancar se validan contra sus rangos, y si no pasan — flash en blanco, primer encendido — el equipo entra solo en el menú de configuración en vez de arrancar con basura. El firmware trae además un modo de prueba que simula internamente el barrido de temperaturas, voltajes y entradas, para verificar el equipo completo en el banco sin motor, sin radiador y sin esperar a que algo se caliente.

La parte que no es mía es la que hizo que esto durara. Yo llegué con el circuito base funcionando en protoboard, que es exactamente el punto en que un proyecto de electrónica parece terminado y no lo está. Casanova, que llevaba años haciendo circuitos para carros en Santa Clara, lo rediseñó para el ambiente real: la instalación de un auto es ruido eléctrico de la bobina, transitorios del arranque, un alternador que se mueve, y un montador que tarde o temprano va a invertir dos cables. El circuito que fabricó aguanta todo eso. Él hizo el primer prototipo en Santa Clara y lo montamos en Camagüey, en el Lada 2107 de mi padre.

Parte trasera de la carcasa de aluminio de la pantalla con la placa roja del TFT de 1,8 pulgadas dentro, soldada a seis cables de colores por su hilera de pines
La pantalla por detrás, cableada a mano. Seis hilos hasta la caja de la electrónica: alimentación y el SPI.
Caja de aluminio fundido abierta con la placa dentro: una STM32 Blue Pill azul a la derecha y, a su izquierda, los componentes de la etapa de entrada y potencia recubiertos de resina transparente
Por dentro: la Blue Pill y, al lado, la etapa que hizo Casanova — las entradas y la potencia, ahogadas en resina para que la vibración no suelte nada.
La caja de aluminio cerrada y apoyada de canto, con ocho cables grises y uno amarillo y verde saliendo por agujeros en el lateral
Cerrada y cableada, lista para montar. La caja es de aluminio fundido y hace de blindaje además de alojamiento.

Esa división de trabajo es la que más me ha enseñado de todas las de esta lista. Yo sabía resolver la máquina de estados, el Steinhart-Hart y la pantalla; nada de eso evita que la placa se reinicie cuando arranca el motor. Lo que convierte un prototipo en un equipo instalado no suele ser más software, y en este caso no lo fue.

Hoja de papel con un circuito dibujado a mano en bolígrafo azul: una entrada con diodos de recorte hacia +3V3 y masa, resistencias de 2,2 kΩ y anotaciones manuscritas preguntando qué pasa si la entrada toca tierra o si recibe 12 V
Una de las hojas de trabajo con Casanova, sobre el acople de las entradas. Las preguntas escritas al lado del dibujo — «¿si toca tierra?», «¿si entra +12?» — son el trabajo de verdad: no cómo funciona, sino cómo falla.

Lo que no hace

  • No registra nada: no hay memoria de lo que pasó, ni puerto por donde sacarlo. Lo que no se mire en la pantalla se pierde.
  • No se comunica con la computadora del carro ni con nada: es un equipo aislado que solo mira su sensor y manda sus relés.
  • Un solo NTC, en el punto donde se roscó. No dice la temperatura del aceite ni la de la culata.
  • La calibración es un corrimiento de ±5 °C aplicado a la lectura, no una curva. Corrige un error constante, no uno que cambie con la temperatura.

El circuito que está instalado no es el que aparece en el esquemático de Fritzing del repositorio: ese es el circuito base, el mío. El endurecimiento que hizo Casanova —protecciones de entrada y filtrado contra el ruido de la instalación— está en la placa física y no quedó documentado en un esquemático que yo pueda publicar. Quien copie el repositorio tal cual tiene el firmware completo y un circuito de banco, no el que lleva cinco años en un carro.

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