Микроконтроллеры процессоры, проекты, программирование

Устройство и принцип работы ДТОЖ

При замыкании контактов датчика — система получает информацию, что температура жидкости поднялась.

По схожести функций, температурный датчик похож на резистор. Датчик сконструирован таким образом, что сопротивление электрического тока изменяется при изменения температуры вокруг. Изменения сопротивления передаются в электронный блок управления двигателем.

До ДТОЖ применялись, так называемые, термореле. Они устанавливались в системах впрыска. При расположении контактов в открытом положении, ДВС нагревался. Если контакт замыкался, значит мотор достиг рабочей температуры (обычно это  90 градусов).

Термистор является основным элементов конструкции термодатчика. Именно термистор устанавливает, как будет зависеть сопротивление тока от окружающей температуры.

В свою очередь, термистор состоит из кобальта, вернее оксидов кобальта (Co) и никеля (Ni). При нагревании в этих веществах растет много свободных электронов. За счет увеличения свободных электронов, уменьшается сопротивление.

Есть термисторы с отрицательным температурным коэффициентом. В этом случае термистор показывает максимальные значения, когда двигатель холодный. На термодатчик подается напряжение в 5 Вольт (В). Далее, когда двигатель будет нагреваться, датчик будет уменьшать сопротивление.

Если датчик неисправен, то ЭБУ может дать команду обогатить топливную смесь, в то время, как надо было сделать ее бедной. При работе с богатой смесью, свечи зажигания быстро загрязнятся.

Мотор может не завестись, если число оборотов двигателя при запуске будет не достаточным. ЭБУ может подать команду — увеличить обороты. Чтобы управляемость в процессе запуска ДВС поддерживалась, клапан рециркуляции должен быть в закрытом положении пока мотор не наберет рабочую температуру.

Если обороты плавают, то это один из признаков не правильной работы датчика температуры. При этом мотор может глохнуть. Угол зажигания зависит от правильной работы датчика, потому что этот параметр тоже регулируется через ЭБУ. Выброс вредных веществ отработавших топливных смесей при таком регулировании уменьшается.

Установка домашнего отопления

Граждане Российской федерации всё чаще стараются выбраться из душных мегаполисов в частные сектора, по праву считая жизнь в частном доме более комфортной. Обживание частного дома невозможно без качественного отопления. Поэтому в домах устанавливают отопительные котлы. А для котла нужны датчики. Их нужно много, в особенности, если дом двух или даже трех этажный. Каждое помещение, требующее своего индивидуального отопления, нуждается в установленном измерителе температур.

Котел по праву считается универсальным решением для частного дома. Помимо обеспечения дома теплом, он дает необходимую в доме горячую воду. А при определенных запросах обеспечит водой и теплом вашу сауну, баню или даже наполнит бассейн зимой. Датчики при этом используются повсеместно – измеряя, регистрируя, передавая информацию с определенными временными интервалами или в режиме реального времени.

В среднем для домашнего отопительного котла нужно два накладных датчика, не считая  уже установленного внутри него самого. Для котла больным местом является проблема низкого КПД. Расходы на отопления зачастую несопоставимы самому отоплению. Во многом это конечно проблема потери тепла самого дома, с которой необходимо бороться, но есть и другие факторы.

Если вы уверенны в качестве теплоизоляции вашего дома, и провели все необходимые замеры теплопотери, то можно приступать к анализу самого котла. 80% эффективности систем отопления зависит от правильного функционирования именно трубопроводов и радиаторов.

Для измерения всех погрешностей и потерь вы можете вызвать специалиста, но благодаря датчикам, установленным на всех этапах отопления и существующих онлайн калькуляторов, вы можете плюс минус рассчитать и сами. Благодаря собранным измерениям вы можете поднять эффективность вашего отопления путем модернизации элементов, или установки более правильных режимов подогрева в котле. Эти изменения снизят в первую очередь ваши расходы в дальнейшем, и при этом улучшат теплоотдачу обогревателя сейчас.

Если посмотреть на ваши радиаторы через тепловизор во время отопления, можно увидеть их проблемы и «болезни». К таковым относятся неотапливаемые углы и участки радиатора.

Почему это происходит? Это происходит по нескольким факторам, таким как качество самих радиаторов, качество воды и отопительного котла. В результате своей службы в радиаторах могут скапливаться тяжелые вещества, оседающие на стенках радиатора, или в результате износа самих труб. Особенно ярко это видно, если посмотреть через тепловизор на старые чугунные батареи, монтированные еще в советское время.

Тепловизор отчетливо покажет темные места. Иногда проблемы достигают таким размеров что, несмотря на исправно идущую горячую воду, сама батарея не отапливает от слова совсем. В не либо совсем нет места для прохождения кипятка, либо он идет очень тонкой полоской.

Экскурс по брендам

При подборе аналогов советуем обратить внимание на продукцию вот таких ] FAE (Испания), Blue Print (Великобритания), EPS (Италия). Отличные запчасти поставляет Nipparts (Нидерланды), среди которых можно найти ДТОЖ практически для всех азиатских автомобилей

Также неплохие аналоги по доступной цене предлагают Fenox (Беларусь), Era (Италия). Качество датчиков очень высоко, хотя и серьезно уступает OEM-комплектующим. Если ваши финансы сильно ограничены, имеет смысл брать датчик белорусской фирмы.

Не советуем брать аналоги малоизвестных фирм. Поскольку датчик представляет собой пусть и простое, но все же электрическое устройство, низкое качество его исполнения наихудшим образом скажется на работе двигателя. Всякая экономия здесь оказывается сомнительной. Лучше всего переплатить, но взять оригинал – в долгосрочной перспективе он будет работать лучше всякого аналога.

Как осуществить проверку

Есть два варианта проверки работоспособности датчика:

• С необходимостью снятия;
• С термометром;
• Без термометра;
• Прямо на месте, не снимая.

Но сначала следует удостовериться, что на датчик идёт питание. Снимите фишку с ДТОЖ и мультиметром замерьте постоянное напряжение. Оно должно быть около 5 В. Если оно примерно в этих пределах — проверяем дальше.

Не снимая датчик — можно проверить его работоспособность следующим способом. Отсоединяем фишку. Измеряем сопротивление между контактами датчика. При холодном двигателе — сопротивление будет выше, а при горячем — ниже. Для примера приведём таблицу данных автомобиля ВАЗ-2110. У других машин, которые используют подобные датчики — цифры будут примерно такими же.

Для снятия датчика — достаточно будет простого гаечного ключа. После его снятия — нужно провести несколько измерений с водой разной температуры. Подогрели воду — налили в стакан. Туда же опускаем градусник и датчик. Точнее, его чувствительный элемент. К электрическим контактам подсоединяем щупы мультиметра. Замеряем температуру воды и сопротивление датчика. Данные фиксируем. Потом подогреваем воду еще немного и повторяем все действия. И так несколько раз, например, записывайте показатели при температуре +15 °С, +20 °С, +25 °С и так далее. А дальше просто сопоставьте эти цифры с цифрами в таблице выше. Но лучше — с технической документацией.

Как протестировать датчик на предмет поломки, не прибегая к помощи термометра? Делаем всё тоже самое, но доводим воду до кипения. И, обращаясь к таблице выше — сопротивление датчика должно быть ~177 Ом. Конечно, тут возможны погрешности, так как пока вы приготовитесь делать измерения — вода будет холоднее на пару градусов, а значит и сопротивление чуть меньше. Это тоже стоит учесть.

Если датчик даёт вам сильно отличающиеся цифры — срочно под замену.

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости, принцип действия, последствия выхода из строя, поиск неисправностей и проверка датчика при помощи тестера.

Сопротивление температурного датчика охлаждающей жидкости изменяется в зависимости от температуры жидкости. При возрастании температуры сопротивление уменьшается. Вследствие этого падает напряжение на сенсорном датчике.

Управляющее устройство оценивает эти значения напряжения, так как они находятся в пропорциональной зависимости с температурой охлаждающей жидкости. Низкие температуры вызывают высокие значения напряжения, а высокие температуры вызывают низкие значения напряжения на сенсорном датчике.

Последствия выхода датчика температуры охлаждающей жидкости из строя.

Неисправность температурного датчика охлаждающей жидкости, а также порядок последующих действий может быть различным.

Основные признаки неисправности датчика температуры ОЖ:

— Увеличение оборотов на холостом ходу. — Увеличенный расход топлива. — Затрудненный запуск.

К этому следует добавить возможные проблемы при техническом осмотре вследствие повышенного содержания СО, а также отказа регулятора.

В перечне отказов управляющего устройства могут быть внесены следующие данные:

— Замыкание на массу проводников или короткое замыкание в сенсорном датчике. — Замыкание на плюс или обрыв проводника. — Резкие изменения сигнала (скачок напряжения). — В двигателе не достигается минимальная температура охлаждающей жидкости.

Последняя из перечисленных причин может быть вызвана неисправностью термостата.

Перед проверкой следует проверить подключение проводников, разъемов и датчика на правильность соединения, обрыв и коррозию.

Определение внутреннего сопротивления датчика.

Определяем внутреннее сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости. Сопротивление зависит от температуры. При холодном двигателе оно высокоомное, в разогретом состоянии низкоомное. В зависимости от производителя:

При +25 градусах: 2,0 – 6,0 КомПри +80 градусах: около 300 Ом

Обратите внимание на паспортные данные

Проверка соединения проводников с управляющим устройством.

Проверить соединение проводников с управляющим устройством, в ходе чего каждый отдельный проводник разъема управляющего устройства проверить на проводимость и замыкание на массу.

1. Омметр включить между разъемом температурного датчика и отключенным разъемом управляющего устройства. Паспортное значение равно примерно 0 Ом. Необходима электрическая схема с указанием контактов управляющего устройства.

2.Проверить соответствующий контакт на разъеме датчика омметром при отключенном разъеме относительно массы. Паспортная величина: > 30 Мом.

Проверка подачи напряжения на датчик.

С помощью вольтметра проверить на отключенном разъеме подачу напряжения питания. Операция производится при включенном разъеме управляющего устройства и включенном зажигании. Паспортная величина: примерно 5 вольт. Если значение напряжения недостаточно, то нужно проверить подачу напряжения питания на управляющее устройство, включая соединение с массой.

По материалам книги «Автомобильная электроника».

Области применения цифровых датчиков

Как уже стало ясно, цифровые измерители сейчас набирают всё большую популярность и используются практически во всех сферах, как более простые, дешевые и гибкие датчики. Устройства на основе цифры чаще всего используют в овощехранилищах и подвалах. Благодаря их тесной работе с программатором ими легко управлять. Настраивать необходимую температуру и поддерживать ее при помощи функций реле, которые также может обеспечивать датчик при дополнительных настройках.

Цифра полностью автоматизирует любое измерение и регулирование температуры или влажности. Она же используется повсеместно в компьютерных технологиях, обеспечивая работу внутренних систем охлаждения и выдавая показания датчиком пользователю машины.

Не смотря на то, что цифра обладает возможностью подстраиваться под желания пользователя, она тяжело работает в уникальных условиях. Слишком требовательна к какому-то климатическому минимуму, при котором будет исправно работать. Тем не менее, наиболее распространенной сейчас является именно она за счет возможности повсеместного бытового применения.

Обладая минимальными понятиями в электронике и программировании, вы можете собрать свои аппараты под ваши требования на базе плат Arduino и использовать их, так как сами хотите.

Всю необходимую защиту от влаги или иных воздействий среды могут обеспечить герметичные корпусы или иные элементы защиты основной микросхемы, сами же измерительные элементы не так критичны к среде.

Современные производители цифровых датчиков активно контактируют с покупателями и стараются потакать их всевозможным желаниям. Развивая отрасль цифры с всё более неожиданных ракурсов.

Цифра легко интегрируется практически с любой техникой. Есть возможность соединить работу датчика и вентилятора или системы включения света, или угол поворота камеры наблюдения. Цифровые датчики благодаря своей гибкости и «пронырливости» способны заменять собой многие менее продвинутые компоненты и существенно экономить ресурсы и деньги в бытовых условиях.

Как осуществить самостоятельную замену

Замена ДТОЖ Лады Приора производится только после вышеописанных подготовительных работ. С этой целью отсоединяют провода от детали вместе с клеммой и откручивают её. Удобнее всего это делать, используя глубокую головку на 19 мм. Как только датчик начнёт поддаваться, его откручивают и извлекают вручную.

Последовательность действий при замене детектора температуры:

• Найти отрицательный провод и снять с аккумулятора;
• Немного тосола нужно слить;
• Отжать пластмассовые фиксаторы;
• Разъединить провода;
• Немного ослабить затяжку и аккуратно выкрутить его;
• Заменить датчик и выполнить все действия в обратном порядке.
• Долить тосол обратно.

Поменяй эту запчасть хотя бы раз, — и станет ясно, что особых сложностей процедура не представляет.

Цифровые технологии измерений

Цифровые датчики являются на текущий момент самым оптимальным решением для работы с микроконтроллерами, если нет каких-то специфических условий. В отличии от аналоговых, цифровые могут работать в длинной проводной линии и их сигнал более устойчив к помехам.

Рабочий интерфейс позволяет подключать одновременно несколько цифровых датчиков на линию, осуществляя покрытие большой территории датчиками, и считывая градиент изменения температур на площади. Цифровые измерители способны работать даже с самыми примитивными интерфейсами.

Аналого-цифровые измерители могут иметь достаточно долгое время преобразования сигнала от измерительного элемента в цифру (до 1 секунды в высоком разрешении), но точность при этом остается весьма высокой (погрешность около +- 0.5 градусов Цельсия при измерении в районе комнатных температур).

В заключении следует перечислить все преимущества цифры:

• отличные показатели точности;
• высокая повторяемость характеристик;
• линейность;
• устойчивость перед лицом внешних помех;
• низкая цена;
• подключение нескольких измерителей к одной рабочей шине;
• проста в эксплуатации.

Параметры выбора

Чтобы осуществить корректный выбор подходящего термометра, необходимо определить несколько условий, которые должны соответствовать для комфортной работы прибором.

Диапазон рабочей температуры

Необходимо знать, в каких температурах будет задействован термометр. Также нужно определить, какая погрешность будет приемлемой при получении результатов. Если диапазон температур небольшой, то подойдут термисторы. В самых суровых условиях работоспособны преимущественно шумовые приборы.

Условия проведения замеров

Возможно ли поместить термометр в среду или материал, который нужно заменить. Если нет, то получить данные можно при помощи радиационных термометров, которые замеряют температуру сквозь препятствия.

Время работы до калибровки или замены

Установить условия работы датчика. Окружающая обстановка может быть стандартной, с высокой влажность, окислительной, пожароопасной и так далее.

Величина сигнала выхода

Сигнал выхода должен соответствовать возможностям электроизмерительных приборов для дальнейшей обработки получаемых данных. Зависит это от полученных показателей температуры, преобразуемых в энергию.

Другие технические данные

Также при определении подходящего типа датчика температуры необходимо обращать внимание на второстепенные факторы. Эти нюансы позволяют выбрать самый подходящий аппарат для получения необходимых данных

Погрешность

Для получения самых точных результатов потребуется большое количество времени. Лучший показатель выдает биметаллический термометр, построенный по принципу ЯКР и цифровые. Первые – быстрее, а вторые – точнее.

Разрешение

Этот показатель позволяет получить от датчика более точные приращениям дискретности измерения температуры. Ярким представителем является DS18B20, который может работать в разрешении 9,10,11 и 12 бит. Самый малый режим даст 0.5°C, а максимальный — 0.0625°C.

Напряжение

На величину выходного напряжения будет влиять сопротивление резистора. В зависимости от этого напряжение может быть линейным (изменяться в зависимости от температуры) и нелинейным. Для каждого датчика существуют свои эталонные величины на выводах термометра, который зависит от температуры измеряемого объекта.

Время сработки

Показатель отвечает за скорость получения результатов замера. Как правило, быстрые замеры можно получить, имея крупную погрешность. Для устранения этого недостатка потребуется пренебречь временем сработки и увеличить его до необходимого показателя точности.

Термистор

   Термистор — это чувствительный резистор, изменяющий свое физическое сопротивление с изменением температуры. Как правило, термисторы изготавливаются из керамического полупроводникового материала, такого как кобальт, марганец или оксид никеля и покрываются  стеклом. Они представляют собой небольшие плоские герметичные диски, которые сравнительно быстрое реагируют на любые изменения температуры.

   За счет полупроводниковых свойств материала, термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), т.е. сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Однако, есть также термисторы, с положительным температурным коэффициентом (ПТК), их сопротивление возрастает с увеличением температуры.

Преимущества термисторов

• Большая скорость реагирования на изменения температуры, точность.
• Низкая стоимость.
• Более высокое сопротивление в диапазоне от 2,000 до 10,000 ом.
• Гораздо более высокая чувствительность (~200 ом/°C) в пределах ограниченного диапазона температур до 300°C.

Зависимости сопротивления от температуры

   Зависимость сопротивления от температуры выражается следующим уравнением:

   где A, B, C — это константы (предоставляются условиями расчёта), R — сопротивление в Омах, T — температура в Кельвинах. Вы можете легко рассчитать  изменение температуры от изменения сопротивления или наоборот.

Как использовать термистор?

   Термисторы оцениваются по их резистивному  значению при комнатной температуре (25°C). Термистор-это пассивное резистивное  устройство, поэтому оно требует производства контроля текущего выходного напряжения. Как правило, они соединены последовательно с подходящими стабилизаторами, образующими делитель напряжения сети.

   Пример: рассмотрим термистор с сопротивлением значение 2.2K при 25°C и 50 Ом при 80°C. Термистор подключен последовательно с 1 ком резистором через 5 В питание.

   Следовательно, его выходное напряжение может быть рассчитано следующим образом:

   При 25°C, RNTC = 2200 Ом;

   При 80°C, RNTC = 50 Ом;

   Однако, важно отметить, что при комнатной температуре стандартные значения сопротивлений различны для различных термисторов, так как они являются нелинейными. Термистор имеет экспоненциальное изменение температуры, а следовательно-бета постоянную, которую используют, чтобы вычислить его сопротивление для заданной температуры

Выходное напряжение на резисторе и температура  линейно связаны.