Датчик уровня топлива: виды, принцип работы, устройство
Датчик уровня топлива (ДУТ) — функциональное устройство топливной системы автомобиля, единственным предназначением которого является определение уровня и объема горючего (дизтоплива, бензина, солярки, масла) в топливном баке.
Датчик располагается в баке для подачи топлива, а указатель топливного уровня выводится на приборной панели в салоне автомобиля. Подобные датчики контроля отличаются очень низкой погрешностью (не более 1%), их конструкция не имеет движущихся и быстро изнашиваемых элементов.
ДУТ также могут применяться в системах контроля заправок и слива топлива, а также в системах проведения спутникового мониторинга автомобилей.
Как устроен датчик уровня топлива:
Современный датчик уровня топлива — это не что иное, как датчик-потенциометр перемещения. Подобное устройство обладает рядом преимуществ, таких как: доступность, надежность и простота конструкции датчика; высокая точность проводимых измерений и низкая цена. Среди недостатков стоит выделить наличие отдельных элементов, восприимчивых к окислению и частым поломкам.
В топливной системе автомобиля могут использоваться датчики-потенциометры двух видов – трубчатые и рычажные. Основным элементом конструкции подобных датчиков является т.н. поплавок, для изготовления которого может использоваться тонколистовой металл, полая пластмасса и пенопласт.
Рычажный топливный датчик
В таком типе устройства поплавок соединяется с контактом датчика при помощи небольшого рычага, изготовленного из металла. Рычажный датчик представляет собой сектор, который разделен на полосы металла резистивного типа. Основой конструкции являются надежные износостойкие резисторы с толстой пленкой.
ДУТ рычажного типа
Подобный датчик может устанавливаться как отдельно, так и в блоке, который отвечает за подачу топлива. Блок может состоять из ТН и заборника топлива.
Благодаря своей исключительной универсальности рычажные датчики могут применяться практически на всех топливных баках.
Трубчатый топливный датчик
В данном типе датчика поплавок двигается внутри полой трубки. Параллельно установлены и провода, создающие сопротивление, на концах которых имеются контактные кольца для поплавка. Трубчатые датчики отличаются высоким уровнем устойчивости к различным колебаниям ТС.
ДУТ трубчатого типа
ДВС, которые применяют новые виды топлива, оснащаются специальными бесконтактными ДУТ. Наиболее известным из таких датчиков является магнитный датчик неактивный (MAPPS).
Основной элемент подобного устройства является закрытым, что полностью предотвращает его непосредственный контакт с горючей смесью. Поплавок в магнитном датчике соединяется с рычагом при помощи магнита (отсюда и название).
Передвижение магнита осуществляется исключительно по сектору, на котором устанавливаются металлические пластины, имеющие разную длину. Сформированное магнитное поле создает электрический сигнал на поверхности пластин, который определяет существующий уровень топливной смеси в баке.
Как работает датчик уровня топлива
Принцип действия ДУТ основан на следующем – для определенного значения уровня горючего в баке создается собственный сигнал на датчике.
Замеры уровня топлива поплавком осуществляются только при снижении уровня ТС в баке. При этом изначально указатель уровня показывает на заполнение бака, и только спустя некоторое время происходит плавное снижение указателя. В этот временной интервал датчики уровня могут допускать некоторую погрешность в измерении, которая зачастую не превышает 1%.
В большинстве топливных систем устанавливаются датчики уровня с цифровым и аналоговым сигналом. Датчик аналогового типа определяет степень изменения напряжения на потенциометре. Подобные датчики дают большую степень погрешности в измерениях в сравнении со своими цифровыми аналогами.
Датчик цифрового типа предназначен для преобразования аналогового сигнала в соответствующую цифру с дальнейшей корректировкой и выравниванием значения, с учетом возможных колебаний уровня ТС. Датчики данного типа отличаются высокой точностью, с допустимым уровнем погрешности в 0,5%.
Датчик уровня топлива: принцип работы, ремонт и как обмануть датчик
Датчик уровня топлива (ДУТ) представляет собой измеритель объема горючего, устанавливающийся в баке транспортного средства. Принцип действия устройства схож с работой поплавка — контроллер измеряет уровень топлива и отправляет показатели расхода на панель приборов. Данные, зафиксированные датчиком, преобразуются блоком управления и выводятся на приборном щитке аналоговым или цифровым устройством.
Принцип действия электрического топливного датчика в автомобиле основан на измерении объема горючего и самостоятельном срабатывании при критическом остатке бензина. При активации резистор системы измерений, установленный в бензобаке, подает визуальный сигнал. Замер объема топлива осуществляется посредством использования специального поплавка. Степень заполнения резервуара горючим можно отследить по показаниям приборной панели: по мере расхода топлива указатель, расположенный на щитке, постепенно снижается.
Особенности принципа действия контроллера:
1. Поплавок, предназначенный для измерения, при расходе горючего опускается, а при его увеличении — перемещается вверх.
2. При перемещении поплавок контактирует со специальными секторами, подключенными к проводам. Кабеля идут на датчик топлива, установленный на приборной панели. Изменение количества пластин, подключенных к резистору или потенциометру, способствует изменению уровня сопротивления.
3. Если бак полный, то бегунок располагается в крайнем положении и ток передается в потенциометре по самому короткому пути. Передача силы осуществляется с использованием пластины, установленной с краю. Соответственно, уровень сопротивления низкий и варьируется в районе 7 кОм. При расходе топлива бегунок начинает передвигаться, в результате чего проводка добавляется новыми пластинами (сопротивление растет). При полном баке рабочий параметр составляет около 120 Ом.
4. У трубчатых регуляторов несколько иной принцип функционирования. Топливо поступает через нижнюю часть устройства (его технологическое отверстие) по специальной трубке. Поплавок устанавливается на поверхности горючего.
Какие бывают датчики уровня топлива?
Рычажные ДУТ для авто состоят из следующих элементов:
— бегунок устройства, выполненный в виде перемещающегося контакта;
Поплавок обладает инерционностью, поэтому при функционировании он не дергает стрелку индикатора на приборной панели. Схема, при которой датчик должен правильно подключаться в авто — «12-вольтный источник — контроллер, установленный на приборке — масса машины или заземление».
Трубчатые контроллеры используются в современных авто и характеризуются более низкой чувствительностью к колебаниям горючего. Благодаря тому, что измерительный компонент надежно защищен от соприкосновения с бензином, его срок службы выше.
Виды электронных бесконтактных измерительных устройств для замера объема
После демонтажа устройства выполняется его проверка и ремонт:
— Сначала тестируется герметичность поплавка. Выполняется диагностика резистивного слоя на плате. Если эти элементы изношены, то их можно заменить при условии, что есть запчасти от «донора».
— В случае если резистивный слой стерся, для устранения проблемы можно укоротить контакт, имеющийся на плате. Это позволит элементам перемещаться по сохранившейся части слоя.
— Чтобы отремонтировать контроллер, его нужно разобрать. Поводок извлекается из защелки (этот же элемент выполняет функцию оси контактной пластины).
— Плата распаивается и извлекается из корпуса регулятора. Затем, используя наждачную бумагу, выполняется очистка схемы от следов окислений. Действовать необходимо осторожно, поскольку плата хрупка.
— Схема устанавливается обратно. Этот элемент надо поставить так, чтобы исключить вероятность появления зазоров между ним и корпусом контроллера со стороны цифровой кодировки. С помощью паяльника делается две засечки в корпусе регулятора. Если этого не сделать, то схема может перемещаться.
— К регулятору подключается провод с разъемом и заземление.
Как сделать датчик своими руками?
Самодельный емкостный контроллер производится из двух модулей, подключенных между собой с помощью трех проводов:
— Первый модуль, выполненный в виде металлической пластины, подключается к блоку емкостного регулятора.
— Второй модуль необходимо соединить с блоком отображения.
— По двум электролиниям питание поступает на блок устройства. По третьему проводнику на блок идет сигнал, преображающийся в показатель объема топлива.
Прежде чем изготовить датчик, надо учесть следующие нюансы:
— Рабочая поверхность двух электродов должна быть заизолирована от контакта.
— Пространство между электродами должно полностью заполняться топливом, если контроллер погружается в жидкость.
— В бензобак необходимо установить датчик под наклоном.
— Самодельное устройство не должно иметь подвижных компонентов и частей.
— Питание регулятора должно быть организовано не более, чем от 5 Ватт. Если напряжение будет более высоким, то топливо может воспламениться от воздействия искры.
— Измерительная схема должна быть размещена как можно ближе к контроллеру. Кабеля для ее соединения должны быть не длиннее 2 см.
Обмануть датчики уровня топлива можно таким образом:
— Чтобы обмануть показания ультразвукового датчика, на него нужно воздействовать током либо напряжением, также подойдет магнит. Последний устанавливается поверх регулятора. Это приводит к увеличению напряжения и появлению сбоев в работе датчика.
— Погружаемые устройства более герметичны, точнее определяют объем горючего и устойчивы ко внешним воздействиям. Для обмана такого регулятора пользователю необходимо согнуть патрубок внутри топливного бака.
Что такое датчик уровня топлива и зачем он нужен?
Одна из составляющих мониторинга работы автотранспортного средства – датчик уровня топлива. Он размещается непосредственно в емкости с топливом. Устанавливается непосредственно при производстве автомобиля, а также в процессе эксплуатации – по инициативе собственника транспорта. Такой датчик может применяться и на других передвижных объектах (например, морских судах или поездах).
Зачем необходим ДУТ
Расходы на приобретение топлива – одна из самых больший статей при содержании транспорта. Использование датчика уровня топлива помогает не только фиксировать количество топлива на данный конкретный момент времени, но также:
Все это позволяет вести строгий контроль расхода топлива, находить способы экономии, планировать маршруты, исходя из имеющегося количества горючего. Такие меры способствуют снижению затрат на покупку топлива и содержание автопарка в целом.
Как он работает
Общий принцип работы датчика уровня топлива достаточно прост. Рабочий элемент данного прибора расположен непосредственно в баке. Он передает сигналы на преобразователь, который преобразует их в единицы объема. Информация отображается на указателе уровня топлива, размещенном на приборной панели. Точность показаний зависит от типа и модели прибора. Оптимальным показателем погрешности датчика считается 1–2%.
Основные типы оборудования
Самыми распространенными датчиками уровня топлива на сегодняшний день считаются такие:
Поплавковый ДУТ: особенности
Поплавковые датчики являются штатными и устанавливаются в рамках производства автотранспорта. Рабочий элемент прибора представляет собой поплавок, который погружен в топливо и соединен с потенциометром. При снижении или повышении уровня горючего меняется сопротивление потенциометра, а соответственно – напряжение на выходе. Данные о количестве горючего передаются на указатель, размещенный на приборной панели.
Потенциометрические датчики делятся на рычажные и трубчатые. В первом случае поплавок соединяется с контактом резистора с помощью стального рычага. Такой прибор интегрируют в блок подачи топлива, поэтому он считается универсальным – может использоваться в любых топливных системах. В конструкции трубчатого предусмотрена специальная трубка, в которой поплавок перемещается по направляющим. На нем расположены контрактные кольца, которые замыкаются на параллельно расположенных проводах сопротивлений. Такой прибор считается более точным по сравнению с рычажным, но подходит только для баков с определенными геометрическими параметрами.
Основной минус потенциометрических датчиков уровня топлива – способность показывать только относительный уровень топлива. Погрешность достаточно высока – от 10 до 30%. Поэтому большинство автомобилистов предпочитают не ограничиваться таким прибором, а дополнительно установить современное высокотехнологичное оборудование, позволяющее вести точный контроль уровня горючего.
Емкостной ДУТ: особенности
Емкостной датчик уровня топлива устанавливается по желанию владельца автотранспортного средства. Он представляет собой электроконденсатор. Измерительным элементом такого прибора являются две трубки, вставленные друг в друга, но не соприкасающиеся. Промежуток между ними заполняется топливом. В верхней части трубки крепятся к плате датчика, на них подается ток, горючее играет роль диэлектрика. Уровень топлива в пространстве между трубками равен уровню в баке. Чем больше горючего – тем быстрее выполняется зарядка конденсатора.
С помощью платы подсчитывается время зарядки, на основании этих данных определяется уровень горючего в пространстве между трубками, а соответственно – в баке. Данные передаются на указатель уровня топлива.
К преимуществам емкостного датчика уровня топлива относятся:
Ультразвуковой ДУТ: особенности
Ультразвуковой датчик уровня топлива представляет собой излучатель ультразвуковых волн. Он устанавливается на внешней поверхности дна емкости с горючим и создает импульсы на частоте ультразвука. Волны проходят через металл и толщу горючего, на рубеже сред «горючее – воздух» они отражаются. Отраженная волна улавливается прибором. Вычислительный механизм рассчитывает уровень топливного столба, исходя из времени с момента отправки волны до момента возвращения отраженного сигнала.
Как и емкостной, ультразвуковой прибор может стать элементом системы мониторинга транспорта. При установке датчика топлива следует учесть такие особенности:
Использование ультразвукового датчика уровня топлива станет оптимальным вариантом для автотранспортных средств, переведенных на газ.
Виды ДУТ по интерфейсам подключения
По выходному сигналу различают такие приборы для замера уровня топлива:
Как подобрать ДУТ
При выборе датчика уровня топлива обязательно следует учитывать высоту и геометрию бака. Длина измерительного элемента должна быть немного больше высоты емкости. Если она меньше, малое количество горючего не будет фиксироваться датчиком. Лишнюю часть измерителя уровня топлива всегда можно обрезать. Конец элемента должен находиться на расстоянии примерно 3 см от дна емкости. Это позволит выполнять максимально точные замеры и при этом минимизировать риски короткого замыкания из-за воды или мусора.
Для большинства автотранспортных средств подходят приборы для контроля топлива с длиной измерительного элемента 70 см. Однако на рынке представлен широкий выбор измерителей разной длины, вплоть до 3 м.
Когда необходимо несколько ДУТов
Бывают случаи, когда на одно транспортное средство нужно установить сразу несколько приборов для контроля топлива:
Что касается интерфейса подключения, то здесь собственник принимает решение сам, исходя из своих запросов и финансовых возможностей.
Датчик уровня топлива: типы, конструкция, принцип работы, ремонт неисправностей
Датчик уровня топлива (ДУТ) предназначен для контроля степени заполнения бака. Прибор отслеживает имеющийся объем бензина или солярки и отправляет информацию на индикатор.
Типы ДУТ и принцип их работы
Популярные конструкции ДУТ: рычажный, трубчатый и электронный. Принцип работы у всех одинаковый. Контролер считывает положение поплавка и передает информацию на индикатор. Точность и надежность работы зависит от устройства оборудования.
Рычажный
Состоит из поплавка, подвижного соединительного рычага и потенциометра (бегунок с резисторными пластинами).
При полном баке, поплавок располагается на верхнем уровне. Через рычаг он соединен с потенциометром. Последний, через индикатор, с бортовой электросетью. Сопротивление равно 7 Ом., заполнение отражается в показаниях прибора на панели.
По мере сжигания бензина, уровень падает. Поплавок опускается. Соединенный с ним бегунок двигается по резисторным пластинам и увеличивает сопротивление потенциометра, максимально до 230-240 Ом. Когда он доходит до этого значения, индикатор показывает, что бак пустой.
Конструкция очень надежная. Единственный недостаток связан с износом деталей, из-за чего падает точность.
Трубчатый
В конструкцию входят поплавок, полая трубка и контактная группа. Датчик работает аналогично предыдущему, но есть конструктивные отличия. Поплавок имеет контактные кольца. В корпусе есть резистивный провод и направляющая стойка. Для подключения управления, предусмотрен крепежный фланец.
Бензин поступает в корпус снизу. При полном баке, поплавок располагается наверху. В этой точке, на него замкнут минимальный отрезок контактного провода, сопротивление – наименьшее. По мере расходования топлива, поплавок опускается, резистентность увеличивается. Внизу она будет максимальной.
Преимущество системы в том, что поплавок находится в ограниченном пространстве. Колебания машины сглаживаются, показания намного точнее, чем у рычажной схемы. Но, есть ограничения по установке.
Электронный
Это современная модель, в которой детали не соприкасаются с топливом. Считывающий узел соединяется с рычагом через магнитное поле. Погрешность измерений – не более 1%. Подобные устройства применяются, когда машина заправляется бензином на основе метанола, этанола либо биодизеля. Другие конструкции в таких случаях малоэффективны.
Исполнительный узел датчика располагается в герметичном корпусе. В контакт с топливом вступает только рычаг и магнитный поплавок. Высота поплавка меряется по импульсам магнитного поля. Фиксация изменений ведется по установленным отрезкам. Их прохождение меняет амплитуду обратного сигнала. Индикатор обновляет показания после того, как датчик пройдет очередную отметку.
Неисправности ДУТ
Все неисправности ДУТ можно разделить на две группы. К первой относятся неполадки, из-за которых система выдает некорректные показания. Во вторую входят нарушения работы, характеризующиеся поломками деталей, вплоть до полного отказа.
Некорректные показания
Визуальные признаки, из-за которых датчик топлива «врет»:
Причины могут быть разные: перегорел предохранитель, нет контакта на питающем проводе и т.п. Возможно, поломка механической части системы.
Выход из строя механизма
Механизм ДУТ может сломаться по таким причинам:
В качестве профилактики подобных повреждений, рекомендуется время от времени осматривать электрические контакты и крепления.
Проверка датчика и его снятие для ремонта
Чтобы проконтролировать работу ДУТ без снятия, надо к проводу обратного сигнала и к «массе» присоединить переменный резистор с диапазоном 100-200 Ом. Затем, поворачивая рукоятку, менять сопротивление. Получается аналогия с действием на индикатор двигающегося поплавка. Если положение стрелки изменяется, а включенный датчик не реагирует, значит, он не работает.
Демонтаж ДУТ
Несмотря на то, что особенности креплений узла на разных моделях авто различны, общая схема работы для всех случаев одинаковая:
Установка
Монтаж отремонтированного ДУТ (или нового, если пришлось заменить полностью) делают в обратном порядке. При этом, надо обратить внимание на некоторые моменты:
С новым ДУТ желательно проехать около 50 км., после чего – снова продиагностировать систему. Заодно – подтянуть крепления.
Заключение
Датчик уровня топлива – прибор относительно несложный. Обладая необходимой информацией, можно самостоятельно продиагностировать его работоспособность. А, если потребуется, то и заменить, не обращаясь в сервисную службу.
Видео:Приборы контроля уровня топлива KUS
Что такое датчик уровня топлива и как он работает?
Что такое датчик уровня топлива?
Датчик уровня топлива – прибор, который присутствует в любом автомобиле. Его задача – отображать количество топлива в баке транспортного средства. Для любого владельца автомобиля эта информация важна, но еще более важной она становится для владельца автопарка, оснащенного системой мониторинга транспорта. Ведь зачастую необходимо не только знать, где автомобиль находится, но и следить за тем, чтобы топливо расходовалось экономично, и не допускать хищений. Можно для этой цели пользоваться и данными со штатных датчиков топлива, установленных на транспортное средство заводом изготовителем, однако, эти приборы имеют сравнительно низкую точность, и здесь на помощь приходят дополнительные емкостные датчики уровня топлива. Почему эти датчики уровня топлива так популярны, и по какому принципу они работают – попробуем максимально доступно объяснить в данной статье.
Емкостной датчик уровня топлива. Принцип работы
Как следует из названия, принцип работы данного датчика основан на измерении емкости среды, в которую он помещен. Измерительная часть датчика топлива состоит из трубки и внутреннего стрежня (реже вместо внутреннего стрежня выступает трубка меньшего диаметра или проволока). Фактически, эти трубка и стержень являются двумя обкладками конденсатора. Соответственно, когда в бак заливается топливо – пространство между стержнем и трубой также заполняется топливом, а топливо (не важно бензин или солярка), как известно, является диэлектриком. Т.е. при изменении уровня топлива меняется емкость конденсатора и ее изменение фиксирует датчик уровня топлива. Отсюда, к слову, следует и основной недостаток емкостных датчиков – их показания зависят от химического состава среды, которую они измеряют. К примеру, у дизельного топлива и бензина – разная диэлектрическая проницаемость. Т.е. при одинаковом количестве топлива в баке – показания датчика уровня топлива будут разными для бензина и для дизельного топлива. Более того, диэлектрическая проницаемость топлива может меняться в зависимости от наличия в нем тех или иных примесей и присадок. Подробнее об этом мы поговорим в одной из наших следующих статей. Данный способ измерения уровня топлива позволяет достигнуть весьма неплохих показателей точности. Большинство производителей датчиков уровня топлива заявляет погрешность измерения уровня не более 1%. Для сравнения у штатного датчика топлива этот показатель может достигать и 10%, а порой и 30% (в зависимости от марки техники, года выпуска, типа штатного датчика, его технического состояния и пр.). Существуют и другие датчики уровня топлива, основанные на других принципах измерения, показания которых не зависят от химического состава среды, или датчики, обладающие большей точностью, но стоят они существенно дороже и на данный момент широкой популярности не получили за счет сложности применения и высокой цены. Поэтому подробно мы не будем на них останавливаться. На сегодняшний день по соотношению цена/качество на рынке мониторинга автотранспорта равных емкостным датчикам уровня топлива нет.
Способы выдачи данных в датчике уровня топлива
Итерфейсы передачи данных
Основные цифровые интерфейсы передачи данных – это RS485 и RS232. Интерфейсы эти по характеристикам в целом схожи (изначально был разработан интерфейс RS232, а RS485 – его дальнейшее развитие), однако RS232, как правило, позволяет подключать только один датчик уровня топлива, у RS485 же существует сетевой режим, который позволяет подключать несколько датчиков одновременно к одному и тому же терминалу. Иногда встречаются ДУТы имеющие интерфейсы 1-Wire, CAN, но они используются для узкоспециализированных задач.
Аналоговые же датчики топлива, как правило, выдают информацию непосредственно в виде:
Кроме этого встречаются аналоговые ДУТы, которые выдают информацию в виде импульсов различной модуляции (АИМ, ШИМ). Однако, эти датчики встречаются довольно редко и используются для узкоспециализированных задач.