Home Автоэлектроника Автомобильные указатели уровня топлива

В автомобилях применяют дистанционные электрические указатели уровня топлива. Датчик такого прибора установлен в топливном баке, а приемник — на панели приборов автомобиля. Шкала приемника проградуирована в долях объема бака, поэтому на шкале обычно наносят отметки: 0,1/4, 1/2, 3/4, П (полный).


Рис. 2. Электромагнитный указатель уровня топлива в автомобиле:
а — датчик; б — схема приемника; в — лучевая диаграмма датчика; R — длина рычага; α — угол между вертикалью и рычагом при пустом баке; β γ и р — углы поворота рычага от нулевого положения до наполнения бака соответственно на ¼, ½, ¾ и П (полный); h0 и h¼, h½, h¾, hп — расстояния от опорной плоскости крепления датчика до нижней части поплавка соответственно при пустом баке и при различном наполнении бака.

В качестве датчика при измерении уровня топлива применяют проволочный реостат, ползунок которого перемещается рычагом с поплавком на конце. Реостат датчика соединен с приемником, который реагирует на изменение сопротивления реостата (уровня топлива). Если на автомобиле устанавливают два топливных бака, то в каждый бак ставят датчики, а на панель приборов — один приемник и переключатель для присоединения того или иного датчика во время замера.

Устройство и принцип работы электромагнитного указателя уровня топлива в автомобиле


Рис. 3. Устройство электромагнитного указателя уровня топлива в автомобиле.

Корпус датчика состоит из нижней 3 (рис. 3, а) и верхней 4 частей, изготовленных из цинкового сплава и соединенных винтами 6. Внутри нижней части на оси 2 закреплен бронзовый ползунок 9 реостата. Снаружи к этой же оси жестко прикреплен рычаг 7 с капроновым цилиндрическим поплавком 1. При изменении уровня топлива в баке ползунок передвигается на всю длину реостата. В верхней части корпуса закреплена текстолитовая пластина 10, на которую навита обмотка 11 реостата из нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм и общим сопротивлением 60 Ом. Один конец обмотки реостата выведен на зажим 5, а второй — на массу датчика. Ползунок реостата также имеет вывод на массу в виде упругой проволочной петли 8.

В некоторых конструкциях датчиков имеются специальные контакты, которые замыкаются при снижении уровня топлива до минимального запаса (на 50—100 км пути). Эти контакты включают сигнальную лампу резерва топлива на щитке приборов.

Электромагнитные указатели уровня топлива состоят из реостатного датчика и электромагнитного приемника.

Приемник (рис. 3, б) имеет две обмотки 15 к 19 с сердечниками из мягкой стали, которые снабжены полюсными наконечниками 20 и 16. Полюсный наконечник 12 соединен с наконечником 20. Обмотки установлены под углом 90° одна к другой на основании механизма. Стрелка 14 закреплена на оси вместе с латунным противовесом 13 и стальным якорьком 21, находящимся в точке пересечения осей катушек. Подвижная система установлена в двух подпятниках.

Ток от бортовой сети подводится к зажиму 77, закрепленному на изоляторе, и, пройдя по обмотке левой катушки 15 от зажима 22 идет по двум направлениям: через правую катушку 19 на массу и через реостат 18 и ползунок датчика на массу.

При прохождении тока по обмоткам катушек создаются два взаимно пересекающихся магнитных поля, которые воздействуют на якорек подвижной системы, поворачивая его вдоль магнитных силовых линий результирующего магнитного поля.

При полном топливном баке ползунок реостата перемещается в крайнее положение, включая полностью в цепь реостат. Магнитное поле левой и правой обмоток имеет такое значение, что результирующим магнитным полем якорек со стрелкой удерживается в правой части шкалы. При снижении уровня топлива ползунок реостата, перемещаясь, закорачивает часть реостата датчика (при пустом баке примерно до сопротивления 1—3 Ом), вследствие чего сила тока в левой катушке несколько возрастает, а в правой значительно снижается. В результате магнитное поле левой обмотки увеличивается, а правой катушки уменьшается, что приводит к изменению направлений результирующего магнитного поля обмоток и смещению якорька со стрелкой в левую зону шкалы.

Все электромагнитные приемники уровня топлива имеют аналогичные обмоточные данные, поэтому их шкалы имеют взаимозаменяемость электромагнитных механизмов для разных типов датчиков.

Расчетное сопротивление датчика для всех указателей принято постоянным, поэтому у датчиков различных типов автомобилей независимо от размеров и формы бака сопротивление реостата одинаково соответствует доле наполнения бака. В связи с этим при положениях поплавка датчика, соответствующих наполнению бака: 0,1/4, 1/2, 3/4 и П, — ползунок реостата, включенного параллельно обмотке правой катушки указателя, изменяет его сопротивление. С этой целью для каждого бака автомобиля строят так называемую лучевую диаграмму (см. рис. 2), которая определяет связь между наполнением бака и углом поворота рычага с поплавком датчика. Исходя из лучевой диаграммы рассчитывают размеры и шаг намотки реостата для каждого типа датчика. Вследствие этого датчики автомобилей различных типов не взаимозаменяемы, несмотря на их внешнее сходство и одинаковое полное сопротивление реостата (60 Ом).

Датчики электромагнитных указателей уровня топлива имеют одинаковый механизм (см. рис. 3, а) и отличаются между собой длиной рычагов и намоткой реостатов.

Магнитоэлектрический указатель уровня топлива имеет реостатный датчик с поплавком, который конструктивно выполнен так же, как датчик электромагнитных указателей, и отличается величиной полного сопротивления реостата (90 Ом). Приемник магнитоэлектрического указателя уровня топлива аналогичен приемникам магнитоэлектрических указателей температуры и давления, но отличается от них обмоточными данными и схемой соединения измерительных катушек и дополнительных резисторов.

Электрические схемы магнитоэлектрических указателей уровня топлива, работающих в системах электрооборудования на напряжение 12 и 24 В, приведены на рис. 4.


Рис. 4. Электрические схемы магнитоэлектрических указателей уровня топлива:
а и б — соответственно на напряжение 12 и 24 В; L1 — L3 — обмотки приемника; R1 — термокомпенсационный резистор; R2 — добавочный резистор; R3 — реостат датчика.

При изменении сопротивления реостата R3 датчика в зависимости от уровня топлива в баке сила тока в обмотках L1—L3 катушек изменяется. Наибольшее влияние на положение стрелки приемника указателя уровня топлива оказывает изменение силы тока в обмотке катушки L1 приемника.

Технические характеристики датчиков указателей уровня топлива

В таблице приведены характеристики датчиков БМ112-Д, БМ117-Д для автомобилей ГАЗ моделей 53А, ГАЗ 66, автомобилей ЗИЛ 130, 131, КA3-608 и модификации. Датчики БМ118-Д, БМ120-Д для «Урал-375» и модификации, ГАЗ моделей 52А, 53А к модификации. БМ124-Д, БМ134-Д для УАЗ-452 и модификации, «Москвич-2140», ИЖ моделей 22125, 2715 и модификации. БМ136-Д — ЛуA3 моделей 967М, 969М. БМ139Д — ГАЗ-24 и модификации, РАФ-2203 и модификации. БМ140-Д — ЗАЗ-моделей 966, 969 и модификации. БМ142-Д — УАЗ-469 и модификации. Датчик БМ150-Д для автомобилей семейства ВАЗ. БМ154 — ВАЗ 2102. БМ168 для ВАЗ-2121. 24.3827 — BA3-2108. Датчик БМ158-Б для автомобилей семейства КамАЗ. БМ159-Д для автомобилей запорожец ЗАЗ-968А и модификации. 22.3827 — ЗАЗ-1102. 151.3827 — «Москоич-2140» люкс.

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 (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

Магнитные — датчики оснащаются чувствительными элементами, плотно зафиксированными и защищенными от соприкосновения с топливом. Данные об объеме горючего подает на индикатор рычажный элемент, подключенный к магниту. Это приводит к передвижению магнита по секторами, на которых имеются стальные пластинки. Сигнал считывается регулятором.

Радиоуправляемые — информация о работе устройств поступает на приборную панель по радиоканалу. Основная особенность электронных бесконтактных датчиков заключается в системе питания. Устройства запитываются на отдельный долговечный аккумулятор, ресурс эксплуатации которого в среднем составляет около семи лет. Провода, которыми нужно подсоединять датчик, отсутствуют. Батарея не расходует энергию, параметры датчика не зависят от электричества, соответственно, его значения более точные.

Ультразвуковые — устройства располагаются на наружной поверхности бензобака, а также на контрольном информационном модуле. С каждым отдельным видом горючего может работать разная программа. Такие системы характеризуются точными показаниями и обладают максимально высокой взрывозащищенностью.

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.

Как обмануть ДУТ?

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.