Датчик уровня топлива: виды, принцип работы, устройство — Autodromo

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.

Содержание

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.

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.

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%.

Датчики уровня топлива: описание, принцип работы, виды

Для контроля горючего в баках используют специальные устройства: датчики уровня топлива, или ДУТ. Они измеряют количество бензина, масла или солярки. Чаще всего ДУТ устанавливают на автомобили, но также они востребованы на топливных складах.

Задача датчика – измерить уровень горючего, пересчитать его объем и передать информацию диспетчеру. Благодаря ДУТ владельцы транспорта отслеживают расход и предотвращают слив бензина: если в какой-то момент уровень горючего в баке резко снизится, диспетчер это заметит. Датчик может дополнять другие контроллеры или служить самостоятельным устройством, но он обязательно подключается к системе мониторинга машины. Именно она транслирует и сохраняет информацию об изменении уровня горючего в баке.

Устанавливают ДУТ через штатное отверстие в баке или специально готовят подходящее по диаметру отверстие для монтажа. Чаще всего устройство выглядит, как стержень или поплавок, но это высокоточное оборудование, которое можно использовать не только на легковых авто, но также на грузовиках, спецтехнике или стационарных объектах. Датчик может соединяться с индикатором уровня топлива на приборной панели. Благодаря этому водитель может отслеживать расход во время движения и вовремя делать остановки для заправки.

Принцип работы датчиков уровня топлива

Ни одно устройство не дает абсолютно точных показаний, но на рынке достаточно моделей с минимальной погрешностью, которую можно не принимать во внимание. Также при полном баке датчик может транслировать некорректные данные, но как только авто начинает движение и топливо расходуется, информация становится достаточно точной. Установить датчик можно на любой бак, включая дизельную систему.

В основе устройства – соответствие значений уровня горючего аналоговому сигналу. Модели, которые использовали только аналоговые показатели, имели большую погрешность, связанную с неравномерностью заполнения бака и его конфигурацией, поэтому сейчас они встречаются редко. Большинство современных ДУТ – цифровые. Они преобразуют аналоговые данные в цифровой формат, а затем корректируют его, убирая неточности. Благодаря этому погрешности возникают только на этапе измерения уровня топлива и на конечный результат почти не влияют.

Самый популярный вид датчиков – потенциометрический. Это недорогие модели с простой и надежной конструкцией, единственным недостатком которых можно считать быстрое окисление. Потенциометрические датчики могут быть трубчатыми или рычажными, но в любом случае они используют поплавок из пенопласта, пластмассы или легкого металла. Однако при рычажной конструкции поплавок соединен с потенциометром при помощи металлического рычага, а в трубчатых моделях датчик поплавок двигается в трубке с контактными кольцами.

Рычажные потенциометрические устройства подходят для всех видов баков. Трубчатые модели не универсальные, зато они сохраняют устойчивость при маневрировании автомобиля: на поворотах, спусках, подъемах, а это гарантирует высокую точность измерений.

Однако потенциометрические датчики – контактные, поэтому их нельзя использовать для транспорта, который работает на новых видах топлива вроде биодизеля или метанола. Контактные устройства быстро изнашиваются, поэтому часто владельцы транспорта выбирают бесконтактные модели. Они работают по другому принципу, используя магниты или чувствительные элементы, которые напрямую не контактируют с содержимым бака. Но и бесконтактные устройства используют для измерения уровня горючего поплавок. Он соединен с магнитом или другим элементом, который воспринимает движения поплавка и формирует электрический сигнал.

Виды датчиков уровня топлива

В зависимости от формата выходного сигнала устройства могут быть частотными, аналоговыми или цифровыми. Аналоговые и частотные модели – редкость. Если датчики, работающие только с аналоговыми сигналами, отличаются большой погрешностью, то частотные модели передают информацию с задержкой. Впрочем, если не нужно знать точное количество топлива в баке, и достаточно приблизительной информации, можно сэкономить, выбрав недорогую аналоговую модель. В остальных случаях лучше выбрать цифровой датчик.

Цифровые модели комплектуют электронной платой, которая регистрирует расход топлива. Они не требуют подключения к электрической системе авто, могут работать от батареи или другого автономного источника питания. Уровень погрешности у такого оборудования минимальный, и при грамотной установке проблем на протяжении всего срока эксплуатации не возникнет.

Также датчики классифицируют по типу крепления: одни устанавливают внутри бака, другие крепятся к трекеру. Для точности измерений необходимы модели с установкой в баке. Различаться устройства могут и методом измерения. Выше мы описали, как работают поплавковые датчики уровня топлива, но также существуют емкостные и ультразвуковые варианты. Ультразвуковые модели используют излучатели для измерения уровня горючего, они точные и легко монтируются, но чувствительны к примесям в баке. Также они не слишком популярны из-за высокой стоимости.

Дополнительные функции датчиков

Для удобства эксплуатации производители дополняют устройства новыми функциональными возможностями:

• Контроль электропитания. Если внезапно исчезает сигнал уровня топлива, скорее всего, дело в том, что разрядилась батарея, или устройство отключилось от питания. Некоторые компании позволяют контролировать подключение ДУТ удаленно. Это полезно для владельцев крупных автопарков, поскольку водители не смогут незаметно отключить датчик, чтобы скрыть слив топлива из бака.

• Индикатор. Отображение точное значение уровня топлива в кабине водителя. Это небольшое, но дисциплинирующее дополнение, благодаря которому несложно отбить у водителей охоту сливать бензин.

• Универсальный интерфейс. Модели с этой функцией легко подключить к аналоговым и цифровым трекерам. Это полезно, если выбираются датчики для большого числа авто, и нет уверенности, что во всех трекерах установлены цифровые интерфейсы.

• Отслеживание температуры. Теоретически этот показатель помогает поддерживать авто исправным, но практически сведения о температуре топлива в баке никак не влияют на сроки обслуживания и ремонта. Однако многие водители привыкли отслеживать этот параметр. Поскольку наличие такого контроллера на стоимость устройства почти не влияет, легко закрыть глаза на отсутствие практической пользы.

• Взрывозащищенный корпус. Вы можете купить датчик во взрывозащищенном исполнении и для легковой машины, но правила безопасности требуют установки именно таких устройств в ограниченном числе случаев. Например, взрывозащищенные ДУТ монтируют на бензовозы и другую специальную технику, которая перевозит грузы повышенной взрывоопасности. От других датчиков эти устройства отличаются конструкцией и дополнительной сертификацией, которую обязательно выполняют до поступления в продажу.

Перед выбором датчика уровня топлива полезно выяснить конфигурацию бака. Если она сложная, ищите ДУТ с возможностью изгиба – сложной формой измерителя. Такой датчик можно один раз согнуть под не слишком большим углом, не опасаясь увеличения износа или некорректных показаний. Правда, сгибать измерительную часть нужно не руками, а инструментом, и действовать следует аккуратно. Зато при грамотном монтаже прибор прослужит долго.

Также есть датчики со встроенным GPS-трекером. Это отличный выбор, если функции вроде подробного отслеживания маршрута машины не нужны, и вы хотите контролировать только уровень топлива в баке и получать сведения о местонахождении авто. В таком случае достаточно установить один датчик, не тратя средств на трекер. Так можно сэкономить, а если со временем возникнет необходимость расширить функционал за счет полноценного трекера, подобную модель ДУТ будет несложно подключить к новому устройству.

Выбирая модель со встроенным трекером, важно помнить, что определение координат – только дополнительная функция. А потому датчик будет точно отслеживать уровень топлива в баке, но другие задачи он будет выполнять не так хорошо, как самостоятельные устройства.

Спутниковая система ГЛОНАСС мониторинга: Спутниковые системы мониторинга

Как работает указатель уровня топлива: аналоговый и цифровой механизм

Все транспортные средства нуждаются в топливе, и очень важно следить за уровнем масла в баке. В наши дни есть автомобили с цифровым дисплеем, но старые автомобили имеют указатель уровня топлива со стрелкой. Механизм работы указателя уровня топлива очень интересен. Он повсюду в наших автомобилях и мотоциклах, и это очень полезное устройство. Это довольно интересные электромеханические и цифровые детали, используемые в наших современных машинах. Указатель уровня топлива — один из самых важных индикаторов в автомобиле, поэтому мы хотим показать вам, как он работает.

В настоящее время рынок движется в сторону электромобилей с батарейным питанием (EV). Но по-прежнему многие автомобили работают на ископаемом топливе, таком как дизельное топливо, бензин и газ. Все они опираются на индикаторы для различных измерений. Датчики уровня топлива работают по принципу электрического сопротивления с поплавком, прикрепленным к металлическому стержню в качестве внутренней «стрелки». Основной механизм зависит от потенциометра или переменного резистора. Поплавок находится в датчике уровня топлива. Он подключается к резистору с помощью рычага. Затем изменение тока считывается индикатором приборной панели, и, наконец, мы получаем показание.

Современные автомобили работают по тому же принципу. Однако у них есть микропроцессор для считывания сопротивления или тока в цепи. Они также могут компенсировать форму бака и очень точно рассчитать объем оставшегося топлива. Микропроцессор также может «демпфировать» движение иглы. Это означает, что ваш указатель уровня топлива не качается резко, когда вы поворачиваете за угол или поднимаетесь на холм, что выплескивает топливо в бак вместе с поплавком, обнажая большую часть стержня. Эти вещи могут вызвать ошибки в чтении и индикации.

Как работает указатель уровня топлива? Механизм аналоговой системы

В традиционной старой системе есть масляный бак, металлический стержень, батарея и переменный резистор или потенциометр. Мы показали это на всей схеме подключения указателя уровня топлива ниже. Основным принципом здесь является изменение сопротивления. По сути, в этой системе измерения уровня топлива есть два блока. Один из них — отправитель, а другой — индикатор . Передающий блок — это деталь, которая проверяет уровень бензина или дизельного топлива и изменяет сопротивление. Блок индикатора — это просто часть, которая находится на нашей приборной панели и показывает показания в цифровом или механическом виде.

В баке обычного автомобиля или мотоцикла есть поплавок, который находится над топливом, так как он легкий. Поплавок соединяется с металлическим стержнем, который соединяется с переменным резистором. Цепь резистора получает питание от автомобильного аккумулятора. В резисторе есть различные области с разными значениями сопротивления. Это необходимо для управления током при изменении положения шатуна.

Когда уровень масла падает, поплавок также падает. Поплавок соединен со стороной или плечом потенциометра. Это изменяет значение тока в цепи. Обычно ток ниже, когда уровень падает, а когда уровень повышается, ток также увеличивается. Это означает, что значение сопротивления (Ом) выше, когда уровень масла падает. Таким образом, когда транспортное средство движется и потребляет масло, изменяется уровень, а также сопротивление и ток. Затем индикатор на приборной панели измеряет ток цепи. Затем откалиброванная приборная панель дает нам количество топлива в баке. Примерно так работает аналоговая система измерения уровня топлива.

Рабочая схема простого указателя уровня топлива

Современный цифровой указатель уровня топлива: светодиоды, ЖК-дисплей и интеллектуальные системы

В настоящее время компании производят автомобили с цифровыми спидометрами и более безопасными указателями уровня топлива. Они гораздо точнее и меньше страдают от поломок. Стоимость обслуживания меньше, а срок службы больше. У них также нет шансов сломать циферблаты. Мы можем видеть людей с автомобилями, которые показывают показания указателя уровня топлива неправильно, а индикатор застрял на полном или пустом топливе. Цифровые не ломаются легко. Там точность выше и лучше для всех и в основном потребителей или водителей.

Реклама Индикация указателя уровня топлива со стрелкой из Мойлана

В более новых системах микропроцессоры и другие электронные схемы используются для считывания сопротивления и получения точных данных. Вместо механической стрелки, работающей по принципу электромагнетизма, есть универсальный цифровой экран. Обычная старая игольчатая система использует простой амперметр для считывания тока в системе и запуска откалиброванного циферблата. Цифровые индикаторы используют новые ЖК-экраны и светодиодные экраны для отображения данных. В современных автомобилях с интеллектуальным программным обеспечением отображается новый параметр, известный как 9.0012 DTE (Расстояние до пустого) . Старые аналоговые датчики показывают количество оставшегося масла, но система DTE показывает, какое расстояние мы можем проехать на оставшемся топливе.

Подробнее: Самодельный аппарат для дуговой сварки с использованием MOT

На приборной панели мы также видим символ насоса со стрелкой, указывающей направление и положение впускного отверстия. Называется мойланская стрела . Это помогает водителям парковаться в правильном положении на бензоколонках. Впервые это было реализовано в автомобилях Ford. Многие люди до сих пор паркуют свои автомобили в неправильном направлении, и мы можем увидеть много таких забавных видеороликов в Интернете.

Реклама

Магниторезистивный датчик уровня

Обычные манометры используют поплавок и электрический ток в потенциометре. В идеале это не считается безопасным, так как может возникнуть опасность возгорания. Теперь есть новая система датчиков уровня, которая делает систему герметичной и удерживает электронику снаружи бака. В магниторезистивном указателе уровня топлива в рычаге поплавка находится магнит. Его положение передается от магнитного поля при его перемещении внутри резервуара за счет изменения уровня. Он имеет очень хорошую точность, очень безопасен и частично меняет механизм работы традиционных указателей уровня топлива. Основным принципом для этого типа датчика является магнитосопротивление.

Автомобильная промышленность в настоящее время движется в сторону электромобилей, и эти вещи постепенно исчезнут по мере того, как мы движемся к питанию от аккумуляторов. Теперь промышленность будет вращаться вокруг улучшения плотности энергии материала и создания более качественных аккумуляторов для транспортных средств. Многие страны настаивают на этом, и мы постепенно увидим больше электромобилей на дорогах с более совершенными технологиями и более высокими характеристиками.

Теги: EngineeringScience

Передающий блок — Как работают датчики уровня топлива

Блок отправки находится в топливном баке автомобиля. Он состоит из поплавка , обычно изготовленного из пенопласта, соединенного с тонким металлическим стержнем . Конец стержня крепится к переменному резистору. Резистор представляет собой электрическое устройство, которое сопротивляется потоку электричества. Чем больше сопротивление, тем меньший ток будет течь. В топливном баке переменный резистор состоит из полоски резистивного материала, соединенной одной стороной с землей. А грязесъемник , соединенный с манометром, скользит по этой полоске материала, проводя ток от манометра к резистору. Если стеклоочиститель расположен близко к заземленной стороне полосы, на пути тока находится материал с меньшим сопротивлением, поэтому сопротивление меньше. Если стеклоочиститель находится на другом конце полосы, на пути тока больше резистивного материала, поэтому сопротивление велико.

Когда поплавок находится в верхней части бака, скользящий контакт переменного резистора находится близко к заземленной (отрицательной) стороне, что означает, что сопротивление мало, и относительно большое количество тока проходит через передающий блок обратно в указатель уровня топлива. По мере того как уровень в баке падает, поплавок опускается, стеклоочиститель перемещается, сопротивление увеличивается, а количество тока, отправляемого обратно на манометр, уменьшается.

Реклама

Этот механизм является одной из причин неточности указателей уровня топлива. Возможно, вы заметили, что ваш датчик имеет тенденцию оставаться полным в течение некоторого времени после заполнения. Когда ваш резервуар полон, поплавок находится в максимально поднятом положении — его движение вверх ограничено либо стержнем, к которому он подключен, либо верхней частью резервуара. Это означает, что поплавок погружен в воду, и он не начнет тонуть, пока уровень топлива не упадет почти до дна поплавка. Стрелка манометра не начнет двигаться, пока поплавок не начнет тонуть.

Нечто подобное может произойти, когда поплавок приближается ко дну резервуара. Часто диапазон движения не распространяется на самое дно, поэтому поплавок может достичь дна своего хода, пока в баке еще есть топливо. Вот почему на большинстве автомобилей стрелка опускается ниже нуля и в конце концов перестает двигаться, пока в баке еще остается бензин.

Другой возможной причиной неточностей является форма топливных баков.