Датчики контрольных приборов

Понятиям «датчик» обычно обозначают приемник и преобразователь измеряемой физической величины. Датчик состоит, по меньшей мере, из чувствительного элемента, воспринимающего изменения измеряемой физической величины, и элемента, преобразующего неэлектрический сигнал чувствительного элемента в электрический.

Датчики появились уже на первых автомобилях Даймлера и Бенца: здесь в системе зажигания применялся контактный датчик момента искрообразования. В 20-х годах прошлого века на автомобилях появились первые датчики, позволяющие контролировать работу основных агрегатов и систем, например датчики указателей уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости. У современных автомобилей количество датчиков различного назначения исчисляется десятками: технологии и материалы позволяют выпускать датчики достаточно надежные, недорогие в производстве и обладающие приемлемой точностью.

По назначению датчики современных легковых автомобилей можно разде­лить на четыре группы: датчики контрольных приборов, датчики аварийных режимов, датчики систем зажигания и датчики электронных систем управления двигателем.

Датчики контрольных приборов являются элементами информационно-измерительной системы, обеспечивающей водителя информацией о ре­жиме движения, работоспособности или о состоянии агрегатов и автомо­биля в целом.

Датчик вместе с указателем (приемником) и элементами электрической связи между ними составляют контрольный измерительный прибор.

Рис. 1

Датчик устанавливается в месте измерения и преобразует измеряемую физическую величину в пропорциональный электрический сигнал. В приемнике этот сигнал испытывает обратное преобразование.

В зависимости от назначения контрольного прибора используются различные типы датчиков; температуры, давления, уровня топлива и скорости автомобиля (датчик спидометра). Типы датчиков отечественных легковых автомобилей приведены в табл. 1.

Датчики температуры охлаждающей жидкости

Принцип действия. В датчиках температуры охлаждающей жидкости используются свойства металлов и полупроводников менять свое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Современные автомобили оснащены датчиками температуры, представляющими собой полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), - их сопротивление уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые обладают примерно в 10 раз большим значением ТКС, т.е. изменение температуры вызывает резкое изменение их сопротивления.

Датчик включается в электрическую цепь контрольного прибора (рис. 2). При изменении температуры ток, проходящий через датчик, изменяется, что вызывает отклонение стрелки указателя контрольного прибора. Сопротивление терморезистора датчика нелинейно зависит от температуры.

Рис. 2 - Схема включения датчика температуры в цепь контрольного прибора: Д - датчик; У - указатель; 11бс - напряжение бортовой сети; 1д - ток, протекающий через датчик

Устройство, работа, характеристики. Во всех отечественных автомобилях применяются указатели температуры охлаждающей жидкости (термометры) логометрического типа (рис. 3), принцип действия которых основан на взаимодействии поля постоянного магнита 6, соединенного со стрелкой 2, с результирующим магнитным полем трех измерительных обмоток (1, 3, 4), по которым протекает ток, причем величина тока в обмотке 1 зависит от сопротивления датчика.

Рис. 3 - Логометрический термометр: 1,3,4- обмотки указателя термометра; 2 - стрелка; 5 - термокомпенсационный резистор; 6 - постоянный магнит; 7 - датчик; 8 - терморезистор; 9 - токоведущая пружина

Датчик термометра (рис. 4) представляет собой латунный или бронзовый баллон (корпус) 3, на трасширенной верхней части которого выполнены шестигранник под ключ и коническая резьба для крепления датчика. К плоскому донышку баллона прижат терморезистор 1, выполненный в виде таблетки. Между зажимом датчика и таблеткой установлена токоведущая пружина 2, которая изолирована от стенки баллона. При низкой температуре охлаждающей жидкости сопротивление датчика велико, поэтому ток в обмотке 1 (см. рис. 1.3) и ее магнитный поток будут малы. Вследствие действия результирующего магнитного потока всех трех обмоток постоянный магнит и вместе с ним стрелка 2 повернуты в левую часть шкалы указателя. С увеличением температуры охлаждающей жидкости сопротивление терморезистора уменьшается увеличивается ток в обмотке 1 и создаваемый ею магнитный поток. магнитный поток обмоток также изменяется, и стрелка 2 поворачивается в правую часть шкалы указателя.