Как подключить прибор уровня топлива
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.
Как проверить датчик уровня топлива
Когда не работает датчик топлива, то водитель не сможет рассчитать на сколько ему хватит того топлива что находится в баке. Плюс стрелка, которая показывает пустой бак, несомненно нервирует. В зависимости от типа датчика уровня топлива (ДУТ) чаще всего причинами могут быть истирание резистивных элементов, повреждение поплавка на рабочем рычаге либо проблемы с проводкой. Однако есть и другие, о которых также стоит знать. Зачастую проверку и элементарный ремонт датчика можно провести в гаражных условиях. А вот для диагностики электронных ДУТ придется обращаться за помощью в автосервис.
Где находится датчик уровня топлива
Чтобы понять почему датчик топлива показывает неправильно либо не работает вовсе, необходимо узнать где он стоит. Правда тут особого секрета нет, ведь естественно он находится непосредственно в топливном баке. Единственная разница, которая может быть это вариант его исполнения. В зависимости от конструкции он может быть встроен в топливный модуль, который представляет собой единое устройство, состоящее из датчика топлива, обратного клапана, топливного насоса и фильтра (у инжекторных двигателей), либо устанавливаться отдельно посередине/сбоку бензобака отдельно или же вкручивается отдельным устройством в бак если это дизельный автомобиль.
Типы датчиков уровня топлива
В автомобилях может использоваться один из трех основных типов датчиков уровня топлива. А именно:
Обратите внимание, что даже современные датчики зависимы от качества контактов на разъемах (в частности, условий эксплуатации и обслуживания). Поэтому выйти из строя может любой из перечисленных типов ДУТ.
Принцип работы датчика уровня топлива
В зависимости от принципа работы датчиков будут немного отличаться и неисправности которые могут с ними возникать. Рассмотрим схему работы датчика уровня топлива каждого из видов.
Поплавковый рычажный ДУТ
Принцип работы датчика уровня поплавкового типа основан на использовании реостата. К его центральной части прикреплен рычажок, на конце которого располагается поплавок. В зависимости от уровня топлива в баке поплавок будет перемещаться передвигая соответственно, и рычажок реостата по контактной дорожке. Во время такого движения будет изменяться сопротивление, что фиксируется электросистемой автомобиля. Соответственно, стрелка на приборной панели будет перемещаться в соответствии с указанным сопротивлением на реостате. К слову, при определенном положении поплавка, а значит, и значении сопротивления на реостате будет загораться контрольная лампа на приборной панели, указывающая на то, что в баке осталось мало топлива и необходима дозаправка.
Для наглядности рассмотрим работу датчика уровня топлива на примере автомобилей ВАЗ-2108/ВАЗ-2109, ВАЗ-21099. У них в конструкции могут использоваться два датчика — для высокой и низкой приборной панели. Конструкционно они похожи, однако имеют различное рабочее сопротивление. В частности, для датчика высокой панели значение сопротивления от 238 до 262 Ом означает, что топливный бак пуст. При сопротивлении 59…71 Ом стрелка топливного прибора находится приблизительно посередине (соответственно, и бак значит наполовину наполнен). Если же сопротивление находится в пределах 17…23 Ома, то это означает, что бак машины залит полностью.
Что касается датчика для низкой панели, то тут ситуация аналогичная. Так, при сопротивлении 285…335 Ом стрелка указывает на пустой бак. При 100…135 Ом стрелка будет соответствовать половине, а при значении 7…25 Ом — в конце шкалы, указывать, на полностью заправленный бак.
Обратите внимание, что указанные значения сопротивлений актуальных лишь для перечисленных моделей ВАЗ. Для других же машин соответствующие значения необходимо искать дополнительно в прилагаемой к ним технической документации (мануалу). Однако даже эти показатели можно использовать как ориентир!
Трубчатый ДУТ
Конструкция датчика основывается на корпусе с направляющей стойкой (собственно, трубка), на другом конце которого расположен провод с контактной группой (фишкой). Также в конструкции есть поплавок с контактными кольцами, расположенный внутри полой трубки. Фланец корпуса крепится с помощью крепежных болтов на верхней стенке топливного бака. К слову, это является недостатком подобного типа датчиков и накладывает ограничение на его использование. В частности, датчики трубчатого типа можно устанавливать лишь на баки, высота которых достаточно велика.
Алгоритм работы трубчатого датчика уровня топлива следующий:
Сопротивление датчика уровня топлива будет отличаться у различных машин, поэтому при измерении нужно пользоваться технической документацией.
Электронный ДУТ
Электронные датчики уровня топлива устанавливают на автомобили, где используется качественный бензин и дизельное топливо, произведенный на биологической основе. Это обеспечивает не только очень точные показания датчика, но и позволяет «не прикасаться» исполнительному механизму непосредственно к топливу. Однако особенностью использования таких датчиков является то, что он не обеспечивает плавности в наблюдении за уровнем топлива (с небольшими шагами). В основе конструкции бесконтактных ДУТ лежит неактивный магнитный датчик. Схема датчика уровня топлива по которой он работает следующая:
Указатель уровня топлива в данном случае формируется по дискретному методу поскольку амплитуда сигнала обратной связи будет меняться от отрезка к отрезку который проходит магнит. В зависимости от модели конкретного датчика значение амплитуды сигнала и прочая техническая информация, отличается. Погрешность работы такой системы не превышает 0,5%…1% но и стоимость значительно выше обычной контактной системы, поэтому устанавливаются данные ДУТ лишь на машины бизнес и премиум класса.
Неисправности датчика уровня топлива
Внешне неисправности датчика уровня топлива проявляются одной из следующих ситуаций:
Если у вас появились подобные проблемы значит не работает датчик уровня топлива, а вот если движение стрелки не упало в ноль, а лампа сигнала минимального остатка не загорелась либо напротив горит и при наполненном баке, то это свидетельствует о неисправностях самой приборной панели.
На автомобилях управляемых ЭБУ о наличии проблем с ДУТ можно узнать по зафиксированным в ОЗУ блока кодов ошибок для этого достаточно подключить диагностический сканер для считывании памяти и проверки параметров датчиков различных систем.
Ошибки датчика уровня топлива
Номера основных ошибок что соответствуют неисправностям датчика уровня топлива:
Причины неисправности
Причинами, почему не работает датчик уровня топлива либо он неправильно показывает, становятся такие неисправности:
Чаще всего проблемы возникают с поплавками либо с резистивными элементами, которые со временем истираются и перестают передавать корректные данные. Но заметьте, что когда уровень топлива не показывается, то не всегда виноват именно датчик. Часто не работает стрелка, и тут виноват уже прибор на панели, который, по сути, является потенциоментром. Поэтому если датчик топливо неправильно показывает, то нужно его снять и проверить мультиметром и произвести визуальную дефектовку.
Как проверить датчик уровня топлива
Первое, что нужно сделать при проверке любого датчика уровня топлива — проверить приходит ли к нему питание через предохранитель. В случае, если конструкция автомобиля не предполагает открытый доступ к датчику, в таком случае нужно воспользоваться электросхемой автомобиля и подключиться к соответствующим выводам на колодках. Для этого нужно будет использовать кусочки проводов. Если же доступ есть (обычно через багажник или под задним сидением), то необходимо отключить фишку от датчика и далее воспользоваться электронным мультиметром для проверки либо контролькой.
Чтобы понять к каким контактам нужно подключатся используйте схему электропроводки, если же дело с обычным резистивным датчиком уровня инжекторного авто, то в качестве ориентира можно смотреть на сечение проводов подходящих к колодке — на бензонасос провода всегда толще, чем на датчик. В общих чертах алгоритм проверки будет следующим:
Если питания нет — для начала нужно проверить целостность предохранителя, а потом целостность проводов плюса и минуса. Когда же питание есть, но датчик топлива показывает некорректные данные, необходимо продолжать проверку и убедиться, в чем дело — в датчике или проводке.
Проверка датчика уровня топлива по универсальному методу
После проверки, приходит ли питание от предохранителя на датчик топлива, необходимо проверить как работу самого датчика, так и сигналы, отходящие от него на потенциометр на приборной панели, то есть, прибор уровня топлива.
Между датчиком топлива и потенциометром, используемых в машинах с карбюраторным двигателем, имеет три провода. Один из которых — «масса», второй — сигнальный провод сопротивления, идущий к прибору, и третий — сигнальный к контрольной лампе критического уровня топлива!
Между датчиками и потенциометрами у инжекторных моторов проводов четыре. Первый — «масса», второй — питание на бензонасос, третий — сигнальный, четвертый — на сигнальную лампу. Между электронными датчиками и прибором также имеют три провода. Первые два — это питание и «масса», а третий — сигнальный, идущий к блоку управления, который укажет количество топлива на цифровом табло приборной панели.
Проверку поплавкового или трубчатого датчика уровня топлива имеет смысл начать с универсального метода. Он выполняется в двух вариантах — когда стрелка постоянно находится в начале шкалы и когда стрелка находится постоянно в конце шкалы. Начнем с первого. Для этого необходимо:
В случае, когда после этого стрелка на приборе сместилась в конец шкалы — датчик уровня топлива неисправен. Если же стрелка осталась на месте — требуется проверить целостность сигнального провода, то есть, «прозвонить» его.
Если стрелка постоянно находится в конце шкалы, то проверка датчика выполняется по следующему алгоритму:
Для более точной диагностики датчик уровня топлива лучше проверять его в снятом состоянии.
Как проверить рычажный датчик уровня топлива мультиметром
Конкретный пример как проверить рычажный датчик уровня топлива поплавкового типа в снятом состоянии рассмотрим на основе автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109 и ВАЗ-21099. Алгоритм проверки будет следующим:
Кроме измерения датчика уровня топлива мультиметром также нужно выполнить его визуальную проверку. В частности, проверить работоспособность нужно, убедившись, что провода и разъемы не имеют механических повреждений. Также обязательно нужно осмотреть наличие окислов и/или мусора на переменном сопротивлении, а планка с контактами надежно закреплена и припаяна к выводам. Еще надо проверить плотность контакта, то есть, насколько плотно «язычок» подходит к переменному сопротивлению. При необходимости его нужно будет подогнуть (только осторожно!).
Обратите внимание, что если датчик уровня топлива исправен, а указатель на приборной панели все равно работает некорректно либо не работает вовсе — значит, неисправен сам указатель. Зачастую ремонт связан с заменой (или добавлением) подстроечного резистора. Это требуется для того, чтобы скорректировать вышедшее из строя сопротивление на самом приборе.
Ремонт датчика уровня топлива
В первую очередь необходимо понимать, что ремонт датчика уровня топлива невозможен без его демонтажа с посадочного места.
Если на рычажном датчике уровня топлива износились резистивные элементы — можно попробовать подогнуть «язычок», который непосредственно скользит по ним и передает значение тока на контролирующий прибор. Заодно можно почистить контактные дорожки прибора. В случае же, если резистивная дорожка износилась значительно, то ремонт не возможен и ДУТ подлежит только замене. Если плата с резистивной дорожкой «гуляет» на своем посадочном месте — ее нужно припаять заново.
Когда возникли неисправности в электрической цепи датчика, обычно проблемы возникают на контактах. Соответственно, их нужно почистить и подтянуть. Также желательно смазать их специальной смазкой. Повреждены провода — желательно заменить на новые (можно целым жгутом). Однако если повреждение изоляции незначительное, то можно воспользоваться для ремонта изолентой или термоусадкой для проводов.
Если в трубчатом датчике загрязнилась направляющая трубка — значит, ее нужно почистить и смыть налет с помощью спрея с очистителем. Заодно можно почистить и сигнальные провода, расположенные вдоль трубки.
Недостатком электронного датчика уровня топлива является его неремонтопригодность. По крайней мере, в гаражных условиях. Поэтому, если данный узел вышел из строя — обратитесь за помощью в автосервис либо к официальному представителю автопроизводителя вашего автомобиля.
Датчик уровня топлива (ДУТ). Сборка, схемы, производство
0. Вступление
Забегая вперед скажу, будет три статьи, в этой я расскажу о самом простом варианте определения уровня дизельного топлива (только дизельного, использование на бензиновой технике абсолютно запрещено, так как взрывоопасно). В следующих статьях, если конечно будет читателю интересно, рассмотрим цифровой датчик уровня топлива, а в самом конце я планирую выложить схему и прошивку устройства для мониторинга, которое описывал в данной статье.
1. Немного теории
Самые популярные датчики измерения уровня топлива представляет собой электрический конденсатор, состоящий из двух трубок помещенных друг в друга, устанавливаются резервуар с топливом, уровень которого измеряется. Дизель свободно проникает в пространство между трубками, сигналом изменения уровня топлива в резервуаре является изменение электрической ёмкости датчика.
При изменении уровня топлива в резервуаре изменяется относительная диэлектрическая проницаемость пространства между обкладками конденсатора, поскольку диэлектрическая проницаемость топлива и воздуха в общем случае различна. А так как емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изолятора, то в результате изменяется и электрическая ёмкость датчика. Датчики в большинстве своем изготавливаются из алюминия или меди, потому что они меньше всего подвержены влиянию агрессивных сред. Из многих способов измерения значения емкости конденсатора и последующим преобразованием его емкости в пропорциональное изменение постоянного напряжения на выходе, был выбран широтно-импульсный способ, как достаточно простой и надежный, но при этом обеспечивающий необходимый уровень точности измерения. Сразу требуется оговорка, это самый простой в плане финансов и достаточно простой в плане сборки ДУТ метод определения уровня дизельного топлива.
2. Описание работы электрической схемы датчика уровня топлива
Рис 2. Принципиальная схема датчика уровня топлива (ДУТ) (большая схема тут)
Для увеличения стабильности и точности показания все элементы схемы используются с минимальным температурным коэффициентом. Резисторы используются с 1% допуском, микросхемы выбраны с улучшенными параметрами в отличии от бытовых аналогов, например: SE555N вместо NE555N, а LM358D вместо LM258D.
На микросхеме U1 SE555N и элементах R1, R2 и C1 собран задающий генератор. Так как от него сильно зависит стабильность показания то в качестве конденсатора С1 используется прецизионный полистирольные конденсатор К71-7 1%, обычно их устанавливали в советские цветные телевизоры в задающие генераторы строчной развертки. Можно заменить чем-то современным, но доступность и цена этих конденсаторов делает их весьма привлекательными, да и родились они еще в далеком году, когда СССР весьма неплохо следил за качеством производимых элементов.
С выхода 3-й микросхемы U1 прямоугольные импульсы запускают одновибратор, собранный на микросхеме U2 SE555N. В качестве конденсатора одновибратора, используется датчик помещенный в топливо, поэтому его емкость будет зависеть от уровня топлива, а следовательно, ширина импульса на выходе 3 микросхемы U2, будет изменяться также от уровня топлива.
Для обеспечения линейной зависимости ширины импульса от уровня заполнения датчика топливом, на датчик топлива поступает зарядный ток от стабилизатора тока выполненного на микросхеме U3.2 и транзисторе Q1 BC856BT. Также путем изменения зарядного тока осуществляется настройка схемы на различные размеры датчиков. Настройка схемы осуществляется путем подбора резисторов R6 и R7, для получения 1.8-1.9 Вольт на выходе схемы, при «сухом» датчике.
С выхода 3 микросхемы U2 импульсы поступают на интегратор, собранный на элементах R8 и C6.
Далее интегрированное напряжение сформировавшись на конденсаторе C6 поступает на фильтр низких частот, выполненного на R10 и С10.
Затем постоянное напряжение поступает на усилитель постоянного тока, выполненного на микросхеме U3.1.
С выхода 1-й микросхемы U3.2 сигнал, через фильтр, выполненный на элементах R17, С12, С14 и С15 поступает на выход.
Резистор R16 используется для предотвращения самовозбуждения усилителя при работе на емкостную нагрузку.
Делитель выполнен на резисторах R9 и R11 обеспечивает необходимое постоянное смещение для работы усилителя постоянного тока в линейном режиме.
Стабилизатор напряжения для питания электронной схемы, размещён по классической схеме на микросхеме U4 LM317MDT.
В итоге, на выходе, мы получаем аналоговый сигнал пустой бак 1.8В полный 6.0В (тут есть зависимость от высоты ДУТ), который линейный и прямо пропорциональный уровню топлива в баке\цистерне\хранилище. Затем, применив фильтр Калмана, можно убирать скачки топлива, выводить обсчет среднего расхода и пр.
В реальности это будет выглядеть примерно вот так:
График уровня топлива + скорость.
3. Чертеж датчика уровня топлива, материалы
РИС 3. Чертеж датчика уровня топлива (ссылка на большой чертеж)
Уже упоминалось, что используется в основном алюминий, как видно из чертежа, наружная трубка впаивается любым удобным способом в «голову» ДУТ. При производстве своих датчиков мы используем сварку, т.к. имеем к ней доступ, пусть не самый эстетически красивый вариант, но, надежен и проверен временем. Внутри используется алюминиевый стержень, для фиксации которого нарезается резьба в верней части. Втулки используются из специального фторопласта, который максимально толерантен к дизельному топливу.
4. Итог
На данном решении построены подавляющее большинство датчиков уровня топлива представленных на GPS рынке СНГ и мира. Каждый производитель вносит свои изменения для увеличения точности измерения уровня топлива, такие как акселерометр, температурные датчики, цифровая обработка сигнала и прочее. Представленная мною схема самая простая, готовая к работе, как говорится, в полях без каких либо сложностей. Уважаемый читатель с прямыми руками вполне может сделать любые доработки, которые можно использовать как для своих целей, так и для коммерческих нужд.
PS. Немного эротики про то как подобное добро устанавливается на технику можно посмотреть тут.