Датчик для измерения температуры двигателя

Датчик для измерения температуры двигателя

О необходимости проведения измерений люди задумались очень давно. И чем дальше уходила наука, тем более точные измерения требовались ученым. Так постепенно возникали и усовершенствовались приборы для измерения температуры, влажности, давления, движения, скорости и многие другие.

Температура — один из основных параметров, который необходимо было научиться измерять и держать под контролем. Если не брать во внимание привычные домашние термометры, то гораздо более сложные и высокоточные измерители температуры можно встретить на любом промышленном предприятии.

Практически невозможно назвать технологический процесс, который люди не стремились бы автоматизировать. Но любая автоматизация требует контроля, который осуществляется путем измерения различных физических величин, будь то давление, скорость, влажность или температура. Кстати, на температурные измерения приходится добрая половина подобных измерений. Так, на средней атомной станции наберется около полутора тысяч контрольных точек, а на опасном химическом производстве таких измерителей температуры еще больше.

Безопасность превыше всего.

Как измеряют температуру

Температуру измеряют при помощи датчиков. Датчик — это специальное устройство, которое способно воспринимать внешние физические воздействия и преобразовывать их в электрический сигнал. В частности, температурные датчики являются преобразователями температуры.

Полученный в результате температурного воздействия на датчик электрический сигнал может быть преобразован через специальные электронные устройства в напряжение, ток или заряд, т.е. в определенный формат выходного сигнала.

Существует большое количество типов температурных датчиков, которые отличаются как физическими принципами работы, так и материалами, из которых они изготавливаются. Часто датчики температуры размещают в труднодоступных местах, например, в атомных реакторах или плавильных печах. Но при помощи температурных датчиков решаются и гораздо более простые повседневные задачи, например, с их помощью происходит регулировка температуры воды в отопительной системе, без них не обходятся даже современные стиральные машины, электрические духовые шкафы или варочные панели.

Такое разнообразие функций и задач, которые выполняют датчики температуры, сказывается на их ассортименте. В зависимости от назначения и области применения конкретного датчика он будет обладать определенным набором технических характеристик.

Датчики температуры могут существенно отличаться друг от друга, прежде всего, диапазоном измерений, точностью, помехоустойчивостью и быстродействием. Тем не менее, все температурные датчики работают по одному принципу: принципу преобразования. Другими словами, измеряемая температура при помощи первичного преобразователя преобразуется в электрическую величину.

Почему именно в электрическую? Во-первых, электрический сигнал можно довольно просто передавать на большие расстояния. Во-вторых, электрический сигнал легко обрабатывать, что обеспечивает высокую точность измерений.

Классификация датчиков температуры

Можно найти множество классификаций температурных датчиков разной степени дифференциации. Мы предлагаем разделить датчики на две группы: пассивные и активные.

Пассивный датчик не требует дополнительный источник энергии. Пассивные датчики, как правило, максимально просты с точки зрения конструкции. Основным функциональным элементом в них является сенсор (термосопротивление). В результате воздействия температуры, терморезистор меняет свое сопротивление.

Чтобы получить показания проведенных температурных измерений, к пассивным датчикам дополнительно подключают преобразователи температуры. Существует специальная тарировочная таблица, в которой указаны значения термосопротивлений в Ом относительно температуры. Прибор сопоставляет полученное значение терпосопротивления с указанным в таблице и отражает показания на своем дисплее или в виде аналогового, цифрового сигнала. К пассивным датчикам температуры, представленным на нашем сайте, прилагается руководство по эксплуатации, в котором можно посмотреть таблицу сопротивлений, например, здесь.

Стандартная таблица термосопротивлений выглядит так:

Дополнительный прибор температуры охлаждающей жидкости

С использованием датчика: DS18B20

Полезно для измерения температуры в нужных местах двигателя.
И для контроля температуры в движении…

Эта разница обусловлена неправильным расположением термодатчика.
Передвинул его, вариант 2:

Или китайский сигнализатор-индикатор перегрева BT305 термометр… (400 р, 2016 г) ebay:
«Red LED DC12V Digital Thermometer With Probe -60

125C High Low Temperature Alarm»
Размер: 80х43х25
Посадочный размер: 76х39
Питание: внешнее, 12 вольт
Датчик: термистор, 10к, B3950-10K.

125C High Low Temperature Alarm

125C High Low Temperature Alarm

125C Temperature tester Meter +DS18b20 Probe»
Sensor: DS18B20, Stainless steel sheath package, waterproof, anticorrosion, high temperature

125C Temperature tester Meter +DS18b20 Probe

Индикатор исправности двигателя с использованием Arduino, OLED, OBD2:

Заготовка для новой темы…
Сравнение цифровых термометров при одновременном измерении температуры…
Будем сравнивать термометры отличающиеся типом датчика и исполнение защиты…
——————————————————————————–
С датчиком DS18B20 в металл колбе == BT305 с термистором (10к, B3950-10K) в термоусадке…
Стоит отметить, что в разных исполнения большая разница по времени реакции датчика.
Например на воздухе колба задерживает измерение на 1-2 мин, а иногда и более по сравнению с датчиком без защиты…

При постоянной температуре…
-23 == -22
-16 == -15
-0,2 == +0,4 (в талом снегу, 0 гр)
3,7 == 3,9
5,2 == 5,7
17,1 == 17,1 гр
21,6 == 21,6 (В районе 15 — 25 гр. показания совпадают)
При постоянной температуре…
99,3 == 100,5 (Кипение воды)
—————————————————————————————————-
сравнение ds18b20 == BT305 (10к, B3950-10K)
ds18b20 — голый датчик, непосредственный тепловой контакт с B3950-10K с термопастой

101 == 101,5
100 == 100,5 … 100,8
99 == 99,6
98 == 98,7 … 86 == 88,7
…
85 == 85,5 … 72 == 72,5
67 == 67,3 … 30 == 30,3
25 == 25 ((измеренное сопротивление терморезистора B3950-10K =9,94 кОм))
24 == 23,9 …
При измерении наблюдается саморазогрев сборки на 0,3 гр.
Саморазогрев отдельного ds18b20 составляет 0,5 гр.

Так же в качестве сигнализатором удобно использовать БК: Ancel A202 или Autool x50 ; ждем…

У многих, кто устанавливает «накладные» датчики возникает проблема неправильных,
заниженных показаний.
Это может происходить в результате внешнего охлаждения датчика и патрубка;
неправильного места установки.
1. Датчик должен устанавливаться в том месте патрубка,
где максимальный поток ОЖ, даже при закрытом термостате.
2. Должен быть наилучший тепловой контакт.
Округлые поверхности спилены, применена термопаста (термоклей).
3. Датчик и весь патрубок должен быть утеплен и закрыт от набегающего потока воздуха.

При превышении допустимой температуры охлаждающей жидкости у рядных моторов bmw бывают не малые проблемы, в плоть до замены блока… Штатные приборы показывают лишь приблизительную температуры

Еще до покупки машины знал, что буду ставить дополнительные приборы, такие как температура ож, температура масла, давление масла и т.п. Для трех 52мм приборов есть место в 1-din (магнитолы у меня нет)

Но тогда были совсем другие цены ($), т.к. сейчас параллельно собираю новую подвеску, и еще много чего, пока решил начать лишь с температуры охлаждающей жидкости, брать дорогущие оригинальные Deffi не вижу смысла, сам датчик элементарен (это не EGT) поэтому рассматриваю не дорогие варианты и только новые. Есть уже на примете один прибор, выносной на 60мм (думаю поставить рядом с левой стойкой, а место в 1-din приберечь на будущее для трех других более дорогих приборов одной фирмы).

Вопрос с подключении, для него нужен специальный переходник.

Он ставится в разрез обратного шланга охлаждения (как можно ближе к мотору), в сам переходник вкручивается датчик.

На сколько я понял обратный шланг под №2

Внешний диаметр 45мм, но нужно знать внутренний, проблема в том, что нет особого желания снимать прежде временно, переходники бывают от 28 до 40мм (с шагов в 2мм). Может кто знает, что подойдет 38 либо 40мм?

ps подсказали еще пару вариантов, первый врезаться в шланг идущий с двигателя на клапан печки №5 (схема выше), второй в крутить датчик на место сливной пробки ОЖ в блоке цилиндров.

Как известно, температура охлаждающей жидкости, а также давление и температура моторного масла являются важными показателями, которые позволяют водителю контролировать работу и следить за состоянием ДВС.

Если говорить о моторном масле, такие решения больше нужны для форсированных моторов, которые работают в режимах больших нагрузок (постоянная езда на высоких оборотах, турбонаддув на изначально атмосферном двигателе и т.д.).

Также некоторые модели прямо с завода и вовсе лишены указателя температуры двигателя на приборной панели. В подобных случаях (когда указателя нет или он показывает только усредненные значения) водители обычно устанавливают сторонний датчик температуры двигателя (цифровой аналог дает более точные данные сравнительно со штатным решением). Давайте рассмотрим это устройство более подробно.

Читайте в этой статье

Индикатор температуры двигателя: особенности

Начнем с распространенной ситуации. Допустим, в автомобиле имеется штатный стрелочный указатель температуры, однако на таких приборах шкала зачастую может не иметь калибровок, а стрелка рабочей температуры двигателя в среднем положении отображает реальную картину только условно.

При этом в процессе эксплуатации водитель замечает, что если середина на шкале является нормой, то в различных ситуациях стрелка может заметно подниматься и выше (например, в пробках). Казалось бы, происходит перегрев мотора.

Естественно, движение на автомобиле сразу прекращается, владелец спешит заглушить двигатель и открыть капот. Однако при осмотре агрегата следов утечки ОЖ нет. Далее производится повторный запуск и выясняется, что вентилятор радиатора даже не включается, хотя устройство работоспособно.

При ощупывании верхний патрубок радиатора имеет приемлемую температуру, нигде не «давит» антифриз, нижний патрубок может быть и вовсе холодным и т.д. Дальнейшая проверка уровня ОЖ и состояния самого тосола/антифриза также показывает, что жидкость системы охлаждения в норме, нормально работает внутрисалонный отопитель (печка), в системе нет воздушных пробок, помпа также исправна.

Если учесть, что с вентилятором и системой охлаждения все в порядке, тогда описанные выше признаки указывают на большую погрешность или проблемы именно с указателем температуры двигателя. Вполне очевидно, что в подобной ситуации становится сложно понять, когда мотор выходит на рабочие температуры, перегревается ли ДВС, сколько необходимо прогревать двигатель перед поездкой и т.д.

На начальном этапе многие водители начинают искать причину. Некоторые сразу:

• промывают систему охлаждения
• меняют ОЖ и термостат
• проверяются штатные температурные датчики на двигателе и в приборной панели;
• прозванивается проводка и т.д.

В одних случаях проблему удается решить, тогда как в других добиться корректной работы штатного указателя температуры все равно не удается. Дело в том, что нередко виновником являются управляющие электронные модули, дающие определенный сбой.

Отметим, что на разных типах ДВС особенности монтажа могут несколько отличаться.

1. Запитывается устройство обычно от замка зажигания.
2. Цифровая панель устанавливается в удобном месте в салоне автомобиля.
3. Что касается самого датчика, для точных показаний его необходимо погружать в охлаждающую жидкость.

Другими словами, устройство нужно вкрутить в блок или врезать в патрубок. Чтобы это сделать, одни водители заменяют штатный датчик температуры, попросту вкручивая вместо него новый. Однако на автомобилях с ЭБУ по ряду причин так делать нельзя.

Дело в том, что контроллер получает показания о температуре ОЖ. В этом случае нужно отдельно реализовывать монтаж датчика цифрового индикатора, так как убирать стандартный температурный датчик из системы настоятельно не рекомендуется.

Подведем итоги

Теперь несколько слов о практической эксплуатации. Если датчик установлен правильно, тогда погрешность его показаний будет минимальной (не более 1 градуса по Цельсию). Наличие данного устройства в автомобиле позволяет постоянно следить за температурой двигателя и ОЖ.

При этом стоит отметить, что по индикатору можно также проверять работу термостата и заявленную температуру термостатирования. Если просто, например, термостат должен открываться при температуре 85 градусов.

Напоследок отметим, что наиболее ответственным моментом при установке можно считать монтаж самого датчика на двигателе. Устройство обязательно должно быть герметичным. Также повышенные требования выдвигаются и к надежности его крепления. Важно избежать даже малейших утечек антифриза из системы охлаждения, которые могут происходить именно в месте установки цифрового датчика температуры мотора.

Устройство, принцип работы и расположение датчика температуры двигателя. Отличительные особенности различных по типу температурных датчиков ДВС.

Основные признаки, по которым можно самому определить проблемы с датчиком положения коленчатого вала ДПКВ. Причины сбоев, поломок, самостоятельная проверка.

Устройство датчика положения (датчик на основе эффекта Холла). Конструктивные особенности, назначение и принцип работы. Как самому проверить датчик на авто.

Назначение и особенности работы ДПРВ (датчик положения распредвала) на бензиновом и дизельном двигателе. Проверка и замена датчика своими руками.

Устройство, назначение и принцип работы датчика положения дроссельной заслонки. Виды ДПДЗ, распрстраненные неисправности и спсобы проверки датчика.

Датчики расхода воздуха: объемный и массовый воздухорасходомер. Устройство и принцип работы ДМРВ, замер количества поступающего в ДВС воздуха по его массе.

Датчики температуры

Принцип работы

Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)

Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен — их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен — их сопротивление с ростом температуры падает.

Термисторы

Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.

• PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
• NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры

PT100, PT1000

Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.

Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь

• 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
• 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
• 4-х проводная схема — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов

Сравнение термометров сопротивления с термопарами

• выше точность и стабильность
• можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
• практически линейная характеристика
• не требуется компенсация холодного спая

• малый диапазон измерений
• не могут измерять высокую температуру.

Термопары

Термопара (Thermocouple) — это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется — рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.

Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.

Подключение к ПЛК

Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.

При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.

Типы термопар

• K: хромель-алюмель
• J: железо-константан
• S, R: платина-платина/родий и др.

Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.

Преимущества термопар

• Большой температурный диапазон измерения
• Измерение высоких температур.

Недостатки

• Невысокая точность
• Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.

Термостаты

Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.

Как выбрать

Измеряемая среда

• Измеряемая среда (выхлопные газы, морская вода, бензин и т.п.)
• Диапазон рабочих температур измеряемой среды
• Давление измеряемой среды
• Скорость потока измеряемой среды.

Окружающая среда

• Температура окружающей среды
• Влажность
• Наличие агрессивных сред
• Взрывоопасная зона.

Первичный преобразователь

Чувствительный элемент (сенсор)

• Тип датчика:
  • термосопротивление (Pt, Ni.)
  • термопара
• Класс точности.

Способ монтажа защитной арматуры в резервуары и трубопроводы:

• фланцевый (размер)
• резьбовой (шаг)
• приварной
• асептическое (гигиеническое) присоединение.

Схема электрического подключения для терморезистора:

• 2-х проводная
• 3-х проводная
• 4-х проводная.

Защитная трубка (гильза)

• Материал
• Длина погружаемой части датчика
• Диаметр
• Гигиеническая конструкция.

Соединительные кабели:

• Длина
• Материал.

Соединительная головка:

• Степень защиты корпуса
• Материал (алюминий, нержавеющая сталь, пластик)
• Тип кабельного ввода
• Материал электрических контактов (позолоченные).

Преобразователь

• Тип преобразователя:
  • встраиваемый в соединительную головку (Head)
  • для монтажа на DIN-рейку
  • для полевой установки на кронштейне, с индикатором
• Тип подключаемого датчика:
  • термосопротивление
  • термопара
  • универсальный
• Количество подключаемых датчиков к одному преобразователю
• Вычисление (при подключении нескольких датчиков)
  • среднего значения
  • разности температур
• Схема электрического подключения:
  • 2-х проводная
  • 3-х проводная
  • 4-х проводная
• Точность измерения
• Повторяемость измерения
• Цикл измерения
• Единицы измерения
• Характеристика:
  • линейная
  • программируемая
• Смещение нулевой точки
• Контроль:
  • обрыва линии
  • короткого замыкания
• Питание
• Выходной сигнал:
  • токовый 4..20мА
    • гальваническая изоляция
    • сигнал ошибки
    • защита от обратной полярности
  • HART
  • PROFIBUS PA
  • Foundation Fieldbus.

Датчики температуры охлаждающей жидкости.

Датчик температуры — деталь электрической системы автомобиля, которая может изменять свои электрические характеристики в зависимости от температуры.

По функции температурные датчики делятся на:
Датчики температуры для блока управления двигателем.
Датчики температуры для указателя (стрелки) приборной панели.
Датчики с несколькими функциями.
Датчики температуры на сигнальную лампу приборной панели (термовыключатели).
Датчики включения вентилятора (термовыключатели).

Датчики температуры для блока управления двигателем, датчики для указателя на приборной панели, датчики с несколькими функциями изменяют свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. В основе их работы лежит эффект изменения сопротивления различных электропроводящих веществ в зависимости от температуры. У большинства металлов с ростом температуры электрическое сопротивление возрастает то есть они обладают позитивным электрическим коэффициентом (PTC — positive temperature coefficient). Для полупроводников характерен отрицательный температурный коэффициент (NTC — negative temperature coefficient) — то есть уменьшение электрического сопротивления с ростом температуры.

В зависимости от конструкции датчика он может иметь один, либо несколько контактов. Если контакт один, то сопротивление измеряется между контактом и корпусом датчика (Рис.1). Если контактов 2, то сопротивление измеряется между ними (Рис.2, Рис.3). Если контактов много, то возможны самые различные варианты (Рис.4, Рис.5).

Подавляющее большинство температурных датчиков имеет резьбовое крепление (Рис.6-Рис.9), хотя, бывают исключения (Рис.10), соответственно датчики имеют шестигранный участок корпуса под ключ различных размеров. По форме резьба может быть цилиндрической или конической, отличаться диаметром и шагом, так же датчики могут иметь уплотняющую прокладку или же не иметь таковую. Форма электрических разъемов может быть самой разнообразной.

Датчики температуры на сигнальную лампу приборной панели работает по принципу замыкания либо размыкания цепи при достижении определенной температуры. Если датчик с одним контактом, то размыкание/замыкание происходит между контактом и корпусом. В этом случае датчики бывают разомкнутые в холодном положении (Рис.11) и замкнутые в холодном положении (Рис.12). Если у датчика два контакта, то размыкание/замыкание происходит между этими контактами. В этом случае датчики, так же бывают разомкнутые в холодном положении (Рис.13) и замкнутые в холодном положении (Рис.14). Так же встречаются двухконтурные датчики (Рис.15).

Датчики включения вентилятора по устройству, принципам работы и вариантов конструкции идентичны датчикам на сигнальную лампу.

Симптоматика выхода температурного датчика из строя зависит от того, какую функцию выполнял данный датчик. Если вышел из строя датчики температуры для блока управления двигателем, то может наблюдаться неустойчивый запуск двигателя (машина плохо заводится), неустойчивые обороты двигателя, снижение мощности двигателя. Если произошла поломка датчика температуры для указателя (стрелки) приборной панели, то наблюдаются неправильные показания этой стрелки. Если ломается датчик температуры на сигнальную лампу приборной панели или датчики включения вентилятора то наблюдается неправильная работа либо сигнальных ламп либо вентиляторов.

Температурные датчики, хотя и являются элементом электрической системы автомобиля, но от их правильной работы зависит в определенной степени и работоспособность системы охлаждения. Это касается датчиков включения вентиляторов охлаждения радиатора охлаждения двигателя. В ряде автомобилей при неисправном датчике включения вентилятора может произойти перегрев двигателя со всеми вытекающими неприятными последствиями.

При поломке температурного датчика его необходимо заменить на новый, так как ремонт старого датчика в кустарных условиях невозможен и нецелесообразен. При подборе датчика нужно быть очень внимательным и использовать только подходящий для данного случая датчик. Это связано с большим разнообразием используемых в автомобилях датчиков, которые даже при внешнем сходстве могут иметь различные электрические характеристики могут различаться зеркально.