Цифровой датчик уровня топлива для автомобиля

Как выбрать датчик уровня топлива

Во всех современных автомобилях есть отдельный датчик, служащий для определения остатка горючего материала в топливном баке. Он установлен непосредственно в баке и работает вместе с указателем уровня топлива, расположенном на приборной панели. Само устройство достаточно надежным не назовешь. Многие автолюбители жалуются на неправильное определение уровня топлива устройством. Разберемся же с тем, как он устроен, какие могут быть неполадки, что влияет на время эксплуатации и как его выбирать в случае нужды.

Особенности устройства

Ни один датчик уровня топлива не может дать совершенно точные показания. К примеру, помещаемый бак в датчик не будет сразу же давать правильный сигнал о наполнении. Цифры достигают нужного уровня спустя некоторое время.

Принцип работы ДУТ сводится к тому, что подбирать тот сигнал, который соответствует реальному уровню горючего материала. Устройства работают или с аналоговым, или с цифровым сигналом. Аналоговые датчики высокой точностью похвастать не могут, вследствие чего они используются в любой технике очень редко. Более точные цифровые датчики могут «перевести» аналоговый сигнал в цифровую информацию, которая корректируется с учетом погрешностей измерений, часть из которых вызвана геометрией бака и неравномерным распределением топлива. Самый важный этап их работы, а по совместительству и сопряженный со значительными допущениями – этап физического измерения.

Устройство наиболее распространенных датчиков уровня топлива

Важно знать, что сегодня самыми массовыми являются потенциометрические датчики перемещения. Он достаточно простой, относительно надежный и стоит небольших денег. Однако недостаток кроется в наличии подвижных контактов, которые со временем окисляются . Основным элементом устройства является поплавок – именно он находится на поверхности топлива. Различают два типа датчиков уровня горючей смеси в баке:

• Рычажный . Здесь поплавок соединяется с вышеуказанным потенциометром с помощью тонкого металлического рычага. Сам же потенциометр — сектор с нанесенными полосами из резистивного материала. Рычажные датчики очень просты и универсальны – ими можно оборудовать топливный бак любого автомобиля. Сам же ДУТ является частью блока подачи топлива, то есть работает в тандеме с топливным насосом и топливозаборником, хотя иногда он работает и отдельно от блока;
• Трубчатый . Представляет собой длинную трубку с направляющими, вдоль которых двигается поплавок. Параллельно данным направляющим расположены сопротивления, на которые и замыкаются контактные кольца, расположенные на поплавке. При этом трубчатые датчики исправно работают даже при колебаниях уровня жидкости, непременно возникающих при резких поворотах, спусках, равно как и подъемах автомобиля. Вот только установить их во всякий топливный бак не получится – должна соблюдаться геометрия.

Сам датчик подключен к мониторинговой системе авто, отображающей нужную водителю информацию.

Особенности применения

Вышеуказанные типы ДУТ относятся к контактным. Контактные датчики слишком ненадежные для измерения уровня таких видов топлива, как этанол, биодизель и метанол. Дело в том, что подвижные элементы покрываются окисью. Как результат, показания датчиков перестают быть точными. То же происходит в баках, залитых бензином, но окисление происходит медленнее . Если автомобиль использует нетрадиционное топливо, то в его бак помещают бесконтактный ДУТ, представляющий собой магнитный датчик положения ( MAPPS ), помещенный в герметичный сосуд.

К какому бы типу датчик ни относился, у него есть одна особенность: поплавок начинает опускаться уже после того, как опустится ниже некоторого уровня само топливо. Отсюда и следует некоторая погрешность измерений, которая наиболее высока по мере заполнения топливного бака.

Основные неисправности

Исходя из вышеcказанного, можно легко представить себе процесс возникновения неполадок : из-за того, что устройство работает в условиях химически агрессивной среды, отдельные его элементы истираются или покрываются слоем ржавчины. Так обычно и происходит. Вот с чем может столкнуться владелец авто:

• Показания датчика постоянно «скачут». Очевидно, контактные дорожки, находящиеся на плате, стерлись вследствие постоянного движения бегунка;
• Стрелка прибора периодически показывает ноль, хотя бак полный. Наиболее частая причина кроется в том, что ограничитель хода поплавка был размещен неправильно. А если стрелка часто указывает ну нулевое значение и в довесок дергается, нужно проверить токосъемник – часто он касается резистора слишком слабо. Имеет смысл также проверить обмотку резистора;
• Перестала работать лампочка, предупреждающее о низком уровне горючего материала. В этом случае стоит заменить резистор;
• После зажигания и начала работы двигателя стрелка уровня топлива не двигается. Стоит проверить соединительные провода (возможно, окислились наконечники), предохранители.

Большая часть проблем, связанных с потенциометрическими датчиками, кроется в быстром износе дорожек , реже изнашивается проводка . Показания приборов в этом случае или далеки от реальных (разумеется в меньшую сторону – при полном баке прибор «скажет» вам об отсутствии топлива), или не выводятся на мониторинговую систему вовсе – пришли в негодность провода.

Проводим диагностику и ремонт датчика самостоятельно

Если датчик работает, но индикатор уровня дает заниженные/завышенные показания, для начала его нужно отрегулировать. Существуют довольно надежные способы:

• Штифт поплавка перемещается поочередно в крайние положения. При этом стрелка на индикаторе тоже должна попадать в соответствующие положения: 0 для пустого бака и 1 для полного. Если же соответствия между положением штифта и стрелки нет, сам штифт нужно загнуть и продолжать регулировку;
• Разобрав приборную панель, снимите стрелку с прибора и присоедините провода обратно. Автомобиль нужно завести автомобиль, дать ему проработать около 10 минут , после чего отрегулировать ось указателя до положения «1» и поставить указательную стрелку обратно.

Когда датчик часто « зависает » на показателе нуля, вам снова придется разобрать приборную панель, но уже с целью зачистить все возможные места окисления. Нужно будет также проверить все массы на кузове, в частности ту, которая находится под ручником.

Обзаведитесь мультиметром. Индикатор уровня топлива имеет сопротивление порядка 7 Ом (иногда бывает чуть меньше) при полном баке, а при заполненном наполовину – в промежутке 108-128 Ом . Когда в баке топлива попросту, сопротивление колеблется между 315 и 345 Ом .

При помощи мультиметра легко проверить и сам датчик. Вам достаточно измерять его сопротивления по мере доливания бензина. Если вы решили демонтировать устройство, поплавок придется перемещать рукой. Заметьте: если изменение положения поплавка не сказывается на сопротивлении, датчик однозначно неисправен и его придется заменить.

Неэлектрические причины возникновения неполадок

Важно знать и о том, что уровень топлива может измеряться неправильно не только по причине износа магнитных и токоведущих частей устройства. Вот что также может повлиять на работу датчика:

• В датчике рычажного типа обломался или же изогнулся рычаг поплавка;
• В поплавке есть отверстие, из-за чего он неправильно погружается в топливо;
• Деформировался топливный бак, что мешает перемещению поплавка.

Проверив сам датчик и проводку, и не обнаружив в них неисправностей, нужно проверять топливный бак . Это очень редкий дефект, но он все же имеет место быть. Если же и датчик, и бензобак в порядке, причину неправильного определения уровня топлива ищут в указателе уровня и в проводке, которую нужно будет «прозвонить».

Как выбрать ДУТ

Поиск нужного датчика уровня топлива по факту сводится к поиску устройства с подходящим сопротивлением. Так что даже если вы столкнетесь с одинаковыми по геометрии датчиками рычажного или трубчатого типа вам нужно будет узнать сопротивление, которое устройство будет иметь при различных уровнях горючей смеси. Обычно продавцы в этом не разбираются – они только знают, к какому автомобилю подойдет один датчик, а к какому другой. Так что есть два простых способа найти нужный датчик, и еще один более сложный:

• По VIN-коду вашего автомобиля. Так вы найдете оригинал и почти наверняка целое множество аналогов. Вероятность ошибиться нулевая – найденное таким способом устройство точно можно ставить на автомобиль и не думать о возможных погрешностях его работы;
• По данным автомобиля . Речь идет о марке, модели, комплектации и годах выпуска. Отличный вариант, если вы привыкли вести поиски по электронным каталогам. А если не привыкли, то советуем освоиться с этим – правильно составленные каталоги дают возможность быстро найти оригинальные запчасти и близкие по характеристикам аналоги;
• По параметрам цепи. Почерпнуть информацию о параметрах автомобильных цепей можно в тех. документации. Покупать в этом случае придется или у толкового продавца, или в дилерском магазине. Вот краткий перечень характеристик датчика, на которые нужно обращать внимание: сопротивление, максимально потребляемый ток, напряжение питания, интерфейс взаимодействия, диапазон температур. Обращайте внимание также на длину измерителя. В самых продвинутых датчиках измеритель можно укоротить.

Кроме возможности попросту установить ДУТ в топливном баке, от него требуется следующее : в широком температурном диапазоне его показания должны быть достоверными и линейными. Проще говоря, устройство должно точно измерять уровень топлива в любых условиях. Если был куплен хороший датчик, но мониторинговая система все равно вводит водителя в заблуждение, ее также придется менять.

Экскурс по брендам

Отличным выбором станет оригинальное устройство . Оно прослужит дольше любого аналога и наверняка подойдет к вашему автомобилю. Минус такого выбора всегда один, и кроется он в цене. При этом нельзя не отметить, что не всегда оригинальный датчик серьезно уступает по характеристикам аналогу – служит, конечно, дольше, но всегда настолько, что имеет смысл переплачивать. Поэтому рассмотрим производителей хороших неоригиналов.

Из дорого сегмента отметим следующих: Bosch , VDO (Германия), Omnicomm , Italon (Россия). Эти компании выпускают превосходные датчики как для легкового, так и грузового транспорта. Надежность работы устройств всегда на высоте, процент брака минимален.

Более дешевые аналоги: AEB (Италия), JP Group (Дания), Febi (Германия). Серьезно уступают оригиналам и, если судить по отзывам многих автолюбителей, стоят своих денег только тогда, когда этих денег не так уж и много, а замену датчика провести нужно. Впрочем, цены на датчики этих фирм достаточно демократичны и вам не жалко будет заменить их на устройства из более высокого ценового сегмента.

Вывод

ДУТ – не совсем обязательный, если так подумать, элемент автомобиля. Однако водители так привыкли к датчикам уровня топлива, что пользование транспортом без них становится некомфортным. При этом само устройство не отличается высокой надежностью. Для него характерно множество «болячек», часть которых переносится и на мониторинговые системы. При желании замену и регулировку датчика можно провести самому. Мы все же советуем поручить работу мастерам на СТО – и быстрее, и шанса что-то повредить нет. При покупке нового устройства настоятельно рекомендуем обратить внимание или на оригинал, или на аналог из Германии. Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев оригинальные автомобильные датчики на голову выше аналогов даже из среднего ценового сегмента, а сравниться с ними может разве что продукция фирмы Bosch и еще нескольких японских фирм.

С другими новостями автомира можно ознакомиться здесь .

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал .

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5c7d2c2eeada0500b2d920cf/kak-vybrat-datchik-urovnia-topliva-5f96aaebb2613332b0176ce2

Цифровой датчик уровня топлива для автомобиля

Ультразвуковой излучатель имеет провод, который соединяет ДУТ с GPS-трекером. Датчик устанавливается снаружи, в центре дна бака, создавая УЗИ импульс. Он поступает сквозь дно и горючее, а затем отражается и возвращается к излучателю. Время между отправкой и возвратом сигнала служит основанием для вычисления высоты столба топлива в баке.

За счет GPS-трекера данные об измерениях + местоположении объекта передаются в в систему мониторинга.

В реальной жизни ультразвуковая технология проявила себя не лучшим образом из-за проблем с монтажом, на качество которого влияет множество моментов, проявляющихся в ходе установки:

Крепление .
Датчик прикрепляется к топливному баку на специальный клей или фиксируется металлической лентой, обмотанной вокруг бака. Таким образом, нужно достичь идеального прилегания устройства к поверхности. В случае, если контакт не очень плотный, волны УЗИ искажаются, что приводит к передачи неверных данных.

Перегородки .
Если в баке есть перегородки, не исключено, что они станут настоящим препятствием для передачи сигнала от ДУТа в GPS-терминал, и, в итоге, для получения точных показателей.

Неровная поверхность бака .
Внутри бак далеко не всегда гладкий и ровный, что приводит к искажению и рассеиванию УЗИ сигнала.

Посторонние предметы в баке .
Нередко на дне бака скапливается грязь и вода, зимой — ледышки. Плавая, они мешают ультразвуковому сигналу, который обманчиво свидетельствует о постоянном колебаниях уровня топлива.

.

На трубки передается электрический ток, и бензин, дизель или любое другое горючее служат диэлектриками для электроконденсатора. Так как поверхности обкладок не касаются друг друга, промежуток между ними заполняется ГСМ, когда датчик опускают в бак. Это свидетельствует о том, что уровень горючего в трубках и баке идентичен.

По мере заполнения трубок топливом, меняется его электрическая ёмкость конденсатора. К примеру, учитывая то, что бензин обладает меньшим электросопротивлением, чем воздух, очевидно, что срок заряда прибора будет сокращаться. Чем больше в баке ГСМ, тем скорее заряжается конденсатор.

Время учитывается в плате ДУТа, а на основании полученных данных происходит вычисление высоты столба топлива в устройстве и в баке ТС. Информация из датчика поступает в GPS-трекер и модулируется в

• напряжении (на аналоговых приборах);
• частоту (на частотных приборах);
• оцифрованные данные (на цифровых приборах)

В конечном итоге данные с емкостного датчика отправляются в систему спутникового мониторинга.

Источник статьи: http://ftnet.ru/vse-o-datchikah-urovnya-topliva/

Цифровой индикатор количества топлива

Решил сделать цифровой индикатор количества топлива на грузовой автомобиль (автобус), используя штатный (довольно посредственный) датчик уровня топлива.

Весь процесс создания и что из этого вышло читаем в статье далее.

• Грузовой автомобиль (автобус) с бортовым напряжением 24в
• Топливный бак для дизельного топлива на 220л
• Датчик уровня топлива ДУМП39
• Указатель уровня топлива ЭИ8057М-3

Сделать цифровой указатель уровня топлива, используя штатный датчик уровня.

Для начала придется тщательно изучить, что из себя представляет штатный датчик уровня топлива, именуемый ДУМП-39. Демонтируем его и внимательно рассматриваем.

Как и следовало ожидать, имеется поплавок, тяга, переменный резистор. стоп, про переменный резистор подробнее. Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать:
Конструкция одновременно и логична, и топорна. Логично то, что ползунок скользит не по непосредственно переменному сопротивлению (которое довольно нежное), а по металлическим отводам от него, но за такое повышение надёжности приходится платить дискретностью. Топорно в этой конструкции то, что, как видно на фото, в среднем положении поплавка мы имеем нехилую зону «нечувствительности», из-за очень уж широкого центрального отвода от сопротивления. Зачем это сделано, остаётся только догадываться, но что имеем, с тем и придётся работать.

Итак, роемся в инете и ищем инфу. Вот что я откопал:

Диапазон перемещения поплавка — 412мм

Номинальное сопротивление — 800 Ом (по другому источнику номинальное сопротивление — 761,0 – 193,5 Ом)

Рабочий диапазон от -40°С до +60°С

Наработка на отказ — 400тыс. км до 95% ушатывания ресурса

Масса 160 грамм, аналог — МАЗ.

В общем-то не густо.

Берём тестер и замеряем, в итоге получачается такая картина:
Схема включения:

Измеренные параметры датчика:

Полное сопротивление — 767 Ом

Дополнительное сопротивление — 187 Ом (оно обеспечивает минимальное сопротивление датчика).

Левая (по фото) часть сопротивления — 203 Ом (13 отводов на ползунок), правая часть Ом 376(17 отводов на ползунок).

Два металлических сектора выше контактной группы — левый сектор не используется, правый идёт на лампу резеврного остатка топлива.

В общем-то такое подробное описание привожу только для любопытствующих, нам же нужно значение напряжения, которое мы имеем на выходном контакте при различном уровне топлива. При крайнем левом положении контакта на выходе у нас получилось 1,57в, при крайнем правом положении 3,28в, половина бака — 2,44в. В начале сектора включения лампы остатка резерва 2,95в.

Ещё для любопытных. Общая схема подключения датчика уровня топлива выглядит примерно так:
Катушки L1A, L1B, L2 — это отклоняющая система указателя уровня топлива (по сути миллиамперметр) Резистор — термоконпенсационный.

На самом деле это схема классического электромагнитного автомобильного прибора, а конкретно ЭИ8057М-3 — это уже нечто другое: внутри расположена электронная схема, стрелка приводится в движение шаговым электродвигателем, и управляется всё это при помощи микроконтроллёра PIC.

В принципе, этого достаточно для тарировки цифрового указателя, если бы не парочка неприятностей:

1. Указанный объём топливного бака в 220л не соответствует действительности, на самом деле в баке помещается больше топлива.

2. При крайнем правом положении подвижного контакта датчика, когда в баке якобы уже нет топлива, на самом деле поплавок уже должен находится ниже уровня бака, что конечно же глупость (определено геометрией бака и датчика уровня топлива.

3. Измерив рулеткой геометрию бака, убеждаемся, что это прямоугольный параллелепипед с незначительно закруглёнными длинными гранями, размеры 40х112х60 см. Соответственно перемножив стороны, получаем внутренний объём в 268л, что, согласитесь, сильно отличается от заявленных 220 л, и очень сомнительно, что внутренние перегородки, сетка, топливозаборник, и тп. занимают аж почти 50 л.

4. Как уже написано выше, сопротивление датчика на протяжении длины его сопротивления нелинейно.

Заливаем полный бак и контролируем напряжение на выходе ДУТ. Получается, что после достижения отметки 1,57в в бак ещё входит добрых двадцать литров топлива.

Снимаем поплавок и ставим датчик на место. Естественно тяга, лишённая поплавка, уходит на самое дно бака, смотрим напряжение — оно составляет 3,02в ! Это важно, т.к. фактически при таком положении в баке уже нет топлива, а подвижный контакт ещё не дошёл до крайнего положения в 3,28в, при этом штатный прибор ЭИ8057М-3 показывает что в баке осталось ещё 1/8 объема. (Поставив поплавок в центральное положение, на штатном ЭИ8057М-3 наблюдаем вместо положенных 1/2 бака аж 5/8 уровня, при полном баке штатный прибор зашкаливает).

Смотрим на график нашего датчика уровня топлива,

Возмём три точки — сопротивления датчика, первая точка это его наименьшее сопротивление (подвижный контакт слева) образованное дополнительным сопротивлением в 187 Ом (на фото вертикальный чёрный прямоугольник), вторая точка при среднем положении контакта когда последовательно включены 187 Ом и 203 Ом, т.е. 390 Ом, полное сопротивление соответственно будет 390 + 376 = 766 Ом.

(по горизонтали — сопротивление в Омах, по вертикали условные единицы длины)

Ничего приятного в этой картине нет, датчик вродебы и линеен но имеет существенный излом.

С такой картиной мы либо получим точность посередине, либо на концах ломаной, либо чтото среднее произведя аппроксимилацию:

Получив формулу с поправкой и коэффициентом можно в принципе уже сделать нечто похожее на цифровой указатель уровня топлива, коэффициент R 2 линии тренда в 0,97 конечно не плох, можно в принципе использовать всё что больше 0,95.

а можно получить для каждой прямой свой коэффициент пересчёта, что будет более точно:
Сразу замеряем значение АЦП в нужных нам точках чтобы 5% допуск на резисторы делителя на входе АЦП нам ничего не подпортили и получаем в диапазоне от пустого бака (ADC822) до 1\2 бака (ADC700):

(по горизонтали полученные отсчёты АЦП, по вертикали объём топлива в литрах)

В диапазоне от 1\2 бака (ADC700) до полного (ADC456):
Из вышеприведённого имеем следующее:

1. С увеличением кол-ва топлива сопротивление датчика уменьшается, и уменьшается падение напряжения на нём.

2. Дельта напряжения датчика составляет 1,45в, что при 10 битном АЦП составит 56% что более чем достаточно для масштабирования результата АЦП в шкалу 0. 220л и позволит обойтись просто оцифровыванием результата без использвания ОУ для подгонки под нужный диапазон напряжения.

Схема проста до безобразия:

Микроконтроллёр Mega8, LED индикатор на 3 разряда с общим катодом, входной делитель из двух резисторов R1, R2. Стабилитрон (по буржуйски зенер «zener» диод :)) для защиты входа МК на всякий случай. Цепи питания я рисовать не стал, там классические 0,1мкф керамика и какой нибудь электролит на 100. 1000мкФ как и гасящие резисторы между МК и индикатором, подойдут любые в диапазоне 80. 100Ом в зависимости от напряжения питания МК и яркости индикатора. Напряжение на борту автомобиля при заведённом двигателе составляло 27,5в.

Мой вариант разводки платы:
Справа на плате я расположил преобразователь питания обеспечивающий 5в при бортовом напряжении 10. 30в преобразователь собран на МС34063 по типовое схеме из даташита. дроссель murata 1812. Указанный на схеме стабилитрон на 3,3в я профукал при разводке и допаивал сверху.

Почему я применил Mega8 когда есть куда более удобная Tiny26 и тп. ? потому что у Mega8 имеется 1кБ оперативки, зачем столько ? микроконтроллёр не просто замеряет напряжение на входе и выводит на индикатор пересчитанное значение, он постоянно записывает замерянные значения в одну из 256 ячеек памяти, заполняя их по замкнутому кругу и после записи каждой ячейки производит расчёт усреднённого значения по всем имеющимся в текущий момент 256 ячейкам.

Индикатор распологается вне платы на приборной панели автомобиля и соединяется с ним 11 жильным шлейфом. Плата помещается в крохотный корпус http://www.simple-devices.ru/utils/15-utilites/149-2012-09-01-19-35-34 (второй, тот что с 4мя проводами-клеммами) лишний пластик из корпуса удалили бокорезы.

Плата односторонняя, без перемычек:

Сначала распаял ШИМку и проверил работы, работает. покрыл лаком. можно продолжить сборку:

P.S. Проект создан при огромной поддержке Романа Викторовича, за что ему огромное спасибо, также спасибо человеку Jonson из Украины за математическую помощь и некоторые идеи.

Источник статьи: http://simple-devices.ru/prj/9/148