Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Більшість автолюбителів ще пам'ятають ті часи, коли перед кожним виїздом їм доводилося опускати металевий щуп у бачок для перевірки рівня олії. Але це завдання втратила свою актуальність у зв'язку з повсюдним використанням електроніки, оскільки цю функцію перейняв датчик рівня масла, причому на постійній основі. Як влаштований цей датчик і чим примітна його робота, ми розглянемо в цій статті.

Пристрій

На сьогоднішній день існує досить велика кількість датчиків рівня масла, що відрізняються конструктивними особливостями та принципом дії. Пристрій автомобільного сенсора ми розглянемо з прикладу найпростішого варіанта - поплавкового датчика.

Мал. 1. Пристрій датчика рівня олії

Як бачите на малюнку 1 вище, датчик рівня масла складається з наступних складових компонентів:

  • Керований магнітом контакт 1, що реагує на прикладене ззовні поле. У радіотехніці цей елемент також називається геркон.
  • Поплавок 2 - призначений для безпосередньої взаємодії з олією. Усередині поплавця розташовується постійний магніт, що вступає у взаємодію з герконом.
  • Направляюча трубка 3 - задає напрямок руху поплавця, виступає в ролі основи, щодо якої і відбувається рух. Усередині трубки забезпечується герметичний простір, де розташований як сам геркон, так і ланцюг його живлення.
  • Висновки датчика 4 - призначені для підключення до сигнального ланцюга виконавчого або вимірювального пристрою.

Вся конструкція встановлюється в ємність, де необхідно контролювати рівень масла, в більшості випадків спосіб установки передбачає різьбове загвинчування. Такий спосіб забезпечує хорошу герметичність і простоту заміни у разі виходу з ладу.

Принцип роботи

У побуті та промисловості датчик рівня масла дозволяє зафіксувати наявний об'єм рідини в поточний момент часу. Для цього використовуються різні сенсори, але найбільш простим і зрозумілим для розуміння буде датчик поплавочного типу, тому як приклад ми розглянемо принцип дії на його прикладі.

Мал. 2. Принцип дії датчика рівня олії

Як бачите на малюнку 2, датчик є герметичною трубкою з запаяним герконом, на якій насаджений поплавок. У робочого елемента датчика руху присутні два граничних положення - максимуму та мінімуму рідини щодо яких і відбувається подальша сигналізація та передача даних. Принцип роботи полягає в наступному:

  • У паливну систему автомобіля заливається масло до встановленої максимально допустимої позначки. При цьому забезпечується номінальний режим роботи агрегату, охолодження камери згоряння під час технологічних процесів.
  • Поплавок на етапі заповнення ємності до позначки Max також піднімається за рахунок архімедової сили до своєї максимальної межі.
  • Масло утримує поплавець на позначці постійно, тому встановлений в нього магніт комутує контакти геркона і ланцюг замикається, про що надходить відповідний сигнал на реле або вимірювальний пристрій.
  • У разі витоку або вироблення масла механізмом його рівень поступово зменшуватиметься. Поплавець датчика почне опускатися нижче, але магніти продовжать взаємодіяти з герконом.
  • Як тільки поплавець датчика рівня масла опуститися до позначки Min, його магнітного впливу стане недостатньо для замикання контактів геркона, і вони перейдуть у відключене положення.
  • Ланцюг датчика розімкнеться, і сигнал на контакти реле надходити не буде. В автомобілі спрацює сигналізація про необхідність доливки олії.

Сьогодні практично застосовуються й інші типи сенсорів визначення рівня масла. Спосіб визначення положення рідини в них відрізнятиметься від описаного вище, тому далі ми розповімо про різновиди масляних сенсорів.

Різновиди

Відповідно до положень п.1.1.2 ГОСТ 28725-90 датчики поділяються на захищені від проникнення води та пилу. Також існує окрема категорія вибухозахищених пристроїв.

Залежно від стійкості пристосування до механічних впливів згідно з п.1.3 ГОСТ 28725-90 датчики рівня масла можна розділити на віброміцні та вібростійкі.

За основу датчика взято деякі явища, пов'язані з фізичними, хімічними або електричними властивостями масла, як речовини з усталеним агрегатним станом протягом усього процесу роботи. На сьогоднішній день найбільш популярними видами датчиків рівня масла, залежно від принципу дії, є:

  • Теплові;
  • Ультразвукові;
  • Електротермічні;
  • Ємнісні;
  • Поплавкові.
Мал. 3. Тепловий датчик рівня олії

Теплові датчики (див. рисунок 3) є найбільш поширеними в практиці автомобілебудування. Конструктивно їх принцип побудови розрахований швидкості охолодження чутливого елемента, зазвичай, металевої дроту. Для вимірювання рівня дріт, розташовану в маслі, нагрівають до встановленої температури, що заздалегідь перевищує поточний нагрівання масла. Після цього дріт остигає, а залежно від часу вирівнювання її температури до значення масляного середовища, визначають ступінь заповнення резервуару.

Мал. 4. Ультразвуковий датчик

Ультразвукові прилади (рисунок 4) засновані на принципі різниці подолання звуковими хвилями різних матеріалів чи середовищ. Конструктивно цей вид містить ультразвуковий випромінювач, що спрямовує коливання в ємність з олією. У олії та повітря щільність сильно відрізняється, тому і швидкість поширення хвиль у цих середовищах буде різною.Вимірюючи швидкість руху ультразвуку від джерела до поверхні олії, датчик може визначити наповнення об'єму.

Мал. 5. Електротермічний датчик

Принцип роботи електротермічного датчика (рисунок 5) заснований на залежності опору провідників, залежно від температури матеріалу. Як вимірник тут використовується металевий дріт, що володіє високим температурним коефіцієнтом, частина якої постійно занурена в масло. Через дріт пропускається електричний струм, що нитка нагріває, залежно від глибини занурення в рідину, відведення тепла на відповідній ділянці буде краще, опір нижче, а величина струму більше. На виході електричні параметри фіксуються і за їх значенням проводиться оцінка рівня олії.

Мал. 6. Ємнісний датчик

Ємнісні датчики (рисунок 6) працюють за принципом вимірювання ємності машинного масла, як діелектрика.Конструктивно такі пристрої складаються з двох трубок 2 і 3, поміщених одна в одну, простір між трубками заповнюється діелектриком 4. При переміщенні рівня до максимальної позначки ємність між стінками трубок буде максимальною, а при поступовому зниженні ємність вимірювального блоку 5 буде зменшуватися, що і зафіксує електронний блок 7.

Схеми підключення

Різні моделі датчика рівня масла можуть відрізнятися і схемою підключення до конкретного ланцюга. Одним із прикладів їх використання є електропроводка транспортного засобу, тому схема підключення матиме такий вигляд:

Мал. 7. Схема підключення теплового датчика рівня олії

Як бачите на малюнку 7 вище, оцінка стану проводиться відразу через датчик температури та рівня олії. Далі сигнал передається до блоків оцінки обох параметрів. У разі відповідності закладеному алгоритму функція передається в електронний блок і як ШІМ сигналу надходить на панель приладів.У сучасних авто інформація про стан двигуна виводиться на дисплей перед водієм.

Мал. 8. Загальна схема підключення авіаційного датчика

На відміну від автомобільного, авіаційні моделі датчика рівня масла зав'язані за складнішою схемою, що обумовлено питанням безпеки пасажирів під час польоту. Як бачите малюнку 8, інформація від вимірювального пристрою надходить у блок аналізатора, де відбувається порівняння інформації з встановленими параметрами роботи мотора. У разі перевищення критичного порогу, дані з аналізатора передаються блок коригування, який через систему зворотного зв'язку перевіряє інформацію, одержувану з датчика. При підтвердженні зниження на неприпустиму величину до виконавчого блоку надходить команда про додавання рідини до резервуару.

Застосування

Сфера застосування датчика рівня масла охоплює двигуни внутрішнього згоряння з олійним охолодженням.Найбільш примітні вони в автотракторній техніці, яка повсюдно наповнює вулиці. Крім цього, їх можна зустріти в мотоблоках, дизельних генераторах, маслонаполненных радіаторах охолодження. У системах опалення він може поєднуватися з іншими вимірювальними приладами.

Отдельную нішу займає авіаційна галузь, де рівень масляних складових вимірюється у системі охолодження двигуна. Однак і вимоги до сенсорів не можна порівняти з автомобілем, незважаючи на те, що принцип дії у них ідентичний.

У силових трансформаторах великої потужності з винесеним маслопоказником функція вимірювання положення рівня діелектрика також покладають на сенсор поплавця, який передає інформацію на виведений стрілочний циферблат.

Список літератури

Для написання статті використовувалася наступна технічна література:

    А. Мерніков «Велика енциклопедія. Автомобілі» 2016
  1. В. Ф. Яковлєв «Діагностика електронних систем автомобіля» 2010
  2. Д.Скляр «Ремонт автомобілів для чайників» 2010
  3. Сівухін Д. В. «Загальний курс фізики» 1975

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик