Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Давачі новітніх автомобільних електронних систем

Давачі температури і вологості

Температура і вологість - найважливіші фактори, що враховуються при проектуванні і експлуатації автомобілів. Автомобілі експлуатуються в різних кліматичних зонах (-60 ... +57 °С), при цьому в підкапотному просторі температура може змінюватися в діапазоні -40 ... +125 °С; в салоні -40 ...+85 °С.

Температура і вологість у різних місцях автомобіля можуть мати значення, величини яких наведені в табл. 4.

Таблиця 4

Вузол

Температура

Вологість (відносна)

Іній

Випускний колектор

-40 ... +649 °С

95% при +38 °С ... 0

+

Впускний колектор

-40 ... +121 °С

95% при +38 °С ... 0

+

Панель приладів

-40 ... +141 °С

95% при +38 °С ... 0

-

Шассі, корпус

-40 ... +177 °С

98% при +38 °С ... 0

+

Вологість впливає на комфортабельність салону і працездатність деяких вузлів автомобіля.

На автомобілі є достатня кількість джерел тепла, які вказані в табл. 5.

Таблиця 5

Джерело

Примітка

Максимальна температура, °С

Двигун

Процес згорання

>1000

Каталітичний нейтралізатор

Хімічні реакції

>1000

Шини

Тертя до дороги, удари

<100

Гальма

Колодки

<250

Лампи освітлення

Звичайні

<125

Лампи в фарах

Галогенні

<750

Силові транзистори

В електронних схемах

<200

Вузли автомобіля, в яких проводиться вимірювання температури.

У багатьох вузлах автомобіля необхідно проводити вимірювання температури на етапі доведення дослідного зразка. На серійних автомобілях давачі температури необхідні для забезпечення штатної роботи двигуна, систем управління та діагностики. У табл. 6 перераховані основні системи автомобіля, в компонентах яких проводиться вимірювання температури і можливо буде проводитися вимірювання вологості найближчим часом.

Таблиця 6

Вузол/система

Параметр

Система керування двигуном

Температура воздуха у впускному колекторі

Температура охолоджувальної рідини в двигуні

Вологість повітря в впускному колекторі

Температура повітря за бортом

Температура палива

Система керування кліматом в салоні

Вологість повітря в салоні

Температура повітря в салоні

Температура повітря за бортом

Система інформування водія

Температура охолоджувальної рідини в двигуні

Температура гальмівної рідини в гальмівних циліндрах коліс

Температура повітря за бортом

Температура повітря в салоні

Температура повітря в шинах

Температура електроліту

Наявність дощу (опадів)

Інтенсивність сонячної радіації

Методи і засоби вимірювання температури можуть різнитися для серійних і дослідних автомобілів. Для серійних найбільш важливі експлуатаційні характеристики, надійність, вартість. Для дослідних - сумісність зі складним вимірювальним та реєструючим устаткуванням, доступність такого обладнання в даний час.

  • > Температура рідинних середовищ. Це зазвичай охолоджувальна рідина (охолодження ДВЗ), масло двигуна, масло в коробці передач, паливо, гальмівна рідина, електроліт в акумуляторі. Температура охолодження контролюється на серійних автомобілях. Також можливо контролювати температуру масла в двигуні і коробці передач. На трекових автомобілях при відборі пікової потужності контролюється температура палива, масла, охолодження. Температура зазначених рідин вимірюється в межах -40 ... +200 °С.
  • > Температура електроліту в акумуляторах повинна враховуватися для установки оптимального напруги зарядження на генераторі. Це робиться зазвичай на етапі випробувань. Використовуються скляні термометри або засклені термопари.

На електромобілях можуть використовуватися акумулятори з робочою температурою електроліту 300 ... 350 °С або тверді паливні елементи з робочою температурою до 1000 °С, при цьому система управління і діагностики повинна постійно контролювати цю температуру.

  • > Температура повітря на серійних автомобілях контролюється на вході в двигун, за бортом, в салоні. При випробуваннях вимірюється температура повітря поблизу електронних компонентів, верхня межа зазвичай 85 ... 125 °С.
  • > Температура в каталітичному нейтралізаторі раніше контролювалася лише на етапі випробувань, тому що її високі робочі значення (> 350 ° С) не повинні чинити негативного впливу на близько розташовані вузли автомобіля. Сьогодні є необхідність прискореного розігріву нейтралізатора при пуску двигуна для якнайшвидшого його приведення у робочий стан і зменшення токсичності вихлопу. Розігрів здійснюють або бензиновим пальником або електричним, при цьому здійснюється контроль за температурою нейтралізатора. Вимірювання температури проводиться також з діагностичною метою.
  • > Температура давача кисню (> 350 °С) контролюється на етапі випробувань автомобіля і двигуна.
  • > Температура повітря в шинах, поряд з тиском, вимірюється на дослідних і трекових моделях автомобілів. Наприклад, система Michelin для трекових автомобілів Peugot Proxima має давачі в кожному колесі, сигнали передаються по радіочастоті приймачу і потім в інформаційну систему водія. При t > 85 °С дана система рекомендує знизити швидкість до 240 км / год, при t > 90 °С до 160 км / год, при t > 100 ° С - зупинитися.
  • > Температура в силових електронних і інтегральних схемах контролюється автоматично. Це зберігає дорогі компоненти в аварійних режимах, наприклад, при короткому замиканні.

Очевидно, що давачі температури на автомобілі різняться за призначенням і мають різні робочі діапазони.

У табл. 2.7 наведені типи давачів. Тип Р - використовується на серійних моделях; тип D - на дослідних автомобілях при їх випробуваннях; тип F - для можливого використання в майбутньому.

Таблиця 7

Тип давача

Діапазон температур, °C

Використання

Термістор

0 … 500

P

Термопара

-200 … +3000

D

Біметалічна пластина

-50 … +450

P

Потенціометричний

-40 … +125

P

Резистор (платиновий)

-200 … +850

P

p-n-перехід

-40 … +200

P

Термостат

-50 … +500

P

Волоконна оптика

0 … +1800

D/F

Термоіндикатори

-40 … +1350

D

Інфрачервоний термометр

-200 … +1000

D

Термістори.

Термістори найбільш часто використовуються для вимірювання температури на автомобілях. При зміні температури змінюється електричний опір термістора і вихідний сигнал давача у вигляді струму або напруги.

В основному термістори мають негативний температурний коефіцієнт опору. Термістори, що використовуються в автомобільній промисловості, мають опір від декількох кілоом при 0 до сотень ом при 100 °С. Такий динамічний діапазон зміни опору вважається задовільним для всіх автомобільних потреб.

Термістори виготовляються з напівпровідників, наприклад, з окису нікелю або окису кобальту. При збільшенні температури в напівпровіднику зростає кількість вільних електронів і зменшується електричний опір. Система вимірювання температури на основі термістора має високу чутливість, так як відносно невеликі зміни температури призводять до значних змін опору.

На рис. 12 показана найпростіша схема перетворювача температури в напругу. Напруга живлення повинна бути стабільною, робочий струм не повинен нагрівати термістор, інакше виникатимуть додаткові похибки. Температура термістора збільшується на 1 °С на кожні 1,3 мВт потужності, яка розсіюється.

Схема ввімкнення термістора RT

Рис. 12. Схема ввімкнення термістора RT

Типовий приклад застосування термісторів на автомобілі - давач температури охолоджувальної рідини (рис. 13). Давач вкручений у випускний патрубок охолоджувальної рідини, закріплений на голівці блоку циліндрів або безпосередньо в голівці блоку, тобто знаходиться в потоці охолоджувальної рідини.

Давач температури охолоджувальної рідини

Рис. 13. Давач температури охолоджувальної рідини

При низькій температурі охолоджувальної рідини давач має високий опір (100 кОм при -40 °С), а при високій температурі - низький (70 Ом при 130 °С). Електронний блок управління подає на давач через опір певної величини напругу 5 В (утворюючи таким чином дільник напруги) і вимірює падіння напруги на давачі. Воно буде високим при холодному двигуні і низьким, коли двигун прогрітий. З падіння напруги блок управління визначає температуру охолоджувальної рідини. Ця температура впливає на роботу більшості систем, якими управляє електронний блок керування.

> Термісторний давач температури повітря має аналогічну конструкцію. Він розташований в системі подачі і очищення повітря. Робочий діапазон температур -40 ... 120 °С.

У деяких випадках, з метою підвищення чутливості, передбачено шунтування додаткового опору R в схемі показаній на рис. 12. При цьому характеристики термісторного давача змінюються відповідно до табл. 8.

Таблиця 8

Температура, °C

Опір термістора, Ом

Вихідна напруга, В

Шунт вимкнений

-40

>100000

5,00

-8

3260

3,93

0

2940

3,56

10

2445

2,98

20

1956

2,41

30

1493

1,86

40

1115

1,40

Шунт ввімкнений

50

786

3,69

60

566

3,27

70

426

2,87

80

308

2,44

90

226

2,05

100

170

1,70

110

128

1,39

120

98

1,15

Термопари.

Термопара являє собою пристрій, що складається з двох провідників з різнорідних металів або сплавів із зварним контактом на одному з кінців. На іншому кінці два провідники з'єднані один з одним, так що утворюється замкнуте коло. Якщо температури, при яких знаходяться два протилежні контакти різні, то в замкнутому колі буде протікати струм. Цей струм існує в колі до тих пір, поки існує різниця температур. Електрорушійна сила, що викликає спостережуваний струм, називається термоЕРС Зебека. Якщо замкнуте коло розірвати посередині, то напруга між її розімкнутими вільними кінцями буде функцією різниці між температурою зварного контакту і температурою вільних кінців і буде залежати від конкретної комбінації матеріалів у термопарі.

Термопари використовуються зазвичай для вимірювання високих температур. Наприклад, термопара виконана зі сплаву 70% платини і 30% родію або 94% пла тини і 6% родію, працює в діапазоні температур 0 ... 1500 °С. Такий давач встановлюється у випускному трубопроводі.

Термопари в автомобілях використовуються на етапі випробувань.

Інші типи давачів температури.

  • > У давачі температури па основі біметалічного чутливого елемента (рис. 14) використовується властивість різних металів по-різному змінювати свої лінійні розміри в залежності від температури. Вигин (переміщення) пластини використовується для замикання або розмикання контактів або переміщення движка потенціометра. У першому випадку виходить дискретний, а в другому - аналоговий давач температури.
  • >У давачах температури, реалізованих на p-n-переході, використовується властивість переходу змінювати спадок напруги в залежності від температури при постійному струмі, наприклад, в якості такого давача використовується перехід база-емітер кремнієвого транзистора з малим струмом колектора ( близько 0,1 мА) для запобігання саморозігріву. У діапазоні температур -40 ... + 150 °С напруга на переході змінюється від 730 до 300 мВ з нелінійністю ± 3 мВ. Подібні давачі розташовуються безпосередньо в мікросхемах силових перетворювачів і стабілізаторів.
Біметалічний чутливий елемент

Рис. 14. Біметалічний чутливий елемент

  • > Термостат - це механічний давач температури. Елемент, що розширюється, приводить в дію клапан, який перенаправляє потік охолоджувальної рідини в радіаторі.
  • > Термоіндикатори - матеріали, температура плавлення яких калібрується з точністю до ± 1 °С, при цьому змінюється колір. Використовуються у вигляді фарби або аплікацій, які наносяться на поверхню, що перевіряється під час випробувань автомобіля.
  • > Інфрачервоні термометри (пірометри) визначають температуру тіл по їх тепловому випромінюванню. Метод безконтактний.

Датчики вологості.

Цей тип давачів інтенсивно використовується під час кліматичних випробувань автомобіля. На серійних автомобілях вони поки що не встановлюються.

В основному використовуються давачі відносної вологості - резистивні та ємнісні. У ємнісних вологість змінює діелектричні властивості ізолятора (полімерної плівки). Такі давачі стабільні, працюють до 180 °С. У резистивних давачах змінюється опір об'ємного полімеру в залежності від відносної вологості. Наприклад, при зміні відносної вологості в межах 10 ... 100% опір давача змінюється в діапазоні 2•107 ... 2•103 Ом.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее