Provoz motoru v automobilu je spojen s neustálým procesem spalování palivové směsi. Z tohoto důvodu se může spalovací motor (ICE) přehřát a selhat. Aby se takovým incidentům předešlo, je spalovací motor nuceně chlazen cirkulací speciální kapaliny. Jeho stav je však monitorován snímačem teploty chladicí kapaliny (CTS).
Jmenování
Takový snímač je navržen tak, aby monitoroval stav motoru automobilu zaznamenáváním změn teploty chladicí kapaliny. K tomuto účelu se umístí do nemrznoucí směsi, kde dochází k přímé interakci mezi citlivým prvkem a vrstvou chladicí kapaliny. Všimněte si také, že některá auta umisťují dva senzory ve vztahu ke vstupnímu a výstupnímu potrubí chladicího systému, díky čemuž počítač porovnává naměřené hodnoty.
Senzor přenáší naměřená data do řídicí jednotky pro další nastavení systému. Logický blok rozhoduje, zda pokračovat v provozu vozu ve stejném režimu nebo snížit parametr ovlivňující topný faktor. Kromě elektronických modelů existují také mechanické senzory, které jsou navrženy tak, aby neinteragovaly s logickou jednotkou, ale aby zobrazovaly informace na teploměru v kabině. U mechanických modelů rozhoduje o změně jízdního režimu nebo úplném zastavení jednotky sám řidič.
V závislosti na modelu stroje je snímač navržen tak, aby vykonával následující funkce:
- Řízení teploty v určitém časovém okamžiku pro chladicí systém.
- Vliv na volbu provozního režimu v závislosti na aktuální situaci.
- Dává signál k nouzovému spuštění nebo zastavení motoru v případě prudkého zvýšení nebo snížení teploty.
- Řízení předstihu nebo retardace zážehu – umožňuje regulovat intenzitu emisí výfukových plynů a zatížení pístového systému.
- Vydání signálu k obohacení palivové směsi v případě nepřijatelného poklesu teploty chladicí kapaliny.
Zařízení a princip činnosti
Na rozdíl od zastaralých modelů jsou moderní zařízení pro regulaci teploty založena na provozu termistoru. V souladu s článkem 22 GOST 21414-75 se jedná o nelineární rezistor, který mění hodnotu vlastního ohmického odporu v závislosti na stupni ohřevu nebo chlazení.
Rýže. 1. Konstrukce snímače teploty chladicí kapaliny
Snímač teploty chladicí kapaliny využívá odporové prvky se záporným teplotním koeficientem. To znamená, že na rozdíl od klasických materiálů vodičů, kde se ohmický odpor zahříváním zvyšuje, vede zvýšení teploty snímače ke snížení odporu.
Například při měření odečtů při +20 ºС bude odpor termistoru 3,5 kOhm. Když se nemrznoucí směs zahřeje na +90 ºС, odpor snímače klesne na 0,24 kOhm. Existují ale výjimky, například ve vozech Renault má snímač kladný teplotní koeficient.
Princip činnosti snímače teploty chladicí kapaliny je založen na následujícím schématu:
- Když je motor v klidu, chladicí kapalina bude mít teplotu srovnatelnou s okolním prostředím. Odpor termistoru Rt snímače zůstane na maximální úrovni a přivedené napětí prakticky neprodukuje žádný proud do obvodu indikace logického bloku.
- Když jsou kontakty V ve spínači zapalování sepnuté, spolu se startováním motoru bude do snímače teploty přivedeno napětí z baterie A. S rostoucí rychlostí se odpor termistoru Rt snižuje v souladu s jeho charakteristikou.
- Pokud je překročen přípustný teplotní limit, Rt přejde do kondukčního režimu. Podle Ohmova zákona se zvýší množství proudu procházejícího termistorem. Signál přijde do logického bloku a bude dán povel ke snížení objemu vstřikovaného paliva, případně snížení počtu otáček klikového hřídele.
- S klesajícími otáčkami a výkonem motoru se časem spalovací prostor ochladí a spalovací motor se vrátí na standardní teplotu. Chladicí kapalina se ochladí a odpor termistoru Rt se opět zvýší. Velikost proudu v obvodu indikace logického bloku se opět sníží a vůz se vrátí do normálního provozu.
V závislosti na velikosti úbytku napětí na termistoru Rt snímače bude posouzen aktuální teplotní režim. V tomto příkladu jsme se podívali na metodu elektrického měření, ale některé typy snímačů mohou využívat i mechanický, který funguje díky teplotní roztažnosti.
Kde se nachází?
Chcete-li provádět jakékoli operace se snímačem teploty chladicí kapaliny, musíte jasně porozumět umístění jeho instalace. Je třeba poznamenat, že místo instalace se bude lišit v závislosti na modelu vozu. Proto je při hledání lepší nahlédnout do pokynů výrobce, které udávají polohu kontaktu s chladicí kapalinou.
Rýže. 3. Místo instalace snímače teploty chladicí kapaliny
Nejběžnější místo instalace je:
- hlava válců nebo výfukové potrubí;
- horní hadice chladiče;
- pouzdro termostatu;
- v některých situacích mohou být instalována dvě teplotní čidla – na vstupu a na výstupu.
Místo instalace zajišťuje kontakt snímacího prvku s chladicí kapalinou. Pokud však ze systému uniká nemrznoucí kapalina, může se přerušit kontakt a regulace teploty může přestat. V důsledku toho obdržíte nesprávné údaje, což může vést k selhání systému.
Rozbití značky
Stejně jako poruchy jakéhokoli zařízení v autě může porucha snímače teploty chladicí kapaliny vést k nežádoucím následkům.
Když se auto pohybuje, porucha se může projevit jako:
- problematické startování motoru v chladném počasí;
- atypické zvuky z výfukových plynů při běžícím motoru;
- při dosažení maximální teploty se motor zastaví;
- Chladicí ventilátor se nespustí, když se spalovací motor zahřeje;
- nadměrná spotřeba paliva nad stanovenou normu.
Moderní automobily zobrazují na displeji údaje o porušení teploty chladicí kapaliny. Příčinou poruchy může být buď mechanická závada (přetržené závity, prasknutí pouzdra, spálený termistor) nebo elektrická závada (zkrat v měřicím obvodu nebo přerušený vodič). Abyste se ujistili, že váš předpoklad je správný, zkontrolujte snímač a v případě potřeby jej vyměňte za nový.
Zkontrolujte a vyměňte
Je třeba poznamenat, že výskyt charakteristických znaků může být způsoben jinými poruchami. Například porucha chladicího ventilátoru nebo nedostatek chladicí kapaliny. Nejprve proto musíte zkontrolovat funkčnost a správnost údajů snímače teploty chladicí kapaliny.
V praxi existuje poměrně velké množství metod, některé z nich můžete implementovat i doma. Jiné, jako je snímání oscilogramů, budou prováděny pouze na čerpacích stanicích. Sami proveďte vnější kontrolu snímače chladicí kapaliny – neměly by na něm být žádné stopy rzi, nemrznoucí kapaliny, praskliny ani jiné stopy.
Pokud snímač funguje externě, zkontrolujte jej pomocí multimetru, abyste to udělali:
- Odpojte kabel od kontaktů snímače – pro měření musíte získat přístup.
- Měření se provádí zpočátku se studeným spalovacím motorem. Pokud tato podmínka není splněna, vyšroubujte snímač z jeho uložení a ponořte citlivý prvek do studené vody.
- Připojte sondy multimetru ke svorkám snímače a změřte hodnotu ohmického odporu.
- Poté nastartujte spalovací motor a počkejte, až se zapne chladicí ventilátor, pokud jste odšroubovali teplotní čidlo, vložte jej do vroucí vody. Znovu změřte hodnotu přechodového odporu.
- Porovnejte výsledné údaje o odporu pro váš model auta. Níže je například následující tabulka:
Tabulka: závislost odporu a úbytku napětí teplotního čidla na stupni ohřevu
| Teplota chladicí kapaliny (°C) | Odpor (Ohm) | Napětí (V) |
| 4800 – 6600 | 4,00 – 4,50 | |
| 10 | 4000 | 3,75-4,00 |
| 20 | 2200 – 2800 | 3,00 – 3,50 |
| 30 | 1300 | 3,25 |
| 40 | 1000-1200 | 2,50 – 3,00 |
| 50 | 1000 | 2,5 |
| 60 | 800 | 2,00-2,50 |
| 80 | 270 – 380 | 1,00-1,30 |
| 110 | 0,5 | |
| přetržení řetězu | 5,0 0,1 ± |
V uvažovaném příkladu bude ve studeném stavu při +10 ºС odpor 4000 Ohmů. Po vložení do vroucí vody bude mít funkční snímač odpor v rozsahu 200 – 270 Ohmů. Pokud jsou hodnoty radikálně odlišné, došlo k poruše snímače a v takovém případě musí být vyměněn.
Chcete-li vyměnit snímač teploty chladicí kapaliny, vypusťte nemrznoucí směs z chladicího systému. Pokud jste tak již neučinili, odpojte napájecí kabel. Poté pomocí nástrčného klíče nebo vidlicového klíče odšroubujte samotný snímač.
Nainstalujte nový snímač chladicí kapaliny do sedla, nezapomeňte nasadit těsnění. Pevně jej upněte klíčem podél závitu, dokud se nezastaví.
Rýže. 8. Pevně upněte nový snímač pomocí klíče
Výměna je dokončena, můžete připojit napájecí kabel a zpět naplnit chladicí kapalinu.
Speciální zařízení – teplotní senzory – pomáhají řídit stupeň zahřátí jakéhokoli předmětu bez ohledu na jeho fyzický stav. Jejich principy fungování a provedení se mohou výrazně lišit. To vám umožní vybrat nejlepší možnost v závislosti na vašich cílech. Vzhledem k tomu, k čemu je zařízení určeno, stojí za to zjistit, jak zařízení připojit tak, aby vám umožnilo odečítat údaje s danou přesností.
Hlavní odrůdy
Pro usnadnění výběru vhodného modelu stojí za zvážení hlavních typů teplotních snímačů, pochopení jejich struktury a konstrukčních prvků. To vám umožní určit nejlepší řešení pro konkrétní situaci.
Termočlánek
Teplotní senzor se skládá ze dvou vodičů vyrobených z různých kovů. Konce těchto drátů tvoří kontakt, vytvořený kroucením, svařováním na tupo nebo vytvořením úzkého svaru. Tento kontakt se nazývá hot junction.
Na volné konce jsou připevněny kompenzační vodiče sloužící k připojení měřicího přístroje nebo automatického řídicího zařízení. Kontakt vytvořený v těchto spojovacích bodech se nazývá studený spoj.
Když se konce vodičů ocitnou v oblastech zahřátých na různé teploty, vytvoří se uvnitř teplotního senzoru elektrický proud. Jeho síla přímo závisí na materiálech použitých k výrobě termočlánku a může se lišit v širokém rozsahu.
Nejpoužívanější termočlánky jsou:
- chrom-hliník;
- železo-nikl;
- Měď-konstantan a další.
Pozornost! Náklady na termočlánek přímo závisí na typu materiálu použitého k výrobě drátů.
Termočlánek umožňuje určit teplotu s poměrně vysokou přesností. Získání požadovaných parametrů však může být poměrně obtížné. Princip činnosti snímače předpokládá teplotní rozdíl mezi konektory. Využívá se tzv. termoelektrický jev. Horký spoj musí být umístěn uvnitř látky, jejíž stupeň ohřevu má být řízen. Chlad – v prostředí.
Termistory
Taková zařízení se vyznačují jednodušším principem činnosti. Využívají závislosti odporu materiálu na stupni ohřevu okolního vzduchu. Dělí se na negativní (NTC) a pozitivní (PTC). Nejvyšší přesnost vykazují teplotní senzory vyrobené z platiny.
Provozní parametry termistorů jsou určeny dvěma charakteristikami:
- základní odpor;
- teplota, při které byl nalezen první parametr.
Podle GOST by měl být základní odpor stanoven při 0 °C pomocí několika jmenovitých odporů a teplotního koeficientu v závislosti na hodnotě odporu při požadované a nulové teplotě. Pro výpočet se používá speciální vzorec.
V regulačním dokumentu naleznete také tabulkovou hodnotu teplotního koeficientu pro termočlánky z niklu, platiny a mědi a polynomické koeficienty, které umožňují vypočítat teplotu objektu v závislosti na skutečné hodnotě odporu.
Za problém termistoru se považuje nízký teplotní koeficient odporu. Postup použití přímo závisí na konfiguraci konkrétního modelu. Základní jsou do obvodu zařazeny ze zdroje a řízeného rozdílového napětí. Pro přesnější určení je vhodnější použít analogově-digitální převodníky. Pokud má snímač analogový výstup, je hodnota digitalizována připojením termistoru k převodníku.
kombinovaný
Zařízení se skládá z několika vodičů, které tvoří jediné zařízení. Některé modely mají vestavěné digitální rozhraní. Kombinované senzory se používají, pokud potřebujete paralelně připojit zařízení. Toto zařízení umožňuje provádět výpočty s chybou 2 °C. Rozhraní je však potřeba optimalizovat.
Digitální
Mají tříkolíkový mikroobvod. Ke čtení indikátorů se používá několik paralelně pracujících senzorů. Odečítají s poměrně vysokou přesností. Asi 0.5 °C. Lze použít v širokém teplotním rozsahu. Získání požadované hodnoty však trvá hodně času, asi 750 sekund. Dobu můžete zkrátit úpravou parametrů.
Bezkontaktní
Zařízení obsahuje tenký film vyhřívaný infračervenými paprsky. Takové teplotní senzory jsou instalovány uvnitř pyrometrů, což umožňuje určit stupeň zahřátí předmětu na dálku. To je relevantní při měření teploty těles zahřátých na dostatečně vysokou teplotu. V takové situaci je použití kontaktních zařízení nemožné. Přesnost odečtů je však v tomto případě stále nízká.
Existují také bezdotykové senzory pro měření stupně zahřátí kovu. Díky takovému zařízení, napojenému na speciální zařízení, je možné sledovat stav slitiny zahřáté na teplotu vyšší než 1000 °C. Jedná se o vhodnou variantu pro slévárny a válcovny, kovárnu a lisovnu a řadu specializovaných podniků zabývajících se výrobou žáruvzdorných materiálů.
Кварцевые
Relevantní pro objekty, jejichž úroveň vytápění je mimo standardní hodnoty. Jsou žádané, pokud se teplota pohybuje od -80 °C do 250 °C. Jejich princip fungování je založen na využití frekvenční závislosti. Může provádět několik funkcí v závislosti na umístění řezu podél os krystalu.
Quartz snímače se vyznačují vysokou stabilitou, rozlišením a přesností při stanovení požadovaného parametru. Jsou považovány za výhodnější při měření požadovaného parametru. Nejčastěji jsou instalovány uvnitř digitálních teploměrů.
Umožňuje provádět měření pomocí rozdílu potenciálu na rezistoru. Ten závisí na stupni zahřátí zařízení. Pro použití takového zařízení je potřeba znát jednu z teplot. Porovnáním dvou získaných zvuků ze známé a zjištěné teploty se určí požadovaný parametr.
Díky principu činnosti takového snímače je možné měnit teplotu v rozsahu od −270 °C do +1100 °C. V tomto případě je možné měnit ukazatele v termodynamice, ale implementovat tuto metodu do praxe je poměrně obtížné.
Nukleární kvadrupólová rezonance
Bimetalový termostat využívá momentu vzniklého jádra při vychýlení náboje ze symetrie koule a gradientu proudového pole krystalové mřížky. Frekvence je ovlivněna gradientem mřížkového pole, který se může měnit v poměrně širokém rozsahu v závislosti na látce. Čím vyšší je stupeň ohřevu objektu, tím vyšší je frekvence.
NQR tvoří ampuli, do které je látka umístěna. Je umístěn uvnitř indukčního vinutí pro další připojení k obvodu generátoru. Když se frekvence shodují, energie emitovaná generátorem je absorbována. Pokud se měření provádí za studena, je chyba 0.02 stupně. Při zahřátí na 27 °C se přesnost měření zvyšuje. Mezi výhody patří stabilita ukazatelů. Transformační funkce je však nelineární.
Objemné
Bimetalová zařízení využívají schopnost materiálu expandovat a smršťovat se při změnách teploty. Rozsah působení přímo závisí na stabilitě materiálu. Teplota se může pohybovat od -60 °C do +400 °C. Chyba se pohybuje v rozmezí 1–5 %.
Pokud se přístroj používá k měření stupně ohřevu kapaliny, přesnost měření se zvyšuje a chyba se snižuje na 1–3 % v závislosti na prostředí. Provozní interval je také ovlivněn teplotou, při které kapalina vře nebo zamrzne.
odvedeny
Tento typ zahrnuje všechny digitální modely, které používají kanály k přenosu signálů. Kapacita kanálu zařízení závisí na počtu zúčastněných „dálnic“. Jeden model může mít jeden kanál, jiný tři.
Jmenování
Potřeba použití senzorů, které monitorují teplotní parametry, může nastat v různých situacích. Tato univerzální zařízení se používají všude v podnicích, kde stabilita teplotních parametrů může poškodit kvalitu výrobků nebo ovlivnit technické vlastnosti používaného zařízení.
Jsou aktivně zapojeni v podnicích ropného, plynárenského a energetického komplexu, zajišťujících realizaci technologických procesů ve slévárnách, strojírenství, válcovací výrobě, při výrobě kovových konstrukcí a strojním zpracování. Jsou nepostradatelné v dopravním průmyslu, potravinářských podnicích, farmacii a zemědělství.
- řídí průběh chemických reakcí;
- je prováděn vědecký výzkum;
- stupeň zahřátí zpracovaného produktu se udržuje v daném rozmezí;
- optimální teplotní parametry jsou udržovány v různých uzlech silniční a železniční dopravy;
- jsou vytvořeny potřebné podmínky pro zpracování obilí a výrobu krmiv;
- teplota konkrétního objektu je měřena s danou přesností;
- Je implementována zpětná vazba, díky které je možné předejít předčasnému selhání zařízení.
Pozornost! Termočlánky lze použít nejen k regulaci teploty, ale také fungují jako zdroj energie.
Jak si vybrat
Chcete-li se rozhodnout, který senzor k měření teploty je potřebný, stojí za to zvážit řadu parametrů. Při správném výběru bude možné zajistit pohodlný provoz zařízení. Za pozornost stojí:
- Pracovní teplota. Zařízení konkrétního typu jsou zaměřena na použití v určitém teplotním rozsahu. To zohledňuje chybu, se kterou jsou výsledky určeny. Pro malé rozdíly můžete použít termistory. Pokud bude operace prováděna v poměrně drsných podmínkách, stojí za to zvolit zařízení typu hluku;
- Podmínky pro měření. Schéma zapojení se může lišit. Některá zařízení umožňují umístit teploměr dovnitř materiálu, jiná umožňují měření pouze zvenčí. Radiační modely vám umožní snímat přes překážku. V přítomnosti agresivního prostředí se upřednostňují modely v pouzdru odolném proti korozi nebo vzdálené bezkontaktní senzory;
- Čas do výměny nebo kalibrace. Závisí na pracovních podmínkách. Snímač teploty vzduchu lze použít za normálních podmínek, s vysokou vlhkostí, nebezpečím požáru a v oxidačním prostředí. Pokud kalibrace není možná, bude nutné zařízení vyměnit;
- Velikost výstupního signálu. Jeho parametry musí korelovat se schopnostmi elektrospotřebičů a zohledňovat pořadí dalšího zpracování. Parametry výstupního signálu závisí na indikátorech teploty, které se později přemění na energii.
- Chyba. Měření s vysokou přesností zabere více času. Největší přesnost mají digitální modely senzorů, které měří teplotu vnitřního vzduchu. Bimetalový teploměr využívající princip NQR umožňuje měřit rychleji než jiné analogy;
- Povolení. Ovlivňuje přesnost provedených měření. Při provozu v nízkém režimu 0.5 °C, v maximálním režimu – 0.625 °C;
- Napětí. Odpor rezistoru výrazně ovlivňuje výstupní napětí. Ten může být lineární nebo nelineární. Teplota objektu ovlivňuje referenční hodnoty nastavené na svorkách teploměru každého čidla;
- Provozní doba. Ovlivňuje rychlost získávání měření. Rychlá měření jsou získána s velkou chybou. Je-li požadována přesnost, bude třeba zanedbat dobu odezvy.
Kde koupit
Různé senzory lze vždy zakoupit v blízké specializované prodejně. Je tu ale ještě jedna možnost, která se nedávno dočkala výrazných vylepšení. Na zásilku z Číny již nemusíte dlouho čekat: internetový obchod AliExpress nyní nabízí možnost zasílat zásilky z překladišť umístěných v různých zemích. Například při objednávce můžete zadat možnost „Dodávka z Ruské federace“.
Postupujte podle odkazů a vyberte:
Pořadí připojení
Schéma zapojení teplotního čidla se může výrazně lišit. Vše závisí na tom, která odrůda je preferována. Než přistoupíte k instalaci, je nutné určit požadovanou přesnost a účel zařízení. Pokud má být použit k regulaci teploty vnitřního vzduchu, bude zapotřebí jeden okruh. Pokud potřebujete změřit stupeň zahřátí látky, budete muset použít jinou.
Jak připojit křemík
Pro připojení snímače teploty křemíkového typu lze použít následující obvod:
- 2-drát. Je relevantní při absenci zvýšených požadavků na vysokou přesnost, protože v tomto případě se k naměřenému odporu přičte odpor připojených vodičů. To výrazně zvyšuje množství dalších chyb;
- 3-drát. Instalace snímače teploty podle tohoto schématu zlepšuje přesnost. Toto zapojení umožňuje změřit odpor vodičů a následně odečíst výslednou hodnotu od naměřené;
- 4-drát. Podle tohoto schématu je zařízení připojeno tak, aby zcela eliminovalo vliv napájecích vodičů. To vám umožní zbavit se dalších chyb a výrazně zvýšit přesnost ovládání.
Jak připojit termočlánek
Pro připojení studených konců se používají kompenzační vodiče nebo se instalace provádí přímo na analogové vstupní svorky. V tomto případě je důležité dodržet polaritu na vstupu do průmyslového regulátoru používaného pro softwarovou kompenzaci teploty studeného konce a následný výpočet teploty v daném bodě.
Vnitřní kompenzace se provádí pomocí teploty modulu použitého pro připojení termočlánku. Pro přesnou vnější kompenzaci je teplota studeného konce řízena přídavným odporovým teploměrem připojeným na speciální vstup.
Jak používat bezkontaktní zařízení
Bezdotykové snímače teploty mají schopnost určit stupeň zahřátí zařízení. V tomto případě není nutné přímé připojení. Zařízení se přiblíží k ovládanému objektu a je zajištěno jeho vyrovnání s odpovídajícím senzorem. To má významný vliv na konečný výsledek, který do značné míry závisí na zkušenostech a znalostech specialisty provádějícího měření. Pokud změníme bezkontaktní zařízení na kontaktní model, přesnost se zvýší.
Schéma uvedené v návodu ke konkrétnímu zařízení ukazuje postup připojení a následného provozu teplotního čidla. Než začnete s instalačními pracemi, měli byste se s ním pečlivě seznámit, abyste se vyhnuli běžným chybám, kterých se při instalaci sami dopouštějí nezkušení uživatelé.
