Цифровой измеритель остатка топлива и напряжения АКБ для автомобиля (ATMega8 и дисплей от Nokia 1110i)

28.02.2022 3 016 Датчики

Автор:Иван Баранов

Датчик уровня топлива в автомобиле представляет собой контроллер, предназначенный для мониторинга объема горючего в баке. Его наличие позволяет автовладельцу своевременно заправить бак, чтобы не произошла остановка на дороге во время движения.

[ Скрыть]

Устройство датчика уровня топлива

Измерители уровня бензина или дизельного горючего в авто делятся на два вида — рычажные и трубчатые. В зависимости от типа топливного контроллера его устройство и принцип действия будут разными. Цифровые или электронные датчики на современных авто практически не используются ввиду того, что они характеризуются низкой точностью работы.

Рычажная разновидность устройств

Трубчатый контроллер определения уровня топлива

Рычажный

Основные составляющие элементы датчика уровня топлива рычажного типа в транспортном средстве:

• потенциометр;
• поплавок;
• рычажный элемент.

Сам потенциометр включает в себя два сектора. На одну из составляющих наносится пластина, выполненная из резистивного материала. Второй сектор представляет собой бегунок, который контактирует с пластиной и рычагом. Другая часть детали связана с поплавком.

Трубчатый

Детали трубчатого вида имеют отличия в плане конструктивных составляющих. Такие контроллеры не оснащаются потенциометрами, но в них используется его принцип действия.

Основные составляющие элементы устройства:

1. Защитная трубка.
2. В самой трубке установлена направляющая составляющая.
3. Поплавок, который движется по стойке.
4. Закольцованный проводник сопротивления. Этот компонент подключается к электроцепям, которые идут к индикатору, расположенному в салоне машины на приборной панели.
5. Контактные кольца. Они располагаются внутри поплавка. Эти элементы всегда контактируют с электроцепью, что обеспечивает возможность дополнительного кольцевания цепи сопротивления.

Мониторинговые системы контроля

Контроллер, подключенный к системе мониторинга, является наиболее эффективным вариантом проверки расхода горючего и объема в баке. Подобные системы обладают возможностью получения данных по пробегу машины, что актуально для коммерческих транспортных средств. Информация о пробеге моментально передается на диспетчерский пульт, расположенный удаленно. Это говорит о том, что при наличии данных о машине посредством специальной формулы можно высчитать затраченный объем горючего.

Основные минусы таких систем:

1. Стоимость эффективных и качественных систем обычно высокая. Если машина оборудована дизельным двигателем, то на нее придется установить не меньше двух расходомеров.
2. Трудность монтажа. Для установки потребителю придется выполнять врезку приборов в топливную магистраль и другие элементы системы авто. Выполнить задачу самостоятельно практически невозможно, потребуется помощь квалифицированных мастеров. За это также придется заплатить.
3. Высокая чувствительность мониторинговых расходомеров к низким отрицательным температурам. Если вязкость горючего увеличена, то работа силового агрегата будет невозможной в результате того, что топливо не сможет проходить через расходомер.
4. Устройство оборудуется входным фильтрующим элементом. Эта составляющая при регулярной эксплуатации авто и его заправке низкокачественным горючим может забиваться. На фильтре оседают инородные частицы и грязь. В результате прохождение топлива становится затруднительным, а мониторинг расхода невозможен.

Разновидности

Выше была описана конструкция и принцип действия существующих ДУТ. Таким образом, все измерители уровня горючего можно разделить на контактные и бесконтактные. Представителями первого вида являются рычажные и трубчатые устройства. Рычажный тип является универсальным ДУТ, так как может быть установлен в любой бензобак.

Бесконтактных ДУТ существует несколько видов:

1. Датчик уровня топлива ультразвуковой. Он расположен с внешней стороны топливного бака и контрольном информационном блоке. В зависимости от вида топлива используется определенная программа. Данные измерители самые взрывозащищенные.
2. У магнитных приборов чувствительный элемент герметично закупорен и не контактирует с топливом. Информация об уровне горючего также передается с помощью поплавка, который соединен с магнитом. Созданный электрический импульс считывается прибором и передается на приборную панель, показывая уровень горючего в баке.
3. В радиоуправляемых устройствах информация передается на панель приборов с помощью радиосигнала. Отличительной особенностью этих устройств является питание. Они запутываются от батареи, срок годности которой составляет около 7 лет. Они не зависят от зарядки аккумулятора автомобиля, поэтому дают более точные показания.

По передаваемому сигналу ДУТ делятся на аналоговые и цифровые. Первый вид приборов дает большую погрешность показаний, поэтому в настоящее время почти не используется. Цифровые устройства переводят аналоговые сигналы в цифру, а затем анализируют данные и корректируют погрешности с учетом геометрии топливного бака и неравномерности уровня горючего. Электронный указатель уровня топлива дает наиболее достоверную информацию, погрешности возможны лишь при физическом измерении объема горючего.

Можно изготовить ДУТ своими руками. Для этого нужно уметь обращаться с паяльником и иметь знания по электротехнике. При изготовлении следует учесть, что сигнал зависит от значения уровня топлива. Конструкция устройства довольно сложная. При опускании топлива на определенную отметку также опускается поплавок, но на указатель приборной доски данные приходят с некоторой задержкой.

Установить можно либо аналоговый, либо цифровой указатель уровня топлива своими руками. Последний дает показания поточнее, так как может корректировать и выравнивать полученные данные.

Самодельный измеритель топлива состоит из двух модулей, соединенных тремя проводами. Один модуль емкостного датчика, второй — модуль отображения. Модель датчика получает питание по двум проводам. Модуль отражателя по третьему проводу получает сигнал, преобразовывает его в показатель уровня горючего (автор видео — Вова Гришечко).

Современные датчики: преимущества

Ситуаций, когда рассматриваемое изделие работает некорректно, не так уж много. Большинство из них случается уже после 5-10 лет эксплуатации транспортного средства, когда механическая часть изделия изнашивается. Конструкция, материалы и герметичность большинства ДУТ позволяет им функционировать вплоть до утилизации машины. Среди главных достоинств изделия следует отметить:

• доступную цену;
• полную герметичность;
• простоту и надежность конструкции;
• высокий уровень устойчивости к механическим воздействиям.

В среднем, цена ДУТ составляет в пределах 1-2 тыс. рублей. При необходимости они легко демонтируются и меняются. Среди недостатков топливных датчиков выделим низкую окислительную стойкость металлических пластин, вследствие чего часто наблюдается несоответствие положения стрелки горючего на приборной панели с текущим уровнем в баке.

Принцип работы датчика

Принцип функционирования приборов разного типа имеет отличия.

Принцип работы датчика рычажного вида

Поплавок, выполненный в корпусе полого герметического компонента всегда расположен на поверхности горючего. Само устройство может изготовляться из пластмассы либо металла. Когда топливо расходуется, этот компонент опускается, а в результате воздействия рычага происходит перемещение бегунка потенциометра.

Поплавок контактирует с секторами, к которым подключены проводники. Последние соединяются с индикатором горючего, расположенном в приборной панели. В результате изменения числа пластин, соединенных с электроцепью потенциометра, происходит изменение величины сопротивления.

Когда резервуар с горючим полный, бегунок установлен в крайней позиции, соответственно, ток поступает по самому короткому пути в потенциометре. Передача тока производится на секторе посредством пластины, расположенной с краю. Поэтому величина сопротивления достаточно низкая и составляет около 7 Ом. Когда горючее расходуется, бегунок прибора перемещается, что способствует добавлению в электроцепь новых пластин, из-за этого величина сопротивления увеличивается. Если бак заполнен наполовину, параметр сопротивления равен около 120 Ом.

Канал ГЛОНАСС мониторинг Контроль топлива показал нюансы использования мониторинговых систем.

Если бак полностью пустой, то пластинчатая часть системы задействована полностью. Поэтому параметр сопротивления будет максимально высоким и составит около 330 Ом. Все описанные значения сопротивления приведены примерно, поскольку разные модели контроллеров обладают определенными параметрами.

Основным преимуществом рычажного датчика уровня топлива является простота устройства, благодаря чему такие контроллеры считаются надежными. Их цена невысокая. Основной минус рычажного контроллера заключается в износе контактной составляющей. Кроме того, такие датчики имеют определенную погрешность значений, в частности, речь идет о машинах, оснащенных аналоговыми контроллерами.

Принцип работы датчика трубчатого вида

Принцип действия трубчатых устройств несколько другой. Через технологическое отверстие, расположенное в нижней части устройства, в защитный патрубок проходит горючее. На поверхности топлива располагается поплавок. В результате изменения положения элемента при увеличении или уменьшении объема горючего величина сопротивления меняется.

Когда резервуар топливной системы транспортного средства полон, поплавок расположен сверху защитного патрубка. При снижении объема горючего поплавок падает, а длина электроцепи возрастает, что приводит к увеличению параметра сопротивления на участке провода.

↑ Конструкция

Платы решил сделать две, одна для установки дисплея, вторая основная, платы круглые, по диаметру корпуса 50 мм. Под разъем индикатора ответной части не нашел поэтому сделал разводку под шлейф, отпаял от него разъем и припаял шлейф прямо на плату с обратной стороны, сам дисплей посадил на двухсторонний скотч.

Основная плата формально двух сторонняя, но обратная сторона вся используется под «землю» с обратной стороны установлены только стабилизаторы и транзистор, остальные детали практически все SMD установлены со стороны дорожек. Отверстия с квадратными площадками «земляные» пропаиваются перемычками, остальные отверстия со стороны «земли» рассверлены.
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Две платы между собой соединяются при помощи контактов от какого то давно разобранного разъема. В корпусе платы фиксируются на одном винте, под него на основной плате припаяна втулка с резьбой.

Кнопок как таковых нет, они и нужны то не часто, только при первоначальной настройке и калибровке, поэтому они просто выведены на разъем РС10, который стоит сзади корпуса, его фоток к сожалению нет. Так же на этот разъем выведены сигналы для программирования МК.

Почему может не работать?

Контроллеры уровня топлива в баке часто ломаются, в результате чего владельцы авто сталкиваются с проблемами. Параметры на контрольном щитке отображаются неверно либо вообще отсутствуют. Все неполадки устройств можно условно разделить на механические и электрические.

В неисправностях электролинии все просто – проблемы являются следствием:

• окисления контактных элементов;
• выхода из строя предохранительных устройств;
• повреждения электролинии.

Канал AvtoTechLife на примере автомобиля Шевроле Нива предлагает узнать о нюансах диагностики электрической составляющей ДУТ.

Механические неполадки могут быть более серьезными:

1. Поломка в результате износа рабочих секторов потенциометра. Износ элементов происходит из-за контакта потенциометра с бегунком, поскольку последний регулярно перемещается по секторам. Если износ незначительный и на секторе есть только затертая полоска, то для ликвидации неполадки можно подогнуть бегунок. Это приведет к тому, что он будет контактировать с неизношенной частью сектора. Однако в случае если полоса износа широкая, это не даст результатов, потребуется замена контроллера.
2. Изгиб рычага устройства. Неисправность обычно происходит в результате снятия контроллера и дальнейшего его монтажа, при котором были допущены ошибки. В результате контроллер работает, но при демонстрации показаний будут выводиться неверные значения. Отклонение может быть серьезным.
3. Повреждение поплавка в результате нарушения герметичности. Неисправность приведет к попаданию горючего внутрь контроллера, поэтому устройство всегда будет располагаться на поверхности. Когда объем топлива в резервуаре увеличится, датчик будет погружаться в жидкость. Выводимые на приборной панели значения будут неверными.

Неполадки такого плана приведут к полному выходу из строя либо некорректному функционированию контроллера. Стрелка на контрольном щитке может дергаться во время работы либо указывать на пустой резервуар с горючим.

Если неполадки датчика уровня топлива связаны с механической составляющей, то целесообразно произвести полную замену устройства.

Признаки неполадок

Определить неисправность в работе контроллера можно посредством диагностики, для этого надо знать признаки проблемы:

1. На приборной панели стрелка индикатора постоянно колеблется.
2. Стрелка контроллера расположена в нулевой позиции при полном резервуаре. Это свидетельствует о том, что ограничитель хода устройства находится в неверном положении.
3. При активированном зажигании стрелка индикатора на приборной панели не двигается. Обычно этот признак свидетельствует о перегорании предохранительного устройства или проблемах с электроцепью.
4. Стрелка указателя дергается и всегда падает в нулевое положение. Причиной может быть некачественное соединение контактного элемента потенциометра с токосъемником. Если ремонт датчика производится самостоятельно, то выполняется диагностика целостности обмотки потенциометра.
5. Перестал работать световой индикатор, свидетельствующий о пониженном объеме горючего. Вероятная причина заключается в неполадках работы потенциометра.
6. Некорректные показания о заполненности резервуара с горючим.

О нюансах проверки стрелки указателя контроллера рассказал канал Автоэлектрика ВЧ.

Дополнительные обозначения

Предохранители автомобиля ваз 2107 расположены следующим образом:

• лампы заднего света и фонарей заднего хода;
• электродвигатель вентилятора отопителя, насосов омывателей фар и очистителей стекла;
• сигнализатор включения обогревателя заднего стекла ваз 2107;
• указатели поворота и реле аварийной сигнализации;
• противотуманные фонари;
• тахометр, вольтметр;
• контрольные лампы давления масла, жидкости, указатели уровня и резерва топлива на щитке приборной панели, освещение панели приборов;
• прикуриватель и часы;
• звуковой сигнал ВАЗ;
• освещение салона (до 2000-го года выпуска – на потолке одна лампа, у вышедших после 2000-го – два плафона на стойках задних дверей);
• дальний свет фар;
• контрольная лампа дальнего света;
• подкапотное освещение и освещение номерного знака;
• подсветка бардачка;
• правая фара;
• левая фара.

Замена устройства

Подключать и устанавливать датчик уровня топлива можно самостоятельно. С этой задачей при соблюдении всех условий справится даже неопытный автовладелец.

При замене датчика уровня топлива надо ориентироваться на параметры электроцепи, которые указаны в сервисной документации к машине.

Как снять датчик уровня топлива

Процедура снятия устройства будет иметь определенные особенности в зависимости от модели машины. Если устройство установлено в топливный насос, его придется демонтировать из агрегата после снятия последнего.

Демонтаж контроллера выглядит так:

1. В машинах, оснащенных бензиновыми двигателями, перед снятием надо отсоединить отрицательную клемму АКБ.
2. Следующим этапом будет обеспечение доступа к контроллеру. Здесь надо ориентироваться на место монтажа устройства. Потребуется снятие декоративной облицовки багажного отсека либо демонтаж заднего сиденья. Для этого нужен комплект отверток и гаечных ключей.
3. Контроллеры уровня горючего могут оснащаться предохранительной пластинкой, расположенной на верхней части устройства. Для демонтажа этого элемента надо выкрутить винты, которые его фиксируют.
4. Следующим шагом будет очистка контроллера и рабочей поверхности резервуара, расположенной вокруг датчика. Надо удалить все загрязнения и пыль, что позволит предотвратить возможное попадание грязи внутрь резервуара.
5. Затем производится отключение подсоединенных электроцепей, при выполнении задачи их следует промаркировать, чтобы не перепутать при подключении.
6. Выполняется откручивание винтов, фиксирующих устройство к резервуару с топливом. Контроллер аккуратно извлекается, все действия выполняются осторожно, чтобы не допустить повреждения прибора. Если датчик расположен в топливном насосе, то агрегат придется разобрать или демонтировать с него верхнюю крышку, чтобы извлечь сам измеритель.

Как установить?

Установка контроллера для измерения уровня горючего выполняется так:

1. Перед процедурой монтажа производится прочистка посадочного места, надо удалить остатки герметичного клея.
2. Если комплектация контроллера включает в себя прокладку, выполняется ее монтаж на место посадки устройства. Уплотнитель надо обработать герметичным клеем, если требуется. Это позволит обеспечить качественную герметизацию. При монтаже прокладки важно совместить отверстия под винты, фиксирующие прибор.
3. Процедура сборки выполняется в обратной последовательности.

Схема подключения

Универсальная карта подключения ДУТ в авто

Как проверить работоспособность датчика?

Перед установкой сидений и обшивки багажного отсека надо выполнить диагностику правильности проведенных мероприятий:

1. Когда процедура сборки будет завершена, нужно произвести диагностику параметров на контроллере, расположенном на приборной панели. Для этого можно заправить бак и убедиться в том, что стрелка на датчике щитка поднялась.
2. Затем надо проехать около 30-60 километров. После поездки получите доступ к контроллеру в баке. Убедитесь в том, что утечка и запах топлива отсутствуют.
3. Затем можно выполнять сборку всех оставшихся компонентов салона.

↑ Программа

Режимы работы, их два:

↑ 1. Рабочий режим

в него он входит после включения питания и отображает остаток топлива и напряжение бортовой сети.

↑ 2. Режим установок

в этом режиме производятся первоначальные установки и калибровка бака. Вход в этот режим осуществляется кнопкой Menu

В режиме установок перемещение по пунктам меню вверх/вниз производится кнопками
Up/Down
Вход в подменю кнопкой
Ок
Кнопка
Menu
в режиме установок служит для возврата в предыдущее меню.

Ремонт своими руками

Если датчик оборудован пористым компонентом, то для его смены имеется несколько вариантов:

1. Можно демонтировать его из гнезда фиксатора и установить новый, закрепив его.
2. Либо произвести замену самого поплавка вместе со штангой.

Второй вариант более предпочтительный, поскольку прост в реализации. При загрязнении поверхности полосы на шкале реостата производится очистка элемента.

Процедура очистки выполняется исключительно ватой либо мягкой тканью, заранее обработанной спиртом. Использование жестких материй или других изделий не допускается. Это приведет к повреждению рабочего слоя шкалы, он достаточно тонкий, поэтому можно спровоцировать поломку реостата. Ремонту элемент не подлежит, придется его менять.

Если от контроллера оторвались контакты электроцепи, их надо аккуратно припаять обратно либо соединить в месте повреждения. Пластины, обладающие механическими повреждениями (трещины, излом), ремонту не подлежат, только меняются. Если датчик выдает некорректные показания, то исправить проблему можно путем регулировки угла на так называемой штанге. Этот элемент предназначен для фиксации поплавка. Чтобы получить точные показания, угол выгибается в разные стороны.

↑ немного истории…

Первой мыслью было поставить БК (Бортовой Компьютер)
, но покупать готовый это не наш выбор, полазив по Интернету нашел схему БК, автор Ветров Ю.А., вобщем понравилось, сделал. Но захотелось немного переделать его под себя, попросил у автора исходники, и занялся изучением программирования
МК (Микроконтроллеров)
. В итоге получилось вот это

Стоит вместо пепельницы)

Сколько стоит датчик уровня топлива?

Стоимость устройства зависит от производителя и конкретной модели авто.

Возможные неисправности

Несмотря на кажущуюся простоту схемы, причин, по которым не работает указатель уровня в ВАЗ-2106 может быть несколько.

Обрыв в цепи «массы»

На старых машинах случается, что нарушилось соединение черного провода с «массой» авто. При этом прибор на панели при включении зажигания начнет показывать полный бак независимо от реального наличия бензина.

Проверка: подключают минусовой выход ДУТ к надежной «массе» кузова, следят за стрелкой прибора. Если показания изменятся — нужно восстановить нарушенную цепь.

Нет минусового контакта на колодке реостата

Демонтировать ДУТ из бака, зачистить контактные поверхности.