Ультразвуковой датчик уровня газа принцип действия, характеристики и применение

Датчик уровня газа ГБО устройство, установка, подключение

Применение газа как автомобильного топлива дает рад преимуществ, среди которых:

  • прямое сокращение эксплуатационных расходов, что определяет меньшая стоимость газа;
  • заметное уменьшение износа двигателя за счет большей детанационной стойкости газа;
  • снижение экологической нагрузки сокращением выбросов вредных продуктов сгорания.

Недостатки газовых двигателей (сложность запуска, снижение мощности, риски взрыва, сокращение объема багажника из-за установки баллона для хранения запаса сжиженного газа) при современном уровне техники не имеют существенного значения. При таких условиях быстро увеличивается количество сторонников установки газобаллонного оборудования, которое по принципу дозировки газовой смеси делят на шесть поколений. Наибольшее распространение имеет техника 2 — 4 поколений, применение эффективных электронных датчиков 5-го и 6-го поколений пока сдерживает их стоимость.

Одна из проблем при оснащении автомобиля газовым оборудованием — контроль уровня топлива в баллоне. Баллоны комплектуют штатными манометрами датчика давления газа. Однако удобство эксплуатации транспортного средства диктует необходимость переноса индикатора в салон автомобиля.

  1. Устройство и принцип работы
  2. Конструктивные особенности датчика
  3. Особенности газового индикатора и выбор места установки
  4. Различия датчиков уровня газа
  5. Разновидности салонных индикаторов
  6. Установка и подключение датчика
  7. На ГБО 2 поколения
  8. НА ГБО 3 поколения
  9. На ГБО 4 поколения
  10. Калибровка
  11. Видео в развитие темы

Устройство и принцип работы

Конструктивные особенности датчика

При применении газобаллонного оборудования необходимо подобрать датчик.

В основу устройства контроля количества газового топлива положен датчик уровня газа. Чувствительный элемент этого устройства монтируют на мультиклапане газового баллона, а показания воспроизводит обычный или многоцветный светодиодный индикатор. Ряд старших моделей этих устройств обеспечивают более точную стрелочную индикацию или используют цифровой индикатор уровня.

Схожесть принципов функционирования этих устройств с обычным указателем уровня топлива позволяет скомбинировать их, а вид показаний выбирают переключателем.

Особенности газового индикатора и выбор места установки

Бензиновый и газовый индикаторы демонстрируют значимые различия:

  • для наиболее распространенных аналоговых устройств полный бак топлива традиционно соответствует правому положению стрелки, тогда как для газа картина оказывается прямо противоположной;
  • диапазон изменение сопротивления газового датчика соответствует примерно половине от аналогичного для бензинового.

При совмещении показаний уровня газа и бензина топливных баков возможную путаницу с одновременным усилением наглядности показаний устраняют модернизацией комбинации приборов. Для этого шкалу топливного указателя штатного прибора дополняют голубым сектором так, чтобы он закрывал только половину ее диапазона. Пример доработки показан на рисунке 1.

Рис. 1. Комбинированный индикатор уровня бензина/газа на аналоговой приборной панели легкового автомобиля

Во втором случае за показания уровня газа выводят отвечает отдельное устройство, которое врезают в переднюю панель в любом удобном месте.

Электрическую схему соединения отдельных блоков подобного комбинированного прибора показывает рисунок 2.

Рис. 2. Схема подключения датчиков бензина и газа на общий стрелочный индикатор указания уровня топлива

Различия датчиков уровня газа

В основу устройства резистивного или электромеханического типа положен магнит, который жестко зафиксирован на оси поплавка мультиклапана и поворачивается вместе с ним. Применение такой схемы разрывает прямую механическую связь с газовой смесью, что положительно сказывается на эксплуатационной надежности устройства. Поворотный магнит взаимодействует с секторным реостатом, т.е. по мере изменения уровня газа происходит изменение сопротивления цепи.

Резистивные приборы, которые устанавливают на мультиклапан, конструктивно выполняют по двух- и трехконтактной схемам, что меняет организацию соединительной проводки.

Кроме резистивных датчиков доступны устройства, реализующие иные принципы работы. Так бесконтактный ультразвуковой датчик уровня функционирует по принципу звуковой локации. Фактически он замеряет линейную величину, которую затем пересчитывают в объемные единицы. Увеличение точности работы устройства достигнуто тем, что:

  • применяют акустические колебания ультразвукового диапазона;
  • баллоны располагают горизонтально;
  • используют только те датчики, которые предназначены для конкретного типа газобаллонного оборудования.

Принцип ультразвуковой локации реализует популярный датчик gaslevel.

Производитель обычно рекомендует датчики для работы с конкретным типом газобаллонного оборудования. Для удобства монтажа комплект поставки, как правило, дополнен крепежом.

Разновидности салонных индикаторов

Используется несколько вариантов индикаторов датчиков измерения уровня газа, исполнение которых демонстрирует рисунок 3.

Рис. 3. Столбчатый и стрелочный индикаторы уровня газа

Они делятся на:

  • светодиодные столбчатые;
  • аналоговые стрелочные;
  • цифровые.

Простейшие столбчатые устройства содержат несколько светодиодов. Как минимум их четыре: три зеленых и один красный. Зеленые индикаторы отмечают высокий, средний и низкий уровень газа. Включение красного диода происходит, если остаток газа составляет 10 %.

Стрелочные и цифровые устройства отличаются только видом исполнения шкалы. Так называемые метановые манометры содержат встроенную микросхему, отдающую цифровой сигнал в нужном формате.

Установка и подключение датчика

Установка устройства не представляет больших проблем, так как производитель предлагает его комплект. Заводская комплектация включает по меньшей мере:

  • сам датчик с чувствительным элементом и индикатором;
  • соединительный кабель, длина которого достаточна для выноса индикатора в салон автомобиля и его установку в приборной панели или же непосредственно рядом с ней.
Читайте также:  Какой ксенон лучше 6 различных температур цветовой гаммы ксенона

Комплект поставки дополняют инструкцией, которая позволяет выполнить монтаж самостоятельно без специальных знаний при наличии минимальных слесарных навыков.

На ГБО 2 поколения

Устройства для газобаллонного оборудования второго поколения ГБО-2 оптимизированы под пропан-бутановые смеси. Наибольшее практическое распространение получили WPG-4, Apache, АЕВ.

Для измерения уровня популярным датчиком WPG-4 его чувствительный элемент устанавливают на мультиклапан. Исполнение этого датчика показывает рисунок 4. Монтаж выполняют строго по инструкции, обязательно контролируют герметичность соединений. Далее соединяют провода с индикатором в салоне автомобиля.

Датчик WPG-4 в заводской комплектации

Резистивные устройства второго поколения допускают модернизацию, цель которой — расширить диапазон изменения тока так, чтобы полное перемещение стрелки индикатора при измерениях уровня топлива и газа совпадало. Эта процедура сводится к изменению сопротивления штатных резисторов, требует разборки и некоторой модернизации печатной платы. Корректно выполнить ее можно только тогда, когда автолюбитель имеет навыки монтажа электронных схем.

НА ГБО 3 поколения

Оборудование ГБО третьего поколения отличаются от второго тем, что часть управляющих функций выполняет электроника. По части механических подключений эти устройства идентичны. Данная особенность отражена в Европе: техника, относимая в России к третьему поколению, считается там одной из разновидностей второго.

Наиболее серьезные отличия заключаются в применении шагового электродвигателя, управляющего дозатором рабочей смеси.

При установке оборудования 3-го поколения необходимо внести определенные изменения электрической схемы подключения. Их суть состоит в вводе в контроллер ряда сигналов, снимаемого с работающего двигателя. Для этого:

  • данные по качественному составу смеси управляющая электроника берет от лямбда-зонда;
  • информация для определения количества подготавливаемой рабочей смеси снимается из положения дроссельной заслонки;
  • дополнительно в электронику датчика поступают данные от датчика температуры и частоты вращения вала.

Всю собранные сигналы обрабатывает контроллер, который при дозировании рабочей смеси учитывает также настройку мультиклапана.

Электроника позволяет выполнить аварийный запуск двигателя только газом. Этот режим задают вручную.

Выполнение необходимых подключений зависит от модели датчика, их следует осуществлять по инструкции.

На ГБО 4 поколения

Система ГБО 4 и ее вариант ГБО 4+ отличается увеличением точности работы за счет изменения управляющих алгоритмов и более полного сбора данных о текущем режиме работы.

Для монтажа этой системы необходимо установить датчик на баллонный мультиклапан. Конструкция датчика такова, что его подключение не вызывает серьезных проблем. Пример ее реализации демонстрирует рисунок 5.

Рисунок 5. Датчик ГБО 4-го поколения типа Torelli T3 Pro

Устройство могут комплектовать штатным стрелочным индикатором, который представляет собой самостоятельный прибор.

Для увеличения удобства эксплуатации сигналы, снимаемые с датчика системы гбо, по проводам штатного контрольного кабеля выводят на салонный индикатор.

Подключение выполняют строго по инструкции производителя. Существенные особенности от предыдущих случаев отсутствуют.

Калибровка

Калибровку датчиков с электронной схемой управления осуществляют подключением их контроллера к управляющему компьютеру с последующим занесением необходимых констант во внутреннюю память последнего (программирование). При калибровке настраивают показания индикатора так, чтобы их максимум соответствовал полному баку.

Калибровку устройств столбчатого типа часто дополняют настройкой уровня включения красного светодиода. Контроллер программируют так, чтобы его срабатывание сопровождалось автоматическим переходом на питание двигателя бензином. Последнее сделано из соображений обеспечения его устойчивой работы и защиты от внезапных «провалов».

Настройка датчика резистивного типа при его модернизации дополняется подбором сопротивлений для «растягивания» показаний по всей штатной шкале.

Доработка датчика уровня газа Atiker для работы с приборной панелью

Доработка и адаптация электронного резистивного датчика уровня топлива газового (ДУТ) Atiker K01.003060 для последующей установки и согласования работы с индикатором уровня топлива в салоне автомобиля на стандартной приборной панели.

В этой статье

  • О стандартном подключении датчика уровня газа Atiker (ДУТ).
  • Описание устройства датчиков и контрольных приборов автомобиля.
  • Вскрытие и исследование датчика уровня газового топлива Atiker K01.003060.
  • Электрическая схема датчика Atiker K01.003060
  • Доработка датчика Atiker K01.003060.
  • Монтаж в систему автомобиля. Схема подключения.

Газобаллонное оборудование (ГБО) находится под высоким давлением и представляет повышенную опасность!

Вмешательство в работу ГБО должно производиться только квалифицированными специалистами.

Администрация сайта НЕ несет никакой ответственности за ваши действия!

Стандартное подключение датчика уровня газа Atiker K01.003060 90 Ом

Монтаж мультиклапана не затрагивается во время установки датчика и в статье не рассматривается.

Установка датчика Atiker K01.003060 на мультиклапан Tomasetto AT02 220/225-30° c электромагнитным клапаном, уже установленный на пропановый баллон не представляет никаких особых сложностей. Всё сводится к крепежу и регулировке положения небольшого датчика на пластиковую крепежную рамку мультиклапана с помощью 2-х небольших саморезов, без какого либо вмешательства в работу мультиклапана.

Сам по себе датчик не связан с системами, находящимися под давлением. Положение поплавка, находящегося в баллоне согласовывается с датчиком с помощью миниатюрных неодимовых магнитов, расположенных на шарнире поплавка мультиклапана внутри баллона и отделенных латунным корпусом от ответной части датчика.

Датчик оснащен индикаторной стрелкой, поэтому предварительная регулировка положения самого датчика не составит труда. Достаточно установить датчик на мультиклапан в момент когда баллон пустой и совместить шкалу со стрелкой в нолевом положении.

Но возможно также может потребоваться регулировка поплавка мультиклапана, этот этап рассматриваться не будет.

Читайте также:  Сайлентблоки как их выбирать, и почему нельзя ремонтировать - – автомобильный журнал

Существует аналогичный датчик для Tomasetto AT02 220/225-30°, он называется AEB1090. Его электронная схема мне не известна.

Описание устройства датчиков и контрольных приборов автомобиля

Датчик имеет диапазон измерения от 90 до 0 Ом, где 0 Ом — пустой баллон. Датчик рассчитан на работу со специальными блоками управления ГБО 2 поколения и выше.

Однако при желании этот датчик можно подключить к штатной приборной панели автомобиля для контроля уровня газа из салона, при определенных условиях.

Установка датчика производилась на автомобиль ИЖ 2126-030 с приборной панелью ВАЗ 2110 старого образца. Стандартный ДУТ в бензобаке имеет сопротивление от 7 — 25 Ом до 285 — 335 Ом (по некоторым данным из интернета) где 285 — 335 Ом — пустой бак.

Из чего следует, что датчики не совпадают не только по номиналам, но еще и по «направлению» измерения.

Вскрытие и исследование датчика Atiker K01.003060

Корпус датчика склеен из двух половинок и разбирается с небольшими повреждениями путем разделения частей корпуса ножом или отверткой. Датчик представляет из себя небольшую электронную плату с расположенными на ней контактными площадками и SMD резисторами.

Стрелка позиционируется на оси на небольших шлицах, поэтому потерять ее положение при обратной сборке не получится.

По своей сути плата представляет из себя 11-позиционный «переключатель сопротивлений» с замыкающим скользящим контактом, расположенным на цилиндре с неодимовыми мини магнитами и стрелкой.

Составив схему платы, я выяснил, что резисторы соединены в последовательную цепочку. Это, на мой взгляд, весьма странное решение производителей датчика и создает определенные трудности для подбора резисторов для изменения номинала датчика.

На плате предусмотрены дополнительные контактные площадки для резистора (R1), которым можно задать реверсивное направления измерения датчика.

На двухсторонней плате находятся переходные отверстия. Для удобства, на фото они промаркированы в соответствии со схемой. 0 — переходные отверстия, идущие «в никуда».

R1 указан условно и на стоковой плате отсутствует.

Таблица сопротивлений платы.

Например, при замыкании переключателем «деления (контакта) 1» с общим контактом «0» на J1 между контактами получится сопротивление всей задействованной цепи резисторов (R общее).

На стоковой плате изменение общего сопротивления резисторов происходит нелинейно, что видно на графике общих сопротивлений по отношению к контактным площадкам.

Доработка датчика Atiker K01.003060

Возможно, для модифицирования датчика могут подойти и модели с другим сопротивлением, всё равно резисторы менять.

Датчик в стоке выдает сопротивление в диапазоне от 90 до 0 Ом, где 0 Ом — пустой баллон. А для модификации нужно наоборот, чем меньше сопротивление, тем больше топлива. Эта проблема решается легко: на плате предусмотрены контактные площадки для резисторов R1 и R12, и в зависимости от того, какой резистор запаян, будет меняться направление измерения.

Для определения необходимых сопротивлений произведены тестовые замеры с помощью макета.

На макетной плате комбинировались резисторы для подбора сопротивлений. Плата была подключена вместо стандартного бензинового ДУТ к проводке автомобиля.

Данные на указателе топлива на приборной панели ваз 2110 старого образца.

После моддинга датчика и установки в систему, выявилось некоторое несоответствие показаний. Причина пока неизвестна. Данные будут отредактированы после тестов в реальных условиях, после нескольких заправок и опустошений баллона.

Соотношение уровня топлива к его объему в баллоне тороидальной формы изменяется нелинейно. График изменения уровня примерно соответствует «полуволне синусоидальной формы». Поэтому были подобранны следующие общие сопротивления в соответствии с таким графиком:

Сначала подобраны значения общих сопротивлений для 11 позиций (11 делений переключателя на плате) в соответствии с синусоидообразным графиком, а уже потом определен ряд резисторов. Произвести такой подбор хорошо получилось в электронной таблице, и график отрисовывался в ней же в реальном времени.

Далее начинать подбор резисторов (R1 — R11) нужно с деления 1 и резистора R1, и так далее по нарастающей, подводя сумму значений к необходимому общему сопротивлению, при этом уже не изменяя подобранные ранее значения резисторов.

Не стоит забывать о доступных номиналах производимых резисторов, например резистора на 14 ом не существует.

На плате расположены SMD резисторы типоразмера 0805.

Необходимые номиналы резисторов и их количество:

5,1 Ом — 1 шт (резистора на 5 Ом не существует, но эта погрешность не имеет принципиального значения)
13 Ом — 1 шт
15 Ом — 2 шт
18 Ом — 1 шт
22 Ом — 1 шт (0 шт, учитывая что 22 Ом резистор уже есть на плате)
27 Ом — 1 шт
39 Ом — 2 шт
47 Ом — 1 шт
30 Ом — 1 шт

SMD резисторы типоразмера 0805, закуплены в большем количестве, на всякий случай.

Модифицированная схема датчика. В этой схеме R12 отсутствует.

Контактные площадки переключателя на плате были покрыты тончайшим слоем жидкой силиконовой смазки. После предварительной проверки работы датчика тестером, плата в корпусе была зафиксирована клеем Момент-88, и далее склеен сам корпус.

Монтаж в систему автомобиля

Чтобы сохранить оба ДУТ бензинового и газового топлива и при этом использовать один и тот же индикатор уровня топлива на приборной панели с наименьшими переделками электрической системы автомобиля, было добавлено переключательное реле, например, модель 98.3777, управляемое кнопкой, установленной где-нибудь в удобном для вас месте.

Читайте также:  Как пользоваться автосигнализацией Старлайн А92; Автосигнализации

Принцип установки достаточно прост и изображен на схеме. Основная сложность будет заключаться в организации и протяжке дополнительной проводки.

Так как не исключено, что реле может искрить, его лучше расположить подальше от баллона и мультиклапана, чтобы обезопаситься на случай утечки газа.

От штатного бензинового ДУТ идут два провода, один из них несет информацию (сопротивление) от датчика, а второй идет от замыкателя (или размыкателя, у меня нет информации на этот счет) к сигнальной лампе на приборной панели указывающей на низкий уровень топлива в бензобаке. Датчик этой лампы не связан с потенциометром ДУТ и далее так и останется без изменений. Соединение с общим (GND) проводником осуществляется монтажом датчика на стальном бензобаке (без проводов), который контактирует с кузовом автомобиля.

Провод от ДУТ бензина «разрывается» и подключается к контактам 30 и 87 реле 98.3777, где провод от 30-го контакта уходит в проводку и далее к индикатору уровня топлива.

Так как уровень газа необходимо отслеживать чаще, чем уровень бензина, то нужно подключить ДУТ газового топлива к постоянно замкнутым контактам реле 30 и 88, и при необходимости «включать» реле кнопкой, тем самым переключаясь на ДУТ бензина.

Запитать реле нужно через кнопку (выбора ДУТ) и предохранитель на 4 ампера от контакта 15/1 замка зажигания или от +Б катушки зажигания. Но стоит учитывать, что контакт 15/1 и так сильно нагружен.

Для разгрузки контакта 15/1 замка зажигания возможно принять дополнительные меры, используя реле, но это рассматриваться в данной статье не будет.

1 – выключатель зажигания; 2 – блок предохранителей и реле; 3 – катушка зажигания; 4 – аккумуляторная батарея

Детально описывать весь процесс подключения к штатной проводке не имеет особого смысла. Всё сводится к удлинению существующих проводов и монтажу клемм на их концы.

При монтаже руководствуйтесь правилами выполнения электромонтажных работ и здравым смыслом. Производите монтаж аккуратно, не поленитесь произвести пайку проводов и клемм, не допускайте скруток, тщательно изолируйте места контактов, например, термоусадочной трубкой .

Не забывайте, что халатное отношение к монтажу проводки автомобиля может стать причиной пожара и нанести вред окружающим людям и имуществу.

Калибровка датчика уровня

В современном ГБО 4 поколения индикация уровня газового топлива в баллоне отображается светодиодами на переключателе. Учитывая высокую инерционность газа в баллоне и технические особенности измеряющего устройства, светодиоды на кнопке могут гаснуть не пропорционально фактическому уровню. Также ориентировочно следует воспринимать и резервный остаток топлива в баллоне. Но если во время эксплуатации уровень отображает «погоду в соседней области», то помочь может настройка.

Калибруется датчик уровня в процессе установки газобаллонного оборудования и первой заправки газом в пустой баллон. При этом процедура автоматической калибровки есть в сервисной книге и вы можете выполнить ее самостоятельно. Но как показывает практика, в большинстве случаев допускаются типичные пользовательские ошибки (процедура прерывается преждевременно, калибровка проводится с остатком топлива, сбивается датчик на мультиклапане и т.д.).

Несмотря на простоту операции, лучше доверить ее профессионалам. Один из аргументов в пользу обращения на СТО – необходимость подключения ПК к блоку управления для максимально точной настройки.

В первую очередь в программе настройки задается тип датчика (на примере датчиков STAG):

  • WPG-2 имеет сопротивление, растущее от 0 до 90 Ом по мере повышения уровня газа;
  • WPG-4 имеет сопротивление 50 кОм, уменьшающееся по мере наполнения баллона до 0 Ом;
  • WPGH-1 работает по напряжению – от 0 В при пустом баллоне, до 5 В при полном.

Следующий этап – установка «в ноль» (при пустом баллоне) датчика на мультиклапане. Сам датчик при ослабленных крепежных винтах имеет небольшой диапазон регулировки. При пустом баллоне стрелка должна находится примерно в самом начале шкалы.

После включения зажигания и запуска двигателя на индикаторе переключателя и в диагностической программе должен гореть красный светодиод. Если этого не происходит мастера СТО могут внести коррекцию по сопротивлению (напряжению) задав верхний и нижний пределы в программе. Рассчитать нужные величины для внесения в программу можно и самому, но здесь стоит напомнить, что самостоятельное вмешательство в настройки ГБО фиксируется специальным модулем в блоке управления, а выявление стороннего вмешательства в настройки ведет к утере гарантии.

Если в баллоне уже есть какое-то количество газа, то перед обращением на СТО лучше его израсходовать, ведь правильность калибровки во многом зависит от полного соблюдения технологических условий. Самое главное после калибровки надежно закрепить датчик на мультиклапане, чтобы избежать его смещения.

Процедура калибровки для STAG QBOX, QMAX, QNEXT, STAG GoFast:

  • включить зажигание;
  • нажать и удерживать кнопку переключателя;
  • выключить зажигание в течение трех секунд после нажатия кнопки переключателя;
  • отпустить кнопку после перехода переключателя в режим программирования (начало программирования сопровождается повторяющимся плавным ростом уровня указателя от минимального значения до максимального;
  • заправить баллон газом до срабатывания отсечки на мультиклапане;
  • включить зажигание.

Индикация состояния калибровки после окончания процедуры:

  • плавный рост, а затем падение указателя на светодиодном индикаторе от резерва до максимума и обратно (дважды) – калибровка успешно завершена.
  • изменение указателя уровня на светодиодном указателе с резерва на максимум (пятикратное) — не удалось успешно завершить калибровку.
Ссылка на основную публикацию
Уловистая зимняя приманка; Дуралов; или; Пирамида, или; Конус
Шарага своими руками Рыбалка по-алтайски. Окунь на шарагу. Зимняя снасть шарага Шарага — приманка для зимней рыбалки, относящаяся к разновидности...
УАЗ-452 — характеристики, фото видео обзор Буханка
УАЗ-452 - характеристики, фото видео обзор Буханка Марка автомобиля: УАЗ Страна производитель: СССР Год выпуска: 1965 Тип кузова: Микроавтобус Впервые...
УАЗ-Гусар — все про оружие человечества
УАЗ Скорпион - цена, купить, характеристики, фото Врятли вам повезет увидеть в живую UAZ Skorpion, цена этого вездехода оказалась непомерной:...
Ультрабюджетный межблочник аудиофильного класса
Межблочный кабель своими руками Читайте далее Снятие и замена шруса Лада Приора Межблочный кабель, то есть кабель, соединяющий головное устройство...
Adblock detector