Таблица зависимости сопротивления от температуры
Таблица зависимости сопротивления от температуры | Производство датчиков для инженерных систем| Элемент | Pt100 | Pt1000 | Ni1000- LG | NTC1.8 | NTC2.2 | NTC10k (3950) | NTC10k (3435) | NTC20k |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temp. °C | Ω | Ω | Ω | Ω | Ω | Ω | Ω | Ω |
| 140 | 153.38 | 1533.8 | 1737 | 71 | 53 | 235 | 381 | 351 |
| 130 | 149.82 | 1498.2 | 1675 | 87 | 68 | 301 | 474 | 459 |
| 120 | 146.06 | 1460.6 | 1615 | 110 | 90 | 389 | 597 | 609 |
| 110 | 142.29 | 1422.9 | 1557 | 139 | 115 | 511 | 758 | 818 |
| 100 | 138.50 | 1385 | 1500 | 178 | 153 | 679 | 973 | 1114 |
| 95 | 136.60 | 1366 | 1472 | 202 | 178 | 787 | 1108 | 1307 |
| 90 | 134.70 | 1347 | 1444 | 230 | 207 | 916 | 1266 | 1541 |
| 85 | 132.80 | 1328 | 1417 | 264 | 241 | 1071 | 1451 | 1823 |
| 80 | 130.89 | 1308.9 | 1390 | 303 | 283 | 1256 | 1668 | 2166 |
| 75 | 128.98 | 1289.8 | 1364 | 349 | 334 | 1480 | 1924 | 2585 |
| 70 | 127.07 | 1270.7 | 1337 | 403 | 395 | 1751 | 2228 | 3099 |
| 65 | 125.16 | 1251.6 | 1311 | 468 | 469 | 2082 | 2588 | 3732 |
| 60 | 123.24 | 1232.4 | 1285 | 545 | 560 | 2488 | 3020 | 4517 |
| 55 | 121.32 | 1213.2 | 1260 | 638 | 673 | 2986 | 3536 | 5494 |
| 50 | 119.40 | 1194 | 1235 | 750 | 811 | 3602 | 4160 | 6718 |
| 45 | 117.47 | 1174.7 | 1210 | 885 | 984 | 4368 | 4911 | 8259 |
| 40 | 115.54 | 1155.4 | 1186 | 1049 | 1200 | 5326 | 5827 | 10211 |
| 35 | 113.61 | 1136.1 | 1162 | 1250 | 1471 | 6532 | 6940 | 12698 |
| 30 | 111.67 | 1116.7 | 1138 | 1496 | 1814 | 8055 | 8313 | 15887 |
| 29 | 111.28 | 1112.8 | 1132 | 1552 | 1893 | 8408 | 8622 | 16628 |
| 28 | 110.90 | 1109 | 1128 | 1610 | 1977 | 8777 | 8944 | 17407 |
| 27 | 110.51 | 1105.1 | 1123 | 1671 | 2064 | 9165 | 9281 | 18228 |
| 26 | 110.12 | 1101.2 | 1119 | 1734 | 2156 | 9572 | 9632 | 19092 |
| 25 | 109.73 | 1097.3 | 1114 | 1800 | 2252 | 10000 | 10000 | 20000 |
| 24 | 109.35 | 1093.5 | 1109 | 1869 | 2353 | 10452 | 10380 | 20962 |
| 23 | 108.96 | 1089.6 | 1105 | 1941 | 2458 | 10923 | 10780 | 21973 |
| 22 | 108.57 | 1085.7 | 1100 | 2017 | 2572 | 11417 | 11200 | 23039 |
| 21 | 108.18 | 1081.8 | 1095 | 2095 | 2689 | 11938 | 11630 | 24164 |
| 20 | 107.79 | 1077.9 | 1091 | 2177 | 2813 | 12490 | 12090 | 25350 |
| 15 | 105.85 | 1058.5 | 1068 | 2649 | 3538 | 15710 | 14690 | 32346 |
| 10 | 103.90 | 1039 | 1045 | 3241 | 4482 | 19900 | 17960 | 41567 |
| 5 | 14.02.1900 | 1019.5 | 1022 | 3989 | 5718 | 25400 | 22050 | 53812 |
| 0 | 100.00 | 1000 | 1000 | 4940 | 7353 | 32660 | 27280 | 70203 |
| -5 | 98.04 | 980.4 | 978 | 6159 | 9533 | 42340 | 33900 | 92322 |
| -10 | 96.09 | 960.9 | 956 | 7730 | 12460 | 55340 | 42470 | 122431 |
| -15 | 94.12 | 941.2 | 935 | 9771 | 16428 | 72980 | 53410 | 163777 |
| -20 | 92.16 | 921.6 | 914 | 12443 | 21860 | 97120 | 67770 | 221088 |
| -25 | 90.19 | 901.9 | 893 | 15969 | 29398 | 130400 | 86430 | 301297 |
| -30 | 88.22 | 882.2 | 872 | 20659 | 39908 | 177000 | 111300 | 414698 |
| -35 | 86.25 | 862.5 | 851 | 26955 | 54751 | 243120 | 144100 | 576763 |
| -40 | 84.27 | 842.7 | 831 | 35480 | 75953 | 337270 | 188500 | 810861 |
| -45 | 82.29 | 822.9 | 811 | 47135 | 106603 | 473370 | 247700 | 1152992 |
| -50 | 80.31 | 803.1 | 791 | 63229 | 151470 | 672600 | 329500 | 1659082 |
Теория / ЭФО corporate blog / Habr
Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.
В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.
Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.
Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».
Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.
Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.
Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.
Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:
- Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
- Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
- Корпус датчика, тип и длина выводов
На мой взгляд, пояснений требует только первый пункт.
Номинальная статическая характеристика (НСХ)
НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.
Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.
Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.
Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).
Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).
В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C-1, или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).
Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.
Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2) при T > 0
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2 + C x (T-100) x T3) при T < 0
где коэффициенты выбираются в зависимости от типа платины:
- Pt 3850 ppm/K (наиболее распространенная характеристика современных термосопротивлений)
A = 3.9083 x 10-3 °C-1
B = -5.775 x 10-7 °C-2
C = -4.183 x 10-12°C-4 - Pt 3911 ppm/K (характеристика остается востребованной в РФ, т.к. в прошлом только она была внесена в ГОСТ)
A = 3.9692 x 10-3 °C-1
B = -5.829 x 10-7 °C-2
C = -4.3303 x 10-12°C-4
Автомобильному стандарту Pt 3770 ppm/K, американскому Pt 3750 ppm/K или японскому Pt 3916 ppm/K будут соответствовать другие наборы коэффициентов.
Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T2 + C x T3 + D x T4 + E x T5 + F x T6)
где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).
Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.
То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.
Точность датчика
Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).
Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.
Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.
| Другие названия | Допуск, °С |
|
| Класс АA |
Class Y 1/3 DIN 1/3 B F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.1 (если речь о намоточном датчике) |
±(0.1 + 0.0017 |T|) |
| Класс A |
1/2 DIN 1/2 B F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.15 (если речь о намоточном датчике) |
±(0.15 + 0.002 |T|) |
| Класс B |
DIN F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.3 (если речь о намоточном датчике) |
±(0.3 + 0.005 |T|) |
| Класс C |
Class 2B Class BB F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике) W 0.6 (если речь о намоточном датчике) |
±(0.6 + 0.01 |T|) |
| — | Class K 1/10 DIN |
±(0.03 + 0.0005 |T|) |
| — | Class K 1/5 DIN |
±(0.06 + 0.001 |T|) |
Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов для платиновых датчиков 3850 ppm/K, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым. Однако и здесь есть исключенияНапример, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:
| Grade A | ±(0.25 + 0.0042 |T|) |
| Grade B | ±(0.13 + 0.0017 |T|) |
Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.
Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.
О том, что такое намоточные и тонкопленочные датчики — чуть ниже.
На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).Определения классов допуска для тонкопленочных и намоточных платиновых датчиков Pt 3850 ppm/K
| Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K | Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K | ||||
| Класс допуска | Диапазон температур | Класс допуска | Диапазон температур | ||
| DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ | DIN 60751 (IEC-751) | ГОСТ | |||
| Класс АА (F 0.1) |
0… +150°С | Класс АА (W 0.1) |
-100… +350°С | -50… +250°С | |
| Класс А (F 0.15) |
-30… +300°С | Класс А (W 0.15) |
-100… +450°С | ||
| Класс B (F 0.3) |
-50… +500°С | Класс B (W 0.3) |
-196… +600°С | -196… +660°С | |
| Класс С (F 0.6) |
-50… +600°С | Класс С (W 0.6) |
-196… +600°С | -196… +660°С | |
К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0.15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.
Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.
Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.
Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.
При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.
Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.
На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.
В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:
- Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.
- Малый размер. Тонкопленочный датчик можно сделать гораздо более миниатюрным по сравнению с намоточным. Стандартный датчик Pt1000, например, может иметь габариты всего 1.6 x 1.2 мм.
- Прямоугольная форма и миниатюрный размер пленочных датчиков позволяют выпускать не только выводные термосопротивления, но и SMD-компоненты стандартных размеров — 1206, 0805 и так далее.
У тонкопленочной технологии есть и другие интересные свойства, позволяющие, например, сократить время отклика датчика температуры или изготовить на базе термосопротивлений датчики скорости потока. Об этом будем говорить в следующей статье, которая полностью посвящена процессу изготовления тонкопленочных датчиков.
В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.
upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.
upd #2: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru
Датчики системы управления двигателем
Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры). Датчик ввернут в корпус термостата и соединен с ЭБУ. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре — низкое (табл. 10.5).
ЭБУ рассчитывает температуру охлаждающей жидкости по падению напряжения на датчике. На холодном двигателе падение напряжения высокое, а на прогретом — низкое.
Таблица 10.5 Зависимость сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости от температуры
Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, которыми управляет ЭБУ.
Для замены датчика вам потребуется ключ «на 19».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Частично слейте охлаждающую жидкость из радиатора.
3. Для удобства работы снимите воздушный фильтр (см. «Снятие и установка воздушного фильтра»).
|
|
|
4. Отожмите пластмассовый фиксатор… |
5. …и отсоедините колодку жгута проводов от датчика температуры охлаждающей жидкости. |
|
|
|
6. Ослабьте ключом затяжку датчика… |
7. …и выверните его из корпуса термостата. |
|
|
|
8. Остудите датчик до температуры окружающего воздуха. Подсоедините тестер в режиме омметра к выводам датчика и измерьте его сопротивление. Измерьте термометром текущую температуру воздуха и сравните полученные значения с табл. 10.5. При отклонении сопротивления от нормы замените датчик. |
9. Для измерения сопротивления на выводах датчика при различных температурных режимах опустите датчик в горячую воду и проверьте изменение его сопротивления по мере остывания воды, контролируя температуру воды термометром. Номинальные значения сопротивления при различных значениях температуры указаны в табл. 10.5. |
10. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
11. Залейте охлаждающую жидкость.
Датчик детонации, прикрепленный к верхней части блока цилиндров, улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.
Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При возникновении детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с повышением интенсивности детонационных ударов. ЭБУ по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.
Для замены датчика вам потребуется ключ «на 13».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Нажмите на металлический фиксатор колодки жгута проводов… |
3. …и отсоедините колодку от датчика детонации. Для наглядности шланг вентиляции картерных газов снят. |
|
|
|
4. Ослабьте ключом затяжку болта крепления датчика детонации… |
5. …и, вывернув рукой болт, снимите его вместе с датчиком детонации. |
|
Примечание 
Обратите внимание на маркировку датчика, чтобы для замены приобрести аналогичный датчик детонации. |
6. Установите датчик в обратном порядке, ввернув болт его крепления и затянув моментом 10,4–24,2 Н·м.
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) расположен между воздушным фильтром и воздухоподводящем рукавом.
Сигнал датчика представляет собой напряжение постоянного тока, значение которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик.
В ДМРВ встроен датчик температуры воздуха, чувствительным элементом которого является термистор, установленный в потоке воздуха. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре — низкое (табл. 10.6).
Таблица 10.6 Зависимость сопротивления датчика температуры воздуха от температуры всасываемого воздуха (допустимая погрешность 10%)
Если датчик температуры воздуха неисправен, ЭБУ заносит в память код ошибки и включает сигнальную лампу, а показания неисправного датчика заменяет на фиксированное значение температуры воздуха 33 °С.
Для замены датчика вам потребуются: ключ «на 10», отвертка с крестообразным лезвием.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отжав снизу отверткой или пальцем пластмассовую защелку… |
3. …отсоедините колодку жгута проводов от датчика массового расхода воздуха. |
|
|
|
4. Ослабьте затяжку хомута крепления воздухоподводящего рукава… |
5. …и отсоедините рукав от датчика. |
|
|
|
6. Отверните два винта крепления… |
7. …и снимите датчик с воздушного фильтра. |
8. Извлеките резиновую прокладку и внимательно осмотрите состояние ее кромок, так как их повреждение может привести к подсосу воздуха в обход воздушного фильтра. Во время движения в воздухе содержится множество мелких механических частиц, способных повредить ДМРВ и, как следствие, привести к перебоям в работе двигателя.
9. Перед установкой датчика сначала наденьте на него резиновую уплотнительную прокладку и только затем закрепите датчик на воздушном фильтре.
Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. При вращении ведущих колес датчик скорости вырабатывает 6 импульсов на 1 м пробега автомобиля, а ЭБУ определяет скорость движения автомобиля по частоте подачи импульсов.
Для замены датчика вам потребуется ключ «на 10».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отожмите фиксатор… |
3. …и отсоедините колодку с проводами от датчика скорости. |
|
|
|
4. Отверните гайку шпильки крепления датчика скорости… |
5. …и выньте датчик из корпуса коробки передач. |
6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен сбоку на дроссельном узле и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой потенциометр, на один конец которого подается «плюс» напряжения питания (5 В), другой его конец соединен с «массой». С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), напряжение на выходе датчика изменяется. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,6 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика повышается и при полностью открытой заслонке должно составлять более 4,4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). ДПДЗ не требует регулировки, так как электронный блок воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.
При отказе датчика дроссельной заслонки ЭБУ заносит в память код неисправности датчика, включает сигнальную лампу «ПРОВЕРЬТЕ ДВИГАТЕЛЬ» и рассчитывает предполагаемое значение угла открытия дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и сигналу ДМРВ.
Для замены датчика необходимо выполнить следующее.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отожмите фиксатор… |
3. …и отсоедините колодку жгута проводов от выводов датчика. |
|
|
|
4. Выверните два винта крепления… |
5. …и снимите датчик положения дроссельной заслонки с дроссельного узла. |
6. Установите датчик в порядке, обратном снятию. Обратите внимание на состояние уплотнительного поролонового кольца: если оно повреждено, замените его новым.
Регулятор холостого хода (РХХ) регулирует частоту вращения коленчатого вала в режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается по сигналам ЭБУ. Полностью выдвинутая игла регулятора (что соответствует 0 шагов) перекрывает поток воздуха. Когда игла вдвигается, обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.
Замена РХХ описана в разд. 5 «Двигатель» (см. «Замена регулятора холостого хода», с. 134).
Датчик положения коленчатого вала индуктивного типа, предназначен для измерения частоты вращения и положения коленчатого вала. Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска на шкиве привода генератора. Задающий диск представляет собой зубчатое колесо с 58 равноудаленными (6°) впадинами. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, два зуба срезаны для создания импульса синхронизации («опорного» импульса), который необходим для согласования работы контроллера с ВМТ поршней в 1-м и 4-м цилиндрах.
При вращении коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Установочный зазор между сердечником датчика и зубом диска должен находиться в пределах (1±0,2) мм. ЭБУ по сигналам датчика выдает импульсы на форсунки.
Для замены датчика вам потребуется ключ «на 10».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отожмите фиксатор… |
3. …и отсоедините колодку с проводами от датчика положения коленчатого вала. |
|
|
|
4. Выверните болт крепления… |
5. …и выньте датчик из кронштейна его крепления. |
6. Замерьте сопротивление датчика. Сопротивление исправного датчика должно быть 500–700 Ом. Если показания тестера значительно ниже, то, вероятно, в обмотке межвитковое замыкание, а если, наоборот, высокое или тестер показывает бесконечность (см. фото), то в контактах внутри датчика нарушен контакт или произошел обрыв в обмотке индукционной катушки. И в первом и во втором случае датчик подлежит замене.
7. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска топлива с обратной связью и установлен в верхней части катколлектора. Для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска используется информация о наличии кислорода в отработавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кислорода. Содержащийся в отработавших газах кислород реагирует с датчиком кислорода, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Она изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода — бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода — богатая смесь).
Для нормальной работы температура датчика должна составлять не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент.
Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, контроллер определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то контроллер дает команду на обогащение смеси; если смесь богатая (высокая разность потенциалов) — на обеднение смеси.
Для замены управляющего датчика концентрации кислорода вам потребуется ключ «на 22».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отожмите фиксатор… |
3. …и отсоедините от моторного жгута колодку жгута проводов управляющего датчика концентрации кислорода. |
|
|
|
4. Отсоедините от теплоизоляционного щитка рулевого механизма держатель жгута проводов управляющего датчика концентрации кислорода. |
5. Выверните датчик из катколлектора… |
6. …и снимите с автомобиля.
|
Примечание Для снятия датчика используйте специальные шестигранные усиленные ключи. Они могут выглядеть как накидные ключи или быть в виде высокой торцовой головки с разрезным сектором для продевания в него жгута проводов. |
7. Установите датчик в порядке, обратном снятию, предварительно смазав резьбовую часть датчика графитной смазкой.
Диагностический датчик концентрации кислорода установлен в катколлекторе за нейтрализатором, работает по тому же принципу, что и управляющий датчик, и полностью с ним взаимозаменяем. Сигнал, вырабатываемый диагностическим датчиком концентрации кислорода, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика.
Замена диагностического датчика концентрации кислорода проводится аналогично замене управляющего датчика.
Датчик фаз установлен на задней крышке привода распределительных валов. Принцип его действия основан на эффекте Холла. На шкиве распределительного вала (впускного) закреплен точечной сваркой задающий диск со специальной проточкой (уступом). Когда диск проходит через прорезь датчика, от датчика на ЭБУ поступает импульс напряжения низкого уровня (примерно 0 В), а при попадании в «измерительную» область датчика уступа задающего диска на ЭБУ возникает импульс «опорного» напряжения (примерно 5 В), что соответствует положению поршня 3-го цилиндра в такте сжатия.
Для замены датчика фаз вам потребуется торцовый ключ «на 10».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Отожмите фиксатор… |
3. …и отсоедините от датчика фаз колодку жгута проводов. |
|
|
|
4. Выверните два болта крепления датчика… |
5. …снимите датчик (для наглядности показано выворачивание болтов рожковым ключом на снятом и частично разобранном двигателе). |
6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
Датчик неровной дороги установлен в моторном отсеке на чашке правого брызговика. Принцип действия датчика основан на пьезоэлектрическом эффекте. При движении по неровной дороге переменная нагрузка оказывает влияние на угловую скорость коленчатого вала. Колебания частоты вращения коленчатого вала сходны с колебаниями, возникающими при пропусках воспламенения.
Датчик неровной дороги измеряет амплитуду колебаний кузова автомобиля и подает сигнал на контроллер. При превышении порога сигнала контроллер отключает функцию диагностики пропусков воспламенения.
Для снятия датчика неровной дороги вам потребуется отвертка с крестообразным лезвием.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
|
|
|
2. Сожмите пружинный фиксатор… |
3. …и отсоедините колодку жгута проводов от выводов датчика. |
|
|
|
4. Выверните два винта крепления датчика к кронштейну… |
5. …и снимите датчик. |
6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
Измерение температуры. Датчики термосопротивления | КИПиА от А до Я
Конструктивно датчики термосопротивления представляют собой катушку, намотанную очень тонкой (0,05 или 0,063) медной или платиновой проволокой. Катушка помещается внутрь завальцованной с одной стороны металлической гильзы с герметизирующей засыпкой или заливкой, имеющей электрическое сопротивление более 10 МОм. Выводы катушки соединены с клеммами, расположенными в головке датчика. Совокупность катушки, гильзы и клемм называется чувствительным элементом. Все остальное – корпусом или головкой датчика. По сути дела, датчик термосопротивления является переменным резистором, сопротивление которого меняется по определенному закону в зависимости от температуры среды. Закон изменения сопротивления зависит от градуировки датчика. С эксплуатационной точки зрения можно считать, что закон изменения сопротивления является линейной функцией.
Любая линейная функция, как известно, описывается двумя точками. В случае датчика термосопротивления первой точкой является точка R0 (сопротивление датчика при 0°С), второй точкой – W100 (коэффициент определяющий сопротивление датчика при 100°С).
Основными градуировками датчиков термосопротивления являются 50М, 50П, 100М, 100П, Pt100, 500М и 500П. Цифра в обозначении градуировки указывает на сопротивление датчика в омах при 0°С, то есть определяет упомянутую ранее точку R0. Буква в обозначении указывает на материал проволоки чувствительного элемента (М – медь, П и Pt — платина). Датчики градуировки 100П и Pt100 несмотря на одинаковое R0 и материал проволоки все же имеют разные характеристики. Это различие определяется коэффициентом W100. Платиновые датчики градуировки 100П отечественного производства чаще всего имеют коэффициент W100=1,3910 или W100=1,3850, медные датчики отечественного производства имеют W100=1,4280. Импортные платиновые и медные датчики термосопротивления имеют W100=1,3850 и W100=1,4260 соответственно. Коэффициент W100 показывает во сколько раз измениться сопротивление R0 датчика термосопротивления при его нагревании с 0 до 100°С.
Так сопротивление датчика градуировки 100П с W100=1,3910 при температуре чувствительного элемента равной 100°С составит:
R100=R0*W100=100(Ом)*1,3910=139,10(Ом)
Таким образом, для прикидочных расчетов, можно принять что на 1 Ом сопротивления датчиков градуировок 100П и Pt100 приходиться 2,5°С. Так при сопротивлении датчика 108 Ом измеряемая им температура равна 20°С. Измерение сопротивления датчика можно производить любым мультиметром, предварительно отсоединив от датчика соединительные провода, чтобы исключить влияние вторичного прибора. Для более точного определения температуры по сопротивлению датчика можно воспользоваться градуировочными таблицами. Для измерения температуры природного и технических газов наиболее часто применяются датчики 50М и 100М, а для измерения температуры воды и пара — 100П и 500П.
С 1 января 2008 года вступил в силу новый ГОСТ Р 8.625—2006 на датчики термосопротивления. Этот ГОСТ отменил понятие W100, заменив его на коэффициентом «альфа». Кроме того, ГОСТ Р 8.625—2006 установил однозначное соответствие между типом чувствительного элемента (М, П или Pt) и коэффициентом «альфа». Так для элемента 50М (100М и т.д) значение «альфа» равно 0,00428, что соответствует старому обозначению W100=1.428, для элемента Pt100 «альфа» равно 0,00385 (W100=1.385), для элемента 100П «альфа» равно 0,00391 (W100=1.391). Поэтому значение «альфа» и W100 в заводских паспортах и на шильдиках новых датчиков термосопротивления могут не указываться.
Подключение датчиков термосопротивления производиться по двух, трех или четырех проводной схеме. Двухпроводная схема подключения используется крайне редко, так как в этом случае сопротивление соединительных проводов вносит существенную погрешность в измерение. Наиболее часто используется трехпроводная схема подключения – именно по этой схеме датчики термосопротивления подключаются к контроллерам Siemens серии S300 как впрочем и к контроллерам других серий и других производителей. Четырехпроводная схема в основном используется при подключении датчиков термосопротивления к приборам технического и коммерческого учета потребления энергоресурсов, где важно максимально точное измерение температуры. Именно при четырехпроводной схеме осуществляется полная компенсация сопротивления соединительных проводов и наибольшая точность показаний. Датчики термосопротивления чаще всего имеют четыре клеммы для подключения соединительных проводов, широко распространены и датчики с тремя клеммами. Датчики с двумя клеммами встречаются редко и, как правило, они имеют соединительные провода фиксированной длины заводского изготовления, с помощью которых датчик присоединяется к вторичному прибору.
Погрешность измерения температуры ΔТ при применении двухпроводной линии связи датчика термосопротивления с вторичным прибором может быть рассчитана по следующей формуле.
Увеличение длины линии связи L приводит к возрастания погрешности, применение провода с большим сечение жилы S приводит к уменьшению погрешности. Удельное сопротивление меди ρ равно 0,0171 Ом*мм2/м. Через множитель 2 учитывается суммарное сопротивление обоих (двух) жил кабеля.
Коэффициент К зависит от градуировки применяемого датчика термосопротивления. Коэффициенты К, приведенные в таблице, были рассчитаны для W100=1,391 (платиновые датчики) и W100=1,428 (медные датчики).
Как видно из таблицы при двухпроводной линии связи с датчиком термосопротивления целесообразно применение провода с большим сечением жилы. Расчет выполнен для одножильных и многожильных проводов и кабелей 3 класса (по ГОСТ 22483-77). Реальная погрешность вносимая в результат измерения двухпроводной линией связи с длиной отличной от 10 метров будет отличаться от расчетной табличной величины.
В случае применения двухпроводной схемы подключения, предпочтительнее использовать датчики сопротивлением 100 или даже 500 Ом, так как сопротивление соединительных проводов в этом случае, вносит меньшую погрешность в результат измерения температуры, чем при применении 50-омного датчика. В некоторых случаях целесообразнее использовать встроенный в головку датчика нормирующий преобразователь.
При подключении датчика температуры к контроллеру Siemens S300 может возникнуть следующая ситуация. При ослаблении контакта от одного или нескольких выводов термометра сопротивления, например, в проходной клеммной коробке наблюдается рост показаний температуры. Причем возрастание показаний температуры происходит медленно и так же медленно потом уменьшается в зависимости от того, как изменяется сопротивление самого термометра. То есть все указывает на то, что происходит реальный нагрев датчика. Но при измерении сопротивления датчика цифровым мультиметром видно, что на самом деле датчик имеет температуру меньшую, чем показывает контроллер. Протяжка всех клеммных соединений устраняет данную проблему.
Платиновые датчики термосопротивления ТСП и Pt100 теоретически имеют диапазон измеряемых температур от -200 до 1100°С. Наиболее распространены датчики с диапазоном -50…350°С. Работа датчиков термосопротивления в этом диапазоне обеспечивает измерение температуры воды, пара и всевозможных технических газов, получивших распространение в промышленности и не требует применения специальных жаростойких марок сталей при их изготовлении. Медные датчики способны работать в диапазоне -200…200°С. Выпускаемые промышленностью датчики ТСМ имеют температурный диапазон -50…150°С. Для того чтобы датчик термосопротивления можно было заменить, выкрутив из трубы, не перекрывая трубопровод при их монтаже используют защитные гильзы (стаканы). Защитная гильза также предохраняет термометр сопротивления от высокого давления и скоростного напора в трубопроводе.
Гильза вкручивается в вваренную в трубопровод бобышку, а уже в нее вставляется датчик термосопротивления и фиксируется гайкой. Для лучшего теплообмена внутрь гильзы должно быть залито масло. У некоторых датчиков стакан является конструктивной единицей корпуса датчика, поэтому такой датчик вворачивается напрямую в бобышку. При выходе из строя датчика его чувствительный элемент вынимается из корпуса и заменяется новым. Корпус при этом остается на месте и герметичность трубопровода не нарушается. При измерении температуры агрессивных сред на поверхность защитной гильзы наносят полимерное защитное покрытие. Для измерения температуры свыше 300°С как правило используют термопары.
Дополнительную информацию вы можете найти в разделе «Вопрос-ответ».
Посмотреть другие статьи в том числе про измерение температуры.
Как определить тип датчика температуры ОВЕН
Во время эксплуатации оборудования ОВЕН, возникает необходимость определить тип датчика температуры подключенного к измерительному прибору, чтобы проверить работоспособность датчика или произвести настройку, определить неисправность измерительного прибора. Наиболее простой способ определить тип датчика температуры ОВЕН — прочитать маркировку на датчике, в данной статье покажем, как это сделать и разберем моменты, которые имеют смысл для обозначенных выше целей.
Виды датчиков температуры ОВЕН
ОВЕН производит датчики температуры которые условно можно разбить на два множества: множество термоэлектрических преобразователей (обозначается ДТП) и множество термопреобразователей сопротивления (обозначается ДТС)
Номинальная статическая характеристика
Важно знать НСХ термопреобразователя, так как это особенно влияет на работу прибора. НСХ — номинальная статическая характеристика — Зависимость сопротивления термопреобразователя сопротивления ДТС от температуры, либо зависимость ТЭДС термоэлектрического преобразователя ДТП от температуры. Формулы, таблицы с данными зависимостей и прочее подробно по теме, вы можете найти если интересует в дополнительных материалах в конце статьи.
Обозначение НСХ для ОВЕН ДТП
| Тип Термопреобразователя | Буквенное обозначение НСХ |
|---|---|
| платинородий-платиновые ТПП 13 | R |
| платинородий-платиновые ТПП 10 | S |
| платинородий-платинородиевые ТПР | В |
| железо-константановые ТЖК (железо-медьникелевые) | J |
| медь-константановые ТМКн (медь-медьникелевые) | Т |
| нихросил-нисиловые ТНН (никельхромникель-никелькремниевые) | N |
| хромель-алюмелевые ТХА (никельхром-никельалюминиевые) | К |
| хромель-константановые ТХКн (никельхром-медьникелевые) | Е |
| хромель-копелевые ТХК | L |
| медь-копелевые ТМК | М |
| сильх-силиновые ТСС | I |
| вольфрамрений-вольфрамрениевые ТВР | А-1, А-2, А-3 |
В обозначении датчиков ОВЕН ДТП НСХ термоэлектрического преобразователя указывается после букв ДТП, например, ДТПК, ДТПL, ДТПN, ДТПJ, ДТПS и так далее, на дату выпуска настоящего материала ОВЕН производит следующие типы термоэлектрических преобразователей K, L, N, S, J.
Обозначение НСХ для ОВЕН ДТС
В обозначении ОВЕН ДТС номинальная статическая характеристика указывается, как это определено в ГОСТ 6651-2009, т.е. маркировка датчика содержит значения номинального сопротивления ДТС и его типа, при этом русское обозначение типа приводят за значением номинального сопротивления, латинское обозначение — перед значением номинального. Номинальное сопротивление ДТС есть Нормированное изготовителем сопротивление термопреобразователя сопротивления при 0 °С, округленное до целых единиц, указанное в его маркировке и рекомендуемое для выбора из ряда: 10, 50, 100, 500, 1000 Ом.
| Тип ТС | Обозначение типа ТС |
|---|---|
|
Платиновый |
Pt |
|
П |
|
|
Медный |
М |
|
Никелевый |
Н |
Схема соединения проводников ДТС
Для датчиков ДТС также имеет смысл понимать о схеме соединения внутренних проводников от ЧЭ, цифра в маркировке после обозначения НСХ и класса допуска — смотри здесь 2 — двухпроводная , 3 — трех проводная, 4 — четырех проводная.
Датчики температуры с токовым выходом
Стоит сказать о датчиках со встроенными нормирующими преобразователями в их маркировке вы увидите букву «И», хотя они по своей сути являются ДТС и ДТП, на выходе у них будет сигнал тока 4-20мА.
Примеры
ДТС125Л-РТ100.0,25.60.И — термопреобразователь сопротивления НСХ Pt100 c токовым выходом 4-20мА
ДТС105-50М.В3.80 — термопреобразователь сопротивления НСХ 50М трехпроводная схема соединения
ДТПК045-0111.320 — термопреобразователь электрический НСХ тип К хромель-алюмелевые ТХА (никельхром-никельалюминиевые)
ДТПL011-0,5/2 — термопреобразователь электрический НСХ тип L хромель-копелевые ТХК
Вывод
Таким образом из маркировки мы может понять — какой перед нами датчик. Остальная часть маркировки датчика пока не имеет для нас особого смысла, в будущем мы более подробно расскажем про ОВЕН ДТС и ОВЕН ДТП и ознакомимся с остальной частью маркировки.
Что делать , если на датчике нет маркировки ? Следует отказать от использования такого датчика и приобрести новый, объясню почему
Перед вами два датчика температуры ДТС-014-50М и ДТС014-РТ100, как вы видите выглядят они совершенно одинаково, не имея «под рукой» специального оборудования, например, омметра , вы не сможете со сто процентов уверенностью сказать, с каким конкретно датчиком вы работаете, можно в принципе поднять накладные или найти паспорт датчика или измерить , вычислить, однако это приведет к потере времени и не всегда достоверно. Тоже самое касается датчика температуры любого производителя.
Дополнительные материалы
ГОСТ 6651-2009 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 6616-94 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия
ГОСТ 3044-84 (СТ СЭВ 1059-85) Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования (с Изменениями N 1-3)
ГОСТ Р 8.585-2001 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования