УДК 681.3.06

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА АВТОМОБИЛЕ

Щербаков Михаил Евгеньевич1, Яковлев Вадим Фридрихович2
1Самарский государственный технический университет, студент электротехнического факультета
2Самарский государственный технический университет, научный руководитель, кандидат технических наук, доцент кафедры Теоретическая и общая электротехника

Аннотация
В статье получено приближенное аналитическое выражение для абсолютной погреш-ности датчика температуры охлаждающей жидкости на автомобиле с учетом нелинейности терморезистора, его саморазогрева, нестабильности источника питания, разрядности АЦП микроконтроллера

Ключевые слова: Автомобильный датчик температуры охлаждающей жидкости, погрешности измерения, саморазогрев терморезистора, электронный блок управления двигателем


ERROR ANALYSIS OF AUTOMOTIVE COOLANT TEMPERATURE SENSOR

Sherbakov Mikhail Evgenievich1, Yakovlev Vadim Fridrihovich2
1Samara state technical university, Student of electrical engineering faculty
2Samara state technical university, scientific adviser, Candidate of Technical Science, Associatte Professor, the chair of Electrotechnology

Abstract
The article presents approximate analytic expression for automotive coolant temperature sensor absolute error due to the nonlinearity of thermistor, its self heating, the instability of power supply, microcontroller ADC word length

Keywords: Automotive coolant temperature sensor, engine electronic control unit, sensor absolute error, thermistor self heating


Библиографическая ссылка на статью:
Щербаков М.Е., Яковлев В.Ф. Анализ погрешности датчика температуры охлаждающей жидкости на автомобиле // Современная техника и технологии. 2014. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/10/4624 (дата обращения: 28.05.2017).

Температуру охлаждающей жидкости на автомобиле измеряют с помощью полупроводникового датчика − терморезистора (ДТОЖ) [1, c.48]. Датчик закреплен в рубашке водяного охлаждения двигателя так, что поток охладителя его омывает.

Сопротивление терморезистора в датчике меняется от 100 кОм при низких температурах до 10 ÷ 30 Ом при температуре 130 ºС.

Терморезистор датчика подключен к общей шине электронного блока управления двигателем (ЭБУ) и напряжению питания V0 5 В через резистор R0 (Рис.1) [2, c.3].

Рис.1. Схема подключения ДТОЖ к ЭБУ

Таким образом, образуется делитель напряжения и ЭБУ измеряет падение напряжения на сопротивлении датчика Rt, косвенно определяя температуру охладителя. Температура в системе охлаждения двигателя является важным параметром и используется во многих подпрограммах программного обеспечения ЭБУ двигателя. Например, от температуры двигателя зависят состав топливо – воздушной смеси, угол опережения зажигания и т.д.

В таблице 1 приведены параметры ДТОЖ автомобилей ВАЗ и GM[1, c.50].

Таблица 1. Параметры ДТОЖ

Температура, ºС Выходное напряжение, В Сопротивление терморезистора, Ом
-40 4.95 >100000
-8 4.68 14628
0 4.52 9420
10 4.25 5670
20 3.89 3520
30 3.46 2238
40 2.97 1459
50 2.47 973
60 2.00 667
70 1.59 467
80 1.25 332
90 0.97 241
100 0.75 177

Напряжение с выхода делителя Vx подается на аналоговый вход микроконтроллера. По значениям Vx контроллер вычисляет Rt, затем по калибровочной таблице 1 температуру.

                                                                                                                                             (1)

Здесь V0 – напряжение +5 В, оно используется для электропитания большинства электронных компонентов ЭБУ, оно же иногда используется в качестве опорного для аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.

Температура охладителя определяется по калибровочной таблице 1:

                                                                                                                                                                    (2)

Следует учесть и саморазогрев терморезистора протекающим через него током. Величина саморазогрева зависит от конструкции и размещения датчика. Для ДТОЖ саморазогрев составляет 1ºС на 1.3 мВт [1, с.47].

Таким образом:

                                                                             (3)

Оценим абсолютную погрешность ДТОЖ, например, для рабочей температуры охладителя 80 ºС:

                                                                                                                  (4)

По таблице 1 для 80 ºС определим:

                                                                                                                    (5)

ΔRt определим из выражения для Rt    (1) :

                                                                                                              (6)

Здесь ΔVx – погрешность квантования в АЦП микроконтроллера, для 10-ти разрядного АЦП:

                                                                                                                          (7)

Величина ΔV0 определяется по характеристикам применяемого стабилизатора напряжения. В российских контроллерах применяется микросхема TLE 4267 [3, с.83].с нестабильностью выходного напряжения ±2%, т.е. ΔV0 = 5·0.02 = 0.1 В. При использовании этого же напряжения в качестве опорного для АЦП составляющей ΔV0 погрешности пренебрегают.

Из таблицы 1 следует, что R0 имеет сопротивление 1 кОм, величина  ΔR0 определяется классом точности резистора, если это ±1%, то  ΔR0 = 10 Ом

При определении ΔRt рассматриваем наихудший случай и все составляющие погрешности суммируем. Расчет дает значения  ΔRt = 13.8 Ом и Δt = 1.35ºС.

Температуру охладителя нет необходимости измерять более точно, калибровка измерительной цепи в данном случае также не применяется.


Библиографический список
  1. Соснин Д.А. Автотроника. Электрическое, электронное и автотронное оборудование легковых автомобилей, – М., Солон-Пресс, 2010. – 384 с.
  2. Яковлев В.Ф., Исмагулов М.К., Кузькин К.В. Датчики автомобильных электронных систем. Альманах современной науки и образован. Изд-во Грамота, Тамбов, 2009, №11, с.98-99.
  3. Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы, – М., Солон-Пресс, 2005. – 247 с.


Все статьи автора «Яковлев Вадим Фридрихович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: