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
- Соснин Д.А. Автотроника. Электрическое, электронное и автотронное оборудование легковых автомобилей, – М., Солон-Пресс, 2010. – 384 с.
- 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.
- Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы, – М., Солон-Пресс, 2005. – 247 с.