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 R_t, 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

Напряжение с выхода делителя V_x подается на аналоговый вход микроконтроллера. По значениям V_x контроллер вычисляет R_t, 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)

ΔR_t определим из выражения для R_t    (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 ΔR_t рассматриваем наихудший случай и все составляющие погрешности суммируем. Расчет дает значения  ΔR_t = 13.8 Ом и Δt = 1.35ºС.

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

Датчик подключен к аналоговому входу микроконтроллера в ЭБУ (Рис.1) по схеме делителя напряжения [2, c.3; 3, с.2].

Рис.1. Схема подключения датчика к ЭБУ

По падению напряжения на сопротивлении датчика R_t ЭБУ определяет температуру охлаждающей жидкости.

Рабочая температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя около 100 ºС, системы, контролирующие токсичность двигателя (продувка адсорбера, рециркуляция выхлопных газов, вентиляция картера) включаются при температуре охлаждающей жидкости выше 60 ºС [4, c.43]. Основную полезную информацию о температуре двигателя контроллер получает с ДТОЖ в интервале его выходного напряжения 0.5 ÷ 1.65 В [1, c.1] и динамический диапазон АЦП 0 ÷ 5 В [3, c.2] используется нерационально.

В некоторых ЭБУ применяется следующая схема подключения ДТОЖ (Рис.2) для растяжения динамического диапазона выходного напряжения [4, c.44]:

Рис.2. Расширение динамического диапазона ДТОЖ для рабочих температур

При увеличении температуры V_x уменьшается, ЭБУ замыкает  полупроводниковый ключ К изменяя коэффициент передачи делителя R₀- R‘- R_t за счет параллельного включения резисторов R₀- R‘. Напряжение V_x увеличивается, АЦП используется оптимально, но сигнал от ДТОЖ обрабатывается в ЭБУ по другой калибровочной таблице, саморазогрев терморезистора увеличивается.

Лучшим решением является реализация экспандера, который осуществляет масштабирование и смещение выходного сигнала V_x с терморезистора, с помощью операционного усилителя (Рис.3).

Рис.3. Экспандер на операционном усилителе

Считается оптимальным, чтобы аналоговый сигнал с автомобильного датчика находился в пределах 0.5 – 4.5 В, т.е. имел динамический диапазон 4 В. Для ДТОЖ, подключенного к ЭБУ по схеме на рисунке 1, динамический диапазон составляет 1.65 – 0.5 = 1.15 В.

Таким образом, сигнал с ДТОЖ следует усилить в 4/1.15 = 3.478 раз и устранить появляющееся при этом смещение 0.5·3.478 = 1.739 В.

Поясним работу схемы на Рис.3. По первому закону Кирхгофа для инвертирующего входа ОУ:

                                                         (1)

Для линейного режима работы ОУ V₁ = V₂, поэтому:

                                                       (2)

Выразим V_вых = V_out:

                                   (3)

Здесь   – коэффициент усиления,    - смещение. В нашем случае:

                                                         (4)

Пусть R2 = 100 кОм, тогда по расчету R1 = 287 кОм и R3 = 46 кОм, ближайшие стандартные значения R1 = 300 кОм, R3 = 47 кОм.

Теперь динамический диапазон АЦП микроконтроллера используется оптимально. Операционный усилитель должен допускать работу от однополярного напряжения питания +5 В.