Указатели температуры режима двигателя на автомобиле

Рис. 1. Электротепловой импульсный указатель температуры: а — схема; б — датчик TM101; в — приемник.

Для контроля теплового режима двигателя на автомобилях устанавливают указатели температуры и сигнализаторы аварийной температуры. На некоторых автомобилях указатели температуры применяют также для контроля теплового режима, смазочной системы, гидравлической трансмиссии, отопителя и т. д.

Рассмотрим два типа указателей температуры которые применяются на автомобилях: электротепловые импульсные и магнитоэлектрические с терморезисторным датчиком.

Электротепловой импульсный указатель температуры состоит из датчика (рис. 1) и стрелочного приемника, обмотки которых соединены последовательно.

Датчик ТМ101 импульсного указателя температуры (рис. 1, б) представляет собой латунный тонкостенный баллон 13, вставленный в корпус 8. В баллоне размещена биметаллическая пластина 10, одним концом закрепленная на изоляторе основания 14. На конце пластины установлен подвижной контакт 11, прижимающийся к неподвижному контакту 12. На пластину намотана обмотка 9 из константановой проволоки диаметром 0,12 мм, имеющей изоляцию из стеклянного волокна. Сопротивление обмотки 14 Ом. Один конец обмотки 9 присоединен к металлической пластине, а второй через токоведущую деталь 15 — к выводному зажиму 17, закрепленному на изоляторе 16. Неподвижный контакт 12 соединен с корпусом датчика. Контакты датчика изготовлены из серебра (75 %) и кадмия (25 %).

Приемник термометра (рис. 1, в) имеет П-образную биметаллическую пластину 26, которая одним концом закреплена на регулируемом секторе 23, а другим шарнирно соединена со стрелкой 21. Сектор, с жестко присоединенной к нему биметаллической пластиной, может смещаться при регулировке относительно его оси 27 крепления при помощи зубьев 22. Второй сектор 18 с упругой пластиной 19 служит шарнирной опорой для стрелки и прижимает ее к крючку 20 на конце биметаллической пластины. Для регулировки приемника второй сектор имеет зубья 28.

Плечо биметаллической пластины, соединенное с сектором 23, называют термокомпенсационным, плечо, соединенное со стрелкой, — рабочим. На рабочее плечо биметаллической пластины навита константановая обмотка 24 сопротивлением 40 Ом. Оба конца этой обмотки выведены к зажимам 25 и 29 приемника.

При нормальной окружающей температуре, когда указатель не включен в цепь, контакты 7 (см. рис. 1, а) датчика 5 находятся в замкнутом состоянии, рабочее плечо 3 биметаллической пластины приемника 1 не изогнуто и стрелка 2 находится в крайнем правом положении шкалы за отметкой 110 °С.

При включении указателя в цепь ток, проходящий через обмотки 4 и 6, нагревает биметаллические пластины датчика и приемника. При этом пластина датчика, изгибаясь, свободным концом размыкает контакты и прерывает ток в цепи. Несколько охладившись, она вновь замыкает контакты, и ток снова будет нагревать пластины. При постоянной окружающей температуре установится определенная частота размыкания контактов, причем отношение продолжительности замкнутого состояния контактов к продолжительности времени цикла будет зависеть от окружающей температуры. Чем выше окружающая температура среды, в которой находится биметаллическая пластина датчика, чем медленнее она остывает после размыкания контактов от проходящего по обмотке тока, тем быстрее нагревается этим током после замыкания контактов. Силу эффективного тока, нагревающего термобиметаллическую пластину приемника, можно определить по формуле:

где I₀ — сила тока, протекающего по цепи при замкнутых контактах; Т_з и Т_р — время замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

При включении прибора, когда температура датчика низкая, эффективный ток, значительно нагревая рабочее плечо биметаллической пластины приемника, вызовет ее изгиб и смещение стрелки влево в область малых температур на шкале. С повышением температуры датчика сила тока I_эф будет уменьшаться, нагрев рабочего плеча биметаллической пластины приемника и ее изгиб будут меньше, а показания прибора увеличатся. При температуре датчика выше 110 °С его биметаллическая пластина не будет замыкать контакты совсем, ток в приборе прекратится, и под действием биметаллической пластины приемника стрелка установится в крайнее правое положение.

Преимуществом электротепловых импульсных указателей являются простота конструкции и малая стоимость; сопротивление соединительных проводов и переходных контактов не влияет на точность показаний.

Электротепловые импульсные приборы обладают следующими недостатками: контакты датчика при работе создают помехи радиоприему; точность показаний зависит от напряжения питания; малый размах шкалы приемника (до 45 что затрудняет чтение показаний.

Магнитоэлектрические указатели температуры

Рис. 2. Магнитоэлектрический указатель температуры:
а — датчик ТМ100 с терморезистором; б — измерительный элемент приемника; в — вид на приемник со снятой шкалой; г — электрическая схема магнитоэлектрического указателя температуры.

Позднее, вместо этих приборов стали устанавливать магнитоэлектрические указатели. Датчик (рис. 2, а) этого указателя представляет собой баллон 1, к дну которого прижат токоведущей пружиной 2 терморезистор 3. Сопротивление терморезистора при изменении его температуры меняется в широких пределах (50—450 Ом).

Приемник (рис. 2, б и в) имеет каркас 4, состоящий из двух пластмассовых половин, соединенных стяжными винтами 10. На пластины намотаны обмотки трех измерительных катушек 8. Вторая обмотка расположена под углом 90° к двум другим. Для повышения чувствительности прибора первая и третья катушки имеют противоположное направление витков обмоток, вследствие чего возникающие магнитные потоки направлены навстречу один другому. Внутри каркаса размещен постоянный магнит 9, установленный на одной оси 7 со стрелкой. Магнит может поворачиваться, ориентируясь вдоль магнитных силовых линий магнитного поля трех катушек.

В нижней половине каркаса находится подпятник 11 оси дискообразного магнита и стрелки. Один конец оси магнита помещен в отверстии мостика 6, который закреплен на каркасе и служит опорой шкалы прибора.

Для возврата подвижной системы в нулевое положение при выключенном приборе в нижнюю половину каркаса встроен небольшой магнит. Каркас в сборе с катушками и магнитом размещен в экранирующем цилиндре 5 из низкоуглеродистой стали для исключения воздействия на магнит посторонних магнитных полей и устранения влияния магнитного поля катушки на показания других приборов.

Измерительный узел 12 приемника монтируют в комбинации приборов или в корпусе самостоятельного прибора. В обоих случаях концы обмоток присоединены к выводным зажимам и резисторам 14 и 16. Приемник имеет регулятор 13 с магнитом. На приборной панели автомобиля, указатель температуры освещает лампа, расположенная в гнезде 15.

При включении датчика и приемника в цепь питания ток проходит по двум параллельным цепям: обмотки L1 и L2 приемника — термокомпенсационный резистор R: обмотка L3 приемника — терморезистор RT датчика (рис. 2, г). Магнитные потоки обмоток L1 и L3 направлены в противоположные стороны.

В корпусе приемника (на напряжение 12 В) вместе с механизмом размещен термокомпенсационный константановый резистор R, который обеспечивает стабильность показаний при изменении температуры обмоток приемника. В корпусе приемника, рассчитанного на 24 В, кроме того, установлен дополнительный резистор 16 (см. рис. 2, в), включенный последовательно с обмотками приемника. Такая схема включения позволяет унифицировать конструкцию и обмоточные данные указателей температуры для применения их в системах электрооборудования автомобилей на напряжение бортовой сети 12 и 24 Вольт.

Сигнализатор аварийной температуры автомобиля

Рис. 3. Сигнализатор аварийной температуры:
а — электрическая схема автомобильного сигнализатора аварийной температуры; б — датчик ТМ111; в — датчик РС403-БГ; 1 — сигнальная лампа; 2 — биметаллическая пластина; 3 — контакты; 4 — биметаллическая пластина; 5 — изолятор; 6 — выводной зажим; 7 — тарельчатый контакт; 8 — контакт; 9 — прижимная шайба; 10 — латунный корпус; 11 — баллон; 12 — токоведущая пластина; 13 — регулировочный винт; 14 — выводной зажим.

Сигнализатор аварийной температуры (рис. 3, а) состоит из датчика и сигнальной лампы 7. Датчик имеет биметаллическую пластину 2, управляющую контактами 3, при замыкании которых включается сигнальная лампа 1. Конструкция автомобильных датчиков температуры двух типов показана на рис. 3, б и в. Датчик РС403-Б (см. рис. 3, в) применяют для контроля температуры масла. Температуру включения [(140 ± 3) °С] можно регулировать в процессе эксплуатации с помощью регулировочного винта 13. Датчик ТМ111 (см. рис. 3, 6) предназначен для контроля температуры жидкости (КамАЗ). Регулировка замыкания контактов (при температуре 98—104 °С) производится перемещением тарельчатого контакта 7.

Сигнализатор температуры установлен в верхнем бачке радиатора, а в двигателях с воздушным охлаждением — в смазочной системе. Сигнализаторы применяют также для контроля температуры масла в автоматической коробке передач (автобусы ЛиАЗ-677). Аналогичные датчики (ТМ108) используют для включения электровентилятора в системе охлаждения двигателя.

Датчики сигнализаторов аварийной температуры работают в системах электрооборудования автомобиля с напряжением 12 и 24 В с лампами силой света 1—1,5 кд.

Основные параметры некоторых датчиков указателей и сигнализаторов температуры приведены в табл. 1, приемников указателей температуры в табл. 2.

Таблица 1:

* Датчик выключения электровентилятора в системе охлаждения двигателя.
** Датчик температуры электролита аккумуляторных батарей.

Таблица 2: