ДУТ (датчик уровня топлива): как работает топливный датчик

Принцип работы датчика уровня топлива

Принцип действия электрического топливного датчика в автомобиле основан на измерении объема горючего и самостоятельном срабатывании при критическом остатке бензина. При активации резистор системы измерений, установленный в бензобаке, подает визуальный сигнал. Замер объема топлива осуществляется посредством использования специального поплавка. Степень заполнения резервуара горючим можно отследить по показаниям приборной панели: по мере расхода топлива указатель, расположенный на щитке, постепенно снижается.

Особенности принципа действия контроллера:

1. Поплавок, предназначенный для измерения, при расходе горючего опускается, а при его увеличении — перемещается вверх.
2. При перемещении поплавок контактирует со специальными секторами, подключенными к проводам. Кабеля идут на датчик топлива, установленный на приборной панели. Изменение количества пластин, подключенных к резистору или потенциометру, способствует изменению уровня сопротивления.
3. Если бак полный, то бегунок располагается в крайнем положении и ток передается в потенциометре по самому короткому пути. Передача силы осуществляется с использованием пластины, установленной с краю. Соответственно, уровень сопротивления низкий и варьируется в районе 7 кОм. При расходе топлива бегунок начинает передвигаться, в результате чего проводка добавляется новыми пластинами (сопротивление растет). При полном баке рабочий параметр составляет около 120 Ом.
4. У трубчатых регуляторов несколько иной принцип функционирования. Топливо поступает через нижнюю часть устройства (его технологическое отверстие) по специальной трубке. Поплавок устанавливается на поверхности горючего.

Видео: принцип действия контроллера уровня топлива

Канал «Автоэлектрика ВЧ» снял видеоролик, в котором подробно описан принцип функционирования и рассказано о том, как устроен датчик массового расхода топлива

Описание работы датчика уровня топлива

Принцип работы любого ДУТ сводится к тому, что определенному уровню горючего в баке соответствует свой вполне определенный сигнал. Но для корректной работы этого недостаточно.

Дело в том, что у современных машин используются баки сложной формы, адаптированные к форме кузова. Из этого следует, что остаток топлива зависит от его уровня не линейно. Существует и конструктивная особенность всех датчиков: уровень горючего должен опуститься до определенного значения, прежде чем ДУТ зафиксирует его изменение. В результате возникает погрешность в измерениях. Особенно сильно она проявляется в отечественных автомобилях, таких как ВАЗ-2109 или ВАЗ-2110. В результате случается так, что после заправки «под горло» автомобиль проехал 50 км, а указатель все еще показывает максимальное количество горючего в баке.

Для борьбы с погрешностью измерений инженеры нашли действенное средство. Все датчики по виду передаваемого сигнала делятся на:

1. аналоговые;
2. цифровые.

Аналоговый сигнал – это изменение напряжения на потенциометре. Уменьшить погрешность можно путем преобразования такого сигнала в цифровой. Для этого ДУТ оснащается микропроцессором, который не только преобразует сигнал, но и корректирует погрешность.

Ультразвуковой измеритель для контроля уровня топлива в автомобильном баке

Ультразвуковой измеритель уровня топлива в баке являет собой излучатель, к которому присоединен кабель для подключения к GPS-трекеру. Он устанавливается с внешней стороны топливного бака. Устройство работает следующим образом. Сгенерированная ультразвуковая волна проходит сквозь стенку бака и толщу горючего. На границе среды воздушной и жидкостной среды она отражается, сигнал улавливается излучателем. Временной промежуток между отправкой волны и ее возвратом после отражения берется за основу для вычисления количества топлива.

Хотя показания устройства более точны по сравнению с поплавковым, рассматривая возможность его установки, следует учесть несколько нюансов:

• контакт излучателя и поверхности бака должен быть идеальным, в противном случае распространение волны будет искажаться;
• наличие дополнительных перегородок в баке, а также материал, из которого они изготовлены, могут влиять на распространение импульса, а соответственно — на корректность показаний;
• если изнутри на поверхности емкости имеются неровности (вздутия, бугорки), это может также исказить распространение импульса;
• помехи распространению сигнала создает даже мусор, который со временем скапливается на дне топливного бака.

Замена устройства

Если потребуется установить новый датчик топлива, заменив старый, то ехать в сервисный центр нет необходимости – процедуру можно выполнить самостоятельно. Нужно лишь иметь под рукой все инструменты.

Как заменить ДУТ:

Если автомобиль бензиновый, в самом начале нужно отключить отрицательную клемму аккумулятора.
Снять облицовку багажного отсека и демонтировать задние сиденья, чтобы обеспечить доступ к датчику.
Убрать защитную пластину, скрутив саморезы, и тщательно протереть поверхность, удалив грязь вокруг датчика.
Отключить все подведенные электроцепи, предварительно оставив на каждой маркировку, чтобы исключить ошибки в дальнейшем.
Скрутить винты, фиксирующие ДУТ, и аккуратно отсоединить устройство

Если измеритель установлен в топливном насосе, то может потребоваться разобрать и его.
Произвести тщательную чистку от грязи и клея на месте, где будет установлено новое устройство, обеспечив хорошую герметичность.
Устанавливая датчик, важно точно совместить его с прокладкой и, если есть необходимость, аккуратно обработать уплотнитель клеем.
Выполнить все действия в обратной последовательности, за исключением установки облицовки и задних сидений.. Когда подключение будет выполнено, следует произвести диагностику

Сначала требуется залить полный бак и убедиться, что стрелка показала увеличение объема топлива. Затем нужно проехать не менее 30 километров и проверить, нет ли утечек и запаха горючего. Если все в порядке, то останется вернуть на место сиденья и облицовку

Когда подключение будет выполнено, следует произвести диагностику. Сначала требуется залить полный бак и убедиться, что стрелка показала увеличение объема топлива. Затем нужно проехать не менее 30 километров и проверить, нет ли утечек и запаха горючего. Если все в порядке, то останется вернуть на место сиденья и облицовку.

Большинство действий с датчиком можно произвести самостоятельно. Однако не стоит разбирать устройство и производить его ремонт, если нет опыта работы с аналогичными приборами. Лучше обратиться в сервис и получить квалифицированную помощь.

Какие параметры датчика уровня топлива следует учитывать?

Датчики уровня топлива делятся по механическим свойствам — на цельные и разборные.

Разборные датчики уровня топлива представляют собой конструкцию из 3-х элементов — это измерительная трубка, фланец крепления и измерительная голова. При установке сначала на бак крепится фланец, в него вворачивается стержень (хотя бывает, что стержень вворачивается во фланец и до установки), финально устанавливается измерительная голова.

Цельные датчики уровня топлива представляют собой жесткую неделимую конструкцию. Такая конструкция считается более надежной, за счет отстуствия соединительных элементов, которые зачастую имеют люфт и со временем могут разбалтываться.

По виду выходного сигнала датчики уровня топлива делятся на аналоговые и цифровые.

1. Аналоговые датчики уровня топлива передают измеренное значение по одной из характеристик электрического сигнала — это напряжение, частота или сила тока. Напряжение — наиболее часто встречаемый вид передачи, но при этом наиболее подвержен помехам и внешнему воздействию, поэтому его следует использовать только в случае отсутствия альтернативы. Передача по силе тока, или «токовая петля» — метод широко применяемый в системах управления производством, в системах сбора данных лабораторного оборудования из-за стабильности выходного сигнала и точности показаний. На данный момент в системах мониторинга такой вид передачи измерений встречается нечасто, но благодаря высокой точности и развитости данного метода в иных отраслях можно ожидать, что и в системах СМТ (Спутнивого Мониторинга Траснпорта) в скором времени он станет новым стандартом. Передача сигнала по частоте так же практически не подвержена внешнему влиянию. Таким образом, при решении использовать аналоговый датчик уровня топлива, рекомендуется использовать прибор с частотной передачей измеренных значений, либо передачу измерений по выходу «токовая петля». Так же нужно знать, что при использовании аналоговых датчиков максимально возможное количество подключенных датчиков лимитируется количеством входов терминала сбора данных.
2. Цифровые датчики уровня топлива передают сигнал по цифровым интерфейсам в виде цифрового кода. Наиболее распространенные RS232 и RS485, встречаются так же датчики уровня топлива с передачей по стандартам CAN. Рассмотрим все интерфейсы подробнее.RS232 – технология, которая создавалась для телефонии и модемов, а затем стала промышленным стандартом для многих видов оборудования. С точки зрения стабильности и надежности нареканий нет, но есть неудобство физического характера — на один порт можно подключить только одно устройство. Таким образом, если у вас на одной машине два бака, или вы хотите отслеживать уровень в нескольких емкостях при использовании датчиков с интерфейсом RS232 вам нужно будет устройство, имеющее необходимое количество портов, что на самом деле встречается редко.

Передача кода по CAN шине

Следующий вариант — передача кода по шине RS485. RS485 – изначально разработанный для промышленной автоматизации, поэтому лишен недостатков RS232, в частности на один порт можно подвесить несколько датчиков (как правило, количество зависит от возможностей драйвера и конкретной реализацией выхода разработчиком терминала). Поэтому при использовании цифровых датчиков уровня топлива предпочтительнее остановиться на этом варианте.

Передача данных по RS232 и по RS485 осуществляется с использованием протокола LLS, разработанным компанией «Omnicomm». Данный протокол является де-факто стандартом в отрасли, и большинство производителей оборудования по умолчанию включают поддержку данного протокола в свое оборудование, поэтому проблемы совместимости возникают крайне редко. Это означает, что если у вас на ТС установлено оборудование с интерфейсом RS232 или RS485 вы можете смело брать ДУТ с любым из этих интерфейсов, и у вас не возникнет проблем с совместимостью.

Передача данных по CAN интрефейсу теоретически более универсальна и информативна, чем иные стандарты, поскольку стандарт CAN является стандартом передачи данных автомобильной промышленности. К сожалению, далеко не все терминалы имеют данный интерфейс, и даже при наличии такого интерфейса протокол устройства может быть не добавлен.

Погрешность датчика уровня топлива

Подавляющее большинство производителей заявляет погрешность измерений не более 1%, но по факту погрешность зависит от грамотной и качественной установки, а также правильно проведенной тарировки датчика. На данном параметре мы подробно останавливаться не будем, единственное, что можно сказать определенно, это то, что цифровые датчики обеспечивают более высокую точность за счет более высокой «чувствительности».

Контроль расхода топлива транспортным средством в соответствии с пробегом

Данный метод не требует установки такого оборудования, как датчик контроля топлива, и используется в хозяйстве уже не один десяток лет. Еще совсем недавно такая система контроля была далека от совершенства и ее легко было обмануть. Объем затраченного горючего списывался по предоставленным показаниям спидометра, но при большом желании данные можно было сфальсифицировать.

Ситуация в корне изменилась при появлении систем мониторинга транспортных средств спутникового типа. Такие системы дают возможность получить точные данные по пробегу. Сфабриковать их водителю не под силу, так как они сразу же отправляются в транспортно-логистическую службу компании или ее диспетчерский центр. Из этого следует, что, владея информацией о точном пробеге транспортного средства, можно по специальной формуле просчитать количество затраченного топлива и полученные данные сверить с водительским отчетом.

И казалось бы, что на этом обсуждение темы контроля можно закрыть, но данный метод, при всей своей простоте и привлекательности, имеет и существенные недостатки, например:

— неточность полученных в процессе измерений данных,

— отсутствие возможности фиксировать заправку и слив в виде отчетов, что, как следствие, усложняет оперативный контроль.

Поэтому если выше представленные параметры имеют место быть, то следует обратить внимание на другие способы контроля расхода топлива автомобиля

Датчики в подробностях

На рынке представлено несколько подтипов ДУТ. На 2021 год наиболее востребованные среди покупателей подтипы:

1. Штатного типа (поплавковый);
2. Модульный (автономная установка), в категорию входят емкостные и ультразвуковые типажи датчиков.

Поплавковый тип устанавливается в резервуар в порядке заводского. Данные замеров выводятся на соответствующий экран на панели управления. В зависимости от конфигурации конкретного авто, расположение экрана и количество данных разнятся. ДУТ этой категории не отличается показателями точности, поплавок отображает лишь примерный анализ. Водители с опытом эксплуатации подобного измерителя утверждают, что отклонения поплавка доходят до 30% в показателях.

Категория емкостных и ультразвуковых измерителей считается наиболее точной. Чтобы обзавестись подобным прибором, автовладельцу необходимо приобрести конкретную модель и оплатить установку в резервуар. Стоимость техники этой категории на порядок превышает среднюю цену поплавка, также установка потребует финансовых вложений. За потраченные средства, водитель получит точность с отклонениями, не превышающими 2%.

Какие виды топливных датчиков существуют?

Стоит различать сразу несколько видов классификации топливных датчиков, чтобы лучше понимать разновидности устройств, которые могут быть установлены в современных машинах. Некоторые производители элитных авто комплектуют машину сразу несколькими типами датчиков и сложной системой обработки данных. Это позволяет с максимальной точностью определять количество топлива в баке в настоящий момент и очень точно рассчитывать пробег до пустого бака, чтобы предоставить водителю наиболее актуальную информацию.

Итак, в современных машинах можно найти такие типы датчиков:

• поплавковые – это традиционная система с наименьшей стоимостью, она довольно точная, но только при грамотной реализации системы управления, также это устройство является самым популярным среди машин бюджетного и среднего ценового класса;
• емкостные – обычно такие датчики устанавливаются дополнительно уже при эксплуатации авто, они популярны для коммерческих машин, так как позволяют довольно просто контролировать уровень топлива, пресекать несанкционированные сливы, считать количество заправок;
• ультразвуковые – устройство крепится на внешней стороне бака и подает ультразвуковые волны через стенки устройства, волны отражаются от поверхности жидкости и формируют точную информацию об объеме топлива в резервуаре.

Последние два типа датчиков чаще всего применяют на грузовых автомобиля для подключения системы GPS-мониторинга транспорта. В таком случае данные о потреблении топлива и уровне топлива в баках в режиме реального времени обновляются и сохраняются. Это делает невозможным слив топлива с автомобиля или внесение ложных данных в отчеты.

Но нужно также различать датчики топлива по типу подаваемого сигнала:

• аналоговые – это варианты довольно старые и практически не используются сегодня в автомобилях, аналоговый сигнал очень неточный и сильно зависит от положения авто, наклона, состояния системы поплавка, к примеру;
• частотные – переходной вариант от аналоговых к более современным типам оборудования, но также довольно условно точный, частотные варианты датчиков устанавливаются только на авто в бюджетном сегменте;
• цифровые – такие устройства оснащаются микропроцессором, а сигнал сразу же в датчике превращается в цифровой, это дает возможность выводить информацию в бортовой компьютер в любом нужном формате и давать необходимые данные.

Именно внедрение цифровых датчиков топлива в баке сделало возможной реализацию всех тех функций, которыми обладают современные автомобили в плане подсчета среднего расхода и прочих важных параметров. К сожалению, заменить датчик на вариант с другим преобразованием сигнала практически невозможно, поскольку это устройство сопряжено с бортовым компьютером и не будет работать, если станет выдавать данные в каком-либо другом формате или виде.

Как устранить поломку?

Если топливный датчик работает некорректно, потребуется выполнить ремонтные работы. На каждой модели автомобиля процесс демонтажа этого устройства может значительно отличаться, а также требовать специального инструмента. Тем не менее, общие действия носят схожий характер и заключаются в следующем:

1. отсоединяется минусовая клемма от аккумулятора;
2. обеспечивается доступ к прибору путем демонтажа обшивки багажника;
3. откручиваются фиксирующие положение датчика крепежные болты, снимается пластина;
4. демонтируется изделие, металлические элементы зачищаются (если оно будет использоваться снова).

Доставать ДУТ необходимо только после отсоединения всех проводов и посторонних элементов. Изделие должно извлекаться легко, без видимых усилий. На старых авто прибор может «прикореть»: в таком случае его потребуется смазать специальной жидкостью (например, WD).

Принцип работы

Принцип работы как двухкамерного, так и однопоточного датчика одинаков. Цифровая плата, расположенная в корпусе устройства, формирует сигнал о количестве проходящего топлива. Информация передается напрямую бортовому контроллеру через выход интерфейса, где сохраняется или автоматически передается через КАН-шину оператору.

Монтаж ДРТ технически возможен не на все топливные системы. Для американских авто устанавливают только однопоточный расходомер, и отслеживают количество бензина без учета количества обратки. Это происходит потому, что устройство обратного клапана не сможет высчитать количество топлива в чистом виде, а считает пену или воздушно-пенную смесь, поэтому показания имеют большой процент погрешности — до 10 %.

Ремонт датчика уровня топлива своими руками

Мы уже назвали возможные причины поломок датчика уровня горючего, теперь рассмотрим способы борьбы с ними.

И так, что делать если индикатор уровня топлива завышает (занижает) реальное количество горючего в баке? Прежде всего стоит попробовать отрегулировать датчик. Сделать это можно двумя основными способами:

передвинуть штифт поплавка в крайние положения, при чем стрелка на индикаторе также должна попадать в эти положения (0 — пустой и 1 — полный). Если же стрелка при крайнем положении не хочет устанавливаться на «0» или «1», загните штифт, оставляя его подвижным и отрегулируйте;

нужно разобрать приборную панель и добравшись через нее к датчику, снять стрелку присоединив провода обратно к прибору. После этого заведите автомобиль и дайте ему поработать примерно 10 минут, а затем следует выставить ось указателя в положение «1» и снова подсоединить указательную стрелку.

Если датчик зависает на нулевом показателе, следует разобрать приборную панель и найти контактные провода идущие к устройству. Все гайки необходимо открутить и зачистить наждачкой, стерев там самым возможное окисление, а затем установить их на прежние места, при этом плотно закрутив

Точно также следует поступить со всеми массами на кузове (уделив особое внимание массе под ручником)

Выяснить в чем именно проблема: в самом датчике или в индикаторе, поможет специальный прибор — мультиметр. С его помощью проводится диагностика индикатора: при полном баке приблизительное значение сопротивления должно составить около 7 Ом (возможно немного меньше), если заполнена половина — сопротивление будет колебаться от 108 до 128 Ом; а при полном отсутствии топлива мультиметр покажет значение в 315-345 Ом.

Что бы проверить датчик отсоедините провода идущие на него и подключите сопротивление в 330 Ом, затем добавьте в цепь резистор 10 Ом; запустите двигатель и можно приступать к измерению сопротивления на резисторе с помощью ползунка (стрелка при этом плавает от значение «пустой» до значения «полный»).

Прежде, чем приступить к ремонту или замене вышедшей из строя детали датчика, необходимо точно знать где он находится и как его отремонтировать в случае низкого уровня давления. А размещен он в нижней части бензобака, поэтому для проведения демонтажа придется поднять автомобиль домкратом (либо воспользоваться смотровой ямой) и отсоединить контакты

После снятия датчика, в первую очередь следует обратить внимание на состояние дорожек, ведь именно они зачастую первыми стираются под воздействием бегунка

Подписывайтесь на наши ленты в

Электромагнитные указатель уровня топлива состоят из корпуса, внутри которого располагаются две катушки и якорь с прикреплённой к нему стрелкой. Катушки располагаются в корпусе под углом друг к другу и намотаны встречно. От сердечника катушки к якорьку проходят плоские пластины, магнитопроводы. Якорёк выполнен из магнитомягкого материала, то есть из материала обладающего высокой магнитопроводностью.

Распространенные неполадки

Система контроля над объемом топлива в бензобаке подвержена таким неисправностям:

• стрелочный указатель лежит на нуле независимо от количества оставшегося в баке горючего;
• прибор неправильно показывает уровень топлива – врет в большую либо меньшую сторону;
• стрелка «скачет» или меняет показания за короткий промежуток времени;
• не горит желтый индикатор минимального остатка топлива.

Причин падения стрелки на ноль встречается несколько:

1. Заедание либо заклинивание рычага.
2. Поплавок потерял герметичность и опустился на дно.
3. Разрыв электрической цепи из-за окислившихся контактов или проблемы с проводкой.
4. Поломка самого индикатора либо рычажного датчика – потенциометра.

Обычно неправильные показания и «скачки» стрелки – это следствие загрязнения реостата и бегунка. На автомобиле с большим пробегом эти детали могут износиться – тонкий слой на пластинах истирается, отчего между ними и бегунком пропадает контакт.

Датчик уровня топлива в баке посылает противоречивые сигналы, отражающиеся на приборной панели.

Одна из причин неработающего индикатора минимального уровня – перегоревшая лампочка на панели приборов. Реже встречаются проблемы с концевым контактом, находящимся внутри бака, либо обрыв электропроводки. В новейших системах лампа и вовсе загорается по команде контроллера, когда сопротивление рычажного потенциометра достигнет определенного значения.

Когда делают настройку

Первую калибровку индикатора уровня газа производят в момент установки газобаллонного оборудования на автомобиль. Но со временем индикация на кнопке может сбиваться или изначально быть настроена не правильно. Таким образом, если стрелка на газовом баллоне показывает одно значение, а индикация на кнопке совершенно другое, без настройки датчика уровня газа не обойтись.

Можно доверить процедуру профессионалам, но зачем платить не малые деньги за то, что можно сделать самостоятельно?

В первую очередь следует понять, а показывал ли индикатор уровня газа правильное значение раньше? Если нет, то понадобится чуть больше времени и специальный кабель ГБО, чтобы подключить электронный блок управления к ноутбуку и выставить верное значение датчика уровня газа.

Для каждого датчика в блоке управлении необходимо выставить свое значение. Следует также знать о том, какой именно датчик установлен у Вас в системе и по какой схеме он работает – измеряет сопротивление, либо меряет напряжение. Выставив нужные параметры датчика следует перейти к самой калибровке.

Как сделать датчик своими руками?

Самодельный емкостный контроллер производится из двух модулей, подключенных между собой с помощью трех проводов:

1. Первый модуль, выполненный в виде металлической пластины, подключается к блоку емкостного регулятора.
2. Второй модуль необходимо соединить с блоком отображения.
3. По двум электролиниям питание поступает на блок устройства. По третьему проводнику на блок идет сигнал, преображающийся в показатель объема топлива.

Прежде чем изготовить датчик, надо учесть следующие нюансы:

1. Рабочая поверхность двух электродов должна быть заизолирована от контакта.
2. Пространство между электродами должно полностью заполняться топливом, если контроллер погружается в жидкость.
3. В бензобак необходимо установить датчик под наклоном.
4. Самодельное устройство не должно иметь подвижных компонентов и частей.
5. Питание регулятора должно быть организовано не более, чем от 5 Ватт. Если напряжение будет более высоким, то топливо может воспламениться от воздействия искры.
6. Измерительная схема должна быть размещена как можно ближе к контроллеру. Кабеля для ее соединения должны быть не длиннее 2 см.