Конструкция биметаллического прибора.
Биметаллическая пластинка имеет П-образную форму для того, чтобы тепло от окружающего воздуха не вызывало отклонений стрелки. Стрелка будет отклоняться только при нагреве одной половинки пластинки.
Разбирая прибор, обратите внимание на состояние П-образной биметаллической пластинки: обе ее половинки должны быть параллельны друг другу. При большом токе в результате чрезмерного нагрева одной половины, той, на которую намотана нагревательная спираль (на ней из-за перегрева могут быть видны даже цвета побежалости), может сохраняться остаточная деформация. В этом случае при исправном датчике прибор показывает какое-то значение, но на изменение тока, текущего через него, почти не реагирует. Другими словами, прибор теряет чувствительность. Чтобы исправить этот дефект, нужно добиться параллельности частей пластины, изгибая деформированную половину (стараясь не повредить спираль) при помощи двух пинцетов.
Что может случиться со стрелочными приборами и датчиками для них? Из-за слишком большого тока, поступающего на нагревательную спираль, биметаллическая пластинка может получить остаточную деформацию, пластмассовый кронштейн ее крепления может расплавиться, и указательный прибор будет работать неправильно. В датчике обычно перегорает спираль и окисляются контакты. Величина тока, поступающего на спираль, может возрасти из-за повышенного напряжения в бортовой цепи и, что чаще всего случается, в результате ошибочных действий ремонтников. Ведь если для проверки работоспособности стрелочного прибора подать на него «землю», через нагревательную спираль потечет ток, величина которого окажется значительно больше штатной, кроме того, этот ток будет течь постоянно, а не в прерывистом режиме, как положено. В результате в приборе все, что может расплавиться, довольно быстро расплавится. Тем не менее нам удавалось не только отремонтировать прибор или датчик, но и отрегулировать его. Ведь всегда можно механическим способом подогнуть пластинку, обеспечив тем самым большую или меньшую чувствительность прибора. Кронштейн крепления биметаллической пластинки можно поправить при помощи паяльника, да и вообще там все на виду, и сообразить, как это все можно починить, несложно.
Указатель уровня топлива
На японских автомобилях указатели уровня топлива бывают двух видов: один – биметаллического типа, второй – катушечного.
В первом случае в бензобаке автомобиля имеется поплавок, поводок которого связан со скользящим контактом переменного сопротивления. В более старых автомобилях вместо переменного сопротивления используется реостат. Смысл этих устройств одинаков, только в реостате используется проволока с высоким сопротивлением, а в переменном сопротивлении – пластинка с напыленным токопроводящим составом. По нашим наблюдениям, реостат менее надежен, поскольку известны случаи, когда скользящий контакт просто перетирал витки обмотки, приводя к обрыву. В переменных сопротивлениях истирание токопроводящей поверхности нам не встречалось.
Одни вывод реостата (или переменного сопротивления) соединен с корпусом автомобиля (т. е. это «минус»), а другой – с нагревательной спиралькой в приборе на щитке. Эта спиралька нагревает биметаллическую пластину, на которую она намотана. Пластина, нагреваясь, изгибается и поворачивает стрелку прибора. Чем больше величина тока, идущего через спираль, тем больше угол поворота стрелки прибора.
Средний вывод реостата (или переменного сопротивления) может быть соединен с корпусом или с плюсовым выводом, это не меняет сути – в любом случае при изменении уровня топлива величина тока, идущего через спираль, будет меняться.
Схема измерения уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости.
Оба прибора биметаллического типа, питание на них приходит от стабилизатора тока (также биметаллического типа). На более современных машинах стабилизатор тока выполнен на транзисторах и размещен в отдельном блоке (обычно на обратной стороне щитка приборов).
Устройство электромагнитного (катушечного) прибора измерения уровня топлива.
Магнитный ротор ориентируется в пространстве согласно магнитному полю катушек. Для плавного перемещения посаженной на ось стрелки прибора и предотвращения ее колебаний служит демпфирующая жидкость, которая используется и в аналогичных отечественных электромагнитных приборах.
В этой системе измерения уровня топлива, находящегося в бензобаке, есть один недостаток: при изменении уровня напряжения в бортовой сети будет меняться и величина тока, проходящего через нагревательную спираль. Т. е. показания прибора будут зависеть от состояния генератора и аккумулятора. Чтобы избежать этого, для питания прибора измерения уровня топлива (впрочем, не только для этого прибора) используется стабилизированное напряжение. Для стабилизации напряжения устанавливаются полупроводниковые стабилизаторы напряжения на 7–8 В, которые обычно находятся в корпусе, закрепленном на обратной стороне щитка приборов, или биметаллические регуляторы тока, которые могут быть расположены в самом приборе. О принципе работы полупроводниковых стабилизаторов вы можете узнать из любого курса радиотехники. В биметаллическом же регуляторе весь ток, потребляемый системой измерения уровня топлива, через специальные контакты попадает на спиральку, нагревая ее. Спиралька, в свою очередь, нагревает биметаллическую пластинку, на которую намотана. Пластинка, нагреваясь, размыкает контакты, и ток во всей системе исчезает. Пластинка остывает и снова замыкает контакты. Таким образом, измеритель уровня топлива питается пульсирующим напряжением, которое обеспечивает некий средний ток. При повышении напряжения в бортовой цепи автомобиля спиралька будет быстрее нагревать пластину, и та быстрее разомкнет контакты. При снижении напряжения – наоборот. В результате средний ток будет более-менее стабильным. Следует отметить, что стабилизаторы напряжения используются не только для системы измерения уровня топлива, но и для измерения температуры двигателя. И никто не знает, до чего еще додумаются японские инженеры.
Схема и внешний вид электромагнитного указателя уровня топлива.
Катушки прибора, намотанные под углом 90°, намагничивают окружающую арматуру и своим магнитным полем ориентируют ротор прибора. На оси ротора установлена стрелка указателя количества топлива в баке. При выключении зажигания магнитное поле от катушек исчезает, но под воздействием слабого магнитного поля от окружающей арматуры и из-за того, что ротор круглый (т. е. симметричный), стрелка прибора остается в том же положении.
Роторы электромагнитных приборов.
Если прибор показывает температуру охлаждающей жидкости, то его ротор делают усеченным. Тогда при включении зажигания стрелка медленно опустится на 0. Если ротор будет круглым, как в электромагнитных приборах измерения уровня топлива, то после выключения зажигания стрелка прибора еще несколько месяцев будет показывать уровень топлива. И только потом ротор постепенно займет положение, определяемое магнитным полем Земли.
Второй тип системы измерения топлива – катушечный – представляет собой все тот же реостат в топливном баке, который в зависимости от положения поплавка изменяет силу тока в цепи. Но прибор на щитке в этом случае несколько иной. В нем есть четыре катушки, намотанные определенным образом под углом 90°. Внутри этих катушек может вращаться магнитный ротор, ось которого служит и осью стрелки прибора. Когда через эти катушки течет ток, внутри создается определенное магнитное поле, которое разворачивает ротор на тот или иной угол. Собственно ротор со стрелкой напоминают обычный компас, только в компасе положение стрелки определяется магнитным полем Земли, а в приборе – магнитным полем катушек. При выключении зажигания ток на катушках исчезает, но за время его прохождения вся арматура (все магнитомягкие железки) намагничиваются, поэтому магнитный ротор со стрелкой продолжает давать те же показания. Если при выключенном зажигании слить все топливо из бака, стрелка указателя очень долго (несколько месяцев) будет утверждать, что топливо в баке присутствует. После включения зажигания катушка изменит вектор своего магнитного поля, и стрелка покажет действительный уровень топлива. Эти свойства (большая инерционность и неспособность сбрасывать показания) указателей уровня топлива не доставляют особых неудобств водителям. Но для указателей температуры двигателя такая «память» прибора была бы совсем некстати, поэтому магнитный ротор в них делают несимметричным, т. е. он выполнен не в виде диска, а в виде сегмента круга. Из-за несовпадения оси вращения и центра масс после выключения зажигания стрелка падает на 0. Для того чтобы указатели резко не меняли свои показания и чтобы стрелки в них не дрожали, в приборах используют демпферные устройства.
