За что отвечает термодатчик
Датчики температуры охлаждающей жидкости.
Датчик температуры деталь электрической системы автомобиля, которая может изменять свои электрические характеристики в зависимости от температуры.
По функции температурные датчики делятся на:
Датчики температуры для блока управления двигателем.
Датчики температуры для указателя (стрелки) приборной панели.
Датчики с несколькими функциями.
Датчики температуры на сигнальную лампу приборной панели (термовыключатели).
Датчики включения вентилятора (термовыключатели).
Датчики температуры для блока управления двигателем, датчики для указателя на приборной панели, датчики с несколькими функциями изменяют свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. В основе их работы лежит эффект изменения сопротивления различных электропроводящих веществ в зависимости от температуры. У большинства металлов с ростом температуры электрическое сопротивление возрастает то есть они обладают позитивным электрическим коэффициентом (PTC — positive temperature coefficient). Для полупроводников характерен отрицательный температурный коэффициент (NTC — negative temperature coefficient) — то есть уменьшение электрического сопротивления с ростом температуры.
В зависимости от конструкции датчика он может иметь один, либо несколько контактов. Если контакт один, то сопротивление измеряется между контактом и корпусом датчика (Рис.1). Если контактов 2, то сопротивление измеряется между ними (Рис.2, Рис.3). Если контактов много, то возможны самые различные варианты (Рис.4, Рис.5).
Подавляющее большинство температурных датчиков имеет резьбовое крепление (Рис.6-Рис.9), хотя, бывают исключения (Рис.10), соответственно датчики имеют шестигранный участок корпуса под ключ различных размеров. По форме резьба может быть цилиндрической или конической, отличаться диаметром и шагом, так же датчики могут иметь уплотняющую прокладку или же не иметь таковую. Форма электрических разъемов может быть самой разнообразной.
Датчики температуры на сигнальную лампу приборной панели работает по принципу замыкания либо размыкания цепи при достижении определенной температуры. Если датчик с одним контактом, то размыкание/замыкание происходит между контактом и корпусом. В этом случае датчики бывают разомкнутые в холодном положении (Рис.11) и замкнутые в холодном положении (Рис.12). Если у датчика два контакта, то размыкание/замыкание происходит между этими контактами. В этом случае датчики, так же бывают разомкнутые в холодном положении (Рис.13) и замкнутые в холодном положении (Рис.14). Так же встречаются двухконтурные датчики (Рис.15).
Датчики включения вентилятора по устройству, принципам работы и вариантов конструкции идентичны датчикам на сигнальную лампу.
Симптоматика выхода температурного датчика из строя зависит от того, какую функцию выполнял данный датчик. Если вышел из строя датчики температуры для блока управления двигателем, то может наблюдаться неустойчивый запуск двигателя (машина плохо заводится), неустойчивые обороты двигателя, снижение мощности двигателя. Если произошла поломка датчика температуры для указателя (стрелки) приборной панели, то наблюдаются неправильные показания этой стрелки. Если ломается датчик температуры на сигнальную лампу приборной панели или датчики включения вентилятора то наблюдается неправильная работа либо сигнальных ламп либо вентиляторов.
Температурные датчики, хотя и являются элементом электрической системы автомобиля, но от их правильной работы зависит в определенной степени и работоспособность системы охлаждения. Это касается датчиков включения вентиляторов охлаждения радиатора охлаждения двигателя. В ряде автомобилей при неисправном датчике включения вентилятора может произойти перегрев двигателя со всеми вытекающими неприятными последствиями.
При поломке температурного датчика его необходимо заменить на новый, так как ремонт старого датчика в кустарных условиях невозможен и нецелесообразен. При подборе датчика нужно быть очень внимательным и использовать только подходящий для данного случая датчик. Это связано с большим разнообразием используемых в автомобилях датчиков, которые даже при внешнем сходстве могут иметь различные электрические характеристики могут различаться зеркально.
Еще больше статей тут.
Виды и принцип работы термодатчиков
Содержание статьи
Принцип работы датчика-термопары
Основной принцип работы температурных датчиков в системах автоматического управления – преобразование температуры в электрическое значение. Эффективность использования электрических величин обеспечена: удобством передачи на большие расстояния с высокой скоростью, возможностью их обратной трансформации, преобразования в цифровой код, чувствительностью измерений. Различают несколько типов устройств.
Принцип действия устройства основан на термоэлектрическом эффекте: если в замкнутом контуре из двух полупроводников или проводников места спаев (контактов) имеют разную температуру, то в нем возникает электрический ток. Спай, расположенный в среде, в которой происходит измерение температуры, называется «горячим», противоположный контакт – «холодным». Чем больше температура измеряемой среды отличается от температуры воздуха, тем больший электрический ток возникает. Эти измерительные устройства могут иметь изоляционный слой или изготавливаться без него. Во втором случае термопары могут использоваться только в схемах, не контактирующих с «землей».
Схематичное изображение термодатчика
Виды термопар
Терморезистивные датчики
Принцип действия резистивных датчиков температуры (RTD) основан на зависимости сопротивления проводника или полупроводника от температуры. Для изготовления проводников применяют материалы с высоким температурным коэффициентом сопротивления и линейным соответствием сопротивления и температуры. Указанные характеристики относятся к пластине, в несколько меньшей степени – к меди.
Преимущества проводниковых термометров сопротивления:
Полупроводниковые датчики температуры демонстрируют высокую стабильность характеристик во времени. Полупроводниковые терморезисторы имеют большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Датчики температуры с отрицательным ТКС называются термисторами (с ростом температуры сопротивление снижается), с положительным – позисторами (с возрастанием температуры сопротивление увеличивается). Обозначение термисторов – NTC, позисторов – PTC.
Аналоговые и цифровые термометры
Аналоговые
Эти устройства обычно недороги и не требуют сложного ухода. Главная их проблема – шкала. Либо она показывает температуру с высокой точностью, но измерительный интервал при этом очень мал, либо охватывает широкий температурный диапазон, но точность показаний – приблизительна.
Цифровые
Такие устройства дороже, по сравнению с аналоговыми, но их точность гораздо выше. Позволяют производить измерения в широком интервале, применяются в быту и технике.
Конструктивные составляющие цифрового термометра:
Датчик температуры воздуха в холодильнике
Датчик температуры холодильника крайне важен, так как влияет на работу всей системы, на основной принцип функционирования — включение и выключение компрессора с правильными временными паузами. Если термосенсор сломается, то мотор будет работать интенсивно беспрерывно и, поскольку он не рассчитан на такой темп, скоро выйдет из строя. Есть и ряд других не менее критических следствий неисправности сенсора: нарушение режима камер, слишком сильное или слабое охлаждение. Рассмотрим, как диагностировать поломку температурного датчика, как определить, что сломан именно он, а также опишем способы его починки, если это возможно, и процесс замены.
Работа датчика температуры в системе холодильника
Принцип функционирования термосенсора холодильных установок (бытовых, промышленных) целесообразно рассматривать вместе с описанием работы всей системы, так как элемент влияет на все основные ее аспекты. Детектор температуры — это основной чувствительный узел управления, именно от его показателей зависят дальнейшие команды электроники, терморегулятора.
Бытовой холодильник, строго говоря, холод не вырабатывает сам какими-то сложными способами, смешиванием специальных реагентов и пр. Принцип чрезвычайно простой: используется среда, которая уже существует, система лишь удаляет тепло изнутри шкафа посредством круговорота теплоносителя. Воздух охлаждается с помощью испарителя (оттайки) внутри аппарата в процессе забора фреоном (хладагентом, хладоном, охладителем) тепла из камер и отдачи его окружающему пространству через наружный конденсатор (радиатор).
Место и функция датчика температуры в системе:
Важность термодатчика
Мотор холодильника рассчитан только на периодическое вкл./выкл. Период включения длинный лишь при первом запуске (может достигать нескольких часов), когда набирается и устанавливается заданная температура. Дальше холодильник работает как термос: шкаф герметичный, с изоляцией. За сутки при стандартных периодах открытой дверцы, температура возрастает всего лишь на несколько градусов. Включения именно непосредственно компрессора (не вентиляторов, узлов нагнетания и пр. элементов) требуются только для поддержания режима и они кратковременные — в совокупности при среднестатистическом режиме составляют 2–4 мин. за 60 мин.
Система функционирует автоматически — датчик фиксирует недостаточную температуру, соответственно, команды прекратить работу нет. Мотор гонит хладон, циклы повторяются, пока сенсор не отчитается о достижении выставленного на терморегуляторе значения. После этого компрессор отключается реле (в электронном управлении в этом участвует микроконтроллер), получившим данные от детектора.
Если термодетектор сломан и не подает импульс, узлы контроля расценивают это как наличие недостаточной t° внутри шкафа и заставляют мотор работать постоянно, на износ, пока он не перегорит, внутри шкафа будет перемораживание. Есть также разновидности ситуаций, когда датчик подает некорректные показания. Например, если он постоянно присылает отчеты, что температура достаточная, хотя в реальности все наоборот, то мотор не будет включаться, рефрижератор не будет холодить, замораживать. Но опаснее именно первая описанная ситуация, так как такая поломка тянет за собой выход из строя мотора.
Если мотор аппарата (за исключением первого запуска) функционирует постоянно, это свидетельствует о поломке датчика t°, но такое также характерно при разгерметизации, протечке фреона, неполадках термостата в целом, поэтому диагностика несколько усложняется. Компрессор при таком режиме выйдет из строя буквально за несколько дней. Силовому блоку обязательно нужен периодический «отдых», тогда он будет работать годами.
Рекомендации по паузам компрессора холодильника из одного из спецсайтов:
Важность температурного датчика состоит в том, что от него напрямую зависят периоды включения, так как именно он уведомляет систему о t° в камерах. Например, терморегулятор получает от датчика сообщение, что t° соответствует выставленному значению, значит, команды на запуск мотора не требуется. Когда сенсор фиксирует выход за рамки установленной величины — идет команда на включение/выключение. То есть детектор — это первое звено описанной части системы управления, сломан он — неправильно функционирует вся схема.
Устройство температурного датчика
Детектор нужно рассматривать вместе с термостатом (терморегулятором) — эти два узла функционируют вместе, именно они настраивают работу системы охлаждения. По сути, это и есть ядро управляющей части, к которому подключен селектор, сенсорное табло для выставления нужного режима.
Термостат с реле являет собой коробочку с селектором на стенке холодильника, внутри его отсека. У современных моделей чаще узел встраивают в корпус, обычно в верхнюю часть. Наружный сегмент состоит только из ручки регулировки (селектора), панели управления с кнопками, сенсорным или обычным табло, индикацией.
Селектором с градуировкой или на сенсорном дисплее, в зависимости от продвинутости изделия и типа управления — механического, электронного — пользователь выставляет режимы охлаждения и заморозки (нормальная, суперзаморозка и прочее).
Есть 2 вида конструкции термодатчиков.
Электронный (соединяющийся с микроконтроллером, с микросхемой) — это небольшой кусочек чувствительного материала в пластиковом корпусе, терморезистор, термопара, небольшая плата с ним. Выводы элемента соединяются с микросхемой термостата или узла управления. При изменении температуры меняется сопротивление термопары, которое регистрирует микроконтроллер (МК), сравнивает с выставленными пользователем значениями. Дальше команда от МК поступает на реле, которое и смыкает/расцепляет контакты. В данном случае есть 2 проводка, подводящие небольшое напряжение к сенсору. Термостат, а скорее, блок управления при таком устройстве тоже электронный.
Более привычный вариант термодетектора — механический. Особенно его надо рассматривать вместе с термостатом такого же типа — это, скорее, его часть, в большей мере неотделимая, чем у электронных разновидностей, обычно она незаменяемая, хотя такое теоретически возможно. Более подходящее название для всего узла — термореле. Данный вариант сенсора представляет собой герметичную металлическую капиллярную трубку, внутри наполненную хладагентом. У некоторых моделей на конце есть медная колба. Один конец такого элемента размещается в локации, где требуются замеры, второй с сильфоном, заходит в терморегулятор, соединяясь там с механическими частями, влияющими на контакты цепи.
Внутри сильфонной трубки есть определенное давление, изменяемое в зависимости от температуры. На другом конце, крепящемся к термостату, есть сильфон (гофрированная упругая оболочка), натяжение которой меняется, когда пользователь селектором с пружинкой настраивает рамки смыкания/размыкания контактов (вкл./выкл. мотора). При определенной температуре хладагент меняет свое состояние (расширяется/сжимается), натиск в трубке меняется, часть, заходящая в терморегулятор, подвигается и давит или перестает воздействовать через сильфон на шток, смыкающий или расцепляющий электроцепь.
Когда уровень охлаждения достигает выставленного на селекторе, датчик сигнализирует об этом (электронный вариант) или перестает давить на пружинку термостата — реле расцепляет контакты или они сами расходятся в зависимости от натиска. Мотор прекращает работать. Таким образом, исключается переморозка, переохлаждение. Со временем температура начинает повышаться по естественным причинам и вследствие «отдыха» компрессора. Описанный процесс происходит наоборот.
Особенности
У современных моделей холодильников может быть несколько температурных датчиков, что усложняет диагностику поломки, ремонт и замену. Но при этом качество работы таких приборов намного лучше. С помощью нескольких измерителей регулируется микроклимат в каждом отсеке отдельно, что особо актуально для многокамерных, двухдверных аппаратов. Именно так обеспечиваются продвинутые возможности, например, создаются «зоны свежести», для которых лишь два датчика (только в холодильном и морозильном отсеке) недостаточно, так как поддержание особого микроклимата имеет свою специфику.
При поломке электронного детектора можно заменить только его часть с проводками или даже лишь сам наконечник с термопарой, если жилы целые, а при механическом варианте надо менять всю трубку, а это значит, что всегда потребуется вытаскивать весь термостат. Но проблема даже не в этом, а в том, что трубки с сильфоном (в данном случае, строго говоря, это и есть сенсор) не продаются, поэтому почти всегда меняют все термореле.
Признаки поломки температурного датчика холодильника
Диагностика усложняется тем, что признаки неисправности могут быть такими же, как и при поломках иных узлов. Схожие симптомы наблюдаются при разгерметизации, неполадках термореле, обледенении, протечке фреона, выходе из строя крыльчатки, перегорании мотора.
Первым делом, поскольку поломки температурного датчика наблюдаются намного реже иных частей холодильника, надо хотя бы приблизительно определить отсутствие:
Затем, если вероятность отсутствия перечисленного высокая, переходят к диагностике температурного датчика.
Характерные симптомы поломки термосенсора:
Если подытожить, то симптомы поломки сенсора, это фактически все нарушения охлаждения, поэтому важно исключить неисправности других частей холодильника с такими же признаками.
Причины
С уверенностью можно сказать, что термодатчик — одна из деталей холодильника, которая ломается реже всех его узлов. Элемент из-за простоты конструкции стойкий к механическим нагрузкам, влажности, перепадам температур, электричества.
Причины поломок температурного датчика холодильников:
Частые неисправности терморезистора (электронный тип сенсора)
Плохие, закисшие контакты, из-за которых сопротивление растет, может стать причиной некорректной работы. Чтобы очистить клеммы, достаточно вытащить и вставить несколько раз фишку.
Другие поломки: неполадки в самой термопаре, она может быть разомкнутой, закороченной (сопротивление либо 0, либо бесконечно большое). При этом электроника в режиме самодиагностики холодильника (выводится при его включении) выдает код ошибки, часто это «02». Но опция предупреждения графическими символами есть только у моделей с табло, у некоторых изделий система выдает тревожные сигналы, расшифровка которых указана в инструкции. У самой простой продукции самодиагностика может отсутствовать вообще.
Важность своевременной замены
Сам термосенсор стоит около 350 руб., но это касается только такой детали в виде двух проводков с фишкой и чувствительным элементом (термопарой) к электронным термостатам (блокам управления). Если же покупать механический терморегулятор с трубочкой-датчиком (обычно при поломке потребуется весь узел, а не только эта трубочка), то придется выложить 600–1700 руб. и больше. Но несвоевременное обновление выльется в еще большие затраты. Неисправность такого, казалось бы, незначительного элемента ведет к выходу из строя компрессора, а это уже весьма значительные затраты на ремонт — цена нового мотора может превышать четверть стоимости холодильника.
Как определить, что сломан именно термосенсор
Опишем, как проверить датчик температуры в холодильнике. Не стоит путать методы диагностики терморегулятора и сенсора: может быть сломано первое устройство, а второе быть исправным, и наоборот.
Советы, которые помогут определить, что сломан именно температурный сенсор:
Если холодильник не включается, то находят проводки термостата и замыкают их напрямую — узел можно не демонтировать. Если прибор заработает, значит, проблема в этом устройстве. Но данный способ не дает стопроцентной диагностики — может быть сломано именно термореле, а не датчик.
Часто всего ломаются терморезисторы испарителя — там среда и нагрузки более агрессивные (высокая влажность, постоянные значительные перепады температур).
Диагностика электронного датчика температуры (терморезистора)
Отдельно опишем, как проверить термодатчик на микроконтроллере для холодильника. Для примера возьмем холодильник Samsung Rb30j3200ef с датчиком DA32-10105q, снабженным термопарой (терморезистором) 502AT-2.
Находим в инструкции холодильника модель термопары, в сети — техописание для нее:
Поиск спецификации (specification, datasheet) обычно проводится по зарубежным источникам, в PDF файле техдокументации указаны все характеристики терморезистора. По таблице видим, что сопротивление составляет 5 кОм при +25° C, рабочий диапазон от −50 до +110° C.
Находим 502АТ-2 и смотрим остальные данные, сопоставляя с температурой:
Далее, смотрим по графику, как меняется сопротивление в процессе роста/понижения температуры. Чем она выше, тем ниже число Ом и наоборот.
Вынимаем и диагностируем электронный датчик
Снимаем крышку отсека:
Отсоединяем разъем термопары. Замеряем ее сопротивление при комнатной температуре: при +25° C надо, чтобы было 25 кОм. Если показатель другой, значит, есть поломка:
Если обнаружена поломка, надо вытащить и заменить термопару. Откручиваем 3 винта, снимаем всю заднюю большую панель:
Данное отверстие — воздховод, по которому холод идет в морозилку, здесь есть заслонка, она видна если перевернуть снятую крышку:
Если крышку разобрать, найдем термопару:
Термопара снимается, погружается в воду комнатной температуры (так среда будет стабильнее), мультиметр переводится на измерение сопротивления. Сравниваем значения с заводскими (есть в таблицах спецификации).
Добавляем нагретую жидкость и кипяток — сопротивление понижается.
Терморезистор исправен — показания отвечают графику и таблицам в «даташит». На практике нет смысла опускать термопару в воду, достаточно замерить сопротивление при наличной температуре, не вытаскивая из посадочного места (для наглядности повторим фото):
Ремонт
Термопара (терморезистор) ремонту не подлежит — он слишком миниатюрный, в нем нет заменяемых частей. Починить можно проводки (спаять скрутить, заменить), но не указанные элементы. Трубочка-датчик для механических термостатов тем более не ремонтопригодна: как бы хорошо не изолировалась в ходе починки прореха в ней, включая припоем, все равно рано или поздно она разгерметизируется, а сильфон с изъянами чрезвычайно сложно привести в надлежащее состояние — всегда будет раскалибровка.
Исключение составляют случаи:
Случай починки из опыта пользователей
Приведем пример, как влияет расположение терморезистора на его работоспособность. Описывается случай с холодильником Либхер СР4003. В этой модели при неисправности температурного датчика подается тревожный звуковой сигнал, что и наблюдалось пользователем. Владелец заказал новый сенсор, но также решил одновременно проверить и старое изделие, попробовать реанимировать его.
Холодильник отключили, произвели разморозку, высушили камеры. Затем сняли защитную панель (крышку) с детектора. В данном случае тип прибора no frost, а рассматриваемая деталь размещена на «плачущей стенке». Детектор просушили обычным феном, не снимая его с посадочного места. При этом надо следить, чтобы направляемое тепло было умеренным, высокая температура может повредить, оплавить пластмассовые детали. После указанных процедур произвели запуск — все заработало должным образом.
Очевидно, что причина неполадки — неудачная локация монтажа термосенсора. Со временем из-за агрессивных условий происходит разгерметизация датчика, конденсат попадает внутрь, что искажает показания. Соответственно, система выдает тревожный сигнал о поломке, неправильные сообщения идут на компрессор, заставляя его работать постоянно.
Дальнейшее решение состояло в том, что защитную панель не монтировали, элемент оставили открытым, без крышки, а также 1 раз в неделю убирали конденсат со стенок около устройства обычной ветошью или салфеткой. Новый датчик не понадобился и оставлен как запасной.
Процесс замены термодатчиков холодильника
Снять старый и установить новый терморезистор или термореле с сенсором-трубочкой сложно только в случаях, если они спрятаны далеко за обшивкой. Тогда надо снимать панели шкафа.
Если датчик электронного типа, то само отсоединение простое — на нем есть пластмассовая фишка-штекер, которая подсоединяется в термостат или сегмент блока управления (там есть разъемы). Все что потребуется — отщелкнуть ее, снять старое и защелкнуть новое изделие аналогичным способом.
Если добраться до электронного терморегулятора тяжело, то можно просто отрезать и припаять проводки с новым сенсором (процесс рассмотрим ниже), но с механическим узлом такая процедура невозможная — там не проводки, а трубка.
Механические модели — это трубки, заходящие в терморегулятор, с металлической пластиной, крепящейся болтиками или зажимами к нему, теоретически достаточно их открутить/отогнуть и аналогично прикрепить новую запчасть. Но так почти никогда не делают. Для такого типа узла сложно найти в продаже именно сенсоры — трубочки с сильфоном (мы уже описывали данный недостаток выше), обычно отдельно они не продаются. Тогда выход один — купить через интернет, в мастерских эту часть, но не факт, что удастся ее приделать, а также, что не будет раскалибровки.
По вышеуказанным причинам, а также, чтобы исключить раскалибровку, приобретают целый такой термостат — это характерно именно для механических вариантов. Потребуется замена терморегуляторов описанного типа целиком, вместе с трубочкой-детектором. Вытаскиваются они следующим образом: снимают накладку около селектора, крышку устройства и ручку, после чего вынимают сам узел. Запоминают расположение проводков в клеммах. Новое изделие вставляется с описанными этапами в обратном порядке, соблюдают запомненное расположение жил питания к термостату.
Всю информацию о том продаются ли термодатчики к конкретной модели холодильника и есть ли они отдельно от терморегулятора можно узнать на спецфорумах, обратившись в службу поддержки на сайтах производителей. Обычно в инструкции и в интернете можно также найти описание процесса замены для конкретных моделей со схематическими изображениями.
Установка нового электронного датчика температуры
Рассмотрим вариант замены лишь чувствительной части без обновления всего кабеля, преимущество в том, что не надо разбирать стенки холодильника:
В крайнем случае, вместо термоусадки в роли изоляции можно использовать изоленту, а вместо пайки — скрутку, но такое соединение будет менее надежным.
