ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОППОЗИТОВ

Я большой любитель путешествовать на своём Урале и в первую свою дальнюю поездку столкнулся с проблемой контроля температуры двигателя и масла. Некоторые владельцы оппозитов решают эту проблему частично, устанавливая приборы от машин для измерения температуры масла. Для измерения температуры цилиндров автомобильные приборы не годятся из-за маленькой максимальной температуры и громоздких датчиков. Поэтому решено было изготовить собственные приборы для измерения температуры. За основу всей схемы были взяты компараторы.

Поясняю, для тех, кто ничего не смыслит в электронике: это такая штука, которая на схеме изображена виде треугольника. На грани треугольника изображены два входа, на острие выход. На оба входа подаётся напряжение и если на входе с кружочком оно меньше чем на другом, то на выходе напряжение 12 В, если наоборот, то 0 В. В этой статье приводится схема измерения температуры и уровня топлива, но при желании можно на основе подобного принципа измерения создать вольтметр и тахометр (кого заинтересует, могу дать схему, но лучше эти приборы взять от автомобиля).
Для измерения температуры используется схема, приведённая на рис.1. В качестве индикаторов используются импортные светодиоды на 20 мА и 2 вольта. Количество уровней измерения можно увеличить до 8-12, для чего надо просто нарастить схему. Поскольку используемая микросхема содержит в себе 4 компаратора (ОУ), то количество уровней индикации будет кратно 4, лично я ограничился 8 уровнями.

В качестве датчиков температуры (R7 на схеме), наиболее целесообразно использовать терморезисторы. Они имеют преимущество перед термопарами в том, что их показания не зависят от температуры окружающей среды. Терморезистор можно взять любой полупроводниковый, главное чтобы диапазон рабочих температур был не менее чем от 40 до 180 С° и сопротивление не ниже 15 кОм. Я использовал в качестве терморезистора КМТ-1 с максимальной рабочей температурой до 180 С° и номинальным сопротивлением 22 кОм.
Покупать терморезисторы необходимо с запасом, поскольку велик разброс их характеристик, лучше купить сразу штук 8. После этого необходимо выбрать из них пару с одинаковыми характеристиками, если конечно речь идёт об Урале или Днепре, заодно получив и калибровочную характеристику. Для этого берётся 8 штук терморезисторов и припаиваются одним концом к медной проволоке по её длине, так чтобы они располагались параллельно друг другу на расстоянии 2-3 мм друг от друга. К свободным концам сопротивлений и общему проводу припаивается термостойкие провода длинной 1,5-2 метра. Вся конструкция помещается в электрическую духовку, так, чтобы терморезисторы не касались духовки. Рядом помещается термометр со шкалой от 40 до 200 С°, шкала должна хорошо просматриваться снаружи духовки. Схема для измерения приведена на рис.2. Сопротивление R6 берётся именно то, которое планируется ставить в действующую схему.

Плавно нагрев духовку до 40 нужно выключить нагрев и поочерёдно контактом «А» коснутся выводов от терморезисторов записывая показания вольтметра, точность которого должна быть не ниже 0,1 В. Измерения нужно проводить каждые 10 градусов. После нагрева до 170 градусов, желательно плавно остудить духовку, проведя повторные измерения. После этого можно сравнивая полученные значения напряжения подобрать пару с наиболее близкими характеристиками. Наибольшее сходство должно быть в области температур 100-170 С°. Для измерения температуры масла можно взять любой непарный терморезистор. После этого нужно построить график зависимости напряжения от температуры (лучше всего в EXCEL) и подкорректировать выпадающие точки, график должен быть гладким!!! Полученное значение напряжения используется для расчёта сопротивлений делителя R1-R5. Но сначала нужно определиться с диапазоном измеряемой температуры. Проведя ряд экспериментов, я определил, что нормальная рабочая температура на задней части цилиндра в районе головки 140-150 С° поэтому сопротивления для измерения температуры цилиндров целесообразно рассчитывать на температуры от 140 до 170 С° в случае 4-х индикаторов и от 100 до 170 С° в случае 8-и индикаторов. Шаг берётся в 10 С°. Если удастся достать терморезисторы на более высокие температуры (220-250) то можно мерить температуру головок, но мои КМТ-1 не позволили это делать. Для измерения температуры масла лучше сделать 8-и индикаторный прибор, поскольку во время езды его температура меняется в очень широком диапазоне (50-100), поэтому сопротивления лучше подбирать на диапазон 40-110 С° с тем же шагом.
Сопротивления в килоомах рассчитываются по формулам:
R1= 12-Ut1
R2= 12 -Ut2- R1
R3= 12-Ut3- R2- R1
R4= 12-Ut4- R3- R2- R1
R5= 12- R4- R3- R2- R1
Или
Rn= 12-Utn –ΣRn-1
Ut- полученное значение напряжения для соответствующей температуры в вольтах. Если невозможно подобрать сопротивление на рассчитанное значение, то можно собрать его из двух, главное, чтобы общее значение всех сопротивлений было равно 12 кОм. Можно также умножить значение всех сопротивлений на 1,5.

Поскольку используемый терморезистор (КМТ-1) штука нежная, его необходимо засунуть в защитный стакан. В качестве стакана лучше всего подходит медная трубка диаметром 6 мм и толщиной стенки 1 мм, длинна стакана 50 мм. В качестве провода необходимо использовать провод в тефлоновой оболочке, лучше всего экранированный, но можно и двойной. Стакан лучше всего облудить припоем снаружи для защиты от коррозии. После этого один конец стакана запаивается на глубину 4-5 мм (6) и в запайке делается миллиметровое отверстие. Терморезистор (5) припаивается (3) одним концом к проводу (1), обмазывается теплопроводной пастой (можно купить в компьютерном магазине или в магазине радиодеталей) и засовывается в стаканчик, тоже набитый теплопроводной пастой. Свободный конец должен выйти наружу из отверстия в запайке (6). Этот конец герметично припаивается к запайке. Экран провода (или второй провод) припаивается к верхней части стаканчика (2) и сверху стаканчик заливается силиконом. Припой можно использовать только с температурой плавления 220С° и выше. Готовые датчики устанавливаются между верхними 2 и 3 ребрами цилиндра сзади по ходу и как можно ближе к самому цилиндру. Провод выводится вверх, обязательно оба провода от датчика должны быть подведены к прибору для обеспечения качественного заземления. Установленные датчики крепятся с помощью красного силикона.

Датчик температуры масла устанавливается в тонкостенный дюралевый стакан, заполненный теплопроводящей пастой, длинной 60-70 мм ввёрнутый сбоку в поддон двигателя в районе середины. В этом случае можно обойтись и без медного стаканчика. Датчик после установки фиксируется силиконом.
Очень ленивые люди могут сделать просто индикатор перегрева мотора. Для этого просто из схемы приведённой на рис.1 выкидываются R3- R5, DD1.2- DD1.4, а делитель рассчитывается на 160С° для цилиндров и 90 С° для масла. При достижении этих температур будет просто загораться светодиод. И всё будет собрано на одной микросхеме, а не на шести как если делать восьмиуровневые приборы. Если есть желание заменить светодиоды на лампочки, то вместо светодиодов можно подключить слаботочные реле, а к ним лампочки.
Работает схема по следующему принципу: на неинвертирующие входы компараторов DD подается напряжение с делителя собранного на резисторах R1-R5. Это напряжение уменьшается от DD1.1 к DD1.4 . На инвертирующие входы подаётся напряжение с делителя R6-R7. При холодном датчике (R7) оно больше чем напряжение на неинвертирующем входе DD1.1 и на выходе компаратора 0 вольт. При нагреве датчика его сопротивление падает, напряжение на инвертирующих входах начинает тоже падать и когда оно станет меньше чем на неинвертирующих то сначала на выходе DD1.1, а затем по мере нагрева датчика, и на последующих компараторах появится напряжение +12 вольт. Это напряжение и зажигает светодиоды VD. Сопротивления R8-R11 служат для ограничения тока через светодиоды. В зависимости от мощности светодиодов их значения могут изменятся от 200 до 700 Ом. Нужно только помнить, максимальный ток через каждый выход компаратора 35-40 мА и светодиоды не должны быть рассчитаны на большие токи.

Схема индикатора уровня топлива приведена на рисунке 4. Схема практически повторяет схему для измерения температуры, только сигнал подаётся на другие (неинвертирующие) входы компараторов. В качестве датчика уровня (R12) используется датчик уровня от автотранспорта не спаренный с топливозаборником и не имеющий резерва (с одной клеммой на верху), например БМ 124Д. Подобные датчики используются на УАЗ, ГАЗ 21, древних Москвичах. Естественно датчик нужно купить новый в магазине, поскольку бывший в употреблении будет плохо работать. Устанавливать датчик нужно примерно на полвторого от заливной горловины, в этом месте на Уральском баке имеется необходимая ровная площадка. Если датчик хорошо встал в вырезанное отверстие и поплавок свободно перемещается от дна бака до верха, значит повезло, а иначе придётся выполнить подгонку.
Если поплавок не достаёт до дна, штанга поплавка разрезается по середине, концы вставляются в трубочку, необходимой длинны и запаиваются (я для этой цели использовал спицу от зонтика). Если штанга слишком длинная, то из её середины вырезается лишний кусок, а концы точно также соединяют. Для того чтобы добиться максимального хода поплавка, штангу, возможно, придётся дополнительно подгибать. Таким образом, удастся добиться, чтобы датчик определял от 1-2 до 13-15 литров.
Для калибровки датчика, готовый бак устанавливается на мотоцикл, детали С1, R6, R7 соединяются точно также как на схеме приведённой на рис. 4, свободный конец резистора R7 подсоединяется к клемме которая имеется на датчике уровня, 12 вольт берутся от бортсети. Измерения проводят с помощью вольтметра, (+) которого подсоединён между R6 и R7, а (-) к массе.

Для калибровки необходимо заливать в бак по одному литру бензина и записывать показания вольтметра. Для более точных измерений это лучше проделать 3-4 раза до получения каждый раз одинаковых показаний. Затем надо выбрать объёмы топлива, которые будет показывать прибор. Датчик на моём баке позволяет определять объёмы топлива от 1,5 до 13,5 литра, и исходя из этого диапазона были выбраны следующие значения: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13 литров. Когда бак полный, горят все светодиоды, когда остаётся менее 13 литров, гаснет первый светодиод, и по мере расхода топлива все остальные. На приведённой схеме полному баку соответствует диод VD1, пустому VD4. Также как и с датчиками температуры, количество уровней можно увеличить в два или три раза.
Сопротивления R1-R5 в килоомах рассчитываются по формулам:
R1= 12-U1
R2= 12 -U2- R1
R3= 12-U3- R2- R1
R4= 12-U4- R3- R2- R1
R5= 12- R4- R3- R2- R1
Или
Rn= 12-Un –ΣRn-1
U- полученное значение напряжения для соответствующего уровня топлива в вольтах.
Готовая схема для измерения температуры цилиндров, масла и уровня топлива имеет размеры при восьмиуровневой индикации, примерно 60*80*10 мм. После настройки и проверки плата покрывается лаком и устанавливается в герметичный корпус. Светодиоды вклеиваются в отверстия верхней крышки корпуса. Очень удобны готовые линейки светодиодов прямоугольной формы. Такие линейки стыкуются между собой, диоды можно менять на другие цвета, поскольку многоцветная шкала удобнее для восприятия. Для температуры цилиндров до 140С° можно брать зелёные светодиоды, 150 С° жёлтый, выше красные. Для масла 50С° жёлтый, до 80С° зелёные, 90С° жёлтый, выше красные. Для топлива больше 5 литров зелёные, меньше жёлтые и красные.
Пятилетний опыт эксплуатации показал работоспособность данной системы и её высокую функциональность. Было установлено, что при езде с большими скоростями температура цилиндров плавно поднимается до 150С°, а потом очень резко улетает за 170С°, т.е. наступает перегрев. Если при достижении температуры 150-160С° на спуске выключить зажигание на пару секунд, то температура спадёт и перегрева не будет. Самое главное установить по приборам момент, когда перегрев только начался, иначе придётся надолго останавливаться. Без приборов, как правило, перегрев определяется уже, когда он произошёл. Ещё одна положительная сторона установки приборов заключается в точном определении уровня топлива. С тех пор пока я установил уровнемер, не разу не оставался без бензина, и не разу не переливал через край, хотя регулярно заправляюсь по пробку.