Знать, сколько бензина осталось в баке, особенно в дальних поездках, очень полезно. Конечно, на мотоцикле, в отличии от машины, не составляет большого труда просто заглянуть в бак и оценить "на глаз" его содержимое, но точность такой оценки, мягко говоря, невысока. Старые бензоколонки выдавли бензин только пайками по 5 литров и я много раз бывал в такой ситуации, когда смотришь в бак и мучительно пытаешься решить - войдет ли туда десять литров, или нужно ограничиться пятью. На автомобилях обычно применяются поплавково-реостатные датчики (которые, кстати, характеристками не блещут даже на "японцах"). Врезать такой в мотоцикл практически невозможно - бак слишком специфической формы, да и у мотоцикла, в отличии от автомобиля, он является еще и декоративным элементом. Механический измеритель, типа описанного здесь - замечательная вещь, но качественно сделать такой в кустарных условиях очень сложно. Есть, однако, и другой способ - использовать для измерения электрические или, точнее, диэлектрические свойства бензина.
Емкость конденсатора, как известно, зависит от диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками, а именно - от его диэлектрической проницаемости:
C/C0=e,
Где C0 - емкость конденсатора, когда его обкладки находятся в вакууме, а С - емкость того же конденсатора, когда между обкладками помещен диэлектрик с проницаемостью e.
Диэлектрическая проницаемость бензина больше, чем воздуха, (проницаемость воздуха и вакуума можно считать равными), а проводимость близка к нулю. Значит, если мы возьмем конденсатор с воздушным диэлектриком и будем заполнять его бензином, то его емкость при этом будет расти. Делаем конденсатор соответствующей формы и помещаем его в бензобак - теперь, измеряя его емкость, можно определить, сколько же там бензина. А измерить емкость - это уже несложно.
Схема прибора приведена на рисунке:
На транзисторе VT1 собран генератор, вырабатывающий близкое к синусоидальному напряжение с частотой несколько десятков килогерц (у меня получилось ок. 25). Это напряжение с обмотки III трансформатора подается в одну из диагоналей измерительного моста. Два его плеча образованы резисторами R4 и R5, а два других - конденсаторами C3 и C4 и емкостью датчика. Элементы моста выбираются таким образом, чтобы при пустом баке мост был сбалансирован, то есть напряжение на другой его диагонали было равно нулю.
При заполнении бака бензином емкость датчика начинает расти. Баланс моста нарушается и на его выходе появляется напряжение разбаланса, которое увеличивается пропорционально увеличению емкости, а, следовательно, и количеству залитого в бак бензина. Это напряжение поступает на очень простой усилитель на транзисторах VT2 и VT3, выпрямляется диодом VD2 и подается на стрелочный измерительный прибор.
Датчик представляет из себя конденсатор, изготовленный из двух коаксиально расположенных латунных трубок и вертикально размещенный в бензобаке.
Его основанием служит латунная втулка, чертеж которой приведен на рисунке:
В отверстие диаметром 8 мм в верхней части втулки впаяна латунная трубка длиной 200-220 мм (подбирается по конкретному баку). Она является внешней обкладкой конденсатора. Внутренней обкладкой является трубка диаметром 4 мм. Она напаяна на вывод коаксиального разъема СР-50, который затем вкручивается в отверстие с резьбой М12х0,75 с нижней стороны втулки. Для того, чтобы трубки не касались друг друга, на внутреннюю равномерно по всей ее длине наклеены эпоксидной смолой 5 текстолитовых шайб. Они с двух сторон немного подпилены, чтобы бензин мог свободно переливаться вверх-вниз. Для того, чтобы внутренний объем датчика сообщался с бензобаком, в нижней части наружной трубки, у самого основания, высверлено отверстие. Через него же после окончательной сборки основание датчика залито эпоксидной смолой. Не нашел в своих записях, какую емкость имеет в сухом виде сам датчик, но вместе с соединительным кабелем около 180 пФ. При заполнении бензином его емкость увеличивается примерно на 20 пФ.
Затем в днище бензобака вырезается отверстие и все это сооружение, разумеется, с прокладкой из маслостойкой резины, вставляется в него изнутри, через заливную горловину, и закрепляется снаружи гайкой с шайбой.
Вот так это выглядит в готовом виде:
Все остальное, кроме датчика, собрано на полукруглой плате и размещено в корпусе спидометра от Явы:
В качестве измерительного прибора использован индикатор от магнитофона с током полного отклонения около 200 мкА. Несколько странная подпись под ним объясняется тем, что сначала тут планировался тахометр. Потом планы изменились, а панелька уже была сделана и отгравирована - переделывать заново просто лень было (второй прибор - вольтметр с растянутой шкалой, на которой всего 2 деления, 6 и 7 вольт). В принципе прибор можно применить любой с током полного отклонения микроампер до 500, нужно только, чтобы подвижная часть у него была на кернах, а не на растяжках. Приборы на растяжках плохо относятся к вибрациям и толчкам, а на мототехнике этих удовольствий больше, чем достаточно.
Трансформатор намотан на броневом сердечнике Б-14 из феррита М2000НМ. Все обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 0,15. Обмотка I содержит 50 витков, II - 20 и III - 200. Его можно намотать и на кольце, но очень уж это муторное занятие. Хорошие маленькие Ш-образные сердечники можно извлечь из скончавшихся компьютерных блоков питания или мониторов, где они применяются в фильтрах или источниках питания дежурных режимов, или из т.н. "экономичных" ламп. Правда, увы, эти дроссели и трансформаторы бывают так заклеены или залакированы, что не всегда их удается разобрать, не сломав. Если генератор не запускается, то нужно поменять местами концы одной из обмоток I или II.
Измеритель соединяется с датчиком экранированным проводом длиной около 1 метра. Я уже не помню, по какой причине, но я забраковал провод МГШВ-Э. Что-то с ним плохо работало - то ли емкость у него слишком большая, то ли потери. Зато замечательно подошел МГТФ-Э, каковой у меня и применен, но его не всем удастся найти. Нет проблем - нисколько не хуже работает тонкий коаксиальный кабель РК-50 или РК-75. Поскольку емкость кабеля складывается с емкостью датчика, настраивать нужно, разумеется, все в комплексе. А настройка очень простая. Сначала, подбирая емкость конденсатора C4 и крутя C3, добиваемся нулевых показаний прибора с пустым датчиком. После этого погружаем датчик в бензин и, подбирая резистор R10, добиваемся полного отклонения стрелки.
Возможно, кого-то удивят номиналы резисторов R4 и R5 - 8,05 к. Поясняю - просто поставил те, что подвернулись под руку. Резисторы в мост ставил прецизионные, с маленьким ТКС (и конденсаторы с маленьким ТКЕ). У таких резисторов с рядом, например, Е192, номиналы бывают очень экзотическими. На самом деле величины этих резисторов могут быть любыми в диапазоне от несколких единиц до нескольких десятков килоом, и даже необязательно, чтобы они были одинаковыми - то есть балансировать мост можно не только подбором емкости, но и подбором одного из резисторов.
Ну и напоследок остается самая сложная процедура - отградуировать шкалу. Поскольку мотоциклетный бак имеет сложную форму и сечение его на разной высоте меняется, то шкала, естественно, будет нелинейной. Поэтому градуировкой нужно заниматься "по месту". Для этого отправляемся в гараж, вооружившись воронкой, канистрой и калиброванной измерительной банкой. Устанавливаем датчик в бак, подключаем к нему собранный измеритель с разобранным стрелочным прибором и включаем. Теперь, либо заливая в пустой бак бензин при помощи измерительной банки, либо наоборот, отливая с ее же помощью из полного, наносим карандашом на шкалу метки, по которым затем будут сделаны деления.
http://oppozits.3dn.ru/publ/6-1-0-134 |
