Temperatuursensor

Onderwerpen:

  • Algemeen
  • Klassieke koelvloeistoftemperatuurmeter
  • NTC temperatuursensor

Algemeen:
In de auto bevinden zich een groot aantal temperatuursensoren;

  • koelvloeistoftemperatuur;
  • olietemperatuur;
  • interieur- / buitenlucht en aangezogen luchttemperatuur;
  • uitlaatgastemperatuur;
  • batterijtemperatuur (hybride en elektrische aandrijving)

De bovenstaande temperatuursensoren voorzien de regeleenheid van het desbetreffende systeem van informatie. Om een voorbeeld te noemen: het motorregelapparaat gebruikt het signaal van de koelvloeistoftemperatuursensor om o.a. de inspuiting, ontsteking, stationairregeling, EGR-werking (indien van toepassing) en de ventilatoraansturing aan de hand van de temperatuur aan te passen. Bij een lage temperatuur vindt er inspuitverrijking plaats en wordt de EGR aangestuurd om de motor sneller op bedrijfstemperatuur te brengen. Bij een hogere temperatuur schakelt de regeleenheid het relais van de koelventilator in. De meest gebruikte temperatuursensoren zijn volgens het NTC-principe.

Naast sensoren die informatie naar de regeleenheid sturen, zijn er ook beveiligingssensoren die zonder extra elektronica functioneren. Bij een dergelijke PTC-sensor stijgt de Ohmse weerstand bij een oplopende temperatuur. Een elektromotor (zoals de ruitenwisser- of raammotor) en een spiegelglas zijn uitgerust met een PTC-sensor.

Klassieke koelvloeistoftemperatuurmeter:
Bij oudere auto’s zonder regeleenheden en NTC-temperatuursensoren werkt de koelvloeistoftemperatuurzender met een bimetaal. De afbeelding toont de componenten van de bi-metalen meter. Op de meter is een gestabiliseerde spanningsbron aangesloten van rond de 10 volt. Het bi-metaaltje in de meter trekt krom zodra er een (grotere) stroom loopt. Hierdoor wordt de wijzer meegenomen. 

In het motorblok zit een temperatuuropnemer met een bi-metaaltje. De temperatuurmeter komt in aanraking met de koelvloeistof in de motor.

De temperatuur waarbij de punten openen is afhankelijk van de koelvloeistoftemperatuur en de stroomsterkte. De gemiddelde stroomsterkte wordt dan afhankelijk van de motortemperatuur. In sommige gevallen staat de wijzer in de maximale stand bij uitgeschakeld contact. Het bi-metaaltje staat dan recht.

NTC temperatuursensor:
De volgende afbeelding toont een vereenvoudigd schema van de ECU en de temperatuursensor. De sensor (RNTC) heeft twee draden. De plusdraad is met de ECU verbonden en de mindraad met massa. In de ECU bevindt zich een bias-weerstand. De bias- en de NTC-weerstanden zijn in serie geschakeld. De ECU voedt de serieschakeling met een spanning van 5 volt.

In een serieschakeling verdeelt de spanning zich over de weerstanden. Een deel van de 5 volt wordt door de bias-weerstand opgenomen. Het andere deel neemt de NTC-sensor op.

De bias-weerstand heeft een vaste weerstandwaarde;  meestal rond de 2500 ohm (2,5 kilo-ohm). De weerstand van de NTC hangt af van de temperatuur. De spanning die de NTC-weerstand opneemt hangt dus af van de temperatuur.

De ECU meet de spanningsval over de bias-weerstand. Bij een temperatuursverandering verandert de spanning over RNTC en daarmee dus ook de spanning over de bias-weerstand. De spanning in een serieschakeling verdeelt zich immers over de weerstanden; neemt de RNTC 0,3 volt meer op, dan daalt de spanning over Rbias 0,3 volt.

De spanning die over de bias-weerstand wordt gemeten, vertaalt de ECU naar een temperatuur. In feite passen we nu de NTC-karakteristiek toe, met op de X-as de spanning in plaats van de temperatuur.

Bij een hoge temperatuur vindt de minste weerstandsverandering plaats. De lijn in de karakteristiek daalt bij een temperatuur van 0 naar 20 graden Celsius harder dan van 40 naar 60 graden Celsius. Om die reden passen fabrikanten voor de koelvloeistoftemperatuursensor vaak een tweede bias-weerstand toe. De bias-weerstanden worden parallel over elkaar geschakeld en hebben beide een andere weerstandwaarde. 

Bij een toenemende temperatuur schakelt de ECU over naar de andere bias-weerstand. Hiermee verkrijgen we een tweede NTC-karakteristiek. De tweede karakteristiek zal een grote weerstandverandering hebben bij een hoge temperatuur. We kunnen hiermee over een groter bereik meten en daarbij de temperatuur bij zowel de opwarmfase als bij bedrijfstemperatuur nauwkeurig bepalen.

In de volgende afbeelding wordt de werkelijke schakeling in de ECU getoond met de spanningsstabilisator (78L05), biasweerstand (R), de analoog-digitaal converter (ADC) en de microprocessor. Voor meer info, bekijk de pagina: sensortypes en signalen.

Gerelateerde pagina’s: