Что значит уровень топлива

Что такое датчик уровня топлива и как он работает?

Что такое датчик уровня топлива?

Датчик уровня топлива – прибор, который присутствует в любом автомобиле. Его задача – отображать количество топлива в баке транспортного средства. Для любого владельца автомобиля эта информация важна, но еще более важной она становится для владельца автопарка, оснащенного системой мониторинга транспорта. Ведь зачастую необходимо не только знать, где автомобиль находится, но и следить за тем, чтобы топливо расходовалось экономично, и не допускать хищений. Можно для этой цели пользоваться и данными со штатных датчиков топлива, установленных на транспортное средство заводом изготовителем, однако, эти приборы имеют сравнительно низкую точность, и здесь на помощь приходят дополнительные емкостные датчики уровня топлива. Почему эти датчики уровня топлива так популярны, и по какому принципу они работают – попробуем максимально доступно объяснить в данной статье.

Емкостной датчик уровня топлива. Принцип работы

Как следует из названия, принцип работы данного датчика основан на измерении емкости среды, в которую он помещен. Измерительная часть датчика топлива состоит из трубки и внутреннего стрежня (реже вместо внутреннего стрежня выступает трубка меньшего диаметра или проволока). Фактически, эти трубка и стержень являются двумя обкладками конденсатора. Соответственно, когда в бак заливается топливо – пространство между стержнем и трубой также заполняется топливом, а топливо (не важно бензин или солярка), как известно, является диэлектриком. Т.е. при изменении уровня топлива меняется емкость конденсатора и ее изменение фиксирует датчик уровня топлива. Отсюда, к слову, следует и основной недостаток емкостных датчиков – их показания зависят от химического состава среды, которую они измеряют. К примеру, у дизельного топлива и бензина – разная диэлектрическая проницаемость. Т.е. при одинаковом количестве топлива в баке – показания датчика уровня топлива будут разными для бензина и для дизельного топлива. Более того, диэлектрическая проницаемость топлива может меняться в зависимости от наличия в нем тех или иных примесей и присадок. Подробнее об этом мы поговорим в одной из наших следующих статей. Данный способ измерения уровня топлива позволяет достигнуть весьма неплохих показателей точности. Большинство производителей датчиков уровня топлива заявляет погрешность измерения уровня не более 1%. Для сравнения у штатного датчика топлива этот показатель может достигать и 10%, а порой и 30% (в зависимости от марки техники, года выпуска, типа штатного датчика, его технического состояния и пр.). Существуют и другие датчики уровня топлива, основанные на других принципах измерения, показания которых не зависят от химического состава среды, или датчики, обладающие большей точностью, но стоят они существенно дороже и на данный момент широкой популярности не получили за счет сложности применения и высокой цены. Поэтому подробно мы не будем на них останавливаться. На сегодняшний день по соотношению цена/качество на рынке мониторинга автотранспорта равных емкостным датчикам уровня топлива нет.

Способы выдачи данных в датчике уровня топлива

Датчики уровня топлива отличаются друг от друга способом выдачи информации: одни выдают информацию в аналоговом виде, другие — в цифровом. Измерительная часть обоих типов датчиков в целом устроена абсолютно одинаково, однако цифровые датчики уровня топлива имеют дополнительной блок обработки информации. Они преобразуют данные об уровне топлива в цифровой вид и передают их на блок мониторинга по отдельному интерфейсу. В целом это позволяет повысить точность работы системы, так как цифровые каналы передачи данных гораздо более устойчивы к различного рода помехам, чем аналоговые.

Итерфейсы передачи данных

Основные цифровые интерфейсы передачи данных – это RS485 и RS232. Интерфейсы эти по характеристикам в целом схожи (изначально был разработан интерфейс RS232, а RS485 – его дальнейшее развитие), однако RS232, как правило, позволяет подключать только один датчик уровня топлива, у RS485 же существует сетевой режим, который позволяет подключать несколько датчиков одновременно к одному и тому же терминалу. Иногда встречаются ДУТы имеющие интерфейсы 1-Wire, CAN, но они используются для узкоспециализированных задач.

Аналоговые же датчики топлива, как правило, выдают информацию непосредственно в виде:

• Напряжения, уровень которого меняется в зависимости от изменения уровня топлива в баке;
• Частоты, значение которой меняется в зависимости от изменения уровня топлива в баке.

Кроме этого встречаются аналоговые ДУТы, которые выдают информацию в виде импульсов различной модуляции (АИМ, ШИМ). Однако, эти датчики встречаются довольно редко и используются для узкоспециализированных задач.

Что такое тарировка и зачем она нужна

Датчик уровня топлива собирает и передает на телематический терминал мониторинга информацию об уровне топлива в баке, однако, большого практического значения эта информация не имеет (и действительно, что с того, что прибор сообщит вам, что в баке 23 см бензина, разве это полезная информация?). Клиенту гораздо важнее знать, сколько в баке находится топлива в литрах, а точнее говоря – его объем. Дело в том, что эта зависимость зачастую нелинейна, на нее сильно влияет форма топливного бака. Для того, чтобы сопоставить уровень и объем проводится процесс тарировки. При этом в бак мерными порциями заливается топливо, и снимаются показания с датчика уровня топлива. В результате составляется тарировочная таблица, состоящая из 2х столбцов значений – уровня и объема. Снимается таблица, как правило, с определенным шагом, так чтобы в среднем она содержала 15-20 пар значений, а между этими значениями данные линейно апроксимируются самой системой мониторинга. Таким образом данные об уровне топлива от датчика уровня топлива сопоставляются объему топлива в баке. Для проведения тарировки необходимо использовать точное оборудование, ведь все ошибки и погрешности, сделанные при тарировке в конечном итоге приведут к тому, что заправки, сливы и расход, которые вы будете видеть в своем ПО, будут определяться со значительной погрешностью, что в итоге сделает всю систему неэффективной. Качественная тарировка — залог точности показаний.

Источник

Датчик уровня топлива в баке: виды, функции, возможности

Для анализа и контроля количества топлива, определение уровня его расхода предназначается датчик уровня бензина в баке. Показания замеров выводятся на указатель-одометр. Кроме того, прибор может использоваться как составляющая системы удаленного GPS-мониторинга эксплуатации транспортного средства.

Интегрирование датчика уровня топлива в баке в данную систему позволяет удаленно в режиме реального времени получать такие данные:

• фактический объем топлива в баке на данный момент времени;
• расход горючего за определенный временной промежуток;
• усредненный расход топлива на сотню километров;
• количество заправок, объемы дозаправленного топлива;
• факты сливов, количество слитого бензина.

Применение датчика уровня топлива в баке позволяет вести четкий контроль за использованием горючего и действиями персонала, что обеспечивает существенную экономию средств на содержание автопарка. Устройство устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, спецтехнику строительного и сельскохозяйственного назначения. ДУТ подходит для транспортных средств не только с бензиновым, но и с дизельным двигателем. Кроме того, он отлично работает даже на неподвижных объектах — например, на резервуарах с горючим на автозаправочных станциях и других.

Виды (общая классификация) датчиков уровня автомобильного топлива

На вопрос, где находится датчик уровня топлива, односложно ответить нельзя, все зависит от типа устройства. На сегодняшний день прибор представлен в достаточно большом разнообразии вариантов. По конструктивным особенностям выделяют такие виды:

• поплавковые, называемые также потенциометрическими;
• емкостные;
• ультразвуковые.

По характеристикам выходного сигнала существуют такие виды датчиков уровня топлива:

• аналоговые. В основном, это штатные приборы поплавкового типа. Аналоговый датчик уровня топлива отличается доступной стоимостью, но при этом обладает низким уровнем защиты от помех, из-за чего наблюдается высокая погрешность в показаниях;
• частотные. Исходные данные передаются на диспетчерское устройство с помощью кодированного сигнала. Отличаются меньшим уровнем погрешности по сравнению с аналоговыми;
• цифровые — оснащаются микропроцессорным устройством. Данные обрабатываются и передаются в виде цифрового сигнала. Этот вид датчиков уровня топлива отличается высокой помехозащищенностью, что обеспечивает высокую точность замеров.

Датчик поплавкового типа для контроля уровня топлива в автомобильном баке

Поплавковый датчик уровня топлива в баке предусматривается в базовой комплектации автомобиля. Он находится непосредственно в топливной емкости. Изменение количества горючего влечет за собой изменение положения поплавка. Сам поплавок может быть выполнен как из металла, так и из пластика. Этот вид устройств делится на два подвида:

• рычажный — поплавок соединяется с контактом потенциометра с помощью металлического рычага. Изменение положения приводит к изменению сопротивления, в результате меняется напряжение на выходе. Рычажный ДУТ является универсальным, может применяться в любых автомобильных системах подачи горючего;
• трубчатый — поплавок размещается в специальной трубке, погруженной в топливную емкость. При изменении количества жидкости поплавок передвигается по определенной траектории. Параллельно ходу его движения размещены провода сопротивления, которые соединяются с элементом потенциометра. Данный прибор обеспечивает корректное определение уровня горючего во время движения автомобиля на спуске-подъеме или в повороте.

Устройство подключается к бортовой сети авто. Если подключена масса на датчик уровня топлива, при обесточивании автомобиля замеры не производятся. В данном случае невозможно зафиксировать факт слива горючего во время стоянки транспортного средства. Поэтому многие предпочитают подключить ДУТ непосредственно к аккумулятору.

Емкостной измеритель — преимущества для контроля уровня топлива в автомобильном баке

Емкостной электронный датчик уровня топлива в баке монтируется по желанию автомобилиста. Он позволяет с максимальной точностью контролировать расход горючего, фиксировать количество дозаправок, а также факты несанкционированного слива. Измерительный блок данного устройства представляет собой конденсатор две вставленные одна в другую, но не соприкасающиеся между собой трубки. В верхней части они соединены к плате прибора. Полость между ними заполняется горючим. На конденсатор подается электроток. Удельное электросопротивление бензина ниже, чем у воздуха. Соответственно, чем меньше бензина, тем дольше заряжается конденсатор.

Плата электронного датчика уровня топлива в баке подсчитывает время зарядки. На основании полученных данных вычисляется высота столба горючего как в конденсаторе, так и в самой емкости. Данный прибор подключается к GPS-трекеру и передает в систему мониторинга информацию о выполненных вычислениях. Она поступает в зависимости от настроек пользователя — или в режиме реального времени или с определенной периодичностью.

Ультразвуковой измеритель для контроля уровня топлива в автомобильном баке

Ультразвуковой измеритель уровня топлива в баке являет собой излучатель, к которому присоединен кабель для подключения к GPS-трекеру. Он устанавливается с внешней стороны топливного бака. Устройство работает следующим образом. Сгенерированная ультразвуковая волна проходит сквозь стенку бака и толщу горючего. На границе среды воздушной и жидкостной среды она отражается, сигнал улавливается излучателем. Временной промежуток между отправкой волны и ее возвратом после отражения берется за основу для вычисления количества топлива.

Хотя показания устройства более точны по сравнению с поплавковым, рассматривая возможность его установки, следует учесть несколько нюансов:

• контакт излучателя и поверхности бака должен быть идеальным, в противном случае распространение волны будет искажаться;
• наличие дополнительных перегородок в баке, а также материал, из которого они изготовлены, могут влиять на распространение импульса, а соответственно — на корректность показаний;
• если изнутри на поверхности емкости имеются неровности (вздутия, бугорки), это может также исказить распространение импульса;
• помехи распространению сигнала создает даже мусор, который со временем скапливается на дне топливного бака.

Какой вид датчиков выбрать для контроля в автомобиле уровня топлива

Когда известен принцип работы датчика уровня топлива каждого типа, можно определиться с выбором подходящего ДУТа. При выборе следует учесть:

• габариты топливного бака. Если датчик не будет доставать до дна, он не сможет замерять небольшие объемы горючего;
• интерфейс. Если на автомобиле уже имеется трекер, нужно уточнить, какие интерфейсы подключения он поддерживает. К трекеру, который поддерживает и аналоговый интерфейс, и «цифру», стоит подключить датчик с цифровым выходом. Если оснащение трекером и ДУТом осуществляется одновременно, также рекомендуется остановиться на цифровом подключении.

В некоторых случаях целесообразна установка нескольких датчиков:

• транспортное средство оснащено несколькими топливными баками. Например, в грузовых фурах предусмотрено два бака, вездеходы комплектуются тремя. Информация о расходе топлива будет точной и полной только в том случае, если на каждой емкости установлен датчик топлива. Мониторинговая система может суммировать показания всех измерителей, а также показывать данные отдельно по каждому ДУТу;
• сложная конфигурация бака. Например, на сельхозмашинах устанавливаются баки с возвышением в центральной части, которое делит емкость на две. Установка нескольких датчиков позволяет повысить точность измерений;
• вытянутая форма топливного бака — такое решение актуально для автотрейлеров. В данном случае на корректность показаний датчика могут влиять даже незначительные всплески горючего. Поэтому специалисты рекомендуют установить два датчика топлива на противоположных сторонах.

На каком устройстве остановить свой выбор — аналоговом датчике уровня топлива, цифровом, ультразвуковом или нескольких сразу — каждый владелец транспортного средства решает сам.

ДУТ ЭСКОРТ ТД-100

Источник