Датчик уровня топлива. Подробное руководство
В статье вы узнаете
Что такое датчик уровня топлива
Сфера применения
Датчики уровня топлива используются на стационарных и передвижных объектах. К стационарным объектам относятся, например, резервуары с топливом на АЗС. В качестве передвижных объектов выступают транспортные средства: автомобили, тепловозы, корабли и т.д.
Типы датчиков уровня топлива
По состоянию на 2018 год наиболее распространенными являются следующие типы ДУТов:
Поплавковый датчик, как правило, является штатным (встроенным в автомобиль на заводе), и используется для отображения относительного уровня топлива на приборной панели автомобиля. Назначение этого датчика – показывать примерный уровень топлива в баке водителю. Поэтому он не является высокоточным, на практике его относительная погрешность может доходить до 10-30%.
Емкостный и ультразвуковой датчики относятся к высокоточным инструментам контроля топлива в системах управления автопарками. Они устанавливаются не на заводе, а дополнительно – интеграторами систем спутникового мониторинга. Относительная точность таких датчиков – в пределах 1-2%.
Поплавковый ДУТ
Поплавковый ДУТ устанавливается в бак автомобиля на заводе-производителе.
Принцип работы: поплавок соединен с переменным резистором (иначе говоря, “потенциометром”). При изменении уровня топлива в баке изменяется и положение поплавка. Поплавок связан с потенциометром, так что меняется сопротивление резистора и, следовательно, изменяется выходящее с датчика напряжение. Данные поплавкового датчика передаются на приборную панель через:
Емкостной ДУТ
Принцип работы: емкостной ДУТ представляет собой электрический конденсатор (wikipedia: электрический конденсатор).
Исполнение: измерительная часть – это две не соприкасающиеся трубки, вставленные одна в другую (реже – трубка и внутренняя струна). Трубки выполняют роль обкладок конденсатора. Вверху обе трубки прикреплены к плате датчика.
На трубки подается электрический ток. При этом топливо выполняет функцию диэлектрика электрического конденсатора. Поверхности двух трубок-электродов не соприкасаются, а промежуток между обкладками свободно заполняется топливом при погружении датчика и так же свободно освобождается при уменьшении уровня топлива (так что уровень топлива в трубках точно соответствует уровню топлива в баке).
Поскольку топливо заполняет пространство между обкладками конденсатора (трубками датчика), его электрическая емкость изменяется. Например, бензин имеет меньшее удельное электрическое сопротивление, чем воздух. Значит время заряда будет сокращаться. Чем выше будет уровень бензина между трубками, тем быстрее зарядится конденсатор.
Подсчет времени зарядки ведется на плате датчика. На основании этой информации вычисляется высота столба топлива в ДУТе и в баке. Эта информация передается от датчика в GPS-терминал – модулируется в виде напряжения (аналоговый ДУТ), частоты (частотный ДУТ) или в оцифрованном виде (цифровой ДУТ).
Емкостный ДУТ подключается к GPS-трекеру. Данные измерений емкостного ДУТа передаются в систему мониторинга, как правило, вместе с очередным пакетом данных о местоположении.
Ультразвуковой ДУТ
Принцип работы: Датчик представляет собой УЗИ-излучатель с проводом для соединения с GPS-трекером. Излучатель закрепляется с внешней стороны дна бака и генерирует импульс ультразвуковой частоты. Пройдя через металлическое дно бака и толщу топлива, сигнал отражается от раздела сред «топливо-воздух». Отраженный сигнал улавливается этим же излучателем. На основании времени между отправкой импульса и возвратом отраженного сигнала вычисляется высота столба топлива в баке.
Ультразвуковой ДУТ подключается к GPS-трекеру. Данные измерений ультразвукового ДУТа передаются в систему мониторинга, как правило, вместе с очередным пакетом данных о местоположении.
В реальных условиях эта технология зарекомендовала себя не очень хорошо по причине сложного монтажа (влияют много факторов, которые приходится учитывать “на месте”):
На практике ультразвуковой ДУТ имеет смысл применять только для автомобилей, переведенных на газ. У таких автомобилей отсутствует возможность использовать другие типы ДУТов.
Как подобрать подходящий ДУТ
Емкостный и ультразвуковой ДУТы выбираются по следующим параметрам:
Размеры бака
Для установки емкостного ДУТа важны высота и форма топливного бака. Поэтому стоит уточнить эти параметры у клиента хотя бы примерно.
Длина измерительной части ДУТа должна быть чуть больше высоты бака (если датчик короче высоты бака, то он не сможет измерять малый объем топлива). Излишки измерительной части ДУТа обрезаются в процессе монтажа так, чтобы датчик почти касался дна бака – оставляют 3-4 см для исключения короткого замыкания мусором (стружкой, водой) на дне бака.
Обычно производители ДУТов предлагают датчики с длиной измерительной части от 0,7 до 3 метров, в зависимости от модели устройства. Для баков большинства автомобилей достаточно ДУТа с длиной измерительной части 0.7 метра.
Несколько ДУТов на одной машине
Установка нескольких ДУТов на одно транспортное средство требуется в следующих случаях:
Интерфейс подключения
Если транспорт клиента уже оборудован трекером, то стоит уточнить марку/модель трекера. Без этой информации точно сказать, какой ДУТ можно подключить к имеющемуся трекеру, невозможно. После выяснения названия трекера нужно посмотреть какие его интерфейсы поддерживаются в Navixy. Сделать это можно на navixy.com в разделе “Устройства”. Далее ДУТ подбирается исходя из доступных интерфейсов. При наличии у трекера и цифрового, и аналогового интерфейса (например, это Teltonika FMB 125) стоит рекомендовать установить ДУТ с цифровым интерфейсом (например, RS-485)
Если оснащение трекерами транспорта будет происходить вместе с установкой ДУТов, то стоит рекомендовать трекеры и ДУТы с цифровыми интерфейсами (например, RS-485).
Процесс установки ДУТа
Установка ДУТа в 100% случаев выполняется партнерами. Клиенты, как правило, не обладают квалификацией, опытом и желанием устанавливать ДУТы самостоятельно. Причины нежелания не только технические, но и организационно-социальные (препятствие нововведениям по контролю, саботаж и вандализм водителей и т.п.).
Чтобы установить ДУТ необходимо иметь:
Как правило, профессиональные установщики имеют специальный автомобиль-техничку. В нем находятся емкости для слива топлива и станция для перекачивания топлива.
Помимо оборудования нужно иметь теоретическую подготовку и опыт решения нестандартных ситуаций.
А теперь посмотрим внимательно на процесс установки каждого типа ДУТа.
Ультразвуковой ДУТ
Для установки нужно зачистить участок снаружи дна бака, приклеить туда ДУТ и закрепить его хомутом, надетым вокруг бака. После этого к ДУТу подключается электропитание, производится тарировка.
Емкостный ДУТ
Чтобы установить емкостный ДУТ нужно снять и выпарить топливный бак, проделать вверху бака отверстие, вставить в него измерительную часть ДУТа и закрепить ДУТ саморезами к поверхности бака. После этого к ДУТу подключается электропитание, производится калибровка и тарировка.
Время работы – примерно 4 часа. Обучающее видео от Omnicomm (10 минут)
Подключение к CAN-шине
Чтобы подключиться к CAN-шине, нужно сперва отыскать ее в автомобиле. CAN-шина – это два провода, свитых в витую пару. В автомобиле много проводов, да и CAN-шина может быть не одна. Поэтому отыскать нужную CAN-шину без документации о том, где она проходит, очень сложно.
Когда ее нашли, то для считывания данных используется “CAN-крокодил” (рекомендуется) или подключаются прямо к медным проводам (менее предпочтительно).
Цифровые приборы. Измеритель топлива — «бакометр»
Приветствую своих подписчиков и гостей в моем бж. Сегодня речь пойдет о цифровом измерителе топлива, в кругах разработчиков «бакометр». Принципиальная схема представлена на рисунке.
Используется микроконтроллер тот же, что и для вольтметра — PIC16F676. Индикаторы с общим анодом. Принцип действия заключается в следующем: в результате изменения топлива в баке меняется сопротивление датчика (поплавка), штатный стрелочный индикатор также имеет свое сопротивление и в последовательном подключении между собой образует резистивный делитель напряжения, которое через еще один делитель и стабилитрон на 5в для надежности подается на вход микроконтроллера. Он анализирует поступившую информацию и выдает ее на индикаторы. Для точной работы перед использование необходимо провести калибровку бакометра. Данная прошивка позволяет калибровать от 0 до 40 литров с шагом 2 литра. После наполнения бака каждыми 2 литрами нужно сохранять значения в памяти контроллера нажатием кнопки. Другими словами для правильной работы цифрового измерителя необходимо слить весь бензин, нажать два раза кнопку, бакометр перейдет в режим калибровки и выдаст 00, сохранить это значение (ведь бак у нас пустой) нажатием (таким образом подтверждаем отображенное значение с действительным значением в баке), после этого загорится 02, необходимо долить 2 литра и так же сохранить, и так далее до 40 литров. Дело не трудное, я калибровал водой, заодно и бак вымыл. После подтверждения последнего значения 40 л, бакометр перейдет в режим измерения, и будет в нем до тех пор, пока снова не нажмется кнопка два раза. Еще отмечу, что при использовании внешнего опорного напряжения, скачки в бортсети (от 9 до 14,5в) совершенно не страшны бакометру, показания он не поменяет.
Теперь про сборку… Плату я развел под смд резисторы, ее так же можно скачать по ссылке ниже, индикаторы использовал с одной цифрой 2 штуки, соединенные параллельно. Все необходимые детали нарисованы на схеме, так же отмечены на разводке.