Датчики расхода топлива и их виды

На сегодняшний день известно несколько способов отслеживания уровня топлива. Некоторые методы являются более простыми, например, использование классических поплавковых датчиков, другие – сложные современные системы (ультразвуковые датчики и т.д.). Каждый способ измерения уровня топлива является по-своему эффективным. Различные типы датчиков контроля расхода топлива отличаются друг от друга конструкцией, типом сигнала, принципом действия и т.д. В зависимости от типа сигнала на выходе различаются частотные, аналоговые и цифровые датчики. Остановимся более детально на этой характеристике.

Аналоговые датчики расхода топлива

Большое количество датчиков, в том числе и датчиков расхода топлива, имеют аналоговый выходной сигнал. Производство такого оборудования является очень популярным, так как не требует больших затрат, а готовое оборудование отличается простой эксплуатацией. Среди аналоговых устройств, которые контролируют уровень топлива, наибольшей популярностью пользуются стандартные поплавковые датчики.

Для кодирования значений уровня топлива устройства с аналоговым типом сигнала используют две физические величины: силу тока и напряжение. Например, датчик уровня топлива имеет значение от 0 до 10В. Это значит, что пустой бак соответствует отметке 0В, а полный – 10В. Датчики расхода топлива, принцип работы которых основан на аналоговом выходном сигнале, являются универсальными и простыми в эксплуатации устройствами. Благодаря установке аналоговых датчиков, которые контролируют расход топлива, становится более эффективным и доступным общий мониторинг транспорта, что ведет к улучшению услуг компании и рационализации затрат на обслуживание машин.

Использование аналоговых датчиков измерения уровня топлива не требует специальных навыков и знаний от водителя или диспетчера. Например, если устройство выдает значение 6В, это значит, что бак заполнен на 60%. Однако простота использования и универсальность аналогового измерительного оборудования – единственные плюсы датчиков контроля над уровнем топлива этого вида. Дело в том, что точность значений аналоговых датчиков оставляет желать лучшего. Другими словами погрешность между зафиксированным значением и реальным уровнем топлива в баке может оказаться весьма существенной. В таком случае речь идет об относительной и абсолютной погрешности.

Абсолютная погрешность

Значение абсолютной погрешности является разницей в отношении ошибочного и реального результата (в нашем случае уровня топлива). Рассмотрим абсолютную погрешность на примере бака с топливом. Например, датчик топлива фиксирует значение 70 литров, тогда как реально в баке остается еще 75 литров топлива. Разница в 5 литров и будет значением абсолютной погрешности. Казалось бы, ничего плохого в такой погрешности нет. Однако ошибка датчика в 5 литров приемлема, если емкость с топливом рассчитана на 600 л, а вот если топливный бак вмещает в себя только 50 л горючего, то такая значительная погрешность может негативно сказаться на эффективности использования транспортного средства.

Относительная погрешность

Значение относительной погрешности также является разницей меж зафиксированным и реальным результатом, однако выражается в процентах. Таким образом, можно говорить, что погрешность в 5 литров для емкости объемом на 50 л составляет целых 10%, а для 500-литровой емкости – всего 1%, что является более чем приемлемым значением.

При покупке измерительного оборудования очень важно учитывать процент относительной погрешности. Небольшой процент погрешности в описании технических характеристик датчиков расхода топлива свидетельствует о высокой точности работы измерительного оборудования. Однако определение относительной погрешности является не основополагающим фактором при выборе измерительного устройства. Существует еще ряд характеристик, которые способны повлиять на конечный результат измерений и исказить его в ту или иную сторону. Чтобы не нагружать клиентов компании «Навирэк» сложной профессиональной терминологией, постараемся разобраться в особенностях функционирования измерительных устройств на простых примерах.

Говоря об устройствах контроля уровня топлива, которые используют аналоговый выходной сигнал, необходимо упомянуть, что относительная погрешность является суммой всех погрешностей, которые образуются в процессе измерения и преобразования всех значений, проходящих через канал измерений. Проще говоря, это данные, которые фиксируются и преобразуются двумя приборами системы контроля уровня топлива. Первый прибор – непосредственно датчик измерения топлива – кодирует значение уровня горючего в миллиамперах и передает данные на второй прибор – индикатор, где происходит преобразование полученного кода в числовое значение.

Таким образом, относительная погрешность системы контроля уровня топлива в баке является суммой погрешности датчика и индикатора, а также процента ошибки при переводе значения уровня горючего в баке в показатель напряжения (последняя погрешность может быть изначально включена в значение относительной погрешности, поэтому при покупке измерительного оборудования уточните этот фактор у продавца).

Чтобы более эффективно следить за уровнем топлива в баке и рационально эксплуатировать транспортное средство, отдавайте предпочтение измерительным датчикам, где общая погрешность измерительной системы составляет не более 1%.

Точность аналогового измерительного оборудования

Часто у пользователей возникает путаница при покупке аналоговых датчиков контроля уровня топлива. Погрешность и точность системы измерения – две абсолютно разные характеристики оборудования. Некоторые производители используют некоторые хитрости, чтобы улучшить сбыт своей продукции. Так, на некоторых датчиках, которые измеряют уровень топлива, можно заметить пометку, нанесенную нитрочернилами, гласящую, что точность устройства равна, например, 0,1%. На самом деле это значит, что относительная погрешность при измерении уровня топлива в баке находится в пределах 0,5%.

Все эти хитрости способны ввести в заблуждение неопытного покупателя, поэтому необходимо разобраться, что представляет собой точность измерительного оборудования и какое значение имеет этот показатель для работы датчиков контроля топлива.

Точность функционирования датчиков с аналоговым выходным сигналом является сумой основной и дополнительной погрешности, которая образуется в силу тех или иных факторов, влияющих на транспорт в процессе перевозки. Рядовому потребителю нет смысла зацикливать свое внимание на процессе определения основной погрешности измерительного оборудования. Скажем лишь, что это сумма целого ряда погрешностей:

  • измерительной погрешности;
  • промежуточных расчетов;
  • преобразования и дискретизации;
  • нелинейности;
  • гистерезиса;
  • калибровки;
  • временной нестабильности, вызванной старением деталей механизма и т.д.

Следует также помнить, что основная погрешность определяется для емкостей, которые имеют идеальную форму (таковой принято считать идеальный параллелепипед). Измерение уровня топлива в баке производится по двум точкам, поэтому значение основной погрешности увеличивается пропорционально к несоответствию емкости параметрам идеальной формы. Например, возьмем датчик измерения уровня топлива с заявленной основной погрешностью 0,25% и установим его на обычное ведро. Определить точность измерения устройства невозможно, ведь предел основной погрешности для ведра неизвестен.

Теперь о дополнительной погрешности. Эта ошибка при измерении возникает вследствие действия внешних факторов, которые влияют на работу датчика. При расчете дополнительной погрешности принято учитывать только температурный режим. Как правило, такие факторы, как ветер или атмосферное давление, не являются причиной ошибочных значений измерительного оборудования.

Производители датчиков контроля над уровнем топлива в баке обычно подразумевают под нормальной температурой эксплуатации температуру, которая равна +25°С. Дополнительная погрешность увеличивается в процентном выражении на каждые 10°С выше или ниже нормальной температуры. Например, если на транспортном средстве установлен датчик с дополнительной погрешностью 0,05%, а перевозки осуществляются при отметке градусника -25°С, то разница температур составит 50°С, а значение дополнительной погрешности возрастет до 0,25%. Таким образом, если общая погрешность датчика составляла 0,5%, она автоматически возрастет до 0,75%.

Компания «Навирэк» стремится сделать мониторинг авто максимально комфортным для своих клиентов, поэтому изначально определяет основную погрешность для каждого датчика контроля над уровнем топлива, который находится в ее ассортименте. Специалисты сразу суммируют дополнительную погрешность и ошибку измерений, вызванную перепадами температуры. Таким образом, проставляется специальная маркировка, оповещающая пользователя, что погрешность при измерении составляет, например, не более 1% во всем температурном диапазоне. Однако следует помнить, что это значение было определено для всех негативных факторов, влияющих на работу измерительного устройства. То есть при эксплуатации датчика при нормальной температуре значение погрешности автоматически снижается до 0,5% или даже 0,25%.

Чтобы сделать систему мониторинга транспорта более эффективной, не стоит покупать измерительные устройства, для которых производители не указывают значение дополнительной погрешности. Скорее всего, при изготовлении таких датчиков температурный фактор не учитывался вообще, а значит, велика вероятность большой погрешности производимых измерений.

Несоответствие диапазонов датчика и индикатора

Это еще одна проблема аналоговых датчиков контроля над уровнем горючего в баке. Разность входного и выходного диапазона в измерительной системе может сильно сказаться на окончательном результате измерений. Основная погрешность является значением, примененным для всей системы. Если же использовать навигатор с аналоговым входом, который производит измерение напряжения в диапазоне от 0 до 30 В (при этом заявленное значение основной погрешности не превышает 0,5%), и присоединить к нему датчик с выходным сигналом в диапазоне от 0 до 5В, то точность такого оборудования автоматически снизиться примерно в 6 раз, что в процентном соотношении составит погрешность в 3%.

Если же сигнал на выходе имеет еще меньшее значение, например, до 4В, основная погрешность измерительного устройства составляет, допустим, 1% (добавим сюда дополнительную погрешность и ошибку измерений, которая возрастает по мере отклонения от нормальной температуры (25°С) и идеальной формы), то показатели погрешности увеличатся, как минимум, еще на несколько пунктов. Опять же, для топливных емкостей с большим объемом это может быть допустимым пределом, а вот для небольших баков такой датчик контроля топлива будет абсолютно бесполезным.

Как выбрать правильный аналоговый датчик?

Выбирая измерительные устройства, которые имеют на выходе аналоговый сигнал, остановите свое внимание на следующих факторах:

  • Предел основной погрешности измерительной системы (сумма погрешности самого датчика и индикатора, который подключается к нему). Если устройство не имеет соответственной маркировки, возможно, производитель использовал очередную хитрость для обмана потребителя – например, вместо основной погрешности указал погрешность дискретизации, которая будет на несколько пунктов ниже.
  • Погрешность преобразований (тарировок, перекодировки и т.д.).
  • Дополнительная погрешность (особое внимание обратите на процент увеличения погрешности при отклонении от нормальной температуры).
  • Диапазон на входе и выходе (обрезание датчиков значительно ухудшает эффективность их измерений за счет разности диапазонов).

Недостатки аналоговых датчиков контроля топлива

На эффективность транспортного мониторинга при использовании аналоговых датчиков может влиять тот факт, что данные устройства имеют низкую помехозащищенность. На сегодняшний день невозможно представить себе автомобиль, в котором бы отсутствовало радио, а водитель не пользовался бы мобильным телефоном. Однако благодаря современным разработкам в области электромагнитной совместимости (ЭМС) у разработчиков аналоговых датчиков для измерения уровня топлива в баке появилась возможность производить устройства, которые практически не реагируют на электромагнитные помехи. Таким образом, вероятность ошибки в работе систем контроля транспорта сведена до минимального уровня.

К сожалению, современный рынок аналоговых устройств, которые помогают контролировать состояние автомобиля, все еще наполнен продукцией производителей, которые не спешат решать вопрос электромагнитной совместимости. Как правило, такое оборудование имеет меньшую стоимость, поэтому многие пользователи по незнанию отдают предпочтение именно ему. Неэффективность измерительных датчиков в таком случае выявляется уже в процессе эксплуатации. Чтобы уберечь себя от нерациональных затрат и покупки некачественного измерительного оборудования, обращайтесь в специализированную компанию «Навирэк». Наши качественные системы транспортного мониторинга помогут повысить эффективность перевозок и значительно сократить траты на обслуживания авто.

Довольно большое количество недостатков, которыми отличается аналоговое измерительное оборудование, и незащищенность от внешних шумов стали толчком для разработки более точных устройств контроля над уровнем топлива. Таким образом, появился новый тип передачи сигнала измерения – частотный и цифровой.

Частотные датчики

Так называемый сигнал с частотной модуляцией или просто частотный сигнал работает по принципу кодировки импульсов в линии связи. Погрешность измерений такого оборудования заметно снизилась, однако такой способ передачи сигнала является более медленным, нежели аналоговый. Чтобы датчик контроля горючего работал быстрее, нужно увеличить частоту, что означает повышение требований к источнику. Погрешность в работе датчиков с частотным выходным сигналом возникает из-за необходимости преобразования начального значения (уровня топлива) в частоту. Кроме этого, частотный тип передачи не имеет цифрового способа кодирования сигнала, который получается на выходе.

Измерительное оборудование с частотным типом выходного сигнала не получило широкого распространения, и сейчас его редко встретишь в стандартных системах транспортного мониторинга. Измерительные системы, которые строились на принципе частотной передачи сигнала, являлись промежуточным этапом между классическими аналоговыми датчиками и современными цифровыми устройствами. Среди главных плюсов частотных датчиков разработчики и производители до сих пор отмечают универсальность выходного сигнала.

Цифровые датчики

Цифровые измерительные датчики получили свое широкое распространение после того, как была изобретена микропроцессорная технология. Такие устройства контроля имеют микропроцессор, который пересчитывает, выравнивает и линеаризирует начальное значение измерения. Процент относительной, основной и дополнительной погрешности значительно снижен благодаря микропроцессору, который производит цифровую обработку значений. Универсальность цифровых измерительных систем, которые позволили вывести системы транспортного мониторинга на новый уровень, заключается в совмещении различных индикаторов и датчиков.

Компания «Навирэк» занимается поставкой цифровых датчиков для контроля уровня топлива в баке, где выход датчика и вход индикатора согласованы на уровне как протокола, так и интерфейса. Это дает возможность получать данные сразу в цифровом виде (они не нуждаются в кодировке и преобразовании), которые отличаются высоким уровнем точности, что делает эффективной всю систему мониторинга авто. Кроме того, цифровые датчики на сегодняшний день отличаются высокой помехозащищенностью. Их сигнал невозможно исказить в процессе использования радиоаппаратуры или мобильных устройств.

Единственный резонатор погрешности, о котором может идти речь при использовании датчиков с цифровыми выходами, – первичный измеритель. Это устройство, которое входит в систему контроля расхода топлива, также имеет свою основную и дополнительную погрешность, что в обязательном порядке указывается на устройстве (если оно изготовлено качественным производителем). Однако это единственная погрешность, ведь отсутствие помех исключает ошибку при передаче и обработке данных в процессе вторичного измерения. Таким образом, датчики с цифровым типом передачи сигнала становятся все более популярными на рынке измерительных устройств и оборудования для транспортного мониторинга и являются неотъемлемой частью ассортимента специализированной компании «Навирэк».