Логотип
СКАУТ - Спутниковый Контроль Автотранспорта и Учет Топлива

(843) 273-47-63 (многоканальный)

Статьи / Датчики расхода топлива. Их виды.

БЕСПЛАТНЫЙ "ТЕСТ-ДРАЙВ"
ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ НА ВАШЕМ ТРАНСПОРТЕ
Вы сами сможете оценить экономический эффект от внедрения системы спутникового автомониторинга
Просто позвоните по телефонам:
(843) 273-47-63
К Вам приедет наш специалист и установит систему
У Вас уже установлен спутниковый мониторинг?
Вы не довольны обслуживанием? Обслуживающая компания завышает цену?
Для Вас специальное предложение
Принимаем на сервисное обслуживание предприятия с различным видом оборудования спутникового мониторинга транспорта
Просто позвоните по телефонам:
(843) 273-47-63
Мы все расскажем, объясним и покажем

Назад статьи

Датчики расхода топлива. Их виды.

Существует довольно много способов измерения топлива. Разновидность датчиков - измерителей уровня множество, от классических поплавковых до современнейших ультразвуковых. Различаются они по типу сигнала на выходе, конструктивности, и принципу действия. Про конструкции датчиков, и их принципам действия можно написать большое количество статей… Рассмотрим типы выходных сигналов датчиков.

Сигнал на выходе датчика может быть частотным, цифровым или аналоговым:

Аналоговый выходной сигнал.

Аналоговый сигнал в целом аналоговый вид сигнала широко применяется при производстве датчиков в целом, как и датчиков уровня топлива. Большинство стандартный поплавковых датчиков уровня топлива на выходе имеют аналоговый выходной сигнал.

Аналоговый тип сигнала совершает кодирование значений уровня топлива, с помощью значений физических величин, таких как напряжение или силой тока. Если речь идёт о датчике уровня топлива от 0 до10В это значит, что напряжение датчика при пустом баке ровно 0В, а при полном -10В, промежуточное напряжение соответствует 0В то есть от пустого, до -10В то есть до полного бака. Простота и универсальность является главным преимуществом аналогового выходного типа сигнала.

К примеру, значение 6В говорит о том, что поплавок в баке находятся на 60% от высоты уровня топлива. Всё элементарно. 6В они везде 6В, и этот факт может подтвердить любая исправная измерительная техника напряжения, или тока. Вот принципе и всё достоинства аналоговых сигналов. А почему?
Проблема заключается в том, что аналоговый сигнал не может выдать точного значения. Другими словами у такого вида индикаторов большая погрешность. Погрешность сообщает нам разницу между полученными результатами, и результатами которые есть на самом деле.

Погрешность может быть абсолютной или относительной.

Абсолютная погрешность

- это разница ошибочного результата и настоящего результата. Например, есть емкость с топливом. Мы думаем, что в емкости 70 литров, а на самом деле там 75 литров, вот 5 литров и будет та самая относительная погрешность. Абсолютная погрешность мало что нам даёт. К примеру, была допущена ошибка в 5л плохо это, а может хорошо? Давайте попробуем разобраться. Если емкость имеет вместительность 50л то это довольно много, а если емкость рассчитана на 600л то это значение вполне приемлемо. Как правило, полученными значениями абсолютной погрешности, оперируют.

 

Относительная погрешность

- эта разница между полученным значением и настоящим значение в процентах, учитывая все мелочи которые могут повлиять. Другими словами из приведённого выше примера, ошибочное значение в 5л для ёмкости 50 л относительная погрешность составляет 10%, а для ёмкости в 500л, 1%.
Проценты возможно сравнивать, так же возможен выбор между разными измерительными приборами. Можно говорить, что чем меньше процентная доля относительной погрешности, тем выше точность при измерениях. Но подвох состоит в том, что далеко не всё определяется погрешностью датчиком измерения. Следует учитывать ряд важнейших факторов, которые влияют на конечные результаты измерения. Проще говоря, пренебрегая такими страшными словами как метрология, разберёмся с этим на простых примерах. Описывая подобным способом всё то, что было изложено выше, получится не совсем точное повествование, поэтому искренняя проба к инженерам и людям которые работают в лабораториях сильно не ругать за такой материал.


Значит первое что следует учитывать - измерение погрешности складывается из погрешностей всех преобразований и измерений, находящихся в канале измерений. У непосвященного читателя наверное возникло кучу вопросов. Попробуем вам растолковать, о чём речь. Дело в том что измерительная система топлива состоит из двух приборов, это сам датчик измерения топлива- который выдаёт кодировку в миллиамперах, и собственно индикатор, который преобразует эту кодировку в числовые показания уровня топлива.

В конечном итоге погрешность всей измерительной системы равна сумме погрешности: датчика измерения уровня топлива, индикатора, погрешность преобразования уровня в напряжения, если ее конечно не включили в общую погрешность с датчиком.

Следовательно, если каждый элемент измерительной системы равен 1%, то общая погрешность всей системы будет ровна 3%. Отсюда можно предположить, что не следует использовать элементы измерительной системы разного значения погрешности, относительно приведённого значения погрешности измерительной системы в целом. Так же нет смысла мереть измерительными приборами погрешность датчика, которая составляет 0.001%, когда погрешность прибора составляет 1%.Такое бесполезное дело можно сравнить с измерением тепловых зазоров 20см линейкой, в кривошипной камере японского мотоцикла.

За частую точность первичного измерения (измерение топлива), хуже вторичного измерения (измерение напряжения). Нет не какого смысла изготавливать датчик с точностью до 0.1%, и подключать его и аналоговому индикатору с точностью 1%. Второй немаловажный момент - это неправильное понимание точности, и путанность в разновидностях погрешности.

Производители аналоговых измерительных составляющих для автомобилей, заявляют параметры точности детали. Например нанесённая нитрочернилами или керном числовое значение на деталь скажем 0.1%, это значит –относительная погрешность не превышает 0.5%. Есть более хитрые производители которые указывают разрядность аналогово-цифрового преобразования (АЦП). К примеру, имеем деталь с маркировкой АЦП-10бит, выходное значение от 0-1024, разделим 1024 на 100% получим примерную точность детали в 0.1%. Ну как показывает практика, все эти выкрутасы производителей только вводят в заблуждения покупателей. Попробуем разобрать, что же такое точность и как она образуется.

Точность измерения есть сумма основной приведенной погрешности и дополнительной погрешности, вызванной влиянием каких-то факторов.

Ранее мы уже говорили об основной погрешности. Она является суммой целого ряда погрешностей: измерительной погрешности, погрешности дискретизации и преобразования, погрешности промежуточных пересчетов, погрешности от нелинейности, от гистерезиса, погрешности калибровки, погрешности временной нестабильности из-за старения элементов и т.д. Конечно, простому покупателю сложно разобраться во всех этих тонкостях, но знать что они есть стоит. Возьмем например датчик с маркировкой АЦП. Это лишь погрешность дискретизации преобразования. Другими словами АЦП в 10 бит вносит в сумму к основной приведенной погрешности около 0,1%.Но так как это измерительный прибор возможно он будет иметь нелинейность в2%, которую могут вызвать разбросом параметров в 1.5% другие радиоэлементы. Следовательно, относительная погрешность датчика уже не как не будет составлять 0.1%! Выходные различные значения такого датчика будет составлять 1024, но от реального значения они будут отличатся на несколько процентов. Немаловажная составляющая основной погрешности- это точность калибровки или преобразования. К примеру возьмем максимально точный датчик уровня топлива, у которого сума всех составляющих основной погрешности не превышает 0.25%, и произведём тарировку используя жестяное ведро, какая же при этом будет точность измерения объема жидкости в ведре? Нереально определить точность измерения, так как на ведре не представлен предел основной погрешности, следовательно оценить его вклад и получить конечные показания невозможно. Это так же является тарировке по двум точкам. Тарировка по двум точкам в принципе удачно подходит для баков формы идеального параллелепипеда, которых в природе нет. Чем больше несоответствие формы бака от идеальной формы, тем больше погрешность.

Дополнительная погрешность - это вызванная погрешность, посторонними воздействиями на датчик или измеритель. В основном факторы вызывающие дополнительную погрешность за частую рассматривают только температуру, остальные факторы такие как ветер практически не вызывают не какого воздействия.

Большинство производителей на измерительных деталях, указывают дополнительную погрешность в виде процентов на каждые 10 градусов. Это говорит о том что конечная точность датчика или измерителя, при заданной температуре эксплуатации будет ровна суме дополнительной и основной погрешности. К примеру маркировка на детали сообщает нам о том, что дополнительная погрешность 0.05% на каждые 10 градусов по цельсию. Изменение температуры датчика считается от нормальной, как правило составляет 25 градусов по цельсию. Это говорит нам о том, что при температуре окружающей среды равной -25градусов по цельсию, изменение температуры составит50 градусов по цельсию, и она внесёт ошибки в дополнительную точность равную 0.25%. Ну а если основная погрешность детали составляет 0.5%, это будет означать что общая погрешность (или искомая точность) составит 0.75%. Некоторые производители как к примеру “Омникомм”, что бы не путать лишний раз покупателя таким заблуждением цифр, сразу наносят маркировку основной погрешности во всём диапазоне температуры эксплуатации. Это значит что суммируют дополнительную погрешность, и погрешность вызванную изменением температуры. Проще говоря если нам производитель сообщает что погрешность не превышает 1% во всём диапазоне температур, это означает то что при любых температурах суммарная погрешность не будет превышать 1%. Но следует иметь ввиду то что производитель указал 1% учитывая все паразитические влияния на точность датчика, в идеальном случае при температуре 25 градусов по цельсию без воздействия дополнительной погрешности, основная погрешность может составлять 0.5% или 0.25% а может и ещё меньше.

Некоторые производители вообще не считают нужным указывать дополнительную погрешность. Непонятно почему, может быть они думают что паразитических воздействий на точность вообще нет ( хотя законы физики не кто пока не отменял), а может и думают что все пользователи да жути умные, и смогут сами определить дополнительную погрешность испытывая деталь в полевых условия. Ну ладно опустим этот факт, пусть он останется на их совести.

Третье что следует помнить- это несоответствие входного и выходного диапазона, датчика и индикатора. Такое несоответствие очень сильно влияет на точность полученных результатов при измерении. Надо знать, что производитель указывает основную приведенную погрешность для всей измерительной системы, (принципе ворожение “приведённая” об этом нам и говорит). К примеру, возьмем метрическую линейку высокой точности длиной в 1м, и начнём мереть с помощью неё шестерёнки часов, понятное дело что хорошего не чего мы не добьёмся. Линейка имеет миллиметровую шкалу деления, а нам нужны десятые, а то и сотые части миллиметра. Следовательно, из-за несоответствия измерительного прибора, мы не можем точно замерить размерность механизма. Вот если мы берём датчик уровня топлива от 0-10В и промеряем его значение тестером который имеет предел основной погрешности 0.1%, но рассчитан на измерение напряжения 0-100В, то измеряя значения от 0-10В, полученный результат будет хуже с точностью в 10раз другими словами составлять 1%. Исходя из этого при использований разных устройств в одной упряжке, нужно обращать внимание на их параметры.

Если брать навигатор с аналоговым входом, который рассчитан на измерение напряжения от0-30В и имеет неплохой предел основной погрешности 0.5%, подсоединяя к нему датчик имеющий выходной сигнал от 0-5В, в этом случае точность (как и дискретность) будет ровна значению в 6 раз хуже, другими словами не менее 3%. Ну а если этот датчик уровня топлива обрезать, сузив его сигнал на выходе к примеру до 4-х В от исходных 5, то основная погрешность будет ещё больше. В добавок если к ней добавить собственную основную погрешность датчика (к примеру 1%), да ещё прибавить дополнительную погрешность вызванную из-за перепадов температур (если она указывается производителем), и учитывать погрешность тарировки, ну например, по двум точкам… Набежит не мало. Какие от сюда выводы, пусть каждый для себя сделает сам. Для кого это приемлемо, для кого-то нет.

Резюмируем. Если вы собираетесь использовать датчики которые имеют на выходе аналоговый сигнал, стоит учесть следующие факторы:

- Предел основной погрешности как датчика в целом, так и индикатора к которому подключается датчик. Если вдруг получилось так что производитель не указал основную погрешность, следует тогда понять что же он всё таки указал. Как уже упоминалось ранее, хитрые производители вместо основной погрешности, указывают погрешность дискретизации.

- Погрешности тарировок, и любых других преобразований.

- Значения дополнительной погрешности вызванными от перепада температур, датчика и индикатора.

- Несоответствия диапазона на входе и выходе. Так же стоит учитывать, на сколько данные диапазоны сужаются, когда обрезают датчик.

Следует что только совокупность всех вышеприведённых параметров сможет нам дать возможно определить правильный ответ, какая же ошибка будет при измерении.

Но есть ещё один минус аналогового выходного сигнала, это низкая помехозащищённость. Но не смотря на это всё-таки современные технологии по производству радиоэлементов, хорошо проработаны на российских и международных рынках в области электромагнитной совместимости (ЭМС), и тем самым позволяет изготавливать датчики которые ничтожно реагируют на электромагнитные помехи. К сожалению не все производители, занижая стоимость продукта, задаются подобными вопросом. В итоге из-за этого мы имеем датчик, который, не смотря на все факторы вызывающие погрешность, ещё имеет воздействия посторонних шумов, что так же влияет на точность измерения. Оценить это и измерить удастся только в процессе эксплуатации, чаще всего изготовитель не приводит не каких характеристик, следовательно, влияние посторонних шумов имеет сильное паразитическое влияние на точность результатов измерения, чем все вышеприведённые факторы. В результате мы имеем низкую точность измерения, неминуемо набегающую при работе датчика с аналоговым выходным сигналом, если говорить откровенно, то все параметры, и низкая защищенность от внешних шумов, подтолкнули разработчиков к поиску и изготовлению другого типа передачи сигнала измерения. И тогда на свет появились частотные и цифровые типы передачи выходного сигнала измерения.

Частотный выходной сигнал.

Частотный выходной сигнал, или сигнал с частотной модуляцией- выходное значения сигнала, происходит путём кодировки импульсов в линии связи. Погрешность датчика всё ровно присутствует, но к удивлению она имеется во всех типах передачи сигнала. Из недостатков можно подчеркнуть то, что частотный способ передачи является медленным. Если передача осуществляется с достаточной точность, то для этого нужно увеличить частоту ( а это в свою очередь сопряжено повышенными требованиями к источнику), так же можно увеличить время передачи ( что опять же приводить к медленной работе системы).В некоторых случаях это приемлемо, а в некоторых нет. А так же в системе передачи присутствует погрешность, появившейся из-за необходимости преобразования начального значения (в нашем в с вами случае это значения уровня топлива), в частоту. Все эти недостатки не дали жизни частотному типу передачи выходного сигнала в среде стандартного применения, и быть широкораспространяемой системой. И наверное последний недостаток частотного типа передачи сигнала, это то что он лишён цифрового способа кодирования значения выходного сигнала.

Частотный тип передачи сигнала- это что то среднее между цифровой и аналоговой передачи сигнала. Выходное значение получается путём кодировки импульсов, в линии связи. Главное достоинство такого типа передачи сигнала это универсальность выходного сигнала, но к сожалению отсутствие погрешности измерителя.

Цифровой выходной сигнал.

 

Реализация цифровых датчиков, стала реальна после того как в свет вышла микропроцессорная технология. Большинство цифровых датчиков имеют пересчитывающий, линеаризирующий и выравнивающий начальное измерение микропроцессор. Цифровые датчики снабжённые микропроцессором, позволили снизить основную, относительную и дополнительную погрешность. Думаю, многим понятно, что в микропроцессоре происходит цифровая обработка значений. Иначе какой тогда смысл опять преобразовывать замеряемое значение в аналоговый сигнал, передавать на индикатор, а на индикаторе отцифровывать полученное значение? Не куда не деется от потери точности и помехозащищённости. Изготавливают такие цифровые измерительные системы, с целью совмещения различных индикаторов и датчиков. Как уже говорилось ранее, всё-таки универсальность имеет аналоговый тип передачи сигнала…

Следует учитывать, что если согласовать выход датчика и вход индикатора на уровне протокола и интерфейса, вполне реально передавать полученные значения в цифровом виде, при этом точность остаётся не изменой, да ещё и обеспечивается довольно высокий коэффициент помехозащищенности.

Собственно в этом вся и прелесть цифровых выходов, в измерительной системы остаётся только один резонатор погрешности- это первичный измеритель. Для первичного измерителя так же стоит учесть основную и дополнительную погрешность, но не стоит так сильно заботится о согласовании входа индикатора и выхода датчика, так как нет погрешности вторичного измерения, следовательно, нет и влияния помех. Лишь поэтому цифровой тип передачи сигнала, всё больше и больше набирает обороты на рынке.

 

 

Освоение космических пространств дало человечеству то, о чем прежде люди не могли даже мечтать – начиная с Google Earth и заканчивая спутниковым телевидением. Тысячи искусственных спутников крутятся вокруг нашей планеты, выполняя самые различне функции – от предсказания погоды до защиты от потенциальных врагов.
Наверное, многим знакома ситуация, когда дорожный инспектор выписывает штраф за непропущенного пешехода, который и не собирался переходить дорогу, а просто стоял и думал о своем возле перехода, или когда во время поворота Вы, якобы, наехали на кусочек сплошной полосы, или пешеход выпрыгнул на дорогу из-за кустарника, и Вам пришлось резко тормозить, или вдруг во время проверки документов «случайно» теряется техпаспорт…
 

© 2009-2019 ООО «НавиКомАвто». Казань, (843) 273-47-63 (многоканальный)

GPS ГЛОНАС мониторинг транспорта. Спутниковый мониторинг транспорта. GPS мониторинга транспорта. Спутниковый мониторинг.