Выбираем датчик уровня топлива

В этой статье, мы поможем вам понять, как выбрать датчик уровня топлива на свой транспорт. В последнее десятилетие в России широкое распространение получила технология удаленного контроля транспорта, в особенности контроль уровня топлива. Системы контроля расхода топлива не только удобны, но и выгодны с экономической точки зрения. Они позволяют в любой момент ознакомиться с количеством заправок, а также соответствием расчетов реального объема топлива в баке транспортного средства.

Основным компонентом любой системы контроля топлива является датчик уровня топлива (далее ДУТ). Выглядит он следующим образом: 

ДУТ присоединяется к GPS\ГЛОНАСС терминалу, как правило, устанавливаемому в кабине транспортного средства, и передает на него данные об уровне топлива  в каждый момент времени по проводному, или беспроводному каналу связи. От типа и качества ДУТа зависит качество контроля, поэтому здесь важно сделать правильный выбор.  

Принцип работы датчика уровня топлива

Начнем с основ — с физического принципа, на основе которого осуществляется контроль. На данный момент подавляющее большинство ДУТов на рынке представляют собой емкостные датчики. Как правило, датчик уровня топлива состоит из двух конструктивно объединённых элемента: емкостного датчика уровня и преобразователя («голова»). Емкостной датчик уровня  это конденсатор, у которого одна обкладка выполнена в виде алюминиевой трубки, диаметром около 20 мм, а вторая обкладка вставлена в первую и выполнена в виде трубки или стержня меньшего диаметра. Между обкладками находятся элементы крепления. Как известно, емкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика, находящегося между обкладками конденсатора. В нашем случае диэлектриком служит воздух и топливо — при изменении уровня топлива меняется соотношение между воздухом и топливом, что приводит к изменению ёмкости - преобразователь измеряет емкость конденсатора и преобразует это значение в код или измерительный сигнал. Таким образом, ДУТ можно использовать для измерения уровня диэлектрически непроницаемых жидкостей, к каковым относятся все нефтепродукты и некоторые масла. Наличие воды или других электропроводящих жидкостей в топливе зачастую приводит к выдаче некорректных результатов измерения уровня. На многих ДУТ центральный стержень изолирован, что позволяет использовать прибор для измерения, в том числе и в электропроводных жидкостях. Главная цель изоляции - это сделать ДУТ менее чувствительным к электропроводящим присадкам, которые могут оказаться в топливе, например, вода. Итак, с общими принципами разобрались.

Какие  параметры датчика уровня топлива следует учитывать?

Датчики уровня топлива делятся по механическим свойствам - на цельные и разборные.

1. Разборные датчики уровня топлива представляют собой конструкцию из 3-х элементов — это измерительная трубка, фланец крепления и измерительная голова. При установке сначала на бак крепится фланец, в него вворачивается стержень (хотя бывает, что стержень вворачивается во фланец и до установки), финально устанавливается измерительная голова.

2. Цельные датчики уровня топлива представляют собой жесткую неделимую конструкцию. Такая конструкция считается более надежной, за счет отстуствия соединительных элементов, которые зачастую имеют люфт и со временем могут разбалтываться.

По виду выходного сигнала датчики уровня топлива делятся на аналоговые и цифровые.

1. Аналоговые датчики уровня топлива передают измеренное значение по одной из характеристик электрического сигнала - это напряжение, частота или сила тока.  Напряжение — наиболее часто встречаемый вид передачи, но при этом наиболее подвержен помехам и внешнему воздействию, поэтому его следует использовать только в случае отсутствия альтернативы. Передача по силе тока, или «токовая петля» - метод широко применяемый в системах управления производством, в системах сбора данных лабораторного оборудования из-за стабильности выходного сигнала и точности показаний. На данный момент в системах мониторинга такой вид передачи измерений встречается  нечасто, но  благодаря высокой точности и развитости данного метода в иных отраслях можно ожидать, что и в системах СМТ (Спутнивого Мониторинга Траснпорта) в скором времени он станет новым стандартом. Передача сигнала по частоте так же практически не подвержена внешнему влиянию. Таким образом, при решении использовать аналоговый датчик уровня топлива, рекомендуется использовать прибор с частотной передачей измеренных значений, либо передачу измерений по выходу «токовая петля». Так же нужно знать, что при использовании аналоговых датчиков максимально возможное количество подключенных датчиков лимитируется количеством входов терминала сбора данных.
   
2. Цифровые датчики уровня топлива передают сигнал по цифровым интерфейсам в виде цифрового кода. Наиболее распространенные RS232 и RS485, встречаются так же датчики уровня топлива с передачей по стандартам CAN. Рассмотрим все интерфейсы подробнее.RS232 – технология, которая создавалась для телефонии и модемов, а затем стала промышленным стандартом для многих видов оборудования. С точки зрения стабильности и надежности нареканий нет, но есть неудобство физического характера — на один порт можно подключить только одно устройство. Таким образом, если у вас на одной машине два бака, или вы хотите отслеживать уровень в нескольких емкостях при использовании датчиков с интерфейсом RS232 вам нужно будет устройство, имеющее необходимое количество портов, что на самом деле встречается редко.
   

Передача кода по CAN шине 

Следующий вариант — передача кода по шине RS485. RS485 – изначально разработанный для промышленной автоматизации, поэтому лишен недостатков RS232, в частности на один порт можно подвесить несколько датчиков (как правило, количество зависит от возможностей драйвера и конкретной реализацией выхода разработчиком терминала). Поэтому при использовании цифровых датчиков уровня топлива предпочтительнее остановиться на этом варианте.

Передача данных по RS232 и по RS485 осуществляется с использованием протокола LLS, разработанным компанией «Omnicomm». Данный протокол является де-факто стандартом в отрасли, и большинство производителей оборудования по умолчанию включают поддержку данного протокола в свое оборудование, поэтому проблемы совместимости возникают крайне редко. Это означает, что если у вас на ТС установлено оборудование с интерфейсом RS232 или RS485 вы можете смело брать ДУТ с любым из этих интерфейсов, и у вас не возникнет проблем с совместимостью.

Передача данных по CAN интрефейсу теоретически более универсальна и информативна, чем иные стандарты, поскольку стандарт CAN является стандартом передачи данных автомобильной промышленности. К сожалению, далеко не все терминалы имеют данный интерфейс, и даже при наличии такого интерфейса протокол устройства может быть не добавлен. 

Погрешность датчика уровня топлива

Подавляющее большинство производителей заявляет погрешность измерений не более 1%, но по факту погрешность зависит от грамотной и качественной установки, а также правильно проведенной тарировки датчика.  На данном  параметре мы подробно останавливаться не будем, единственное,  что можно сказать определенно, это то, что цифровые датчики обеспечивают более высокую точность за счет более высокой «чувствительности».

На каких основных характеристиках нужно остановиться при выборе датчика уровня топлива

1. Конструкция и фланец крепления. В данном случае нужно смотреть исходя из ситуации. Если вы выбираете датчики для автопарка (который еще не был оснащен датчиками)  - разницы почти нет; если берете на замену какому-либо датчику — старайтесь взять с такой же системой крепления для упрощения замены, либо с наличием универсальных адаптеров крепления.  Например, наличие сменного фланца в комплектах некоторых датчиков позволяет интегрировать датчик в любые посадочные места автомобиля. Учитывая тот факт, что большое количество транспорта на сегодняшний день уже оборудовано датчиками уровня топлива ранее, сменный фланец позволяет произвести замену датчика любого стороннего производителя без дополнительной потери времени.

2. Метод передачи сигнала — аналоговый или цифровой. Предпочтительнее использовать цифровые ДУТы, лучше всего по стандарту RS-485
   
3. Длина базового ДУТа.  У многих производителей стандартная длина датчика, как правило,  70 — 80 см, более длинные датчики нужно заказывать отдельно, при этом на многих моделях  спец. и сельхозтехники глубина бака достигает одного метра.
   
4. Комплектация поставки. На этот пункт нужно обратить самое тщательное внимание, поскольку, чем лучше комплектация поставки, тем ниже вероятность того, что установка датчика будет выполнена некорректно. Минимальная комплектация должна включать в себя, помимо самого датчика, резиновую прокладку между фланцем и баком, набор саморезов крепления, пломбу проволочную, либо пластиковую.
   
5. Наличие  защиты по питанию и гальванической развязки. Чем больше значение защиты от скачка напряжения, тем лучше. Наличие гальванической развязки гарантирует сохранение работоспособности сигнальных цепей ДУТа при скачках напряжения.  Многие производители отказываются от гальванической развязки и ставят только конденсатор, который не спасает при скачках высоких напряжений. Например, в новинке этого года - ДУТ «Уровень М1» от компании «ШТРИХ-М» выполнена развязка по сигнальным цепям и цепям питания, что позволяет защитить датчик от выгорания, если водитель будет заводить машину при отключённой массе. Обратите особое внимание на данный параметр, он реализован не у всех производителей.
   

6. Материал корпуса датчика.  Как правило, используется металл или пластик, металл конечно более предпочтителен, поскольку обеспечивает большую стойкость измерительного механизма датчика к ударным и механическим нагрузкам. Кроме того металлический корпус ДУТ обеспечивает защиту от внешнего электромагнитного воздействия.

В таблице представлены основные характеристики наиболее популярных, на сегодняшний день, датчиков уровня топлива. Зеленым цветом мы выделили преимущества каждого датчика. 

Плюсы и минусы трех лучших датчиков уровня топлива (ДУТ)

Сравнивая приборы, можно выделить три устройства, которые способны удовлетворить потребности практически любого владельца транспортного средства. Рассмотрим плюсы и минусы данных устройств.

1. Из плюсов датчиков уровня топлива от компании «Omnicomm» можно отметить многолетний опыт компании и заслуженный бренд - стандарт стабильности и надежности. На каждый топливный датчик распространяется пожизненная гарантия производителя. Прибор позволяет производить гибкую настройку пределов и свойств выходных сигналов. Выходной уровень сигнала не зависит от напряжения питания, благодаря чему датчик можно использовать совместно с любым терминалом, имеющим измерительный вход по частоте или напряжению. Измерительный элемент датчиков сделан из стойкого к коррозии алюминиевого сплава. Защиту электрического кабеля от механических и атмосферных воздействий обеспечивает гермоввод и металлорукав. Прибор имеет удобный конфигуратор (ПО для настройки). Многоуровневая система обучения интеграторов и конечных потребителей позволяет исключить ошибки при установке данного оборудования. Из минусов я могу отметить высокую ценовую политику компании и в последние годы снижение показателей надежности устройств, судя по отзывам потребителей.

2. Датчик компании «Эскорт» обладает хорошим соотношением надежности и функциональности. Из плюсов я отметил возможность загрузки тарировочной таблицы, блокировка доступа к настройкам ДУТ паролем, использование ДУТ в качестве штатного измерителя уровня топлива. Датчики компании «Эскорт» может выдавать сигнал аварийного остатка топлива и перепрошивается в полевых условиях. Одним из преимуществ датчика от компании «Эскорт» служит продуманная комплектация, которая обеспечивает удобство монтажа. Из минусов данного ДУТ могу отметить меньшую по сравнению с конкурентами защиту от скачков напряжения.
   
3. Так же, я обратил бы внимание на датчик «Уровень М1» от компании «ШТРИХ-М». Хотя данное решение новое на рынке,  опыт компании производителя в производстве автомобильной электроники весьма значителен (компания «ШТРИХ-М» производит, в том числе тахографы и системы автоматизации транспорта). Датчик «Уровень М1» обладает уникальными характеристиками защиты по питанию  - такого диапазона перепадов напряжения не может выдержать ни один другой ДУТ, что обеспечивает устойчивость ко многим внешним воздействиям и стабильность работы на технике с неисправной электропроводкой (актуально на автопарках со старой изношенной техникой).
   

На сегодняшний день основной причиной выхода из строят ДУТ являются перепады напряжения вызванные неисправностью автомобиля или саботажем со стороны водителей, данное решение гарантирует стабильную эксплуатацию во всех описанных случаях. Еще одним из преимуществ данного прибора является крепеж, который скрыт в корпусе датчика. Очень удобное решение, когда крепежи проходят внутри тела датчика и закрыты сверху крышкой. Отсутствие доступа к крепежу значительно снижает вероятность вмешательства в его работу третьих лиц. Наличие выхода "токовая петля" позволяет применять датчик «Уровень М1» в промышленных системах диспетчеризации и контроля (например контроль уровня масла в емкости и т.п.).  Такой вид передачи измерений сейчас встречается нечасто, но  благодаря высокой точности и распространенности данного метода в иных отраслях можно ожидать, что и в системах СМТ в скором времени он станет новым стандартом. Ну и конечно же неоспоримым плюсом  ДУТ М1 является его стоимость, которая ниже, чем у большинства конкурентов.

Из минусов ДУТ «Уровень М1» можно выделить  тот факт, что продукт новый, и пока о его работоспособности можно судить по отзывам тех клиентов, которые его уже установили. Презентация данного датчика состоялась в начале лета 2015 года,  а в сентябре 2015 года производитель заявил о крупных внедрениях.