Датчики уровня топлива ГЛОНАСС
Виды датчиков измерения уровня топлива системы контроля ГЛОНАСС
Где применяют и как он работает
Дут: виды и принципы работы датчика уровня топлива
Датчики уровня топлива (ДУТ) — это оборудование для контроля топлива, позволяющее повысить эффективность работы транспортного предприятия (или его подразделения). Использование ДУТ в составе систем мониторинга на основе системы ГЛОНАСС (сокращенно система ГЛОНАСС) позволяет автоматизировать и значительно упростить процесс контроля топлива на предприятии.
Использование ДУТ позволяет:
- дистанционно контролировать уровень топлива транспортных средств (ТС)
- отслеживать объем заправок ТС и возможные сливы топлива
- выявлять факты незаконных сливов (недоливов) топлива.
- определять фактический расход топлива на каждом ТС
- выявлять факты и устанавливать причины перерасхода ГСМ
- оптимизировать работу ТС в части экономии топлива
Установка ДУТ и внедрение системы мониторинга позволяет существенно (до 20%) снизить затраты, связанные с неэффективным расходом ГСМ.
Датчики уровня топлива ГЛОНАСС
На российском рынке представлен широкий спектр датчиков .
Традиционно выделяют несколько видов ДУТ.
Виды датчиков измерения уровня топлива системы контроля ГЛОНАСС
ДУТ можно объединить в три наиболее распространенные группы:
- Емкостные
- Поплавковые (резистивные или на заграничный лад — понтенциометрические
- Ультразвуковые
Емкостные ДУТ
Это бесконтактные датчики уровня топлива. В емкостных ДУТ используется метод измерения емкости конденсатора. При этом в качестве конденсатора выступает пара трубок, вставленных одна в другую и погруженных в жидкость. Жидкость, заполняя пространство между трубками, изменяет емкость конденсатора. Зная закон изменения емкости от уровня заполняющей жидкости, можно измерить уровень (высоту столба) жидкости в баке. Далее необходимо преобразовать значение уровня топлива в его объем. Для этого производится тарирование топливного бака – каждому значению залитого топлива в литрах измеряется соответствующий уровень топлива. То есть топливо заливается известными порциями в бак и измеряется его уровень. В результате получается тарировочная таблица, используемая для преобразования показаний ДУТ в объем топлива в баке. Таблица хранится в памяти ДУТ или в системе мониторинга для автоматического расчета объема топлива. Примеры исполнения емкостных ДУТ можно посмотреть тут.
Поплавковые ДУТ
Это контактные датчики уровня топлива. Отличием поплавковых (резистивных) ДУТ состоит в том, что в них первичным измеряемым параметром служит сопротивление резистора, которое изменяется вместе с движением поплавка в топливном баке. С поплавком связан ползунок, который перемещается по обмотке резистора. При таком перемещении изменяется сопротивление в цепи ДУТ, что приводит к изменению напряжения (силы тока), в ДУТ. Остальной процесс аналогичен емкостному ДУТ. Штатные датчики автомобилей, как правило, выполнены в виде резистивных различных форм и модификаций. В современных автомобилях к штатному поплавковому датчику можно подключиться с использованием CAN – шины автомобиля (пара проводов, по которой передаются данные о параметрах автомобиля в цифровом виде.
Процесс подключения упрощенно выглядит следующим образом.
- Находят CAN шину, руководствуясь документацией на автомобиль или сведениями, предоставляемыми производителем трекера ГЛОНАСС.
- Подключается считыватель CAN в соответствии со схемой производителя.
- Считыватель электрически соединяется с ГЛОНАСС прибором по протоколу RS 485 (или RS 232), в зависимости от используемого оборудования.
- ГЛОНАСС трекер программно настраивается для работы с данными о топливе, поступающими с CAN шины.
- Выполняется упрощенное тарирование топливного бака.
Ультразвуковые ДУТ
Это бесконтактные датчики уровня топлива. В ультразвуковых ДУТ измеряется высота уровня топлива. Используется принцип звуковой локации (как у летучих мышей или дельфинов), измеряется задержка отраженного от границы разделения сред (воздух/топливо) и преобразуется в расстояние. Далее – по известной схеме – пересчитывается уровень в объем. Датчик крепится на дно топливного бака. Для установки выбирается геометрический центр емкости. Такое расположение позволяет уменьшить погрешность измерений, связанных с наклонами автомобиля в процессе его эксплуатации. Место установки предварительно очищается от краски и грязи. Далее наносится специальный клей, улучшающий акустический контакт с баком, и затем датчик закрепляется специальными стяжками. Далее производится тарирование бака.
Где применяют и как он работает
По виду представляемой информации ДУТ можно объединить в два больших класса:
- аналоговые
- цифровые
В аналоговых контролируемый параметр выдается в виде непрерывного значения какой-либо переменной (напряжения, тока, емкости или др.)
В цифровых – значение первичного измеренного параметра преобразуется в число из заданного диапазона (например, 1024 или 4095) и выдается в виде цифрового значения, что позволяет существенно упростить и унифицировать процесс его дальнейшей обработки. При этом в ряде ДУТ в ходе преобразования показаний в «цифру» производится автоматическая компенсация колебаний топлива, температурные изменения объема топлива, изменения, связанные с использованием различных видов топлива (дизель, бензин)
Точность измерений современными цифровыми ДУТ составляет 1-2%.
По виду подключения ДУТ к трекеру ГЛОНАСС таже можно выделить два вида:
Отличием беспроводных ДУТ является использование беспроводных каналов передачи данных (блютуз, радиоканал). К достоинству таких датчиков следует отнести:
- автономность
- высокую вандалоустойчивость
- более простую установку.
- Особенно удобно использовать датчики этого типа, если возникают трудности при прокладке кабеля от ДУТ до места, где находится ГЛОНАСС трекер.
В качестве недостатка следует упомянуть более ограниченный, чем в проводных ДУТ срок работы, который определяется электрической емкостью, встроенной батареи и составляет примерно 3-5 лет
Место установки ДУТ выбирается как можно ближе к геометрическому центру топливного бака. Это позволят минимизировать колебания уровня топлива при наклонах автомобиля.
Особенности использования
В ряде случаев на один автомобиль требуется устанавливать более одного датчика. Это может быть вызвано:
- наличием на одном автомобиле двух и более топливных баков
- конструктивными особенностями топливного бака.
Примером может служить бак, выполненный в виде длинной, но мелкой емкости или бак сложной формы. В этом случае любое, даже незначительное колебание топлива по высоте будет приводить в существенным погрешностям в измерении объема топлива. Если же установить два ДУТ в противоположных углах бака и усреднять их показания, то изменения, связанные с колебаниями топлива будут в значительной мере устранены.
Установка ДУТ различных типов имеет свои особенности.
Наиболее простой нам представляется подключение к штатному (поплавковому) датчику. Сигнал с ДУТ подается либо непосредственно на аналоговый вход прибора ГЛОНАСС, либо с КАН шины автомобиля на цифровой вход терминала. Во втором случае необходимо, чтобы в приборе был реализован алгоритм чтения информации о топливе. Точность измерений при этом близка к индикаторной, поскольку резистивные датчики не могут обеспечить достаточную точность измерений чисто физически.
Ультразвуковые датчики устанавливать несколько сложнее. Их крепят специальным клеем ко дну бака, и электрически соединяют с терминалом. Точность измерений в этом случае выше, чем при использовании поплавковых датчиков. Однако существенное влияние на точность может оказывать форма емкости (наличие перегородок, бугров и вмятин), а также наличие осадка на дне.
Емкостные ДУТ устанавливать сложнее всего. Требуется высверлить установочное отверстие (в ряде случаев этот процесс сопряжен со снятием бака). Далее необходимо установить и закрепить ДУТ, проложить трассу электропроводки и подсоединиться к терминалу, и др. работы. Однако в этом случае показания будут наиболее точными ( до 1%).
Тарирование
Способы тарирования емкостных ДУТ.
Преобладающим типом ДУТ, используемым установщиками, является емкостной.
На практике специалисты пользуются тремя основными способами тарирования.
- Тарирование с использованием подручных средств (если бак имеет простую геометрическую форму и емкость его известна или рассчитана):
- ДУТ сопрягают с программой калибровки, установленной на компьютере или мобильном устройстве
- Заливают топливо в пространство между трубками. Дут находится в перевернутом состоянии.
- После стабилизации колебаний топлива приводят в соответствие значение полученного от ДУТ сигнала максимальной величине объема.
- Сливают топливо. Приводят в соответствие значение полученного от ДУТ сигнала минимальной (нулевой) величине объема.
- Строят тарировочную характеристику для остальных значений. В случае параллелепипеда это будет прямая, соединяющая минимальную и максимальную точки.
- Тарирование с помощью резервуара в виде трубки
- ДУТ сопрягают с программой калибровки, установленной на компьютере или мобильном устройстве
- Заливают топливо в резервуар – трубку (например, водопроводная труба с запаянным одним концом)
- Полностью погружают в резервуар ДУТ.
- После стабилизации колебаний топлива приводят в соответствие значение полученного от ДУТ сигнала максимальной величине объема.
- Сливают топливо. Приводят в соответствие значение полученного от ДУТ сигнала минимальной (нулевой) величине объема.
- Строят тарарировчную характеристику для остальных значений.
- Полное тарирование.
- Устанавливают ДУТ в топливный бак.
- сопрягают с программой калибровки, установленной на компьютере или мобильном устройстве
- Наливают порциями топливо и снимают показания ДУТ
- Строят тарировочную таблицу, в которой каждому значению объема соответствует показатель с ДУТ.
Эксплуатация
На практике наиболее распространены емкостные ДУТ. Они врезаются в топливные баки транспортных средств. В процессе эксплуатации они подвергаются интенсивному воздействию как со стороны агрессивной рабочей среды, так и со стороны несознательного водительского персонала. Поэтому в числе неисправностей ДУТ наиболее распространены
- Неисправность проводки, сознательно или несознательно разрушаемой водителями и/или под воздействием окружающей среды,
- Засор в пространстве между трубками и нарушение работоспособности прибора. Происходит это в основном из-за некачественного топлива и накапливания отложений на дне топливного бака.
- Протечки топлива в месте установки ДУТ, связанные с непрофессиональной его установкой.
- Умышленное механическое и/или электрическое воздействие на ДУТ и его соединения.
Современные ДУТ выпускаются в вандалоустойчивом исполнении с механической и электрической защитой. Многие имеют «пожизненную» гарантию.
Ряд производителей расширят функциональные возможности своей продукции:
- Запись данных о расходе топлива непосредственно в память ДУТ с возможностью их считывания по блютуз или другому радиоканалу. Это дает возможность восстановить данные о расходе топлива, сливах/заправках, если телематический терминал вышел (был выведен) из строя.
- Совмещение функций ДУТ и терминала в одном корпусе. Это позволяет существенно упростить установку элементов системы мониторинга ГЛОНАСС на автомобиль и защитить от механических повреждений.
- Первичная обработка измерений непосредственно программным обеспечением ДУТ. Позволяет улучшить точность измерений
- Возможность управления настройками ДУТ по блютуз каналу с мобильных устройств. Это облегчает и сокращает время работ по установке и настройке оборудования.
- Удаленная настройка ДУТ через связанный с ним ГЛОНАСС датчик.
На вопрос о целесообразности контроля топлива можно привести следующие причины
- Основная – предотвращение нецелевого использования (хищения) топлива нерадивыми водителями.
- Выявление и устранение фактов обмана (недолива) на АЗС
- Получение статистики, выявление повышенного расхода топлива и устранение его причин (устранение фактов агрессивного вождения, превышения рекомендуемой скорости и пр.).
- Автоматизация процесса контроля и учета ГСМ на предприятии и принятие своевременных мер, а не в конце календарной отчётности.
Статистика показывает, что установка датчика позволяет сократить затраты на ГСМ примерно на 10-15%. Расходы на установку и введение системы окупаются за несколько месяцев ее эксплуатации.
Данные о топливе, поступающие от датчиков уровня топлива, преобразуются в терминале ГЛОНАСС и передаются по сотовой связи в систему мониторинга Данные сохраняются на сервере. Это позволяет восстановить историю изменения уровня топлива за год и более. После обработки этих данных оператор системы имеет возможность:
- получать текущие данные об уровне топлива для каждого автомобиля,
- смотреть ретроспективу изменения топлива в зависимости от времени или пробега,
- рассчитывать средний расход топлива одним автомобилем, либо группой автомобилей или по всему парку,
- определять объем, время и место заправок транспорта,
- выявлять объем, место и время несанкционированных сливов.
- Получать статистические данные по топливу в различных разрезах
- Планировать расходы предприятия на топливо, и др.
Таким образом, применение датчиков уровня топлива и системы мониторинга автомобильного транспорта позволяет повысить эффективность работы автопредприятия на 10-15 %.
