Сэкономил значит заработал

Датчики уровня топлива, их виды и сопоставление.

Каждый автолюбитель, будь она даже самым начинающим водителем, понимает, что основные расходы, связанные с автомобилем, идут на топливо. И чем больше вы ездите, чем большее расстояние покрываете, тем важнее вам знать, какой расход топлива происходит в вашей машине. Узнать это можно разными способами, но самым востребованным из них является датчик уровня топлива (более удобна его аббревиатура – ДУТ). Пользуясь им, вы можете узнать как сам расход топлива, так и некоторые другие параметры – к примеру, данные о заправке или сливе топлива. В датчиках уровня топлива, имеющихся сейчас на рынке систем мониторинга транспорта, используются 3 вида сигнала: цифровой, аналоговый и частотный. Однако стоит заметить, что частотный сигнал встретить можно не так часто, как первые два – по результатам исследования, ДУТы с частотным сигналом занимают лишь 11% всего рынка, тогда как цифровые и аналоговые датчики – 45 и 44 процента соответственно. Несмотря на довольно гармоничную пропорцию, результаты сопоставления с исследованиями предыдущих лет показывают, что уровень продаж аналоговых ДУТов идёт на спад, в то время как доля цифровых датчиков растёт всё больше и больше.
Чтобы лучше понимать, о чём идёт речь, нужно объяснить строение датчика уровня топлива и принцип его работы. При работе ДУТ преобразует полученные результаты измерения уровня топлива в определённый сигнал, а затем передаёт его внешнему устройству. Помимо этого, датчики могут измерять температуру, ускорение, а также проводить первичный анализ так называемых «сырых» данных об уровне топлива, чтобы затем преобразовать их в данные объёма. Но не все ДУТы обладают подобными функциями, поэтому подробнее стоит остановиться только на самой основной, заложенной в название датчика функции измерении уровня топлива.
Типовой современный датчик уровня топлива

Типовой современный датчик уровня топлива

Что касается «начинки» датчика, то чаще всего в нее входит микропроцессор, который и обрабатывает первичные данные. Важно заметить то, что как обработка, так и выдача данных в любом случае, вне зависимости от сигнала, происходит в цифровом формате! То есть если ДУТ использует аналоговый сигнал, то ему приходится сначала преобразовать полученные данные из цифровых в аналоговые, а затем, когда они будут переданы в регистратор, оцифровывать их снова. Подобный процесс и обуславливает растущую популярность цифровых датчиков, потому что при увеличении количества процессов по оцифровке данных теряется точность информации, а также происходит утрата помехозащищённости. Аналоговые ДУТы кодируют полученную информацию в значения некой физической величины; чаще всего используются величины напряжения или тока. Если ДУТ, например, кодирует информацию в вольтах (В), то на выходе значение измерений составляет от нуля до десяти вольт – проще говоря, 10 В – бак заполнен до отказа, 0 В – бак пуст. Промежуточные между 0 и 10 вольт значения означают количество топлива не так точно, как мог бы это сделать цифровой ДУТ, однако аналоговый датчик сколь прост, столь и универсален. Но в то же время специалисты сходятся на том, что его достоинства не перекрывают недостатки, а всё дело в погрешности, о которой мы сейчас и поговорим. Самое главное – это то, что итоговая погрешность состоит из погрешностей каждого из измерителей и преобразователей, которые входят в состав датчика и участвуют в измерении уровня топлива. В ДУТе с аналоговым сигналом используется как минимум 2 измерителя: первый датчик измеряет значение уровня топлива в миллиметрах, второй же преобразовывает полученные данные в аналоговый сигнал, информация с которого затем передаётся в приёмник. погрешность измерения То есть погрешность измерительного тракта состоит как из погрешности измерителя уровня, так и из погрешности измерителя напряжения и погрешности преобразования первой величины (уровня) во вторую (напряжение). Таким образом, получается, что общая погрешность вырастает с 1% до 3%. Затем, нужно иметь в виду, что зачастую производители выдают неверную информацию о точности и погрешности. На каждом аналоговом ДУТе обязательно должен быть заявлен показатель точности. К примеру, встречаются подобные формулировки: «Точность – 0,1%», «относительная погрешность – не более 0,5%».
Пример корректного указания сведений о погрешностях в паспорте изделия

Пример корректного указания сведений о погрешностях в паспорте изделия

Иногда производителем указывается разрядность аналогово-цифрового преобразователя, без параметров точности: «АЦП – 10 бит, выходное значение – от 0 до 1023», под чем подразумевается более понятная информация: точность значений выдаётся с погрешностью 0,1%. Правильно же писать нужно так: «Пределы допускаемой основной приведённой погрешности измерений уровня — ±1%», при этом указывая ещё и пределы допускаемой дополнительной погрешности. Ведь точность измерения зависит не только от основной погрешности, но и от различных дополнительных, вызванных разнообразными причинами, погрешностей. Основная же погрешность складывается из следующих возможных слагаемых (частных погрешностей): погрешности измерения, погрешности промежуточных пересчётов, погрешности дискретизации преобразования данных, погрешности калибровки, погрешности, связанной со старением элементов датчика и так далее. Например, в вышеуказанной формулировке с приведением данных о разрядности АЦП производитель зашифровывает только погрешность дискретизации преобразования. Данная погрешность составляет 0,1 процента, но о других погрешностях здесь ничего не сказано! А они могут составлять гораздо большие доли процента, следовательно, итоговая погрешность будет составлять величину в несколько раз превышающую заявленную. Ещё одна вещь, которую необходимо принимать во внимание – это несоответствие между входным диапазоном измерителя ДУТа с аналоговым сигналом и выходным диапазоном датчика. Закономерность такая, что чем меньше диапазон измерения, тем больше основная погрешность. Такое несоответствие также сильно влияет на точность измерений. Кроме погрешностей, на точность данных с аналогового ДУТа влияет их плохая помехозащищённость. Несмотря на принятые российские и международные стандарты по электромагнитной совместимости, а также инновационные решения по производству электронных компонентов, большинство производителей не принимают их в расчёт, стремясь снизить стоимость производства изделия и стоимость самого датчика. Более того, производители никогда не указывают никаких характеристик и данных защищённости ДУТа от помех, поэтому остаётся лишь догадываться, насколько снижается точность измерения аналогового датчика от невыполнения норм помехозащищённости. Иногда в процессе эксплуатации ДУТа с аналоговым интерфейсом выясняется, что помехи оказывают на точность данных даже большее влияние, чем разнообразные погрешности. Подводя итог, необходимо заметить, что чаще всего датчики уровня топлива с аналоговым сигналом используются в том случае, когда внешнее устройство (бортовой блок) не поддерживает цифровой сигнал либо не поддерживает протокол, используемый датчиком. Помимо этого, аналоговые ДУТы дешевле относительно цифровых, что также привлекает потенциальных покупателей. Но с ростом знаний и повышением требований к качеству контроля над расходом топлива датчики, использующие цифровой сигнал, начинают завоёвывать всё новые и новые доли на рынке систем мониторинга транспорта. Материалы на эту же тему: Датчики уровня топлива LLS Датчик уровня топлива LLS 20230 во взрывобезопасном исполнении с цифровым интерфейсом Датчик уровня топлива LLS 20310 (с аналоговым и частотным интерфейсами ) Датчик уровня топлива LLS 20160 (с цифровым интерфейсом) Часто задаваемые вопросы по системам FAS, FMS и датчику LLS