В автомобиле производители устанавливают множество приборов. Водитель следит за скоростью, пройденным расстоянием, температурой, уровнем топлива… В случае с водномоторной техникой прерогатива выбора измерительных приборов за пользователем. Судоводитель сам решает, что именно контролировать.

Уровнемер на катере или лодке — устройство важное. Опасно остаться без бензина вдали от берега. Контролировать количество питьевой или технической воды также необходимо — чтобы вовремя пополнить запасы.

И для воды, и для топлива

Раньше датчики уровня жидкости строго разделялись на водяные и топливные. Ключевое отличие таилось в поплавках, по-разному реагирующих на воду и нефтепродукты. Впоследствии производители совершенствовали технологии и унифицировали устройство. Сегодня одни и те же погружные датчики опускают и в лодочные , и в резервуары с водой. Отличия лишь в символах на указателе - иконка воды или значок бензоколонки.

От коррозии и прочих повреждений спасает использование нержавеющих и бензомаслостойких материалов, а с загрязнённой жидкостью такой уровнемер не работает. Примеси и механические включения выведут его из строя. Для сточных вод предназначены .

Различия типов, конструкций и стандартов

На что ориентироваться, начиная с нуля? Обычно первым приобретают датчик. Его подбирают по глубине топливного бака (или иного резервуара, объём содержимого которого нужно измерять). Размеры фланца обычно стандартные: производители датчиков ориентируются на габариты баков.

По принципу действия датчики делятся на несколько групп. Наиболее распространены два из них.

Герконовый поплавковый датчик благодаря простоте и надёжности применяют во многих системах измерения. Он представляет собой направляющую трубку, внутри которой вслед за жидкостью по вертикали движется поплавок, контактирующий с герконами. Укорачивать трубку нельзя: рабочий диапазон датчика «заложен» в её длину.

Второй распространённый вариант — поплавковый датчик с потенциометром . Принцип работы основан на изменении сопротивления. Такой тип удобен возможностью регулировки для резервуаров разной высоты. Просто спасение для судовладельцев, которые, изготовив бак по индивидуальным размерам, сталкиваются с невозможностью подобрать глубиномер из стандартных. Глубина топливного бака, скажем, 283 мм. А датчики на 275 или 300 мм! При большой площади резервуара каждый сантиметр глубины означает немалый объём жидкости. Так что датчики, которые можно подогнать, в подобных случаях незаменимы.

USA и EURO

И датчики, и индикаторы уровня имеют два стандарта сопротивлений: с европейским диапазоном (10-190 ом) и американским (240-33 ом).

Пара с совпадающими стандартами диапазонов должна быть верно установлена: 10 — пустой бак, 190 — полный (соответственно, 240 и 33). Если указатель и датчик не совпадут по рабочему сигналу, индикатор будет работать некорректно и показывать всё наоборот.

Соответственно, разные стандарты нельзя механически объединять: европейский диапазон не «стыкуется» с американским. Но выход есть. Любой указатель с любым датчиком поможет синхронизировать .

Реже встречаются системы, работающие по другим принципам. К примеру, основанные на изменениях силы тока . Практичный вариант для стационарных ёмкостей известного объёма. За счёт точной дискреции и цифрового указателя можно вести пунктуальный учёт расхода жидкостей, к примеру, при заправке автомобилей.

Ультразвуковые датчики встречаются ещё реже, а вот работающие по современному протоколу NMEA-2000 постепенно набирают популярность. Их удобство основано на возможности соединения уровнемеров с «умными» системами. Данные можно передавать на любое расстояние, компьютеры не только проинформируют о текущем расходе топлива, но и предупредят: какое расстояние можно пройти на его остатках.

Чёрным по белому, стрелками или цифрами…

Указатели обычно выбирают, ориентируясь на вкусовые предпочтения в дизайне и стиль оформления внутреннего пространства судна. Производители предлагают разные варианты: белые, чёрные, золотые, с ободками и без них, цифровые и аналоговые. Можно выбрать индикатор как для консерваторов (дерево, ткань, кожа), так и для ценителей хайтека; и подешевле, и «покруче».

Датчик, или индикатор уровня топлива предназначен для измерения наполнения бака транспортного средства (ТС) бензином или дизельным топливом. Такие устройства обычно используются в связке с оборудованием, которое поддерживает обмен данными и обработку аналоговых и цифровых сигналов. В первую очередь, это совместимое с датчиками уровня топлива оборудование, имеющее различные блоки управления, а также концентраторы и приборы GPS мониторинга. Например, к таким работающим совместно с датчиками устройствам относится «АвтоГРАФ-GSM», не только регистрирующий уровень топлива в баке, но и обрабатывающий большой массив других данных, в том числе поступающих с GPS/ГЛОНАСС модуля. При обмене данными используются различные интерфейсы, в том числе с цифроаналоговыми преобразователями.

Различаются ли датчики для бензина и дизельного топлива? Разницы между ними нет. Это значит, что при измерениях используются одинаковые датчики. Но их данные в одном и другом случае могут отличаться. Это связано с разной диэлектрической проницаемостью (Eps) бензина, равной приблизительно 2,3, и солярки с Eps около двух единиц. Чем выше указанное значение, тем больше погрешность измерения. Это свидетельствует о том, что при изменении уровня дизельного топлива показания датчика будут более точными.

В зависимости от типа выходного сигнала датчики бывают:

• аналоговые;
• частотные;
• цифровые.

Датчики с аналоговым выходным сигналом

Такой датчик уровня топлива в баке относится к штатным поплавковым моделям и до недавнего времени использовался наиболее часто.

Принцип работы подобного устройства довольно прост. Величина уровня топлива определяется значениями тока или напряжения, которые затем интерпретируются в понятные данные, выраженные в литрах или частях, рассчитанных от полного объема топливного бака. Информация передается с помощью аналогового выходного сигнала.

К примеру, если на выходе датчика установлен сигнал в диапазоне от 0 до 10 В, то можно сказать, что наполовину заполненному баку будет соответствовать сигнал в 5 В. Но весь вопрос в точности измерений. Датчики такого типа имеют низкую помехозащищенность, что часто приводит к сильным искажениям результатов.

Датчики с частотным выходным сигналом

Частотный сигнал на выходе представляет собой нечто промежуточное между цифровым и аналоговым. Это частотная модуляция с кодируемым выходным значением. Погрешность измеряемых значений с помощью такого датчика уже меньше, чем у аналогового.

Датчики с цифровым выходным сигналом

Реализация цифрового выхода у датчиков стала возможной после того, как стала развиваться микропроцессорная техника. Микропроцессор способен осуществлять моментальные пересчеты больших массивов данных и выравнивать и корректировать начальные измерения.

Цифровой датчик уровня топлива представляет собой микропроцессор с соответствующим выходным сигналом. Такой прибор обладает хорошей помехозащищенностью и обеспечивает высокую точность измерений. Данные передаются в цифровом виде и единственным источником погрешности является сам измеритель, а точнее, его загрязненность, увеличивающаяся по мере эксплуатации.

Все цифровые датчики являются электронными.

Датчики уровня топлива, емкостные параметры которых зависят от коаксиальных конденсаторов, заполненных жидким диэлектриком, называются емкостными и также относятся к типу цифровых. Они устанавливаются прямо в топливном баке и обеспечивают непрерывное считывание и анализ данных об уровне бензина или дизельного топлива в баке.

Электронный датчик уровня топлива, являющийся, как указывалось выше, цифровым, также может быть и ультразвуковым. У ультразвукового датчика сигнал, подаваемый излучателем, обрабатывается электронным блоком, преобразуется в цифровой и передается на выход прибора.

Все рассмотренные типы датчиков уровня топлива имеют свои положительные и отрицательные качества, и при выборе всегда нужно исходить из технических характеристик той или иной модели.

Современный мир инновационных технологий полон множества различных устройств, посредством которых жизнь человека облегчается. Не обошел стороной данный прогресс и автомобильный мир. Так, в двадцать первом веке все силы производителей были брошены на то, чтобы создать максимально комфортабельные условия передвижения автомобилиста. Изначально, все стремления были направлены на то, чтобы достичь максимального комфорта за счет плавного хода, уютного салона, бесшумности работы автомобиля и т.д. Но уже в последующие годы производители начали обращать внимание на самые незначительные, на первый взгляд, детали, о которых даже не все автомобилисты знают и имеют представление. Одним из таких элементов и является датчик уровня топлива, который, в зависимости от конструкции транспортного средства, а также от предпочтений автомобилиста, может быть разных типов: аналоговый, ультразвуковой, электронный и другие.

Автомобили, которые имеют в своем составе карбюраторный тип двигателя, предпочитают использовать аналоговые датчики уровня топлива, в то время как инжекторы склонны к использованию ультразвуковых и электронных датчиков. Соответственно, цифровые и ультразвуковые датчики являются более новыми моделями, которые в своем подавляющем большинстве заменили старые аналоговые.

Все автомобильные «титаны» знают, что огромная часть всех расходов, которые связаны непосредственно с содержанием и обеспечением транспортного средства, приходится на то, что автомобиль потребляет топливо, которое и покупается автолюбителем. Следовательно, всегда нужно контролировать уровень данной жидкости в своем автомобиле. Делать это можно при помощи различных инструментов и устройств. Тем не менее, самым востребованным и распространенным является

До «автомобильной революции» механические датчики производители устанавливали прямо на топливный бак, вследствие чего автомобилисту нужно было проверять уровень топлива перед каждым своим выездом, чтобы предопределить потенциальную нехватку горючего. Недорогие автомобили и модели оснащались данными примитивными системами вплоть до 30-х годов двадцатого столетия.

В современном мире же такого рода датчики уровня топлива, а также – различные контрольные лампы низкого уровня горючего, автопроизводители устанавливают практически на все транспортные средства. В своем подавляющем большинстве, датчики уровня топлива имеют форму металлического стержня. Конструкция заключается в том, что устройства устанавливается в специально просверленное или штатное отверстие топливного бака. Посредством данного устройства автомобилист может контролировать уровень, избыток и расход топлива своего транспортного средства.

1. Как работает электронный указатель уровня топлива.

Конечно же становится ясным, что электронные указатели уровня топлива кардинально отличаются от аналоговых. Такая категоричность заключается в том, что цифровые указатели имеют в наличии вспомогательную электронную плату. Именно данная плата способна производить анализ всех показаний, которые принимаются с датчика, вследствие чего они передаются на штатное оборудование или на мониторинговую систему, которая устанавливается уже внутри транспортного средства посредством цифрового протокола. В данной конструкции цена будет зависеть от функциональных возможностей такого рода плат. Различие самих плат заключается в точности показаний данных датчиков. Вообще, то точность показаний электронных конструкций на порядок превосходит аналоговую точность датчиков, а окупаемый срок данных цифровых датчиков значительно ниже.

Из-за того, что погодные условия в нашем регионе являются достаточно тревожными, так как температура воздуха постоянно меняется, нельзя исключать и то, что могут возникать различного рода физические явления, которые влияют на показания электронного указателя уровня топлива. Ни для кого не секрет, что при охлаждении или нагревании у материала или вещества изменяется размер.

Кроме того, при таких же условиях вполне возможным является переход из одного агрегатного состояния в другое. Как пример можно взять ранний весенний период, когда ночью температура падает аж до – 10 градусов Цельсия, а днем подымается до + 10, посредством нагревания от солнечного света. Конечно же, при таких резких перепадах температуры воздуха будет меняться и температура топлива в баке, что будет иметь непосредственное влияние на Так, сама плотность будет влиять непосредственно на показания датчиков, что даст большую погрешность при измерении уровня топлива.

Электронные указатели уровня топлива, при определении температуры топлива внутри топливного бака, будут корректировать измерение уровня топлива посредством специальных поправочных коэффициентов. В конце концов автомобилист получит точные данные о том, сколько же находится топлива в измеряемой емкости. Помимо этого, некоторые электронные датчики уровня топлива используют особую функцию усреднения сигнала уровня топлива в баке. Данная функция обеспечивает снижение кривизны и колебаний в значениях уровня топлива, которые вызываются значительными перепадами топлива в баке.

Электронная плата датчика уровня топлива может быть зачинательницей дополнительной предварительной обработки входящего сигнала, которая будет фильтровать всплески топлива в самом топливном баке. Еще одной отличительной особенностью электронных указателей уровня топлива является независимая развязка питания, посредством которой напрочь исключаются проблемы, которые связаны с неисправностью аккумулятора или генератора автомобиля.

Весь автомобильный опыт в использовании электронных указателей уровня топлива на транспортных средствах показывает, что в категорическом отличии от датчиков и указателей аналоговых, показания электронных указателей не будут меняться при наличии металлических предметов или магнитных полей вблизи датчика. Кроме того, изменения в показателях прибора не могут привносить и грязь. Именно поэтому можно делать вывод, что все электронные указатели уровня топлива, которые были правильно установлены, являют собою самый эффективный из современных способов контроля уровня топлива в баках.

2. Проверка электронного указателя уровня топлива.

Проблемы, которые возникают с электронным указателем уровня топлива, могут носить самый разнообразный характер. Самыми распространенными неисправностями являются те, при которых устройство показывает неверные и недостоверные данные. Например, при полностью полном топливном баке показатель будет указывать на то, что бак является пустым. Причин данной неисправности может быть множество, чего не скажешь о решении возникших проблем. Может случиться такое, что электронная система зависла, негативному воздействию поддалась электронная плата и т.д. В данной конструкции все неисправности возникают по нескольким причинам:

- в негодность пришла электронная плата;

Устройство в самом топливном баке «накрылось»;

Сгорел сам датчик.

Для проверки нормализированной работы данного устройства, нужно устроить тест-драйв. Сначала следует полностью опустошить топливный бак, после чего залить его полностью и начать движение. Если показатель не будет указывать, что бак полный, значит система дает сбои. Следовательно, нужно будет производить тотальную диагностику, так как даже минимальная неисправность приведет к краху всей системы.

3. Замена электронного указателя уровня топлива.

Для того, чтобы приступить к непосредственной замене электронного указателя уровня топлива, нужно определить его местоположение. Зачастую, данное устройство устанавливается непосредственно на топливном баке автомобиля. Важно заметить, что в большинстве случаев при такого рода поломке потребуется компьютерная диагностика. Если же она не помогла, то следует производить тотальную замену устройства. Автомобиль желательно приподнять на и отсоединить все контакты, которые ведут к данному устройству.

Снятие устройства не составит особого труда, чего не сказать об установке нового. Дело в том, что перед снятием следует пометить все контакты, которые будут включаться в новое устройство. Кроме того сами контакты следует также проверить, так как неисправность может быть вызвана именно ими. Далее следует присоединить новое устройство на свое законное место попутно установив все новые и старые контакты в нужное положение. Теперь осталось лишь проверить работу устройству. Кроме наполнения и опустошения бака, можно банально использовать амперметр и вольтметр, измерить силу тока и напряжение в входящих и выходящих контактах. Если же все равно автомобилисту не удалось исправить такую поломку, то следует обратиться в сервисный центр, так как негативному воздействию могла поддаться вся электронная система автомобиля.

Схема цифрового индикатора уровня топлива имеет высокую повторяемость и даже при небольшом опыте работы с микроконтроллерами, со сборкой и с настройками не возникнет никаких проблем. Для программирования avr микроконтроллера, мной был собран простейший программатор - так называемый программатор Громова , он великолепно подходит как для внутрисхемного программирования, так и для обычного, статья по данному программатору есть на сайте. Теперь езжу и не переживаю по поводу заправки «хватит или не хватит»:) Принципиальная схема индикатора показана ниже, кликните для увеличения:

А сейчас подробнее о данном приборе, фотографии с монтажным видом в моем исполнении, а фотографии и инструкция по настройке от оригинального автора - в архиве.

Вот что делает данный прибор:

1. Отображает остаток топлива с точностью до литра, поддерживаемый объем бака выбирается от 30 до 99 литров
2. Отображает напряжение бортовой сети
3. Компенсирует качание поплавка в баке многократными (количество выбирается в меню) замерами и выводом среднеарифметического значения.
4. Меняет яркость подсветки в зависимости от освещенности, 2 режима, день/ночь, определяется по включению подсветки приборной панели.
5. Меняет режим отображения индикатора обычный/инверсный.

Список деталей индикатора на микроконтроллере:

R1 - 1 кОм
R2 - 75 кOм
R3 - 10 кОм подстроечный
R4 - 4,7 кОм
R5, R6, R8-R11 - 10 кОм
R23, R12-R15 - 3,3 кОм
R24, R16-R19 - 1,8 кОм
R20 - 2 кОм * подбирается в зависимости от подсветки
R21 - 240 Ом
R22 - 1 кОм * подбирается и ставится постоянный
C1, C2,C15 - 0,01 мк
C3, C4, C6-C11,C13-C15 - 0,1 мк
C5 - 47 мк
C12 - 4,7 мк
L1 - 100 мГн
DD1- LM7805
DD2 - ATMega8
DD3 - LM317T
VT1 - IRFZ44
LCD1 - Nokia 1110/1200/1110i/1112

Разъем РС10 - на схеме не обозначен, через него подключаются кнопки и выводы для программирования МК.

Платы решил сделать две, одна для установки дисплея, вторая основная, платы круглые, по диаметру корпуса 50 мм. Под разъем индикатора ответной части не нашел поэтому сделал разводку под шлейф, отпаял от него разъем и припаял шлейф прямо на плату с обратной стороны, сам дисплей посадил на двухсторонний скотч.

Основная плата формально двух сторонняя, но обратная сторона вся используется под "землю" с обратной стороны установлены только стабилизаторы и транзистор, остальные детали практически все SMD установлены со стороны дорожек. Отверстия с квадратными площадками "земляные" пропаиваются перемычками, остальные отверстия со стороны "земли" рассверлены.

Две платы между собой соединяются при помощи контактов от какого то давно разобранного разъема. В корпусе платы фиксируются на одном винте, под него на основной плате припаяна втулка с резьбой. Кнопок как таковых нет, они и нужны то не часто, только при первоначальной настройке и калибровке, поэтому они просто выведены на разъем РС10, который стоит сзади корпуса, его фоток к сожалению нет. Так же на этот разъем выведены сигналы для программирования МК.

Настройка цифрового индикатора уровня топлива

1. Программирование МК, производится внутрисхемно, любым программатором, фьюзы выставляются следующим образом.

2. Настройка показаний напряжения. Для настройки подключаем подключаем индикатор к напряжению 12-14 В, подключаем к этому же источнику вольтметр и подстроечным резистором R3 выставляем то же значение что показывает вольтметр.

3. Программная настройка. Выставляем емкость бака и калибруем его. Калибруем бак следующим образом, начинаем с пустого бака, ставим в меню калибровка значение литров 0 и нажимаем ОК, затем заливаем в бак 1 литр, ставим значение литров на 1 и снова нажимаем ОК и так с каждым литром до полного бака. Процесс конечно небыстрый, но сделать его нужно всего один раз. Если при калибровке еще и записать показания датчика, то при необходимости повторения устройства или при сбое, можно будет занести значения сразу в прошивку и не маяться с калибровкой. Остальные настройки устанавливаем на свой вкус. Конструкцию собрал и испытал: Федоров Иван.

Скоро будет год, как я выложил на Датагоре свою и уже более двух лет, как я сам пользуюсь этим индикатором. И ни разу он меня не подвел, ехать на заправку когда в баке остается 2-3 литра стало нормой, и это не экстрим и не показуха, когда знаешь, что эти 2 или 3 литра точно есть и их хватит доехать до ближайших нескольких заправок относишься к этому спокойно, никакого сравнения с мигающей лампочкой штатного прибора.
На этом заканчиваю филосовствовать - к делу!

Наверное непонятно, почему собственно версия V.3, когда версии 2 не было, на самом деле была, вот она

КИТ к сожалению оказался не востребованным, но на него было потрачено немало времени, а теперь он пылится на полке, вернее в своей папке.
И вот чтобы труды не пропадали даром выкладываю всю документацию по проекту, буду рад если кому-нибудь пригодится.

От Игоря (Datagor):
При анализе личной переписки, комментариев к первой статье и после проведения выборочных опросов было установлено, что народ хочет не просто очень качественный бензомер, но и часы с будильником и т.п. и прочее (и шоб внутри был маленький китаец и за пивом бегал) , что превращает эту замечательную и совершенно самостоятельную разработку в очередной бортовой компьютер (БК). При этом, за этот БК народ желал заплатить не более 500 руб в собранном виде. А это и совсем ни в какие ворота не пролазит...
БК мы делать не стали и подписку на кит открывать на таком грустном фоне тоже не стали.
Уважаемому Сергею (HSL) при любом раскладе - наш почет и спасибы!
Качество его разработок на высочайшем уровне.

Итак по порядку...

Схема

Схема А2

Схема блока дисплея

Платы

Плата дисплея

Технические характеристики

Возможности основного режима устройства

• Напряжение бортовой сети с точностью отображения до 0,1 вольта, допустимый диапазон рабочих напряжений 8-30 Вольт.
• Остаток топлива в баке с точностью отображения 1 литр, допустимый диапазон измерения 30-99 литров. Рекомендуемое сопротивление датчика в баке 250-500 Ом.
• Подключается устройство к следующим точкам: земля, питание, датчик в баке, подсветка приборной панели или габариты.

Возможности индивидуальной настройки устройства

• Возможность установки емкости бака от 30 до 99 литров.
• Возможность политровой калибровки выбранной емкости.
• Возможность сгладить последствия качания датчика в баке, методом десятикратного измерения уровня топлива и выводом усредненного значения, с выбором времени замера от 1 до 10 секунд.
• Возможность устанавливать яркость подсветки дисплея разделльно для дневного и ночного режима работы. Режим работы определяется по факту включения габаритов и подсветки приборной панели.
• Возможность устанавливать обычный или инверсный режим работы дисплея.
• Возможность устанавливать уровень контрастности дисплея.

Описание работы и органов управления устройства

Режимы работы
Основной режим

Режим установок

Пункты меню
Емкость бака

Калибровка

Инерционность

Подсветка

Инверсия

Контрастность

Подключение и начальная настройка