УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТОПЛИВА В БАКЕ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к измерителям уровня жидкости в баках, основанном на измерении давления, и может найти применение для измерения запаса топлива в баках транспортных средств в условиях автомобильных гаражей, станций технического обслуживания, автомастерских.
Известен измеритель уровня жидкости по ав. св. №1315814, состоящий из измерительной трубки, датчика разности давлений, трубки, вычислительного блока.
К недостатку этого устройства следует отнести: необходимость измерения давления в полости трубки до ее опускания в жидкость, что делает весьма затруднительным организацию стационарных (систематических) измерений; большую чувствительность утечки газа из объема опущенной трубки в результате неидеальных уплотнений или в результате постепенного растворения газа в жидкости, что приводит к погрешности измерений.
Известно устройство для измерения уровня топлива в баке по патенту RU №2040779, содержащее корпус (магнитопроницаемая трубка) с установленным в герметичной полости емкостным датчиком (измерительный конденсатор) с профилированными, параллельно установленными пластинами, с шириной в каждом горизонтальном сечении пропорционально части объема бака. Пластины подключены к генератору, соединенному через
+частотомер с индикатором. Между пластинами установлен ползун с проводящим покрытием и ферромагнитной вставкой, взаимодействующей с магнитом кольцевого поплавка, расположенного с внешней стороны трубки.
Наиболее близким является измеритель уровня жидкости в баке по патенту RU №2301971, который содержит корпус с установленным в герметичной полости емкостным датчиком, подключенным к генератору, соединенному через частотомер с индикатором. Кроме того, устройство снабжено трубкой со сквозным каналом для установки на дно бака с жидкостью и процессором в схеме измерения.
К недостатку устройств по патентам RU №2040779 и №2301971 следует отнести громоздкость конструкции, наличие движущихся механизмов в датчиках уровня топлива и их сложность, снижающих надежность эксплуатации.
Полезной моделью решается задача разработки компактной, мобильной конструкции устройства с большим набором сервисных возможностей, обеспечивающей оперативное измерение количества топлива в баках различных типов автомобилей с высокой точностью и надежностью.
Указанная задача решается тем, что устройство для измерения количества топлива в баке автомобиля, содержащее установленный в полости корпуса датчик давления, снабженный измерительной трубкой (зондом) со сквозным каналом (отверстием) для установки на дно бака с топливом, подключенный к измерительному выходу датчика давления микроконтроллер, программа которого выполнена с возможностью калибровки формы внутренней полости
бака и его объема, индикатор, соединенный с микроконтроллером, дополнительно содержит связанную с микроконтроллером клавиатуру управления, при этом датчик давления выполнен в виде датчика разности давлений (дифференциального датчика), один из входов давления которого сопряжен с полостью измерительной трубки, второй вход связан с атмосферой.
В варианте выполнения устройство дополнительно содержит связанные с микроконтроллером часы-таймер реального времени и интерфейс для соединения с персональным компьютером с целью обмена информацией,.
Конструктивно для удобства работы с устройством микроконтроллер, клавиатура управления, интерфейс, часы-таймер реального времени выполнены в виде моноблока в отдельном корпусе.
Сущность технического решения поясняется рисунками, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства, на которой обозначено: 1 - датчик давления, 2 - корпус, 3 - измерительная трубка, 4 - микроконтроллер, 5 - индикатор, 6 - клавиатура управления, 7 - интерфейс (USB порт), 8 - часы-таймер реального времени, 9 - блок электропитания; на фиг.2 представлено конструктивное выполнение устройства.
Основным блоком предлагаемого устройства является микроконтроллер 4, с которым связаны периферийные устройства 1, 5, 6, 7, 8, питание которых осуществляется блоком 9.
Измерение уровня жидкости (бензин, дизельное топливо, вода.) в баке осуществляется при помощи дифференциального датчика давления 1,
установленного в полости корпуса 2 и снабженного измерительной трубкой 3 со сквозным каналом (отверстием) для установки на дно бака с топливом (на блок-схеме не показан). Один из входов давления датчика 1 сопряжен с полостью измерительной трубки 3, второй вход связан с атмосферой, измерительный выход подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 4.
К микроконтроллеру подсоединен жидкокристаллический индикатор 5, на который выводится величина измеренного количества топлива в литрах и другая информация.
К микроконтроллеру подсоединена клавиатура 6, на которой расположены клавиши управления устройством: включения и выключения питания, возврата к предыдущему состоянию устройства, ввода параметра или подтверждения выполнения операции, навигации по системе меню и ввода числовых значений, контекстная функциональная клавиша. К микроконтроллеру дополнительно подсоединен через соответствующий интерфейс 7 (USB-порт) персональный компьютер (ПК) с целью объединения устройств в сеть для обмена информацией.
В варианте выполнения устройства к микроконтроллеру подсоединены часы-таймер реального времени 8, предназначенные для «привязки» статистических показаний к реальному времени.
Микроконтроллер выполнен на основе микросхемы AT Mega128-16AI. Дифференциальный датчик давления выполнен на основе микросхемы MXPV5010DP. Часы-таймер реального времени выполнены на основе
микросхемы М41Т56. Блок питания включает четыре батареи типа АА, напряжение питания ~6 В.
Остальные блоки выполнены на основе стандартных компонентов и схемных решений.
Конструктивно (фиг.2) устройство для измерения количества топлива в баке автомобиля выполнено в виде двух самостоятельных частей: измерительный зонд, включающий дифференциальный датчик давления 1 с измерительной трубкой 3, и собственно измеритель, включающий микроконтроллер 4, индикатор 5, клавиатуру управления 6, интерфейс 7, часы-таймер реального времени 8, блок электропитания 9. Обе части устройства соединены кабелем 10 длиной около 1.5-2 метров.
Дифференциальный датчик давления устанавливается и распаивается на маленькой печатной плате, жестко соединенной небольшим кронштейном с узлом крепления, в который вмонтирован верхний конец медной измерительной трубки 3 диаметром около 6 мм. Печатная плата вместе с датчиком и подводящей соединительной трубкой закрывается цилиндрическим корпусом 2, который жестко фиксируется в корпусе узла крепления.
Измеритель монтируется в отдельном, вытянутом по вертикали прямоугольном корпусе 11 (размером 100×180×45 мм, весом 300-400 граммов), на лицевой панели которого расположены индикатор с клавиатурой управления. При такой форме корпуса измеритель удобно
располагается в руке пользователя, производящего замеры топлива транспортных средств (ТС).
Измерение производится следующим образом. Подключают кабелем 10 измерительный зонд к измерителю и включают измеритель с клавиатуры управления 6. Измерения прибора базируются на типе топливного бака (его объеме и форме), поэтому в программе, «зашитой» в памяти микроконтроллера 4, задают и открывают из меню «измерения» либо «список ТС», из которого с помощью соответствующих клавиш клавиатуры управления выбирают нужное ТС, либо «ввод номера ТС» и тогда необходимо ввести нужный номер ТС. Измерительную трубку 3 опускают в горловину бака ТС до касания его дна и нажатием соответствующей клавиши клавиатуры управления 6 запускают процесс измерения, при этом датчик давления 2 остается вне бака. По разности давлений внутри трубки и атмосферного давления контролируют уровень топлива в баке, так как на выходе датчика появляется электрический сигнал, амплитуда которого прямо пропорциональна уровню топлива.
Устройство можно использовать в двух основных режимах: совместно с персональным компьютером и автономно. При работе с персональным компьютером информация о проведенных измерениях по всем транспортным устройствам отображается на экране персонального компьютера в журнале измерений или по отдельно выбранному автомобилю на временном графике. Журнал измерений может быть выведен на печать в виде таблицы. При автономном режиме работы результат измерений отображается на
индикаторе устройства и фиксируется непосредственно пользователем, например на бумаге.
Предлагаемое устройство обладает следующими функциональными возможностями:
- измерение количества топлива в литрах и уровня топлива в мм;
- обновление программного обеспечения;
- самостоятельная калибровка любых емкостей и баков путем создания таблицы соответствия уровня топлива в баке в мм и количества топлива, соответствующего этому уровню в литрах, для этого в бак заливают порцию известного количества топлива и измеряют это количества с помощью устройства;
- быстрый поиск нужного транспортного средства по его регистрационному номеру;
- отображение результатов измерений на ЖК-дисплее (в литрах или мм);
- отображение результатов измерений по отдельному автомобилю на дисплее ПК;
- отображение журнала измерений по всему списку транспортных средств на дисплее ПК в виде таблицы;
- экспорт характеристик баков (можно делать резервные копии настроек баков и обмениваться ими с другими пользователями);
Устройство позволяет определять количество топлива в баке автомобиля с высокой точностью при простом алгоритме измерения и во всем диапазоне изменения уровня топлива в баке. Устройство технологично из-за простоты.