Индикаторы уровня топлива: принципы работы и современные технологии.

Введение

Прибор, показывающий объем топлива в топливном баке.

В автомобильной и аэрокосмической технике указатель уровня топлива — это прибор, используемый для определения количества топлива в топливном баке. В электротехнике этот термин применяется к интегральным схемам, определяющим текущее состояние заряда аккумуляторов.

Стрела из мойлана

С начала 1990-х годов многие указатели уровня топлива включают в себя значок с изображением топливного насоса и стрелки, указывающей сторону автомобиля, где находится заливная горловина. Использование этого значка и стрелки было изобретено в 1986 году Джимом Мойланом, дизайнером компании Ford Motor Company. После того, как он предложил эту идею в апреле 1986 года, Ford Escort и Mercury Tracer 1989 года выпуска стали первыми автомобилями, в которых она была применена. Другие автопроизводители обратили на это внимание и начали внедрять его в свои собственные указатели уровня топлива.

Самолет

Датчики уровня топлива магниторезистивного типа, которые сейчас широко используются в малых самолетах, предлагают потенциальную альтернативу для автомобильной промышленности. Эти датчики работают по принципу, аналогичному потенциометру, однако герметичный датчик в точке поворота поплавка определяет угловое положение пары магнитов на конце поплавкового рычага. Они отличаются высокой точностью, а электроника располагается полностью вне зоны контакта с топливом. Бесконтактная природа этих датчиков снижает риск возникновения пожара и взрыва, а также устраняет проблемы, связанные с различными комбинациями топлива, добавками к бензину или спиртосодержащими топливными смесями. Магниторезистивные датчики подходят для любых видов топлива и жидкостей, включая сжиженный и сжиженный природный газ. Выходной сигнал этих датчиков может быть представлен в виде рациометрического напряжения или, предпочтительно, цифрового сигнала по шине CAN. Эти датчики также обеспечивают безопасную работу: они либо выдают сигнал уровня топлива, либо не выдают его вовсе. Системы для измерения больших топливных баков (включая подземные резервуары) могут использовать тот же электромеханический принцип или датчик давления, иногда подключенный к ртутному манометру. Многие крупные транспортные самолеты используют иную конструкцию топливомера. В самолете может быть установлено несколько (около 30 на A320) низковольтных трубчатых емкостных датчиков, где топливо выступает в роли диэлектрика. При разных уровнях топлива измеряются различные значения емкости, что позволяет определить уровень топлива. В ранних конструкциях профили и значения отдельных датчиков подбирались для компенсации формы топливного бака и углов крена и тангажа самолета. В более современных самолетах датчики, как правило, имеют линейную характеристику (емкость пропорциональна высоте уровня топлива), а бортовой компьютер вычисляет количество топлива (с небольшими различиями у разных производителей). Это позволяет идентифицировать и исключить из расчетов неисправный датчик. В целом, точность этой системы может превышать 99%. Поскольку большинство коммерческих самолетов заправляются только необходимым для полета количеством топлива (с учетом запаса безопасности), система позволяет предварительно задать требуемую топливную нагрузку, после достижения которой подача топлива автоматически прекращается.

Magnetoresistance type fuel level sensors, now becoming common in small aircraft applications, offer a potential alternative for automotive use. These fuel level sensors work similar to the potentiometer example, however a sealed detector at the float pivot determines the angular position of a magnet pair at the pivot end of the float arm. These are highly accurate, and the electronics are completely outside the fuel. The non contact nature of these sensors address the fire and explosion hazard, and also the issues related to any fuel combinations or additives to gasoline or to any alcohol fuel mixtures. Magneto resistive sensors are suitable for all fuel or fluid combinations, including LPG and LNG. The fuel level output for these senders can be ratiometric voltage or preferable CAN bus digital. These sensors also fail safe in that they either provide a level output or nothing. Systems that measure large fuel tanks (including underground storage tanks) may use the same electro mechanical principle or may make use of a pressure sensor, sometimes connected to a mercury manometer. Many large transport aircraft use a different fuel gauge design principle. An aircraft may use a number (around 30 on an A320) of low voltage tubular capacitor probes where the fuel becomes the dielectric. At different fuel levels, different values of capacitance are measured and therefore the level of fuel can be determined. In early designs, the profiles and values of individual probes were chosen to compensate for fuel tank shape and aircraft pitch and roll attitudes. In more modern aircraft, the probes tend to be linear (capacitance proportional to fuel height) and the fuel computer works out how much fuel there is (slightly different on different manufacturers). This has the advantage that a faulty probe may be identified and eliminated from the fuel calculations. In total this system can be more than 99% accurate. Since most commercial aircraft only take on board fuel necessary for the intended flight (with appropriate safety margins), the system allows the fuel load to be preselected, causing the fuel delivery to be shut off when the intended load has been taken on board.

ИК топливного индикатора

В электронике доступны различные интегральные схемы (ИС), которые контролируют текущее состояние заряда аккумуляторов. Эти устройства также называются "индикаторами уровня заряда".