Устанавливать или нет датчики уровня топлива?
Часто при общении с людьми, пользующимися различными системами ГЛОНАСС/GPS мониторинга транспорта, возникает вопрос о датчиках уровня топлива (ДУТ) в баке автомобиля. Устанавливать или нет? Какую информацию можно получить от подобного устройства? Окупится ли? Если устанавливать, то какой? Вообще, какие существуют варианты? Хотелось бы, чтобы в конце нашей статьи читатель понял, что ему нужно, и принял для себя решение, устанавливать или нет датчики уровня топлива.
Начну с описания различных типов ДУТ и постараюсь прояснить ситуацию с возможным многообразием вариантов. Датчики уровня топлива в основной своей массе классифицируются по двум параметрам:
1. Принцип действия:
Ёмкостные
Ультразвуковые
Герконовые
2. Интерфейс передачи данных на GSM/GPS терминал (трекер):
Цифровой, как правило, RS232/422/485
Аналоговый
Частотный
Основная масса приборов различных фирм производителей - это совместные вариации двух названных выше параметров.
Наибольшее распространение сегодня получили ёмкостные датчики, основанные на принципе измерения электрической ёмкости. Что из себя представляет подобного рода датчик? Фактически это конденсатор, где роль разнополюсных обкладок выполняет внешняя трубка (собственно, так датчик и выглядит) и внутренний стержень (установленный внутри внешней трубки) или проволока, выполняющая роль второй обкладки конденсатора. К одной из сторон этой конструкции прикреплён электронный прибор, который собственно и измеряет ёмкость между двумя этими полюсами конденсатора. Установив эту конструкцию вертикально внутрь бака, мы получаем конденсатор переменной ёмкости. Ёмкость такого конденсатора будет обратно пропорциональна уровню топлива в баке. Чем выше уровень топлива в баке, тем меньше ёмкость конденсатора и наоборот. Здесь нужно сразу отметить, что такие датчики не способны измерять уровень жидкости, которая в своем составе содержит воду или является водой в чистом виде. Объяснение простое: вода является проводником электрического тока, и обкладки конденсатора столь малой ёмкости будут просто замкнуты любым уровнем жидкости. Датчики, о которых идет речь, пригодны для измерения уровня только органических жидкостей, чем по сути и являются дизельное топливо и бензин. Электронная схема ДУТ преобразует величину ёмкости конденсатора в электрический сигнал. А сигнал, в свою очередь, уже может быть цифровым, аналоговым или частотным.
Цифровой - это набор нулей и единиц (двоичный код). Единица - это высокий уровень, скажем 5 В, ноль – это ноль вольт.
Аналоговый – это уровень напряжения от 0 до 10 вольт, например, 0 вольт – пустой бак, 5 вольт – полбака, 10 вольт – полный бак.
Частотный – это переменное напряжение различной частоты в зависимости от ёмкости конденсатора или, что связано напрямую, уровня топлива в баке. Пример такого датчиказдесь.
Второй тип датчиков это – ультразвуковые датчики, в основу принципа измерения которых положено следующее физическое свойство: в разных средах скорость распространения звуковых волн разная. Чем более плотная среда, тем выше скорость распространения звуковых волн. Внутри ультразвукового датчика находится излучатель и приёмник ультразвуковых волн. Нередко в качестве такого излучателя используется пьезокерамическая пластина, способная резонировать на частотах 40 кГц и выше. Далее алгоритм измерения выглядит следующим образом: на пьезокерамическую пластину подается кратковременный электрический потенциал, который заставляет пластину резонировать и создавать ультразвуковые колебания. Ультразвуковая волна, распространяясь в жидкостной среде (топливо), доходит до границы раздела сред топливо-воздух, отражается и движется в обратном направлении к приемнику. Часто приёмником и излучателем служит одна и та же пьезокерамическая пластина. Теперь уже ультразвуковая отражённая волна действует на пьезокерамику, которая, в свою очередь, создает разность потенциалов на выходе. Контроллеру, который управляет всем этим процессом, остается лишь измерить время, которое ультразвуковая волна затратила на прохождение пути до раздела сред и обратно. Чем больше времени прошло с момента излучения и до момента последующего приема ультразвуковой волны, тем выше уровень топлива в баке. Чем ниже уровень в баке, тем короче время. Понятно, что датчики такого типа устанавливают на внешней стороне нижней стенки бака. Точность такого прибора сильно будет зависеть от геометрической формы бака. Затем время прохождения ультразвуковой волны преобразуется в электрический сигнал, который может быть также цифровым, аналоговым или частотным (см. выше описание емкостного датчика). Пример такого датчика здесь.
Последний тип – герконовые датчики. Принцип их работы прост. Есть некоторый набор герконов, расположенный на одной линии вертикально. Вдоль этой линии двигается постоянный магнит, находящийся в поплавке. Чем выше уровень топлива в баке, тем более высокий геркон замыкает контакты. Конструктивно такой датчик может быть выполнен так же, как и ёмкостный, однако внутри его трубки находятся герконы и поплавок с магнитом. На одном конце этой трубки элементарная электроника, создающая электрический сигнал, который, как и в первых двух датчиках, может быть цифровым, аналоговым или частотным. Точность такого измерителя уровня жидкости крайне зависит от количества установленных герконов, но есть и плюсы у данного типа датчика - с помощью него можно измерять уровень воды. Пример такого датчика здесь.
Однако у всех датчиков есть один существенный параметр - относительная точность, обычно заявленная в процентах. Тем, кому не хочется вникать в технологию передачи цифровых и аналоговых сигналов, разбираться в их отличиях, достоинствах и недостатках, скажу, что самым точным на сегодня является ДУТ, в основу которого заложен ёмкостный принцип измерения, и выходной сигнал передается в цифровом виде. Датчики фирмы Omnicomm имеют заявленную относительную погрешность измерения 1% (т.е., измеряя таким датчиком уровень жидкости, например, в столитровой бочке, вы сможете с точностью до одного литра знать реальный объем)! Это фантастическая точность, которую можно достичь в идеальных лабораторных условиях. Датчики других производителей и датчики, основанные на ультразвуковом и герконовом измерении, такой точностью не отличаются, их погрешность изначально составляет 2-3%. На практике же топливо в баке имеет возможность перемещаться во время движения автомобиля, при этом уровень топлива линейно соответствует объёму лишь в том случае, если бак имеет форму правильного параллелепипеда, установленного строго горизонтально поверхности земли. Все это, а также погрешности передающих устройств, задержка по времени в передаче сигнала и отображении, качество монтажа при установке оборудования приводит, так или иначе, к снижению точности всей системы измерения. Можно сказать, что реальная система измерения уровня топлива в баке работает идеально, если её относительная погрешность находится на уровне 5-7%, именно на этот показатель необходимо ориентироваться в дальнейшем.
Теперь важно понять, что будет видеть и чем может пользоваться тот, кто работает с данной системой. Что он получит на выходе? Результатом работы датчиков уровня топлива являются отчёты о расходе и приходе топлива в бак. Проще говоря, о заправках и расходовании. Обычно в качестве такого отчёта используется диаграмма расхода топлива, где по горизонтальной оси зафиксировано время работы транспортного средства, а по вертикальной – уровень топлива в баке.
Вот пример графического отчета.
Красным выделены моменты заправок, фиолетовым– интервал времени, когда было равномерное потребление топлива двигателем транспортного средства. Видно, что на графиках присутствуют кратковременные резкие колебания – это и есть показатель точности системы в целом. На данном графике нет участка, где был бы обозначен слив топлива - он бы выглядел резкой вертикальной линией (как заправка), но только в обратном направлении и соответствовал бы резкому падению уровня топлива в баке. Понятно, что такое событие не осталось бы незамеченным и точно бы указывало на время и место, где слив топлива состоялся.
Теперь давайте зададим себе вопрос, гарантирует ли идеальный (5-ти процентный) ДУТ Вам то, что водитель или злоумышленник будет обязательно разоблачен? Иными словами, смогут ли у Вас своровать топливо так, что Вы ничего не заметите, при условии, что Ваши ТС оборудованы надёжными датчиками уровня топлива? Ответ очевиден. ДУТ ничего не гарантирует! Да, смогут, и Вы, к сожалению, ничего не сможете предъявить! Как это возможно? Очень просто.
Допустим, Вы владелец тяжелого седельного тягача. Бак у данного ТС не меньше 200 литров. Вы отправили водителя в рейс, выдали ему деньги на топливо, а сами сели к монитору и внимательно наблюдаете за движением ТС на карте и следите за уровнем топлива в баке. Видите, что всё отлично, сливов нет, трак движется по намеченному маршруту. При этом водитель (тоже не дурак, не будете же Вы идиотов нанимать на работу) делает, к примеру, следующее. Когда бак становится пустым и подходит время заехать на заправку, он заправляется, оплачивает 200 литров топлива (чек потом он Вам предъявит) и ... заливает в бак 190 литров. А остальные 10 заливает в заранее припасенную для такого случая ёмкость. Все, дело сделано. Датчику уровня топлива в силу того, что его точность 5%, все едино - что 200 литров, что 190 - он показывает некоторое усредненное значение. Как там встала машина на данной конкретной заправке, какой бок выше, какой ниже, поди разбери. А у водителя есть чек (документ, между прочим, как говорил Женя Лукашин), и топливо в баке потом будет расходоваться равномерно. Так что водитель перед Вами чист, как листок в тетрадке первоклассника 1-го сентября! А если у вашего тягача бак 400 литров, то можно сразу и 15-20 литров умыкнуть. А если 600 литров (а бывают и больше, а если баков несколько), то из рейса вообще можно миллионером вернуться, если конечно слишком дальний рейс. Короче говоря, на любую техническую штуковину есть свой простой адекватный ответ. Датчики уровня топлива не решают проблему воровства, они, если так можно сказать, созданы для честных людей, которые не станут воровать в силу того, что это для них неприемлемо с морально-этической точки зрения.
Тогда возникает вопрос, зачем они вообще необходимы? Какая от них польза? Ответ: необходимы! И польза огромная! Представьте себе, что Вы владелец парка тяжелых карьерных самосвалов или бульдозеров. Ваша техника сама по себе стоит огромных денег и трудится на каких-нибудь алмазных или золотодобывающих рудниках, ну или прозаичнее, на угольных разрезах. Час работы Вашей техники стоит как подержанные «жигули», и Вам крайне необходимо знать, куда и в какое время, подогнать топливозаправщик, чтобы работы не останавливались. Не будете же Вы на БЕЛАЗе или Катарпиллере толкаться в очереди на заправку, которая находится в 40 километрах от карьера или разреза.
Или, к примеру, у Вас парк комбайнов, которые работают в поле круглосуточно, и каждая минута на вес золота. Как Вам узнать, когда и куда подогнать к каждой единице техники топливозаправщик? Все очень просто, если у Вас установлены ДУТы. И вот получается, что датчики уровня топлива созданы не для того, чтобы предотвратить слив топлива, а для того, чтобы точно знать, когда и в какую точку пространства подогнать топливозаправщик, и как самым оптимальным образом организовать работу своей техники.
А если Вы всё же очень боитесь, что у вас украдут некоторое количество (скорее всего не такое уж и большое) топлива, то выход один - не заводите парк техники.
Из всего вышесказанного становится понятно, что устанавливать дополнительные датчики уровня топлива на малолитражки с объёмом бака в 40 литров скорее всего смысла нет, да и на магистральных тягачах они ничего не гарантируют и не от чего не страхуют. Так что же делать, спросите Вы? Ведь следить за расходом топлива все же необходимо! Пусть без фанатизма, не доводя ситуацию до параноидального абсурда, когда хочется контролировать каждый слитый десяток литров топлива на общем объёме в тысячи литров. Можно посоветовать следующее. Ведите учёт топлива по пробегу. Но и здесь тоже не всё идеально гладко. Метод учёта топлива по пробегу по определению менее точен, чем любой из возможных ДУТ. Точность этого метода серьёзно зависит от большого числа параметров: возраста автомобиля, погодных условий, сезона эксплуатации (зима/лето), загрузки и т.д. Все эти параметры нужно постараться учесть при вычислении так называемой нормы расхода топлива на 100 км пройденного пути. При правильном подходе к этому вопросу можно добиться результата, согласно которому точность измерения расхода топлива будет в районе 7-10%. Этот результат уже можно сравнить с результатом работы большинства ДУТов.
Теперь давайте составим сравнительную таблицу, в которой постараемся провести анализ достоинств и недостатков обоих методов учета уровня топлива.
Скорее всего учтены не все параметры, которые возможны, но перечислены основные, на которые стоит обратить внимание при принятии решения об установке датчиков уровня топлива. Однозначного ответа на вопрос, нужны датчики топлива или нет, не существует. В каждом конкретном случае нужно постараться понять, насколько они необходимы и насколько увеличат эффективность в условиях ведения данного конкретного бизнеса.
Также следует заметить, что большинство современных автомобилей сегодня имеют бортовой последовательный цифровой интерфейс, который называется CAN-шина. В данных передаваемых по этому интерфейсу уже, как правило, присутствует параметр, показывающий количество топлива в баке, и устанавливать в такой автомобиль дополнительный ДУТ представляется крайне неразумной тратой денег. Достаточно оборудовать автомобиль трекером, поддерживающим CAN протокол, и Вы получите данные по наполнению бака, предоставляемые производителем ТС. Причем, не вмешиваясь в топливную систему автомобиля и не нарушая условий гарантийного договора на ТС. Справедливости ради нужно сказать, что ультразвуковые ДУТ не требуют демонтажа топливной системы, и для их установки не нужно прорезать дополнительные отверстия в топливном баке автомобиля. Однако надежность этих датчиков, их эксплуатационный ресурс крайне низки на сегодняшний день. Подобные датчики требуется устанавливать на внешней стороне днища топливного бака в зоне сильного загрязнения и риска механического повреждения. Поэтому всерьёз нужно рассчитывать, что в случае необходимости установки ДУТа на ёмкостные датчики именно они сегодня являются наиболее надёжными и точными.
Теперь зададим себе последний вопрос, окупится ли, например, самый дорогой датчик уровня топлива, и за какой срок? Ответ очевиден. Конечно, окупится! А срок будет зависеть от аппетитов воровства, которые остановит данное оборудование, от частоты использования самого ТС, а также от стоимости топлива, которое использует Ваш автомобиль. Если Ваша машина в качестве топлива использует гептил, а не солярку, то срок окупаемости будет очень не большим.
С уважением, Global-Trace.