Epsilon EN

Устройство датчика

Основными составными частями датчика являются зонд и присоединенная к нему измерительная головка, закрепленные на корпусе бака ТС при помощи фланца.;

Зонд датчика при погружении в топливо выполняет функцию переменного коденснатора, емкость которого линейно зависит от уровня его заполнения топливом.

Датчик устанавливают в центре топливного бака, как это показано на рисунке. Только в этом случае при наклоне, разгоне или торможении транспортного средства уровень топлива в точке измерения наименее подвержен колебаниям. Измерительный зонд должен быть ориентирован вертикально вниз. Если верхняя часть бака труднодоступна, то необходимо снять бак с транспортного средства для выполнения правильной установки датчика.;

В зависимости от типа интерфейса, диэлектрической проницаемости измеряемой жидкости, наличия инклинометра, типа и длины зонда датчик имеет различные обозначения. В датчике EPSILON EN предусмотрены модификации с частотным, аналоговым, цифровыми выходами RS-232, RS-485.

"Epsilon EN2" - обеспечивает обмен данными по интерфейсу RS-232.

"Epsilon EN4" - обеспечивает обмен данными по интерфейсу RS-485.

"Epsilon EN6 " - имеет 2 независимых интерфейса RS-232 и RS-485 и может выступать в качестве концентратора данных для других ДУТ.

Датчики моделей EN2 и EN6 при помощи дополнительных устройств ES.700 и FV-10 могут обеспечивать частотный и аналоговые интерфейсы соответственно (т.е. выдачу пропорционального уровню топлива сигнала с частотой 500-1500 Гц или напряжением 0-10 В).

Датчик может применяться совместно с оборудованием, поддерживающим унифицированный протокол обмена Epsilon Data Exchange (далее по тексту - EDE).

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

При определении объемов заправок/сливов важно корректно оценивать достоверность данных, предоставляемых системой. Погрешность в определении объема заправленного/слитого топлива определяется целым рядом факторов, а именно: разрешающей способностью датчика по уровню, условиями измерения (наклон бака, колебания топлива в баке, вызванные резким торможением перед заправкой и т.д.), изменением свойств измеряемой среды (температура, диэлектрическая проницаемость и другие физико-химические свойства). Опыт показывает, что основной вклад в погрешность обычно оказывают именно условия измерения, а именно наклон транспортного средства во время измерения. Поэтому, даже простая визуализация данных об углах наклона в момент заправки или слива позволяет составить представление об условиях, в которых проходила заправка топлива, и принять решение о достоверности отчетов, полученных с помощью программного обеспечения.

 

Пример реализации

В диспетчерском ПО необходимо реализовать возможность задать для каждого транспортного средства допустимый интервал углов наклона, в пределах которого данные о заправках/сливах топлива можно считать достоверными.

При построении графиков уровня топлива в баке, промежутки времени, в которых угол наклона по любой из осей превышает заданное критическое значение, выделяются цветом, что облегчает принятие решения.

Пример заправки в нормальных условиях:

Пример «ложной» заправки в условиях, когда один из углов наклона превышает критическое значение:

Таким образом, даже простая визуализация данных об угле наклона транспортного средства может помочь в оценке достоверности данных отчета.

Создание алгоритмов автокоррекции данных об уровне топлива в баке с учетом углов наклона является гораздо более сложной задачей из-за зависимости этих данных от точной пространственной геометрии бака, которая, как правило, индивидуальна для каждого транспортного средства. В любом случае, данные об углах наклона, получаемые от датчика по отдельным каналам, дают возможность разработчикам систем мониторинга моделировать различные ситуации и создавать собственные алгоритмы обработки и коррекции данных об объеме топлива в баке.

Наличие встроенного инклинометра (опционально) расширяет возможности измерения уровня топлива по сравнению с датчиками других производителей. Дополнительная информация об углах наклона емкости, в которой производится измерение, позволяет:

     уточнить доверительные интервалы показаний датчика уровня топлива в зависимости от угла наклона; 

     разделить реальные слива топлива и изменения показаний датчика уровня топлива, связанные с наклоном ТС;

     сопоставить расход топлива ТС с условиями эксплуатации; 

     производить коррекцию определения текущего объема топлива в зависимости от угла наклона ТС.

 

Функции блока управления:

  •   определение параметров движения (координаты, скорость, направление движения);


  •   сбор информации от внешних датчиков: уровня топлива, расхода топлива, температуры, а также о состоянии дверей, исполнительных механизмов, аварийных датчиков, оборотах двигателя, систем идентификации водителей и прицепных агрегатов и т. д;


  •   передача данных по каналам связи GPRS, SMS, CSD;


  •   хранение данных о параметрах движения и внешних датчиков в энергонезависимой памяти ( 64 000 записей);


  •   автоматическая запись и передача данных по событиям:

    - при срабатывании датчиков (например, при нажатии кнопки "SOS", начале движения);
    - при срабатывании таймеров (например, через каждые 30 мин. движения) - позволяет оптимизировать затраты на GSM связь;
    - при изменении местоположения на определенное расстояние (например, через каждые 5 км.) - позволяет оптимизировать затраты на GSM связь;
    - при отклонении курса от прямолинейного движения - позволяет оптимизировать затраты на GSM связь;
  •   удаленное конфигурирование через каналы GPRS и SMS;


  •   обновление встроенного ПО по каналу GPRS;


  •   кодирование, сжатие передаваемых данных;


  •   фильтрация ложного пробега на стоянках (встроенный акселерометр);


  •   энергосберегающий режим;


  •   автономная работа от встроенного аккумулятора;


  •   встроенная защита автомобильного аккумулятора от ;-разряда;


  •   антивандальная защита (высокопрочный металлический корпус с антивандальной защитой разъемов);


  •   световая индикация режимов работы:

    - прием достоверных данных GPS;
    - регистрация в GSM-сети, уровень сигнала, принимаемого от базовой станции GSM-сети;
    - передача данных;
    - запись данных в память устройства;
    - заряд внутреннего аккумулятора.

     

Измерение уровня топлива осуществляется измерительной головкой совместно с зондом, погружаемым в топливо.

Зонд датчика при погружении в топливо выполняет функцию переменного конденсатора, емкость которого линейно зависит от уровня его заполнения топливом.

Измерительная головка датчика выполняет линейное преобразование емкости зонда в цифровой код уровня топлива, обработку полученных цифровых данных с усреднением результатов измерений, измерение температуры головки и выдачу данных в унифицированном протоколе EDE по интерфейсу RS-485 или RS-232. Данные об уровне топлива выдаются в виде 16-битного значения, и дополнительно 10- или 12-битного по выбору, данные о температуре – в виде 8-битного значения.

Для оценки ускорения и угла наклона транспортного средства, с целью оценки достоверности значения уровня и его последующей компенсации в зависимости от угла наклона, в головку встроен инклинометр.

Для определения объема контролируемого топлива должна быть выполнена процедура тарирования топливного бака, при которой устанавливается зависимость между объемом топлива и кодом уровня.

Управление процедурой тарирования и установка параметров обмена данными с помощью программы "eS Install" описаны в приложении А документа "EN.000 ИМ. Инструкция по монтажу".

Протокол обмена данными EDE приведен в приложении Б вышеуказанного документа.

 Общие

Диапазон рабочей температуры

°С

– 40 … + 75

 

Степень защиты головки измерительной

 

IP67

 

Режим работы

 

Продолжи-тельный

 

 Измерения 

Верхний предел диапазона измерения

мм

 150…3000

 

Пределы допускаемой приведенной погрешности измерения

%

± 1,0

 

Диапазон значений относительной диэлектрической проницаемости измеряемой жидкости (ε)

--

1,5-3,3

Модели ENX

1,5…5

 Модели ENXR

Период усреднения результатов измерений

c

0…128

 

Разрядность кода представления результатов измерения

бит

10/12/14/16

 уровня

8

температуры

Скорость обмена по последовательному порту

бит/с

2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200

Выбирается программно (заводская настройка – 19200)

Оценка угла наклона ТС

Диапазон измеряемых значений угла наклона ТС

град.

±75

 

Разрешающая способность измерения угла наклона ТС

град.

0,1

 

Разрядность кода представления данных

бит

 16

 

Встроенный концентратор данных 

Максимальное количество подключаемых внешних датчиков

шт.

7

 

Общее количество записей тарировочной таблицы для всех       датчиков, до

шт.

960

 

Количество записей тарировочной таблицы для произвольного датчика, до

шт.

960

 

Разрядность кода представления входных и выходных данных

бит

10/12/14/16

 

Питание

Напряжение питания, рабочий диапазон

В

+9 …+36

Номинальное

Ток потребления, не более

мА

50

 

Относительная нечувствительность показаний ДУТ к наклонам транспортного средства возможна только при установке датчика вдоль вертикальной оси симметрии топливного бака. В ряде случаев ДУТ устанавливается в другом месте из-за конструктивных особенностей бака либо ТС или отсутствия осевой симметрии бака как таковой. В этом случае наиболее значимыми погрешностями в показаниях ДУТ являются погрешности обусловленные наклоном транспортного средства.

Однако, даже в случае установки датчика в центре геометрически правильного бака возникают “краевые” эффекты из-за которых увеличивается погрешность измерения.

Наличие встроенного инклинометра предоставляет возможность выполнения коррекции текущего объема топлива в зависимости от угла наклона ТС. Коррекция может выполняться на серверной либо клиентской стороне при помощи:

  эмпирических массивов угловых коэффициентов, полученных при обработке данных уровня топлива и углов наклона ТС за некоторый период;

 дополнительных угловых тарировочных таблиц;

 3D-модели системы бак-датчик-топливо.

Сам датчик не производит коррекции измерений.

В настоящее время компанией RCS разработан OLE-объект, позволяющий производить коррекцию текущего объема топлива в зависимости от угла наклона ТС при помощи 3D-модели системы бак-датчик-топливо. Объект выполняет расчет объема топлива по исходным данным ДУТ Epsilon EN (EZ) для массива геометрических примитивов, описывающего реальный бак. В качестве таких примитивов используются:

   прямоугольный параллелепипед;

   цилиндр;

   сегмент цилиндра;

   призма.

Проведенные стендовые испытания показали высокую эффективность данного метода для однобаковых систем. Результаты испытаний показаны на приведенных ниже графиках (сверху вниз):

   углы наклона бака (в °): синий – продольный, красный – поперечный;

   объем топлива в баке по данным датчика с тарировочной таблицей (в литрах);

   объем топлива в баке по данным датчика и инклинометра с обработкой 3D-модели системы (в литрах).

Объект может быть интегрирован в различные системы мониторинга, работающие под управлением ОС Windows. Исполняемый модуль объекта, документация и демонстрационная программа предоставляется по запросу.

Емкостной датчик уровня топлива EPSILON EN предназначен для определения уровня топлива в топливных баках транспортных средств с расширенным функционалом.

В датчике сохранены все функциональные возможности датчика EPSILON ES. При этом в EPSILON EN внедрены новые решения, которые расширяют возможности этого датчика.

Основные преимущества EPSILON EN:

Модульное исполнение; 
Высокая точность измерения уровня топлива (погрешность <1%);
Взрывозащищенное исполнение; 
 Встроенная электронная гальваническая развязка;

 Усиленный корпус; 
 Встроенный датчик угла наклона (инклинометр опционально);
Встроенный концентратор данных.

Установка датчика в бак

Датчик устанавливают в центре топливного бака, как это показано на рисунке. Только в этом случае при наклоне, разгоне или торможении транспортного средства уровень топлива в точке измерения наименее подвержен колебаниям. Измерительный зонд должен быть ориентирован вертикально вниз. Если верхняя часть бака труднодоступна, то необходимо снять бак с транспортного средства для выполнения правильной установки датчика.

Датчик завинчивается в резьбовое отверстии фланца так, как это показано на рисунке.

Герметичность соединения обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом, расположенным в торцевой проточке измерительной головки.

1

 
 

2

 

3

Рекомендуется применять зонды унифицированных производителем или заказанных длин – это исключит дополнительные работы при установке или замене датчиков. Информация о унифицированных длинах зондов и определении длины зонда при заказе содержится в руководстве по эксплуатации.

При отсутствии в записи данных о длине измерительный зонд поставляется, как правило, длиной 750 мм..

1- Головка измерительная;  2 - Топлевный зонд;  3 - Топливо 

Рекомендуется применять зонды унифицированных производителем или заказанных длин – это исключит дополнительные работы при установке или замене датчиков. Информация о унифицированных длинах зондов и определении длины зонда при заказе содержится в руководстве по эксплуатации.

При отсутствии в записи данных о длине измерительный зонд поставляется, как правило, длиной 750 мм..

Изменение длины зонда (при необходимости!)

Если в ряду унифицированных длин требуемая отсутствует либо при заказе не указана требуемая длина, то понадобится укоротить "по месту" зонд универсального исполнения.


Для этого измерить глубину топливного бака - L бака, как показано на рис.1, затем отмерить на зонде длину L, как показано на рис. 2, чтобы обеспечить необходимый зазор между зондом и дном бака при эксплуатации датчика.

 

Величину зазора ∆ следует выбирать в зависимости от конструкции и размеров бака. Для жестких и неглубоких баков рекомендуемая величина зазора - 15 мм, для жестких баков глубиной более 500 мм - 20 мм.

 

Для баков, имеющих недостаточную жесткость (например, - пластиковых баков значительной высоты) рекомендуется увеличить зазор между зондом и дном бака до 30 мм. Это обусловлено изменением геометрических размеров бака от температуры, массы залитого топлива, а также деформациями во время движения.

Рис. Измерение глубины бака

Рис. Определение положения места реза

Для центрального проводника в виде струны необходимо:

  •   установить изолирующую заглушку на торце измерительного зонда, как показано на рис. 3, слева:
  •   акрепить струну в нижней части зонда. Для этого натянуть ее до полного сжатия пружины, находящейся в центральном контакте зонда (длина свободного хода сжимающейся пружины 5 мм), загнуть и уложить струну в пазы заглушки, как показано на рисунке 3;

Рис. Крепление струны

Рис4. Способ крепления фланца на топливном баке

Рис5. Установка измерительной головки на фланец

Рис6. Способ пломбирования установленного датчика

Другие модели датчиков уровня топлива:

Сопутствующие товары

Бортовой контроллер Teletrack TT 2-21

Бортовой контроллер Teletrack TT 2-21L

Бортовой контроллер Teletrack TTL-Q