Емкостной датчик уровня топлива

Ну если про меня речь, то мне ближе писание на Python и C++. Под смартфоны не писал (пока)
Да и подключение через USB для прибора в самолете как-то...
Если смущает USB, то вместо Arduino можно использовать ESP-32. ТАм есть встроенный WiFi - поднимаете сервер и туда скармливаете нужные данные. А телефон подключается к этой точке доступа и выводит уже на экран что надо.
 
Если смущает USB, то вместо Arduino можно использовать ESP-32. ТАм есть встроенный WiFi - поднимаете сервер и туда скармливаете нужные данные. А телефон подключается к этой точке доступа и выводит уже на экран что надо.
WiFi смущает еще больше, чем USB 🙂
 
Реальная эксплуатация покажет надежность. Это все таки не контроллер двигателя, тем более не контроллер управления "полетом по проводам". Даже не навигационная система зависящая от спутников. Расход топлива можно примерно прикинуть по времени полета. Можно поставит расходомер в топливную магистраль или использовать данные в контроллере впрыска (если таковой есть).
Электромеханический датчик уровня с поплавком в баке тоже не абсолютно надежен да еще и не точен в баке малой высоты и сложной формы.
 
Однако не понимаю, зачем именно емкостной. Одно время думал и сейчас тоже продолжаю думать насчет датчика на основе BMP180 по давлению. Суть - этот датчик (небольшую платку) так вклеить и вмонтировать в герметичный объем (герметик, эпоксидка, прокладки и др) , чтобы выходили контакты и снизу довольно длинная трубка нержавейки. Трубка связана есесно с микроскопическим отверстием на самом датчике. Эту трубку погружаем в бак с топливом сверху. В трубке формируется избыточное давление - топливо туда не идет так как все герметично и сжимает находящийся внутри воздух. Давление внутри трубки будет зависеть от разности уровней топлива внутри трубки и снаружи. Внутри почти не меняется или очень слабо, а вот снаружи -уровень бака. У датчика диапазон 300...1100 Гектопаскалей. Нормальное атмосферное давление - 1013 Гектопаскалей. Остается еще 87 до верхнего уровня. 1 гектопаскаль =10,2 мм водяного столба. То есть по воде предел уровня может составлять в 87*10,2=887,4мм. Вода условно - плотностью 1кг/1литр. Бензин и прочие топлива и масла обладают меньшей плотностью. Возмем около 0,75кг/1литр. Следовательно возможный измеряемый уровень еще выше - если посчитать - то получим предел 1183мм в баке бензина. Что в общем-то дофига и больше и для ВСЕХ наших целей СЛА вполне достаточно. Может быть разве что в баке "Боинга" где тонны керосина может быть уровень общий и повыше. И то баки в крыльях и центроплане - а там думаю высота профиля все же меньше метра. Дальше вопросы насчет того, как этот уровень зависит от барометрического давления и высоты над уровенм моря. Но подозреваю, что слабо или не зависит. Ну это все дело идет в нечто типа Ардуинки, где пересчитывается в литры с диким звеном усреденения (когда самолет летит - то уровень на самом деле колбасится сильно). Так же может быть расчет запаса топлива по часам полета (исходя из расхода на крейсерском режиме) возможной дистанции полета при нулевом ветре. Логи, сбор статистики...
 
Однако не понимаю, зачем именно емкостной. Одно время думал и сейчас тоже продолжаю думать насчет датчика на основе BMP180 по давлению. Суть - этот датчик (небольшую платку) так вклеить и вмонтировать в герметичный объем (герметик, эпоксидка, прокладки и др) , чтобы выходили контакты и снизу довольно длинная трубка нержавейки. Трубка связана есесно с микроскопическим отверстием на самом датчике. Эту трубку погружаем в бак с топливом сверху. В трубке формируется избыточное давление - топливо туда не идет так как все герметично и сжимает находящийся внутри воздух. Давление внутри трубки будет зависеть от разности уровней топлива внутри трубки и снаружи. Внутри почти не меняется или очень слабо, а вот снаружи -уровень бака. У датчика диапазон 300...1100 Гектопаскалей. Нормальное атмосферное давление - 1013 Гектопаскалей. Остается еще 87 до верхнего уровня. 1 гектопаскаль =10,2 мм водяного столба. То есть по воде предел уровня может составлять в 87*10,2=887,4мм. Вода условно - плотностью 1кг/1литр. Бензин и прочие топлива и масла обладают меньшей плотностью. Возмем около 0,75кг/1литр. Следовательно возможный измеряемый уровень еще выше - если посчитать - то получим предел 1183мм в баке бензина. Что в общем-то дофига и больше и для ВСЕХ наших целей СЛА вполне достаточно. Может быть разве что в баке "Боинга" где тонны керосина может быть уровень общий и повыше. И то баки в крыльях и центроплане - а там думаю высота профиля все же меньше метра. Дальше вопросы насчет того, как этот уровень зависит от барометрического давления и высоты над уровенм моря. Но подозреваю, что слабо или не зависит. Ну это все дело идет в нечто типа Ардуинки, где пересчитывается в литры с диким звеном усреденения (когда самолет летит - то уровень на самом деле колбасится сильно). Так же может быть расчет запаса топлива по часам полета (исходя из расхода на крейсерском режиме) возможной дистанции полета при нулевом ветре. Логи, сбор статистики...
А вот, кстати, да, неплохая идея. Но я бы взял два датчика - один замерять истинное давление воздуха, а другой для избыточного. Ну и можно ещё пару кнопок прикрутить, чтобы выставлять истинную плотность топлива (можно замерить перед вылетом при помощи мерного стакана и "наркоманских" весов).
 
Есть еще устаревший датчик на основе MS5611-01BA03 - тоже вроде есть для Ардуино. У него диапазон от 10 до 1200 миллибар. То есть в запасе по уровню будет еще +100 миллибар (гектопаскалей) и это совсем хорошо. Кроме этого, при низкой скважности опроса разрешение 0.012 гПа вполне пригоден для создания электронного высокоточного ВАР-а с вполне себе точностью в 0,1м/с вертикальной скорости и менее. За время опроса в 8,22мс. То есть около 0,01с. При точности изменения высоты в 0,1м/с. То есть если брать время отклика в 0,1с (довольно быстро) - то это 12 значений. Усредняем 6 и сравниваем с усредненными другими 6. Тем самым еще точность повышаем. То есть и для планерного спорта ловить термики и проч - вполне будет пригодно.

Единственно что еще бы проработать - то сие пригодно только для типичных (не пилотажных) самолетов, дельталетов, паралетов и др. Как только имеем пилотажник - то черт знает что там с уровнем в момент выполнения "бочки", "мертвой петли".Трубка теряет герметичность, воздух выходит...и аля-улю... все перестает работать. Хотя если она до самого нижнего уровня бака с "приямком" - то там уже будет воздух, когда самолет кверху брюхом. Как вариант - гибкий герметичный сильфон на конце трубки. Или какая-то мембрана. При этом поверхность её развита, а трубка совсем малого внутреннего диаметра - чуть ли не 1мм. Воздуха там будет по объему крайне мало. В общем это тоже место конструкции "на подумать".
 
Последнее редактирование:
При сложной форме малой высоте бака (в крыле например) все эти датчики что уровня что по давлению будут работать довольно плохо. Датчик уровня будет иметь высокую погрешность в зависимости от крена и тангажа ЛА поскольку уровень топлива в месте установки датчика будет сильно меняться при наклоне придется ставить датчики по углам бака и усреднять. Датчик по давлению кроме вышеотмеченного будет реагировать на перегрузки и возможное небольшое засорение дренажа. Кроме того уровень топлива пропорционален его объему только для прямоугольных баков для сложных форм нужна таблица соответствия уровня топлива в каждом баке и объема топлива в нем.

Еще вариант это какой нибудь расходомер топлива типа сильно уменьшенного водосчетчика но тут уже помешает обратка в бак ее расход тоже придется учитывать.
 
Если бак симметричен (что нередко бывает) то датчик, установленный в центре оного - будет иметь минимальную погрешность в зависимости от наклона. Далее - все решается калибровкой и построением графика количество топливо/сигнал датчика. Пересчет ардуинка сделает сама. И все... вполне можно оценивать... Можно ввести некое демпфирующее звено - трубка сама находится в трубке бОльшего диаметра, у которой снизу заглушка с супермелким отверстием. Можно с мелким фильтром. Таким образом снаружи топливо все колышется и плескается, а внутри - все-таки поменьше уже ибо отверстие не может пропустить его супербыстро. Но с другой стороны надо сделать так, чтобы внутренняя трубка допустим могла целиком наполняться при резком погружении в топливо в течении 1мин (подбор отверстия).
 
Датчик уровня будет иметь высокую погрешность в зависимости от крена и тангажа ЛА поскольку уровень топлива в месте установки датчика будет сильно меняться при наклоне
А зачем вам срочно понадобится смотреть на уровень топлива именно в ходе выполнения маневра разворота или же взлета/посадки/набор высоты? Зная такое свойство датчика - тупо смотреть уровень в момент спокойного горизонтального полета (по времени такого будет подавляющая доля, если конечно не полет на пилотаж и поколбаситься всяко). Значения при других обстоятельствах считать недостоверными.

Как вариант - еще тензодатчики (типа тех, что на электронных весах). Бак устанавливается в СЛА на опорах и там есть эти датчики в креплении бака - то есть снизу лежит на них, а сверху некая "планка" не дающая опоре движения вверх в паре миллиметрах от опоры бака (чтобы не касаться). Ну и допустим таких 4 (3) точки. Меньше топлива - меньше вес бака. Значения складываются, вычитается вес пустого бака. Сложнее конечно с проводкой и подключением и конструкцией. Но позволяет уйти и от этого. Но опять же в развороте вес будет несколько больше. меньше на горке или же при перегрузках. В общем получить верное значение остатка топлива при любых обстоятельствах полета непросто...
 
to Skyline
вот набросал эскиз моего варианта датчика, не судите строго )
Если есть желание, делайте, улучшайте.

Суть -- алюминиевая внешняя труба на должна контактировати ни с фланцем/баком, ни с центральным стержнем.
Провод от трубы у меня идет в отверстии 3 мм внутри верхней фторопластовой втулки.
Труба вверху чуть сплюшена, чтобы надеваясь на лыски втулки не доходила до фланца. Вся конструкция сжимается двумя гайками М4 сверху/снизу.
Не забыть отверстия снизу и сверху в трубе для нормального заполнения датчика.
Если будете делать, дайте знать. Далее подберем микросхемы, определимся с выводом на дисплей и можно будет делать

IMG_2903.jpeg
 
Коллеги, по поводу бародатчиков, ультразвуковых датчиков. лично мое мнение -- бесперспективно для измерения уровня жидкости.
Емкостные по сути сейчас стандарт в современных самолетах.
Я не изобретаю велосипед )
 
Дык что емкостные датчики, что по давлению будут иметь одни и те же недостатки с точностью измерения при перекосе ЛА и всякой колбасни топлива... Нужны всякие поправки, усреднения и др. Просто по давлению - готовые к подключению и сразу. А емкостный надо как-то самому еще "доделывать" и преобразовывать показание емкости в какой-то понятный сигнал с возможностью простой индивидуальной калибровки.
 
будут иметь одни и те же недостатки с точностью измерения при перекосе ЛА и всякой колбасни топлива... Нужны всякие поправки, усреднения и др.
Это решается диаметром дренажного отверстия, то что около крепёжного фланца. )
 
Дык что емкостные датчики, что по давлению будут иметь одни и те же недостатки с точностью измерения при перекосе ЛА и всякой колбасни топлива... Нужны всякие поправки, усреднения и др. Просто по давлению - готовые к подключению и сразу. А емкостный надо как-то самому еще "доделывать" и преобразовывать показание емкости в какой-то понятный сигнал с возможностью простой индивидуальной калибровки.
Повторяюсь: посмотрите информацию по датчикам ЭСКОРТ. Там все уже реализовано: и клибровка, и усреднение, вывод данных: напряжение/цифра; фомат данных: У.Е. /литры. есть проводные. есть беспроводные. При сложных баках возможно устанавливать 2 и более датчиков. Это не реклама, это давно используется и на транспорте, и на стационарных установках
 
Повторяюсь: посмотрите информацию по датчикам ЭСКОРТ
Ну раз вы так настаиваете.... Посмотрел
Допустим купил я замечательный датчик ТД-150 за 7000 руб с торчащими из него проводами и фишкой на конце.
Что дальше? Как мне узнать сколько топлива в моем баке? куда втыкать разъем, в какой "показометр"?
 
Ну раз вы так настаиваете.... Посмотрел
Допустим купил я замечательный датчик ТД-150 за 7000 руб с торчащими из него проводами и фишкой на конце.
Что дальше? Как мне узнать сколько топлива в моем баке? куда втыкать разъем, в какой "показометр"?
Предлагаю отвалить за проприетарный кабель ещё 1500р, за показометр 4000р (в версии люкс - 6000р). И за подробную инструкцию по установке ещё 2000р.
Именно так работает российский бизнес😆
 
Допустим купил я замечательный датчик ТД-150 за 7000 руб с торчащими из него проводами и фишкой на конце.
Что дальше?
Для начала разобрать чуть и подрезать. Датчик рассчитан на уровень топлива до 1500мм. Следовательно в нем такая вот длина трубки. Дальше видимо - нафига вам фишка с "отростком" - кабелем? Почему бы не иметь такой датчик, который в своем корпусе сразу имеет фишку? Здесь тоже улучшить.
 
Еще вариант это какой нибудь расходомер топлива типа сильно уменьшенного водосчетчика но тут уже помешает обратка в бак ее расход тоже придется учитывать.
Я реализовывал подобное на микроконтроллере ATmega3290, LCD-индикаторе и датчике расхода жидкости от кофемашины. Прибор измеряет и мгновенное потребление, и количество проходящего через себя топлива. Наземные испытания показали довольно неплохую точность. Однако проверка в воздухе показала абсолютную непригодность данного решения. Причина: слишком слабый поток топлива не способен провернуть крыльчатку датчика расхода. Испытания проводились на самолете Zodiak-601 с двигателем Rotax 912.
 
to Skyline
вот набросал эскиз моего варианта датчика, не судите строго )
Это самый простой, технологичный и, соответственно, надёжный вариант. Только во внешней трубке делайте не слишком крупные отверстия, чтобы избежать резкого изменения уровня при эволюциях самолета (это как ФНЧ, реализованный в железе, причем дословно "в железе"). Измерение топлива сводится к банальному измерению ёмкости датчика. Одна незадача - на каждой заправке топливо имеет свою диэлектрическую проницаемость зависящую от чего угодно: влажности, состава, присадок, и, даже партии. Поэтому обязательно должна присутствовать возможность калибровки, причем, после каждой заправки! И эту калибровку лучше всего реализовать как можно проще - одной кнопкой (ну ладно - двумя). Для калибровки должна быть возможность визуального контроля наполненности бака. А, если есть возможность визуального контроля наполненности бака, то нафига нам нужен датчик уровня? Круг замкнулся) Хотя, конечно, шучу) Возможность визуального контроля чаще всего имеется в условиях стоянки на земле, а в воздухе вертеть головой назад довольно неудобно.
 
Назад
Вверх