Publicado el 25/09/2012

Conocer el nivel de combustible en el tanque no sólo es “cool”, sino que a veces es vital. En algunos casos, resulta difícil evaluar el nivel de combustible en el tanque debido a su ubicación o falta de transparencia. Para tales casos, existen sensores de nivel de combustible. Hoy en día, los sensores de flotación son los más comunes. El principio de funcionamiento de estos sensores es bastante sencillo. El mecanismo de flotación, dependiendo del nivel de combustible en el tanque, cambia la posición del contacto móvil del potenciómetro. La lectura de voltaje en el potenciómetro se mide y se convierte a un formato legible por humanos. Sin embargo, no siempre es posible instalar un sensor de flotador debido a su tamaño. Además, en dispositivos en los que el balanceo es una condición normal, por ejemplo, aviones ultraligeros, el mecanismo de flotación puede torcerse y atascarse. Además, la posición del tanque en tierra y las posiciones de vuelo pueden diferir, lo que puede alterar el funcionamiento del mecanismo de flotación. Sin embargo, existen otras formas de medir el nivel de combustible. estoy hablando de sensor de combustible capacitivo. Esto es especialmente relevante si es necesario deshacerse de las piezas móviles.

Principio de medición y características.

Este método se basa en medir la capacitancia eléctrica del sensor, que, a su vez, depende del nivel de combustible. El sensor utilizado para medir el nivel de combustible se llama sensor de nivel de combustible capacitivo. El diseño del sensor es bastante sencillo y no es más que un condensador. Consta de dos placas, entre las cuales hay un espacio que se puede llenar con combustible. El sensor se puede fabricar en forma de dos placas o tubos metálicos insertados uno en el otro. En este caso, las superficies de los dos electrodos (placas del condensador) no deben tener contacto eléctrico, y el espacio entre las placas debe llenarse libremente con combustible cuando el sensor se sumerge y con la misma libertad liberarse cuando el nivel de combustible disminuye. A medida que el combustible llena el espacio entre las placas del condensador (sensor), su capacidad cambia. Este método sólo es adecuado para líquidos que no conducen electricidad. Este método no le permitirá medir el nivel del agua. La gasolina y otros tipos de combustibles líquidos no conducen electricidad. Midiendo la capacitancia eléctrica del sensor, se puede estimar el nivel de combustible en el tanque. Me gustaría llamar la atención sobre algunas de las desventajas de este método de medición. El hecho es que las propiedades dieléctricas del combustible pueden cambiar con los cambios. composición química combustible. Aquellos. Al cambiar el tipo de combustible, es posible que deba calibrar el dispositivo. A pesar de esto, este método le permite instalar el sensor en el tanque en ángulo, o incluso montarlo en el tapón de llenado del tanque. El sensor no tiene partes móviles, lo cual es extremadamente necesario en algunos casos.

¿Qué tan seguro es colocar diagrama eléctrico¿en el tanque? Mucha gente está preocupada por este tema. ¿Qué pasa si hay una chispa? Nuestro circuito de sensor funciona con un voltaje de 5 V y el sensor se carga a través de una resistencia de varios megaohmios. En estas condiciones es imposible la formación de chispas. Es insignificante que un voltaje de 5 V provoque una chispa de ruptura. Además, un sensor eléctrico de nivel de combustible ya “flota” en el tanque de cualquier automóvil. Bajos voltajes y las corrientes no pueden provocar chispas ni ignición del combustible.

No me propuse la tarea de obtener un sensor súper preciso capaz de medir el nivel de combustible con una precisión de 1 mm y con un error del 0,1%, aunque esto es bastante posible. Teniendo en cuenta que el sensor fue creado para dispositivos donde el combustible en el tanque será móvil, estamos bastante satisfechos una opción de presupuesto con un error del 5%.

El circuito del módulo del sensor se basa en medir el tiempo de carga del sensor. Cuanto mayor sea el nivel de combustible, mayor será la capacidad del sensor y más tiempo llevará cargar el sensor (condensador). El esquema funciona de la siguiente manera. Utiliza microcontrolador incorporado ATMega8A comparador analógico.
A la entrada del comparador PD7 La mitad de la tensión de alimentación se suministra a través de un divisor resistivo. R3,R4. En el momento en que el sensor se carga a este voltaje, el comparador funcionará. En el pie PD6 lógico está establecido «0» . El sensor se descarga a través de una resistencia. R2. Después de lo cual salir PD6 cambia y funciona como entrada del comparador, el temporizador se inicia y el sensor comienza a cargarse a través de la resistencia R1. Cuando se alcanza el voltaje establecido en la entrada PD7, se activa el comparador, el cronómetro se detiene. Las lecturas del temporizador se utilizan para los cálculos. Para garantizar la estabilidad, el microcontrolador debe sincronizarse con cuarzo. Cuanto mayor sea la frecuencia a la que opera el controlador, mayor será la precisión de la medición. en nuestro esquema ATMega8A cronometrado por cuarzo 16MHz. Las mediciones se toman continuamente, se promedian y se envían una vez por segundo a través del puerto serie UART a velocidad 9600 como valor numérico. Aquí terminan las funciones del módulo sensor.

Como sensor utilicé dos tiras de lámina de PCB de 1,5 mm de espesor y dimensiones: 290 × 20 mm. Las tiras se pegan entre sí lámina con lámina mediante pequeños espaciadores no conductores. La distancia entre las placas es de 1,5 mm. Se pueden fabricar en casi cualquier longitud. Puedes recortarlo si es necesario. Es especialmente importante garantizar un espacio uniforme entre las placas a lo largo de toda la longitud del "condensador".

El módulo de visualización es responsable de mostrar los datos recibidos del módulo de sensor capacitivo. Este módulo se puede diseñar según sus requisitos. Los datos se pueden mostrar en una barra de LED, en una pantalla, como en nuestro caso, en un comparador o en cualquier otro dispositivo de visualización. Si es necesario, el módulo sensor se puede conectar a un ordenador mediante un adaptador.

El módulo de visualización funciona de la siguiente manera. Datos en forma numérica se reciben desde el módulo del sensor a través del puerto UART a velocidad 9600 , las lecturas del nivel de combustible se calculan y muestran. Pero para realizar un recálculo correcto, el módulo de visualización necesitará conocer al menos dos valores del sensor: la lectura numérica del sensor cuando el tanque está vacío y la lectura numérica del sensor cuando el tanque está lleno. Para hacer esto, después de instalar el sensor, se realiza el procedimiento de calibración del dispositivo. El módulo de visualización recuerda las lecturas cuando el tanque está vacío y lleno, las almacena en su memoria no volátil y realiza un recálculo de acuerdo con estos datos. Dado que el módulo no requiere un rendimiento especial, su microcontrolador ATMega8A opera en frecuencia 2MHz desde el oscilador RC incorporado.

Procedimiento de calibración del instrumento:
- el depósito de combustible debe estar vacío, el dispositivo debe estar apagado
-presione y mantenga presionado el botón
- enciende el dispositivo
-suelta el botón
- En la pantalla aparecerá “SET 0”. Asegúrese de que el tanque esté vacío y presione el botón.
- Aparecerá “SET 100” en la pantalla. Llene el tanque de combustible por completo y presione el botón.
- la calibración está completa.

Ejemplo de PCB:

Placa del módulo de sensores

Diagrama de medidor de gas de bricolaje para un automóvil.

Hoy les presento verdaderamente hecho en casa dispositivo. Una vez más en un microcontrolador PIC16f676 y esta vez con un indicador dual y dinámico de siete segmentos. Los creadores llamaron a este dispositivo " Backómetro" - Y aparece indicador digital de nivel de gasolina en litros.
La precisión del dispositivo inspira confianza ya que se calibra directamente en un automóvil específico, ya que los sensores de nivel de combustible son los mismos sólo según la marca.La fuente original fue esta. sitio web

Diagrama del dispositivo:

Perforaciones para piezas

Después de un par de horas el dispositivo está listo.

Firmware del microcontrolador, corona y aquí está el primer lanzamiento de "Bakometer"

Ahora necesitas hacer la cara frontal. Para esto necesitas un par de tornillos, al igual que para instalar las placas base en la caja y tornillos para ellas. Los tornillos negros fueron tomados de placas base ASUS. Los coleccioné una vez y me gustaron mucho, así que instalé los normales y dejé estos como me resultaron útiles.

Después del montaje, el instrumento se calibró en el banco utilizando una resistencia variable de 500 ohmios. Esto es suficiente para mayor claridad, ya que La resistencia de un depósito clásico vacío es de unos 340 ohmios..
Después de la calibración, el medidor del tanque muestra el nivel de gasolina en el tanque según el firmware. El firmware se puede realizar de 0 a 99 litros.

Cuando el nivel en el tanque cae por debajo de los 5 litros, el indicador comienza a parpadear, mostrando las lecturas en el tanque hasta 00 litros. Esto se ve claramente en el vídeo. Y el salto es 35-40 en el video porque lo calibré a ojo y la distancia en la variable de 35 a 40 litros resultó ser muy pequeña. En condiciones reales esto no sucederá.
Bueno, el vídeo en sí es un ejemplo de trabajo.

Decidí hacer un indicador digital de la cantidad de combustible en vagón de carga(autobús), usando un sensor de nivel de combustible estándar (bastante mediocre)...

Lea todo el proceso de creación y lo que surgió de él en el artículo siguiente.

Condiciones iniciales:

• Camión (autobús) con tensión a bordo 24v
• tanque de combustible para combustible diesel en 220 litros
• Sensor de nivel de combustible volcado39
• Indicador de nivel de combustible EI8057M-3

Necesitar:

Haga un indicador de nivel de combustible digital utilizando un sensor de nivel estándar.

Primero, tendrás que estudiar detenidamente qué es un sensor de nivel de combustible estándar, llamado sensor de nivel de combustible. Desmontémoslo y examinémoslo con atención.

Como era de esperar, hay un flotador, una varilla, una resistencia variable... espera, más sobre la resistencia variable. Como dicen, es mejor ver una vez que oír cien veces:

El diseño es a la vez lógico y torpe. Es lógico que el control deslizante no se deslice directamente sobre la resistencia variable (que es bastante delicada), sino a lo largo de los grifos metálicos de la misma, pero para tal aumento en la confiabilidad hay que pagar por la discreción. Lo torpe de este diseño es que, como se puede ver en la foto, en la posición media del flotador tenemos una “zona muerta” bastante grande, debido a la amplísima salida central de la resistencia. Por qué se hizo esto, solo podemos adivinarlo, pero tendremos que trabajar con lo que tenemos.

Entonces, hurgamos en Internet y buscamos información. Esto es lo que desenterré:

Rango de movimiento del flotador - 412 mm

Resistencia nominal - 800 ohmios (según otra fuente, la resistencia nominal es 761,0 – 193,5 ohmios)

Rango de funcionamiento de -40°С a +60°С

MTBF - 400 mil. kilómetros a 95% desperdiciando recursos

Peso 160 gramo, analógico - MAZ.

En general, no mucho.

Cogemos el tester y lo medimos, y al final obtenemos la siguiente imagen:
Diagrama de conexión:

Parámetros medidos del sensor:

Resistencia total - 767 ohmios

Resistencia adicional - 187 ohmios(proporciona la resistencia mínima del sensor).

Parte izquierda (de la foto) de la resistencia - 203 ohmios (13 toca el control deslizante), lado derecho ohmios 376(17 toque el control deslizante).

Dos sectores metálicos encima del grupo de contacto: el sector izquierdo no se utiliza, el derecho va a la lámpara de reserva de combustible.

En general es así Descripción detallada Lo doy solo para aquellos que tienen curiosidad, pero necesitamos el valor de voltaje que tenemos en el contacto de salida en diferentes niveles de combustible. Con la posición extrema izquierda del contacto en la salida, obtuvimos 1,57v, en la posición extrema derecha 3,28v, medio tanque - 2,44v. Al inicio del sector de encendido de la lámpara de reserva restante. 2,95v.

Más para los curiosos. Esquema general La conexión del sensor de nivel de combustible se parece a esto:
Bobinas L1A, L1B, L2- Este es un sistema de desviación del indicador de nivel de combustible (esencialmente un miliamperímetro). La resistencia es de compensación térmica.

De hecho, este es un diagrama de un dispositivo automotriz electromagnético clásico, específicamente EI8057M-3- esto es otra cosa: dentro hay un circuito electrónico, la flecha es accionada por un motor paso a paso y todo esto se controla mediante un microcontrolador FOTO.

En principio, esto es suficiente para calibrar un indicador digital, si no fuera por un par de problemas:

1. Volumen especificado depósito de combustible V 220 litros No es cierto, de hecho el tanque tiene más combustible.

2. En la posición extrema derecha del contacto móvil del sensor, cuando supuestamente no hay más combustible en el tanque, en realidad el flotador ya debería estar por debajo del nivel del tanque, lo cual, por supuesto, es una tontería (determinado por la geometría del tanque y el sensor de nivel de combustible.

3. Habiendo medido la geometría del tanque con una cinta métrica, estamos convencidos de que se trata de un paralelepípedo rectangular con bordes largos ligeramente redondeados, dimensiones 40x112x60cm. Multiplicando los lados en consecuencia, obtenemos un volumen interno de 268 litros, que, como ve, es muy diferente al declarado. 220 litros, y es muy dudoso que los tabiques internos, mallas, toma de combustible, etc. ocupar casi 50 litros.

4. Como ya se escribió anteriormente, la resistencia del sensor a lo largo de su resistencia no es lineal.

Qué hacemos:

Llene el tanque por completo y controle el voltaje en la salida FLS. Resulta que después de alcanzar la marca. 1,57v El depósito todavía contiene unos buenos veinte litros de combustible.

Retire el flotador y coloque el sensor en su lugar. Naturalmente, el tiro, sin flotador, va hasta el fondo del tanque, mire el voltaje: es 3.02v! Esto es importante porque de hecho, en esta posición ya no hay combustible en el depósito y el contacto móvil aún no ha alcanzado posición extrema V 3,28v, mientras que el dispositivo estándar EI8057M-3 muestra lo que queda en el tanque 1/8 volumen. (Colocando el flotador en posición central, en posición estándar EI8057M-3 observamos en lugar de los requeridos 1/2 tanque tanto 5/8 nivel, con el depósito lleno el aparato estándar se sale de escala).

Miramos el gráfico de nuestro sensor de nivel de combustible,

Tomemos tres puntos: la resistencia del sensor, el primer punto es su resistencia más baja (contacto móvil a la izquierda) formada por una resistencia adicional en 187 ohmios(en la foto hay un rectángulo negro vertical), el segundo punto en la posición media del contacto cuando se conecta en serie 187 ohmios Y 203 ohmios, es decir. 390 ohmios, la resistencia total será en consecuencia 390 + 376 = 766 ohmios.

(horizontalmente - resistencia en ohmios, verticalmente - unidades de longitud convencionales)

No hay nada agradable en esta imagen; el sensor parece lineal pero tiene una torsión significativa.

Con una imagen así, obtendremos precisión en el medio, o en los extremos de la línea discontinua, o algo intermedio, aproximando:


Habiendo recibido la fórmula con la corrección y el coeficiente, puede, en principio, hacer algo similar a un indicador digital del nivel de combustible, el coeficiente. R 2 líneas de tendencia en 0,97 Por supuesto que no está mal, en principio puedes usar cualquier valor superior a 0,95.

Pero puedes obtener tu propio factor de conversión para cada línea, que será más preciso:
Inmediatamente medimos el valor ADC en los puntos que necesitamos para que 5% La tolerancia para las resistencias divisorias en la entrada del ADC no nos estropeó nada y la conseguimos en el rango de un tanque vacío. (ADC822) antes 1\2 tanque (ADC700):

(horizontalmente las lecturas del ADC recibidas, verticalmente el volumen de combustible en litros)

Rangos desde 1\2 tanque (ADC700) llenar, completar (ADC456):

De lo anterior tenemos lo siguiente:

1. A medida que aumenta la cantidad de combustible, la resistencia del sensor disminuye y la caída de voltaje a través de él disminuye.

2. El delta de voltaje del sensor es 1,45v, que en 10 bit ADC será 56% lo cual es más que suficiente para escalar el resultado de ADC a escala 0....220l y le permitirá simplemente digitalizar el resultado sin utilizar UNED para ajustarlo al rango de voltaje deseado.

El esquema es increíblemente simple:


Microcontrolador Mega8, LED indicador encendido 3 descarga con un cátodo común, divisor de entrada de dos resistencias R1, R2. Diodo Zener (en diodo zener "zener" burgués :)) para proteger la entrada mk por si acaso. No dibujé los circuitos de potencia, son clásicos. 0,1 uF Cerámica y algún tipo de electrolito. 100...1000uF Además de apagar las resistencias entre el MK y el indicador, cualquiera en el rango servirá. 80...100 ohmios dependiendo del voltaje de suministro MK y el brillo del indicador. El voltaje a bordo del automóvil con el motor en marcha era 27,5v.

Diseño de mi tablero:

En el lado derecho del tablero coloqué un convertidor de potencia que proporciona 5v en voltaje a bordo 10...30v el convertidor está montado en MS3406 3 a diagrama típico de la hoja de datos. acelerador murata 1812. El diodo zener indicado en el diagrama es 3.3v Me equivoqué al cablear y soldar en la parte superior.

¿Por qué apliqué? mega8 cuando hay uno mucho más conveniente pequeño26 etcétera. ? porque Mega 8 disponibles 1KB RAM, ¿por qué tanta? El microcontrolador no solo mide el voltaje en la entrada y muestra el valor recalculado en el indicador, sino que registra constantemente los valores medidos en uno de 256 celdas de memoria, llenándolas en un círculo vicioso y después de registrar cada celda, calcula el valor promedio sobre todos los disponibles actualmente 256 células.

El indicador está ubicado fuera del tablero en panel coche y se conecta a él 11 bucle de alambre. La placa se coloca en una caja pequeña (la segunda, la que tiene terminales de 4 cables, se retiró de la caja con unos cortadores laterales);

El tablero es de una sola cara, sin puentes:

Primero, desoldé el interruptor PWM y verifiqué el funcionamiento, funciona. barnizado. puedes seguir construyendo:

PD El proyecto fue creado con el enorme apoyo de Roman Viktorovich, por lo que muchas gracias a él, también gracias al hombre Johnson de Ucrania para ayuda matemática y algunas ideas.

El circuito de un indicador digital de nivel de combustible tiene un alto grado de repetibilidad, incluso si la experiencia con microcontroladores es insignificante, por lo que comprender las complejidades del proceso de montaje y configuración no causa problemas. El programador de Gromov es programador sencillo, que es necesario para programar el microcontrolador avr. El programador Goromov es muy adecuado para la programación de circuitos estándar y en circuito. A continuación se muestra un diagrama para monitorear el indicador de combustible.

La foto de abajo es una foto de montaje.

Funcionalidad del dispositivo:

• es capaz de mostrar con precisión el nivel de combustible actual, con precisión al litro más cercano, admite un tanque de combustible de 30 a 99 litros;
• muestra información sobre el sistema a bordo;
• funciona teniendo en cuenta las fluctuaciones de combustible que se observan mientras el automóvil está en movimiento, el sensor interno en el tanque realiza múltiples mediciones y la información se muestra en base al promedio aritmético (la frecuencia de medición se puede configurar en el menú);
• El brillo de la luz de fondo cambia según el nivel actual de iluminación; hay dos modos: día y noche;
• Hay dos modos de visualización de información del indicador: normal e inverso.

Detalles del microcontrolador:

R1 - 1 kOhmio
R2 - 75 kOhmios
R3 - recortador de 10 kOhmios
R4 - 4,7 kOhmios
R5, R6, R8-R11 - 10 kOhmios
R23, R12-R15 - 3,3 kOhmios
R24, R16-R19 - 1,8 kOhmios
R20 - 2 kOhm * seleccionado según la luz de fondo
R21 - 240 ohmios
R22 - 1 KOhm * seleccionado y ajustado a constante
C1, C2, C15 - 0,01 µm
C3, C4, C6-C11, C13-C15 - 0,1 μ
C5 - 47 micras
C12 - 4,7 micrones
L1 - 100 mH
DD1-LM7805
DD2 - ATMega8
DD3 - LM317T
VT1-IRFZ44
LCD1 - Nokia 1110/1200/1110i/1112.

El diagrama no indica el conector PC10, a través del cual se conectan los botones y la salida para establecer software al microcontrolador.

Es necesario realizar dos tableros: uno para la exhibición; el segundo será el principal. Ambos tableros deben tener forma circular y el diámetro de su caja debe ser de 50 mm. Es bastante difícil encontrar el indicador de la pareja del conector, por lo que es racional conectarlo al cable. También es necesario desoldar el conector de la pieza de acoplamiento y soldarlo en su lugar; solo se puede soldar el cable en la parte posterior de la pantalla con cinta adhesiva de doble cara;

La placa principal (principal) es de doble cara, sin embargo, el reverso es la base, y en el segundo lado hay estabilizadores y un transistor la parte principal de las piezas está instalada en el lado de la pista; Los orificios cuadrados básicos se sueldan con puentes, el resto de los orificios se perforan.

En lugar del conector desmontado, las dos placas se conectan mediante contactos. Se suelda un casquillo roscado debajo de la placa principal; las placas se fijan al cuerpo con un tornillo. No hay botones porque desde un punto de vista práctico no son necesarios.

Son necesarios solo al realizar la calibración inicial y, por lo tanto, se envían al conector PC10, que se encuentra en la parte posterior de la carcasa. A través de este conector artificial también se emiten señales para programar el microcontrolador.

Instrucciones para configurar el indicador digital de nivel de combustible.

1 paso. El microcontrolador se programa en circuito; para ello puedes utilizar cualquier programador que esté a tu disposición.

Paso 2. El fusible está configurado de la siguiente manera. Primero necesitas ajustar las lecturas de voltaje. Para ello es necesario conectar el indicador a una tensión de 12-14V para poder configurarlo conectamos un voltímetro y una resistencia recortada R3 a la misma fuente de alimentación eléctrica, en la que configuramos los valores que indica el indicador; pantallas de voltímetro.

Paso 3. A continuación, debe realizar la configuración del software del dispositivo. Primero necesitas configurar la capacidad del tanque y calibrarlo. La calibración del depósito de combustible se realiza de la siguiente manera: establezca el valor del depósito vacío en 0 litros y presione el botón OK. Luego, vierta 1 litro de combustible y establezca el valor en 1 litro de combustible y presione el botón OK nuevamente.

Este procedimiento debe repetirse muchas veces hasta que el tanque esté lleno. Naturalmente, este proceso lleva bastante tiempo, pero debe completarse una vez sin falta.

Durante la calibración, también puede registrar las lecturas del sensor, lo que ahorrará una cantidad significativa de tiempo al realizar cualquier firmware. Se pueden establecer otros tipos de configuraciones de acuerdo con las preferencias individuales.

El indicador de combustible te permitirá racionalizar tu consumo diario de gasolina y así ahorrar dinero.

Se utiliza con el sensor de nivel original (en el tanque) y en lugar del indicador estándar (en el tablero).
Este dispositivo (basado en 16f676) muestra las lecturas del sensor de combustible en el tanque (40 l) en un segmento de dos dígitos y siete (con una fuente de alimentación común de la red de a bordo del automóvil es de 12 V. Nosotros). conecte el sensor en el tanque a la entrada “in”.

Calibración del dispositivo: Pulsa el botón del dispositivo – en el indicador aparecerán ceros parpadeantes, esto significa que nuestro depósito está vacío. Si está realmente vacío, pulsa de nuevo el botón. Si no, vacíalo por completo y pulsa el botón.
El indicador se iluminará 02 (2 litros): llene 2 litros y presione el botón.
Después de que se encienda 04, llene otros 2 litros (ya hay 4 litros en el tanque) y presione el botón.
Así, durante la calibración, todos los valores de los indicadores están en modo parpadeante, y al presionar el botón aceptamos que en realidad hay n litros en el tanque cuando su valor parpadea. Después de la calibración, se mostrará en la pantalla. 40, lo que significa 40 litros de gasolina en el tanque (porque así es) y el parpadeo dejará de funcionar. El dispositivo ha pasado al modo de medición. No tocamos más el botón para no restablecer la configuración. El nivel de combustible cae por debajo de los 6 litros, los indicadores comienzan a parpadear, esto indica que es hora de repostar. El kit incluye firmware con diferentes pasos de calibración, todos funcionan y son bastante precisos.
El dispositivo muestra con precisión en estado de reposo, cuando la gasolina no salpica en el tanque y el flotador no bombea.
Hubo dificultades al elegir un divisor de 1,5 kOhm, ¡pero mi circuito funcionó sin problemas con una resistencia de 500 ohmios!