Отже, мова про ТОЧНІСТЬ вимірювання рівня Датчиками Рівня Пального (ДРП), що встановлюються у авто.
Мова про ємнісні датчики: Омніком, Стріла, Техтонон, Epsilon і їм подібні.
Усі виробники пишуть похибку 1%, (хтось трохи більше чи менше - у кого залишки совісті є, у кого зовсім немає - до 0.1%).
Стверджуємо, що похибка таких датчиків у будь-яких умовах використання на авто складе більше 10%.
Пропонуємо поговорити про те, наскільки заслуговують довіри прилади для вимірювання кількості палива, що використовуються у автомобілях.
Предметом розгляду будуть ємнісні датчики, такі як Epsilon, Техтонон, Стріла, Омніком, тощо.
За даними виробників, у них похибка складає біля 1%. Деякі виробники взагалі обіцяють до 0,1%. Ми беремо на себе сміливість стверджувати, що похибка часто досягає 10%. Нерідко вона перевищує 20%.
Робота ємнісного датчика заснована на зміні ємності циліндричного коаксіального (прохідного) конденсатора при зміні у ньому рівня діелектрика.
Для прикладу візьмемо датчик довжиною 1м, з діаметрами 5 (D1) і 20 (D2) міліметрів.
Для нього формула ємності (С) буде виглядати так:
З=40.13×Eps×L (пФ), де Eps - проникність рідкого діелектрика (у нас це паливо), L - рівень пального.
Залежність пряма, тому, знаючи ємність, можна визначити рівень пального. Але залишається ще діелектрична проникність рідини (Eps), яку необхідно враховувати.
Залежить вона від цілого ряду чинників:
Рідке паливо є неполярним діелектриком, тому для нього значення Eps невелике і складає 2,1...3,2. (Джерела: 1,2,3).
Навіть у самому приблизному підрахунку похибка (Δ) буде велика:
Δ = (3,2 - 2,1) / ((3,2 + 2,1) / 2) ≈ 0,41 або 41% !!!
Але все не так погано. Датчики калібрують під значення Eps=2.65. Сумнівне рішення для практики, але у цьому випадку:
Δ = (3,2 - 2,6) / ((3,2 + 2,6) / 2) ≈ 0,207 або 20,7% !!!
Удвічі менше, але ємнісні датчики рівня пального з такою похибкою застосування не знайдуть!!!
Похибка зменшується ще за рахунок того, що під різні сорти бензину, керосин і дизпаливо датчики калібруються окремо. Наприклад, для бензину вище А80 Eps становить вже 2.1 - 2.4. У цьому випадку похибка ще менша
Δ = (2,4 - 2,1) / ((2.4 + 2.1) / 2) ≈ 0,133 або 13,3% !!!
Найбільш поширеною домішкою, що прекрасно абсорбується паливом, є вода. Якщо добу потримати бак відкритим, паливо "збагатиться" приблизно на 0,01% води. Незначна на перший погляд зміна складу не сильно впливає. Оскільки вода є полярним діелектриком, її проникність більш ніж в 40 разів вища, ніж у палива. Така добавка води збільшує проникність палива як діелектрика на 0,08. Зміна похибки складе:
0.08 / 2.25 = 0,035 або 3,5% (Вражаюча зміна!)
Неважко уявити собі, що буде, якщо вода буде додана у бак в великій кількості навмисне.
Ще більше впливають на проникність бензину різні добавки:
Висновок: для того, щоб ємнісні датчики рівня палива мали похибку на прийнятному рівні (не більше 5%), вони повинні у автоматичному режимі визначати і враховувати діелектричну проникність і провідність палива.
Джерела:
1. Хиппель А. Р. "Діелектрики та їх застосування» 1959
2. Еме Ф. "Діелектричні виміри", 1967
3. Суслин М.А. "Мікрохвильовий контроль авіаційних ПММ"
4. С.В. Балакін "ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ діелектричної проникності керосину ВІД ТЕМПЕРАТУРИ І ЩІЛЬНОСТІ"
5. Балакін С. В., Долгов Б. К., Філін В. М. "Досвід експлуатації систем контролю заправки рідинних ракет як основа створення системи нового покоління"
6. Балакін С. В., Дивак А. Н., Філін В. М. "Фазовий спосіб вимірювання рівня пального у рідинних ракетах"
7. МЕДВЕДЄВ, МІШИН, ШІВРІНСКІЙ "Ємнісні рівнеміри палива для автомобілів" ЕЛЕКТРОНІКА: Наука, Технологія, Бізнес 5/2003
