Czujnik położenia – wskaźnik poziomu paliwa

Czujnik położenia – wskaźnik poziomu paliwa
Jako przykład wskaźnika wielkości analogowej, posłużymy się układem obecnym w każdym samochodzie. Wskaźnikiem ilości paliwa
pozostałego w zbiorniku. Fizyczną wielkość
(analogową) jaką jest poziom cieczy, należy
przetworzyć na sygnał elektryczny, i w czytelny,
a także możliwie wiarygodny sposób przedstawić na „desce rozdzielczej” pojazdu. Jedno
z wielu możliwych rozwiązań pokazano na rysunku 1 poniżej.
Kompletny sensor składa się z kilku elemenNapięcie (V):
analogowy poziom paliwa
potencjometru. W niniejszym przykładzie zakładamy, że układ jest liniowy. Schemat elektryczny
tego prostego rozwiązania pokazuje rysunek
1b, a jego charakterystykę rys. 1c. Gdy pływak
opadnie na dno zbiornika, potencjometr jest
w skrajnym położenia, wskazując napięcie 0V.
Przeciwnie, zbiornik pełny paliwa powinien przesunąć położenie potencjometru w drugie skrajne
położenie. Połowa (objętościowa połowa) paliwa
powinna wymusić napięcie 6V, 1/4 - napięcie
0.25 x 12V = 3V, 3/4 - 0.75 x 12V = 9V, itd. To
E
12
F
masa
wskaźnik poziomu paliwa
na desce rozdzielczej
Potencjometr
(zmienny rezystor)
akumulator 12V
pływak
1a. schemat fizyczny
+
-
+12V
0V
pływak porusza stykami
potencjometru
i reguluje sygnałem napięcia
V
0V = pusty
6V = 1/2 zbiornika
12V = pełny zbiornik
Analogowe wskazanie
poziomu paliwa
1b. schemat układu
pełny
3/4 zbior.
poziom 1 zbior.
/2
paliwa
1/4 zbior.
0V 3V
6V
9V
12V
Napięcie przy zmiennym
kontakcie z masą
25% 50% 75% 100%
obrót wału
1c. wykres
konwersja poziomu paliwa
do kalibracji napięcia
Rysunek 1. Czujnik położenia - wskaźnik poziomu paliwa
tów. Podstawowym jest pływak unoszący się
na powierzchni cieczy (benzyny lub oleju napędowego). Pływak połączony jest ramieniemdźwignią z potencjometrem. Jak ulega zmianie
poziom paliwa, następuje obrót (kątowa zmiana)
położenia suwaka potencjometru, a to już krok
do uzyskania wielkości elektrycznej. Potencjometr „zasilany” jest w najprostszym przypadku,
wprost z akumulatora +12V. Miernikiem jest
analogowy woltomierz odczytujący napięcie
w sekcji potencjometru suwak-masa pojazdu.
Wierność wskazania, liniowość całego układu
podyktowana jest głównie kształtem zbiornika
paliwa i geometrią mechanicznej części systemu. W ogólnym przypadku, nieliniowości mogą
być kompensowane, lecz w tak prostym rozwiązaniu, całość zadania musiałaby spoczywać na
kompensującej nieliniowości charakterystyki
wymóg liniowości układu, i tak go prezentują
rysunki 1b i 1c. Kalibracja systemu, chociażby poprzez precyzyjne (niekoniecznie liniowe)
oznaczenie skali analogowego miernika na
desce rozdzielczej samochodu kończy projekt
czujnika położenia, poziomu cieczy w zbiorniku.
Jedynie jako dygresję dodamy, iż nieuniknione niedokładności wskazania, szczególnie
w dolnej części skali są powodem , iż praktycznie
każdy, nawet najprostszy pojazd, wyposażony
jest oprócz wskaźnika analogowego, we wskaźnik progowy, z optycznym wskazaniem „rezerwy
paliwa”). Przytoczony przykład nie pochodzi
z najnowszych rozwiązań przemysłu motoryzacyjnego, prezentuje natomiast powszechną
tendencję przetwarzania (analogowej) wielkości
fizycznej na wiernie reprezentujący ją, sygnał

elektryczny.
SERWIS ELEKTRONIKI
1