Измерение уровня топлива сегодня возможно весьма широким спектром различных способов. Многообразие имеющихся датчиков от классики в виде поплавковых до датчиков ультразвуковых. Различие определяется по имеющейся конструкции датчика, типу выходного сигнала и принципу работы. Выходной сигнал бывает трех типов: цифровой, аналоговый и частотный.
Большинство стандартных поплавковых датчиков уровня топлива осуществляют подачу на выходе аналогово сигнала, который производит кодирование значений уровня топлива значениями другой физической величины. В основном – это величины напряжения или силы тока. Если даны следующие показатели, которые датчик может выдавать на выходе аналогового сигнала: от ноля до десяти вольт. На нормальном языке – это пишется так: значение пустого бака будет считаться, как ноль вольт, а полный бак – это десять вольт. Любые другие промежуточные значения напряжения будут соответствовать измерениям значений уровня топлива от пустого бака до полного, все эти измерения уровня должны быть отмечены.
К примеру, значение в шесть вольт, что соответствует шестидесяти процентам наличия топлива в баке. На этом и заканчиваются простота подачи и преимущества аналогового сигнала. Причины находятся в плоскости точности измерений выдаваемых показателей.
Эти получаемые погрешности и дают наглядное представление о том, что полученные параметры измерения весьма далеки от реальных значений. А если говорить совсем простым языком, то это грубые ошибки в оценке наличия определенного количества топлива в баке.
Погрешность бывает относительной и абсолютной.
Абсолютная погрешность выражается в натуральных числах, то есть, мы получили сигнал о наличии двадцати литров, а фактически имеем в наличии двадцать четыре литра. Наша абсолютная погрешность в конкретном случае составит четыре литра. Имея такую величину погрешности, нельзя сказать точно, что это большая погрешность или маленькая. Для контроля над баком легкового автомобиля емкость в сорок литров – то много, а для четырехсот литров грузового автомобиля такая величина погрешности будет из области фантастики.
Относительная погрешность выражена в процентных величинах от диапазона измерения. Или, если выразиться проще, мы получим абсолютную величину ошибки, выраженную в процентах. Те же пресловутые четыре литра топлива для сорокалитрового бака составят десять процентов. И это будет большая погрешность. Для бака в четыреста литров погрешность получится – 0. 01 %. Такую величину могут просто не заметить.
Для использования датчика с аналоговым выходным сигналом необходимо знать:
1. Иметь четкое представление о получаемой погрешности и ее абсолютных величин.
2. Учитывать погрешности тарировки и других преобразований.
3. Учитывать при учете величины погрешности, включая значения температуры, самого датчика и измерителя.
4. Учитывать несоответствия входного и выходного диапазонов. Знать величину, на которую диапазоны сузятся при обрезке датчиков.
Слабая помехозащищенность аналогового выходного сигнала – еще один минус в работе подобных датчиков. Появление цифровых и частотных способов передачи выходного сигнала снимает проблемы учета погрешностей в получаемой информации имеющихся датчиков. Измерение топлива в баке может быть неточным ввиду небольших изменений в составе самого топлива.
Частотный выходной сигнал являет собой возможности передач информации способом промежуточным между цифровым и аналоговым сигналами. Кодировка выходного значения происходит при помощи частоты импульсов в линии связи. Основным достоинством подобного способа является сохранение универсальности выходного сигнала и полное отсутствие самой погрешности измерителя. Но непосредственная погрешность датчика остается. Указанную истину необходимо уточнить, что погрешность существует во всех возможных способах подачи выходного сигнала. Главный недостаток такой передачи – это его медленность самой передачи сигнала. Точная передача выходного сигнала требует увеличения частоты, а это является повышением требований к источнику. Увеличение времени передачи приводит к запаздыванию в обработке данных в системе. Справедливости ради надо уточнить, что в некоторых случаях – это просто невозможно. Указанные недостатки не дали возможности частотному способу передачи выходного сигнала стать стандартом и получить возможность широкого распространения. Этот последний недостаток не дал возможности перейти на цифровой способ передачи значений выходного сигнала.
С появлением образцов микропроцессорной техники стало возможным использование цифрового выхода датчиков. В моделях современных датчиков стоит и производит считывание, пересчет, выравнивая первичные измерения и делая анализ по всем линиям измерений. Сам микропроцессор предоставил возможность снижения основной относительной и дополнительной погрешностей самого датчика. Большим плюсом стала появившаяся цифровая обработка всех значений в микропроцессоре. Смысла преобразования цифрового сигнала обратно в аналоговый сигнал нет. Передача по проводу и последующая оцифровка полученных данных на приемнике приведет к потере точности и увеличит количество помех. Но на подобные компромиссы идут ради того, чтобы обеспечить совмещение различных приемных датчиков и устройств, ибо утверждение о том, что аналоговый сигнал универсален, пока никто не опротестовал.
Если произвести согласование входа приемника и выхода датчика данных на уровне интерфейса и протокола, то это позволит вам вести передачу полученных измерений в цифровом виде, что в первую очередь обеспечивает точность и максимальный уровень помехозащищенности. Основным плюсом цифровых выходов является то, что источником погрешности в канале измерения остается только один первичный измеритель. Для этого производится учет основной приведенной и дополнительной погрешности, но при этом не надо производить согласование выходного и входного диапазонов, отсутствуют погрешности влияния помех и вторичного измерения. Поэтому цифровые выходы являются сегодня лидерами, получая при этом еще большее прогрессирующее развитие и популярность.
