Un capteur de niveau de carburant est un appareil conçu pour effectuer des mesures précises de niveau de carburant dans les réservoirs des véhicules. Ces mesures combinées à une fonctionnalité de suivi GPS et de plateforme télématique permettent de récolter les données suivantes :
- niveau de carburant dans le réservoir d'un véhicule
- ravitaillement en carburant
- véhicule au ralenti
- surveillance de la consommation de carburant
- prévention du vol de carburant
- ravitaillements ou vidanges de carburant
- consommation de carburant par période
- consommation moyenne de carburant (miles par gallon, mpg)
Technologies de détection de niveau de liquide
Pour détecter à des fins générales le volume/niveau de fluide dans un réservoir particulier, il existe une large gamme de technologies de détection disponibles, notamment mécaniques, magnétiques, de pression (hydrostatique, barboteur, différentiel), électrostatiques (capacitive, inductive), radar. et ultrasonique.
Les capteurs mécaniques de réservoir détectent normalement la position d'un flotteur, flottant sur le fluide, par une liaison mécanique à l'intérieur/à l'extérieur du réservoir.
Les capteurs de réservoir magnétiques détectent généralement la position d'un flotteur grâce à une liaison mécanique fixée entre un flotteur et un aimant. Les capteurs magnétiques modernes sont basés sur l'effet Hall (phénomène qui se produit lorsqu'un courant électrique traversant un conducteur est exposé à un champ magnétique externe appliqué à angle droit, dans lequel un potentiel électrique se développe dans le conducteur à angle droit par rapport au direction du courant et du champ magnétique.).
La famille des capteurs de pression comprend des capteurs hydrostatiques, à bulles et différentiels. Un capteur de réservoir hydrostatique détecte généralement la pression du fluide au fond du réservoir. La quantité de pression dépend du poids du fluide au-dessus du capteur, qui, à son tour, dépend de la quantité de fluide dans le réservoir. Un capteur de barboteur repose effectivement sur le fait que la quantité de pression nécessaire pour expulser l'air du fond du tube dépend de la pression au fond du réservoir - une pression qui résulte de la quantité de fluide dans le réservoir. Un capteur de pression différentielle détecte la différence de pression entre le haut et le bas d'un réservoir et la traduit en une quantité de fluide.
Le type de capteurs électrostatiques est représenté par capacitif et inductif. En plaçant du liquide entre les électrodes, la capacité du condensateur à stocker de l'énergie change, de sorte que la capacité réelle change.
Les capteurs de niveau à ultrasons fonctionnent en émettant une rafale d'ondes sonores en séquence très rapide. Ces ondes sonores frappent la cible visée, rebondissent vers le capteur et se déplacent à une vitesse connue du son. Ensuite, le temps de vol peut être utilisé pour calculer la distance. Le radar, en revanche, ne fonctionne pas avec des ondes sonores, mais avec des ondes électromagnétiques.
Capteurs de niveau de carburant
Diverses méthodes ont été utilisées jusqu'à présent pour mesurer le niveau de carburant : film résistif, résistances discrètes, capacitives, ultrasoniques, etc. Les capteurs résistifs sont parmi les plus couramment utilisés. Ces capteurs sont reliés mécaniquement à un flotteur qui monte ou descend en fonction du niveau de carburant. À mesure que le flotteur se déplace, la résistance du capteur change et la position de l'aiguille change proportionnellement au courant circulant dans la bobine. Un FLS typique basé sur une résistance est illustré dans la figure ci-dessous.
L'inconvénient du capteur résistif à base de contact est l'usure du capteur due au contact glissant à l'intérieur des éléments du capteur, ce qui entraîne également une réduction de la durée de vie du capteur.
Le principe de base pour détection du niveau de carburant basée sur la capacité est représenté sur une figure ci-dessous. Un condensateur à plaques parallèles avec des plaques qui adhèrent étroitement à la paroi extérieure du réservoir et s'étendent près du fond du réservoir. Lorsque le niveau de carburant change, la quantité de matériau diélectrique entre les plaques change, produisant ainsi un changement de capacité. Un deuxième capteur capacitif situé près du fond sert de voie de référence pour produire des mesures ratiométriques. Les capacités du capteur et de référence sont converties en numérique et les données sont transmises via le I2Port C vers le PC hôte ou le microcontrôleur.
Capteurs capacitifs assez sensibles aux changements des conditions environnementales, la mesure de la capacité est également plus difficile à comparer à la mesure de la résistance.
Les ondes ultrasoniques détectent un objet de la même manière que le radar. Les ultrasons utilisent les ondes sonores et le radar utilise les ondes radio. Lorsque le signal d'impulsion ultrasonique est ciblé vers un objet, il est réfléchi par l'objet et l'écho revient à l'expéditeur. La distance jusqu'à l'objet est déterminée sur la base du temps de parcours calculé de l'impulsion ultrasonore. En surveillant continuellement le temps entre le retour réfléchi des impulsions, le niveau réel de liquide peut être examiné.
Le capteur à ultrasons est l'élément clé du dispositif émetteur à ultrasons. Ce capteur transforme l'énergie électrique en ondes ultrasonores. Les cristaux piézoélectriques sont cruciaux pour ce processus de conversion. De tels cristaux génèrent des signaux électriques à la réception d'ultrasons ou oscillent à des fréquences élevées lorsqu'une énergie électrique leur est appliquée. La détection du niveau de carburant par ultrasons implique les défis de mise en œuvre/de mesure suivants : exigences d'étalonnage du transmetteur, changement de vitesse du son avec la variation de la température de l'air, échos parasites.
Techniques optiques largement appliquées dans les mesures de débit de fluide et moins courantes dans les mesures de niveau de liquide . La raison en est que la précision des mesures est affectée par des facteurs tels que le changement de puissance de la source de rayonnement et la sensibilité à la température. Cependant, les avancées récentes de la recherche dans ce domaine sont ciblées sur la réduction de l'erreur de température dans ces dispositifs. Un exemple d'un tel dispositif est donné sur une figure ci-dessous.
Le dispositif actuel se compose de : 1- corps, 2 - support, 3 - LED 3L107B, 4 - photodiodes de compensation PD-19КК, 5 - photodiode de fonctionnement PD20-32К, 6, 7– lentilles de diamètre plus petit et plus grand, 8 - imprimées -circuit imprimé, 9 - écrous intérieurs, 10 - écrous de montage, 11 - joint torique, 12 - verre de sécurité, 13 - écrou, 14 - collier, 15 - fiche ST1-10-5-V, 16 - miroir.
Un tel dispositif permet une technique de mesure du niveau de carburant en enregistrant la valeur d'intensité du chemin optique réfléchi par le miroir sur le fond du réservoir ou un autre niveau du réservoir. L'erreur de température est censée se situer dans une plage de 1 à 2 %.
Nous avons décrit ici certaines des technologies populaires de détection du niveau de carburant. Cependant, il existe évidemment d'autres techniques disponibles. De nombreux fabricants de capteurs de carburant fournissent à leurs appareils des fonctionnalités supplémentaires. Certains d'entre eux peuvent être très avant-gardistes et utiles. Vous êtes invités à en savoir plus sur les aspects pratiques des capteurs de niveau de carburant dans notre Tutoriel sur le capteur de carburant.
Références
https://www.navixy.com/docs/academy/fuel-control/fuel-level-sensors-types/