Суббота, 18 апреля 2015 18:44

Емкостной измеритель уровня ГСМ в емкостях. Featured

Written by
Rate this item
(0 votes)

20150414 021724

Каждый хозяйственный человек хранит в своих подсобках закрома, которые не надо видеть никому кроме него, наверно я из таких. Речь пойдет о двухсотлитровых бочках с топливом и о средствах измерения уровня ГСМ в них. Стародедовский способ измерения уровня топлива палкой далеко уже не информативен, а если бочек не одна, а несколько, да еще и с разными ГСМ, то и вовсе способ не рационален. Стало быть, надо делать устройство способное измерять несколько видов ГСМ, речь о котором пойдет далее.

 

 

 

Изучив некоторую кучу схем по измерению емкости конденсаторов, сделал вывод, что емкость и индуктивность измеряются одним методом. Усилитель на базе LM311 создает опорную частоту LC– задающего контура, эта частота проходя через конденсатор снижается, и из полученной частоты можно вычислить емкость тестируемого конденсатора.Недавно гуляя по хоз. магазинам, на глаза попались стальные черенки для швабр (такие на которые один раз нажмешь и они тут же сломаются пополам). Но фуфельное качество это не показатель неприменимости. Взял один черенок тонкий и потолще, вставил одну в другую и посмотрел зазор между трубками, который получился 1-1,5мм, прям идеальный трубчатый конденсатор, и длина подходящая. Картинки приобретенных черенков ниже:

Внутренняя трубка конденсатора

Наружная трубка конденсатора:

С внутреннего черенка пленку не снимал, она хороший диэлектрик, поэкспериментировал с саляркой емкость пустого конденсатора длиной 85см составила около 420пФ, а заполненного саляркой около 750пФ, дело осталось за малым сделать устройство которое должно измерять емкость и выводить остаток топлива в емкости от 0 до 100%. А зная литраж бочки нетрудно посчитать сколько топлива осталось. То, что получилось показано на рисунке 1.

 

рис. 1

 

Кондесатор

 

 Некоторые показатели диэлектрической проницаемости ГСМ.

Бензин =2 при 210C

Салярка=2при 200C

Керосин =1,8при 210C

Масло трансформаторное =2,2при 200C

Автомобильные маслаcприсадками= выше 2,2

Толуол =2,4

Гликоль =37 при 250C

Вода =80 при 270C

 

 

Принцип работы устройства заложенный в устройство,            его сначала необходимо научить. Сперва устанавливается емкость 0% , данные которых записываются в EEPROM память устройства, затем конденсатор погружается в емкость (бочку) которая должна быть полная одним из ГСМ, так устанавливается емкость 100% , данные которых также записываются в EEPROM память. Устройство обучается один раз и затем вычисляется уровень топлива по измеренной частоте. Устройство делал под несколько типов ГСМ:

          1. Бензин, Салярка.
          2. Керосин
          3. Масло.

Формулы для расчета остаточного объема.

Fпустой – самая высокая измеряемая частота (частота пустого конденсатора), пустая бочка.

Fполный- самая низкая измеряемая частота (частота полного конденсатора), полная бочка.

ΔFconst- разница между частотами пустого и полного конденсатора.

ΔF – разница между пустой бочкой и действующим в данный момент измерением.

ΔFconst = Fпустой -F полный

ΔF = Fпустой-F действ.

 

Формула расчета уровня топлива.

формула расчета уровня топлива

 

Программа написана с учетом того, что у собирающего это устройство человека нет всех ГСМ в одном месте, и можно запрограммировать и работать с имеющимися видами ГСМ, а остальные обучить позже.Измерение частоты производится один раз в 1 сек, погрешность прибора зависит от точности L1 и C6, а также от выдержки зазоров в жидкостном конденсаторе. У меня при использовании 5% элементов точность получилась в пределах 3%(сравнивал с рулеткой уровень топлива), т.е. после того как топливо заполнило конденсатор показания гуляют в пределах ±1%. Важная особенность, самые точные измерения будут тогда, когда температура измеряемого топлива равна температуре топлива в момент обучения устройства. Например если вы обучали на бензине или саляре при t=+20C, то при повышеной температуре измерения будут +2,5%, при пониженной будут -2,5%, это и есть погрешность радиоэлементов. Все же таким устройством определишь гораздо точнее чем палкой. На рисунке 2 показана схема измерителя.

 

рис. 2

 

Схема измерителя емкости

 

Измерение емкости основывается на прохождение через конденсатор и измеряемую жидкость высокочастотных колебаний, частота которых задается L1 и С6, при увеличении емкости частота колебаний уменьшается, а при уменьшении соответственно растет. Диф. усилительLM311,усиливает амплитуду колебаний почти до прямоугольных импульсов, которые по фронту подсчитывает TMR0 за 1 сек., после чего по выше указанным формулам рассчитывает остаток топлива в измеряемой емкости. Длина трубок конденсатора должна позволять уписаться в дно емкости и быть выше уровня максимального заполнения емкости. Длина трубок может быть и большей 85см и меньшей, но при их выборе нужно помнить, чем короче трубки конденсатора тем емкость меняется меньше и погрешность измерений увеличивается. Зазор между трубками чем меньше тем лучше, перед подключением конденсатора к устройству, желательно проверить мегаомметром изоляцию конденсатора.


 

При первом включении, устройство входит в режим настройки уровней ГСМ, предлагается установить «minуровень 0%» (синяя подсветка LCD) для топлива бензин или солярка, рисунок 3.

 

рис. 3

20150414 022122

 

Если вы уже готовы к настройке, и жидкостный конденсатор подключен и устройство включено,подождите 5-10 секунд (для стабилизации частоты), нажмите кнопку «Установка» до тех пор пока подсветка LCDне начнетменяться (как начнет меняться кнопку отпустить), устройство запишет показания 0% БЕНЗИН СОЛЯРА в первые 3 ячейки EEPROM МК. Далее на LCDпоявится надпись «maxуровень 100%» БЕНЗИН СОЛЯРА(красная подсветка) рисунок 4.

рис. 4

20150414 022155

 

Погружаете измеритель вертикально в полную емкость до самого дна, ждете около минуты пока жидкость наберется в конденсатор и устаканится, нажимаете и удерживаете кнопку «Установка» снова до тех пор пока подсветка LCDне начнет меняться, как начнет меняться кнопку отпустить. Затем на LCDпоявится надпись «minуровень 0%» КЕРОСИН (синяя подсветка) рисунок 5.

рис. 5

20150414 022231

 

Если у вас есть емкость с керосином, то вытащите конденсатор из предыдущего топлива подождав пока оно стечет с конденсатора, нажимаете и удерживаете кнопку «Установка» до тех пор пока подсветка LCDне начнет меняться, как начнет меняться кнопку отпустить. После чего на LCDпоявится надпись «maxуровень 100%» КЕРОСИН (красная подсветка)рисунок 6.

рис. 6

20150414 022306

 

Погружаете измеритель вертикально в полную емкость до самого дна, ждете около минуты пока жидкость наберется в конденсатор и устаканится, нажимаете и удерживаете кнопку «Установка» до тех пор пока подсветка LCDне начнет меняться, как начнет меняться кнопку отпустить. Дальше всё тоже самое только с маслом, рисунок 7.

рис. 7

20150414 022318

 

После установки уровня масла «max уровень 100%» рисунок 8.

рис. 8

20150414 022326

 

и нажатия кнопки «установка» устройство перейдет в рабочий режим измерения и индикации расчета по бензину и солярке. Для смены уставок топлива нажать кнопку «Смена» и удерживать пока топливо не сменится.

Смена ГСМ производится по кругу,

 

20150414 022343

 

->

 

20150414 022047

 

 ->

 

20150414 022059

 

 

и сначала. Если вам нет необходимости обучать прибор всем видам ГСМ или вам нужно обучить прибор на бензине в одном месте, на керосине в другом месте и на масле в третьем месте, то:

  1. При первом включении, установите min и max для бензина, соляры, для смены minmax для керосина нажмите и удерживайте 1 сек кнопку «Смена», появится надпись установки minmax для керосина, если нужно устанавливать minmax для масла, нажмите и удерживайте 1 сек кнопку «Смена» появится надпись установки уровней для масла.
  2. Если вы уже обучили устройство и хотите его переобучить, или доучить необходимо: при выключенном питании, нажать и удерживать кнопку «Установка» и включить питание устройства. Выбрать то ГСМ которое хотите обучить или переобучить, и проделать те же операции как при первом включении.
  3. Если достаточно обучить одному ГСМ, то после первого включения выбрать нужное топливо нажимая на 1 сек кнопку «Смена», установить для него установки minmax, затем выключить и включить устройство, или нажимать на 1 сек кнопку «Смена» пока не появится рабочий режим устройства. Необученные ГСМ будут показывать 100% или всякую ерунду.

Особое внимание стоит обратить на коаксиальный кабель соединяющий жидкостный конденсатор с устройством. Эксперименты проводил с видеокабелем соединяющим DVD плейер с телеком, результаты отрицательные, при сгибании кабеля очень неплохо меняется его емкость, и смотанный в рулончик и с пустым конденсатором емкость гуляла аж до 38%. Смотанная витая пара тоже не устроила по тем же причинам. Отличные результаты показал коаксиальный кабель выносной антенны от GSM модема, емкость стабильная гуляния при скручивании и изгибах нет, а вот кабель до термодатчика как раз с видеокабеля. Фото верха и низа жидкостного конденсатора, а также расположение термодатчика DS18B20 на рис. 9:

 

рис. 9

20150413 141316

20150413 135310

 

И наконец проверка боем мерим солярку на рисунке 10:

 

рис. 10

20150414 155339

 

Мерим уровень бензина в такой же емкости на рисунке 11:

 

рис. 11

20150414 152722

 

Измерение уровня керосина и масла выглядит точно также, только с соответствующими надписями.

Все устройство на рисунке 12:

 

рис.12

20150414 152544

 

Фото платы внешний вид индуктивностис закрытым сердечником, а также монтаж LM311 на рисунке 13:

 

рис. 13

20150411 225231

 

Фото печатной платы, дроссель слева, LM311 cподрезанными контактами переделан для поверхностного монтажа.

От себя могу сказать, что штука получилась весьма занятная, успехов вам в разработке новых и полезных устройств.

 

Плата нарисована вSprint-Layout 6.0

Прошивка в приложении

Схема устройства в sPlan 7.0  скачать 

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !

С вопросами на форум

 

 

 

Read 11696 times Last modified on Воскресенье, 19 апреля 2015 12:59

Все права принадлежат ChipMK.ru. При копировании материала ссылка обязательна. 2011-2017 © ChipMK.ru

ChipMk.ru Яндекс.Метрика
PRCY.ru