Sensores de nível de combustível
Um sensor de nível de combustível é um dispositivo projetado para realizar medições precisas do nível de combustível em veículos. Essas medições, combinadas com a funcionalidade de uma plataforma de rastreamento GPS e telemática, permitem a extração dos seguintes dados:
nível de combustível no tanque do veículo
abastecimento de combustível
marcação de marcha lenta do veículo
monitoramento do consumo de combustível
prevenção de furto de combustível
abastecimentos ou drenagens de combustível
consumo de combustível por período de tempo
consumo médio de combustível (milhas por galão, mpg)
Tecnologias de detecção de nível de líquido
Para um propósito geral de detecção do volume/nível de fluido em um determinado tanque, há uma ampla gama de tecnologias de detecção disponíveis, incluindo mecânica, magnética, de pressão (hidrostática, bubbler, diferencial), eletrostática (capacitiva, indutiva), radar e ultrassônica.
Sensores mecânicos de tanque normalmente detectam a posição de um flutuador por uma ligação mecânica dentro/fora do tanque.
Sensores magnéticos de tanque comumente detectam a posição de um flutuador por uma ligação mecânica conectada do flutuador a um ímã. Sensores magnéticos modernos são baseados no efeito Hall (um fenômeno que ocorre quando uma corrente elétrica que se move através de um condutor é exposta a um campo magnético externo aplicado em ângulo reto, no qual um potencial elétrico se desenvolve no condutor em ângulo reto tanto em relação à direção da corrente quanto ao campo magnético).
Sensores de pressão incluem sensores hidrostáticos, bubbler e diferenciais. Um sensor de tanque hidrostático normalmente detecta a pressão do fluido na parte inferior do tanque. A quantidade de pressão depende do peso do fluido acima do sensor, que por sua vez depende da quantidade de fluido no tanque. Um sensor bubbler baseia-se no fato de que a quantidade de pressão necessária para forçar o ar para fora da extremidade inferior do tubo depende da pressão no fundo do tanque — uma pressão resultante da quantidade de fluido no tanque. Um sensor de pressão diferencial detecta a diferença de pressão entre o topo e o fundo do tanque e a traduz em uma quantidade de fluido.
Sensores do tipo eletrostático são representados por versões capacitivas e indutivas. Ao posicionar líquido entre os eletrodos, a capacidade do capacitor de armazenar energia muda, de modo que a capacitância real se altera.
Sensores de nível ultrassônicos operam emitindo uma sequência rápida de rajadas de ondas sonoras. Essas ondas sonoras atingem o alvo pretendido, retornam ao sensor e viajam à velocidade conhecida do som. Em seguida, o tempo que a onda sonora levou para retornar pode ser usado para calcular a distância. O radar, por contraste, não trabalha com ondas sonoras, mas com ondas eletromagnéticas.
Sensores de nível de combustível
Vários métodos têm sido empregados até agora para medir o nível de combustível: filme resistivo, resistores discretos, capacitivo, ultrassônico, etc. Sensores baseados em resistência estão entre os mais comumente usados. Esses sensores são mecanicamente conectados a um flutuador que se move para cima ou para baixo dependendo do nível de combustível. À medida que o flutuador se movimenta, a resistência do sensor muda, e a posição do ponteiro muda proporcionalmente à corrente que flui na bobina. Um FLS típico baseado em resistor é mostrado na figura abaixo.
A desvantagem do sensor baseado em contato resistivo é o desgaste do sensor devido ao contato deslizante dentro dos elementos do sensor, o que também leva à redução da durabilidade do sensor.
O princípio básico para detecção de nível de combustível baseada em capacitância é mostrado na figura abaixo. Um capacitor de placas paralelas com placas que aderem firmemente à parede externa do tanque e se estendem até próximo ao fundo do tanque. À medida que o nível do combustível muda, a quantidade de material dielétrico entre as placas muda, produzindo assim uma alteração na capacitância. Um segundo sensor capacitivo localizado perto do fundo atua como canal de referência para produzir medições ratiométricas. As capacitâncias do sensor e da referência são convertidas para digital e os dados são transmitidos via porta I2C para o PC host ou microcontrolador.
Sensores capacitivos são bastante sensíveis a mudanças nas condições ambientais; além disso, a medição de capacitância é mais difícil em comparação à medição de resistência.
Ondas ultrassônicas detectam um objeto de forma semelhante ao Radar. Ultrassom usa ondas sonoras, e Radar usa ondas de rádio. Quando um pulso ultrassônico é direcionado a um objeto, ele é refletido pelo objeto e o eco retorna ao emissor. A distância até o objeto é encontrada com base no tempo de viagem calculado do pulso ultrassônico. Ao monitorar continuamente o tempo entre o retorno refletido dos pulsos, o nível real do fluido pode ser examinado.
O Sensor Ultrassônico é a parte-chave do dispositivo transmissor ultrassônico. Esse sensor transforma energia elétrica em ondas ultrassônicas. Cristais piezoelétricos são cruciais para esse processo de conversão. Esses cristais ou geram sinais elétricos ao receber ultrassom ou oscilam em altas frequências quando energia elétrica é aplicada a eles. A detecção ultrassônica do nível de combustível envolve os seguintes desafios de implementação/medição: requisitos de calibração do transmissor, variação da velocidade do som com a variação da temperatura do ar, ecos de interferência.
Técnicas ópticas podem ser amplamente aplicadas em medições de fluxo de fluido, e são menos comuns em medições de nível de líquido. A razão é que a precisão da medição é impactada por fatores como variação da potência de radiação e sensibilidade à temperatura. No entanto, os avanços recentes nessa área visam a redução do erro de temperatura nesses dispositivos. Um exemplo de tal dispositivo é mostrado na figura abaixo.
O dispositivo real consiste em: 1- corpo, 2 - suporte, 3 - LEDs 3L107B, 4 - fotodiodos de compensação PD-19КК, 5 - fotodiodo de operação PD20-32К, 6, 7– lentes de diâmetro menor e maior, 8 - placa de circuito impresso, 9 – porcas internas, 10 – porcas de montagem, 11 - vedação O-ring, 12 - vidro de segurança, 13 - porca, 14 - colar, 15 - plugue ST1-10-5-V, 16 – espelho.
Tal dispositivo possibilita uma técnica para medir o nível de combustível registrando a intensidade do caminho óptico refletido pelo espelho no fundo do reservatório ou outro nível do reservatório. O erro típico é declarado dentro de uma faixa de 1–2%.
Aqui descrevemos algumas das tecnologias populares de detecção de nível de combustível. No entanto, obviamente existem outras técnicas disponíveis. Muitos fabricantes de sensores de combustível fornecem seus dispositivos com recursos adicionais. Alguns deles podem ser bastante avançados e úteis. Você está convidado a ler mais sobre aspectos práticos de sensores de nível de combustível em nossos documentos posteriores Tipos de sensores de nível de combustível e Instalação do sensor de nível de combustível.
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