SONDA PALIWA

   Jeżeli chcemy mieć pełną kontrolę nad paliwem w zbiorniku musimy zastosować sondy paliwa i monitoring GPS. Jest to obecnie najlepszy sposób, aby wiedzieć ile kierowca wlał paliwa, albo ile paliwa z baku ubyło. Dodatkowo znamy godzinę i pozycję tankowania ponieważ sondy paliwa działają niezależnie od włączonego silnika i stacyjki. Opierając się na wskazaniach z pływaka lub magistrali CAN możemy określić tankowania z błędem 5-10%. Stosując sondy paliwowe błąd ten wynosi około 1-2% w przypadku prawidłowo zamontowanej sondy. Jakie są zatem wady:

• ingerencja mechaniczna w zbiornik paliwa, otwór na sondę
• koszt zakupu porównywalny z lokalizatorem GPS
• możliwość celowego uszkodzenia sondy przez kierowcę
• kłopotliwy montaż, niekiedy potrzeba wymontować zbiornik

Wykres pływaka w zbiorniku

Poniżej przedstawiono wykres paliwa typowego pływaka w samochodzie ciężarowym z małym bakiem. Dodatkowo w zbiorniku zainstalowano czujnik otwarcia wlewu paliwa (korka), który podłączony jest do lokalizatora GPS. Odczyt wskazań z pływaka jest poprzez magistralę CAN, co pokazuje że mimo uśredniania przez komputer samochodowy, wykres nie jest idealny. Wykres daje ogólny podgląd na paliwo w zbiorniku, ale o pełnej kontroli nad paliwem nie ma mowy. Małe ubytki paliwa są nie do wykrycia.

Wykres sondy w zbiorniku

Inaczej zachowuje się sonda paliwa. Wykres mówi sam za siebie. Nie ma żadnych skoków, wykres jest gładki i widać dosłownie wszystko. W przeciwieństwie do pływaka sonda paliwa pozwala na zaobserwowanie krzywej spalania w zależności od obciążenia pojazdu. Można też tankować pod korek, a system GPS po zaimportowaniu danych ze stacji paliwowych (karty paliwa) sam porówna tankowania i poinformuje o niezgodnościach. Kradzieże paliwa, w granicach 5 litrów są już do wykrycia i udowodnienia.

Jak działa sonda paliwa?

Sonda to urządzenie elektroniczne, która poprzez czujnik (sensor) wykrywa i mierzy poziom paliwa w zbiorniku. Głównym elementem sondy jest czujnik, który może być typu pojemnościowego, ciśnieniowego lub ultradźwiękowego. Sygnał z czujników doprowadzany jest do układu elektronicznego, gdzie jest przetwarzany na sygnał proporcjonalny do poziomu paliwa.  Tutaj następuje kolejny podział na sondy cyfrowe i sondy analogowe. Tak naprawdę to wszystkie sondy są cyfrowe, gdyż w każdej następuje obróbka cyfrowa sygnału. Jedynie sposób podłączenia do lokalizatora GPS może być różny.

Sonda analogowa

Najczęściej stosowanym rodzajem wyjścia sondy jest interfejs analogowy. Zazwyczaj jest to wyjście analogowe napięciowe 0-10V, ale spotkać można inne przedziały napięć. Stosowane są też wyjścia prądowe standardu przemysłowego 4-20mA. Sygnał wyjściowy jest wprost proporcjonalny do ilości paliwa. 

Wady:

• Brak kalibracji sondy w litrach,
• duża podatność na zakłócenia, przepięcia itp.
• sygnał zależny jest od jakości kabla, jego długości, starzenia się oraz wilgoci (warunki zewnętrzne),
• duża podatność sondy analogowej na próby zniszczenia. Wyjście analogowe jest wrażliwe na przepięcia i jedną z możliwości uszkodzenia sondy jest paralizator. Większość kierowców TIR posiada paralizatory np. latarka do obrony. Nie ma sposobu na udowodnienie kierowcy, że zniszczył w ten sposób sondę.

Zalety:

• Łatwość instalacji i możliwość podłączenia do każdego lokalizatora GPS.

Sonda cyfrowa

Drugim sposobem przesyłania danych jest cyfrowy interfejs RS232 lub RS485. Sygnał po obróbce nie jest już konwertowany na napięcie tylko bezpośrednio przesyłany do lokalizatora GPS. Sondy cyfrowe to jakby odwrócenie zalet i wad sondy analogowej :)
Zalety:

• kalibracja sondy do wskazań w litrach,
• możliwa zdalna zmiana oprogramowania sondy, oraz jej parametrów np. wygładzanie danych,
• brak zależności wskazań od starzenia kabla
• duża odporność na zakłócenia szczególnie RS485 i próby zniszczenia np. porażenie paralizatorem wiązki kabli sondy,
• większa dokładność ze względu na wyeliminowanie przetwarzania cyfrowo-analogowego w sondzie i dodatkowo w lokalizatorze GPS.

Wady:

• Trudniejszy montaż, potrzebna kalibracja sondy,
• Nie każdy lokalizator GPS obsługuje standard RS485 i protokół danego producenta sond.

Czyli jaka sonda do kontroli zużycia paliwa?

Ze względu na zasadę działania (przetwarzanie wielkości nieelektrycznej na elektryczną) rozróżniamy trzy główne typy sond paliwowych:

• ultradźwiękowe,
• pojemnościowe,
• ciśnieniowe.

Każda oferuje zdecydowanie większą dokładność wskazań paliwa niż pływak i wynosi ona około 1-2%. Niektórzy producenci mówią o 0,5%, ale w warunkach normalnej pracy, zmiennych środowiskowych np. temperatura, dokładność spada. Dodatkowo sondy wymagają starannego przemyślanego montażu, od którego zależy późniejszy efekt, czyli możliwość kontroli paliwa, okreslania tankowań czy wykrywania spuszczania i ubytków w zbiorniku. Również konstrukcja zbiornika, jego kształt i warunki pracy wymuszają dobór odpowiednich sond paliwowych.

W samochodach ciężarowych instaluje się głównie sondy pojemnościowe i ultradźwiekowe. W maszynach budowalnych ze względu na nieregularny zbiornik wskazane są sondy ciśnieniowe. W zbiornikach o trudnym dostępie, gdzie nie można zdemontować baku, można zainstalować sondę ultradźwiękową nie wymagającą wiercenia w zbiorniku.

Sonda pojemnościowa

Działanie sondy pojemnościowej opiera się na zmianie pojemności pomiędzy dwoma rurkami aluminiowymi podczas zmiany wysokości paliwa w zbiorniku. Paliwo swobodnie przemieszcza się między rurkami i jako dielektryk zmienia pojemność kondensatora jakim są dwie rurki sondy. 

Zalety sondy pojemnościowej:

• prosta konstrukcja,
• prosty montaż sondy,
• sygnał zależny jest od jakości kabla, jego długości, starzenia się oraz wilgoci (warunki zewnętrzne),
• najniższa cena do kontroli paliwa.

Wady:

• wrażliwość na zanieczyszczenie rurek sondy (zmiana pojemności),
• brak mozliwości dopasowania do zbiornika paliwa o nieregularnych kształtach.

Sonda ciśnieniowa

Sondy ciśnieniowe zwane hydrostatycznymi działają na zasadzie porównywania ciśnienia hydrostatycznego między membraną odzielającą paliwo w zbiorniku, a powietrzem atmosferycznym. Czujniki sondy może być na sztywno zamontowany na rurce, albo leżeć swobodnie na dnie zbiornika. 

Zalety sondy ciśnieniowej:

• bardzo mała wrażliwość na skład i zabrudzenia paliwa,
• jako jedyna sonda nadaje się do
  monitoringu paliwa w nieregularnych zbiornikach,
• większa dokładność i stabilność długoterminowa,
• duży zakres pomiarowy przy wysokich zbiornika paliwa.

Wady:

• bardziej skomplikowany montaż,
• większa podatność na uszkodzenia.

Sonda ultradźwiękowa

Działanie sondy ultradźwiękowej jest pomiar czasu jaki upływa od wysłania impulsu (pinga) od czujnika do powierzchni paliwa. Czujnik może być zainstalowany na górze zbiornika, na jego dnie, ale również pod dnem zbiornika. Ten ostatni typ sondy, jest jedynym bezinwazyjnym rodzajem sondy paliwowej!

Zalety sondy ultradźwiękowej:

• Brak wiercenia zbiornika!
• Łatwy montaż w zbiornikach maszyn m.in. budowlanych,autobusach, nietypowych i trudnodostępnych,
• możliwość pomiaru zbiorników z paliwami płynnymi LPG i CNG,
• duża dokładność i stabilność pracy.

Wady:

• wyższa cena zestawu do kontroli paliwa GPS,
• możliwość uszkodzenia kabla i sondy pod zbiornikiem paliwa.

Miejsce montażu jest takie ważne?

     Obok pokazano dwa przykłady jak miejsce montażu sondy wpływa na zobrazowanie wyników jej pracy. W normalnych warunkach kiedy samochód jedzie, nie interesuje nas za bardzo jaki jest stan paliwa w zbiorniku. Jakie jest aktualne zużycie paliwa informuje nas CAN, który pokazuje to bardzo dokładnie.
     Inna sprawa jest podczas postoju. Jedyną kontrolą nad paliwem jest sonda paliwa, działająca non stop. Jeżeli zbiornik jest w poziomie, nie ma znaczenia w którym miejscu zamontowana jest sonda. Ale jeżeli zbiornik jest przechylony sonda zaczyna odczytywać różne poziomy paliwa. W ten sposób można świadomie lub nie wpływać na wskazania sondy, oraz maskować kradzieże paliwa. Kierowcy mają dużą wiedzę na ten temat (np. krawężnik, albo poduszki pneumatyczne).

Dlaczego tak się dzieje, że monterzy źle instalują sondy?
          Powodów jest kilka. Jedni nie wiedzą, jakie to ma znaczenie i montują gdzie im łatwiej. Inni mają nieodpowiedni typ sondy do danego zbiornika i muszą źle zainstalować myśląc "jakoś to będzie". Tylko dwa rodzaje sond pozwalają zawsze prawidłowo zainstalować je na zbiorniku. Sonda paliwa ciśnieniowa i ultradźwiękowa montowana pod zbiornikiem. Są to sondy droższe niż pojemnościowe, ale gwarantujące prawidłowe działanie systemu. Szczególnie jeżeli chodzi o kontrolę paliwa w zbiorniku.
     W przypadku źle zainstalowanej sondy, niektóre firmy montujące monitoring GPS, ukrywają ten fakt, poprzez uśrednianie pomiarów. Odbywa się to albo w sondzie paliwowej, poprzez ustawienie filtra stałej czasowej, albo w systemie poprzez matematyczne uśrednianie wyników. Nie trzeba mówić, że w ten sposób nie osiągniemy dobrych wyników w kontroli paliwa, a tym bardziej możliwość udowodnienia małych kradzieży paliwa.