Устройство для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке Российский патент 2023 года по МПК G01F23/26 G01K7/22 

Настоящее изобретение относится к устройствам измерения уровня топлива в топливных баках транспортных средств.

Наиболее близким является устройство «Устройство для измерения уровня топлива в баке» по патенту РФ №68124 (дата приоритета 19.06.2007), содержащее датчик уровня, выполненный в виде емкости, и аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем интерфейса и микропроцессором, при этом выводы датчика непосредственно соединены со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом микропроцессора, выход последнего связан со входом преобразователя интерфейса, а выход последнего подсоединен к однопроводной магистрали передачи данных на блок сбора и передачи данных. При этом в качестве аналого-цифрового преобразователя использован преобразователь емкость-код с интерфейсом I²С и термодатчиком, в качестве преобразователя интерфейса использован цифровой преобразователь с интерфейсом LIN, имеющий в своем составе стабилизатор питания с низким падением напряжения, а в качестве устройства управления использован восьмиразрядный микроконтроллер.

Данное устройство не обладает достаточной надежностью, особенно при эксплуатации транспорта в холодное время года. Причиной этому становятся твердые частицы в топливе, изменяющие свое агрегатное состояние с понижением температуры. При работе транспортного средства в условиях низких температур твердые частицы, продвигаясь с топливом, оседают в топливном баке и в узких местах системы питания, препятствуя циркуляции топлива в системе питания двигателя, что приводит к остановке двигателя. Поэтому необходимо предотвратить замерзание топлива за счет установки нагревателя в зону забора топлива в топливном баке. Но при отводе тепла от нагревателя к топливу, появляется опасность перегрева, что может вызвать выход из строя нагревателя. Также низкие температуры вызывают существенные изменения уровня топлива в баке, в результате чего его объем уменьшается. Поэтому необходимо контролировать температуру нагрева топлива и уровень топлива.

Задача и технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения уровня топлива за счет введения температурной коррекции уровня топлива, что позволит осуществить контроль за расходом топлива, и как следствие сокращение затрат на топливо, и обеспечит бесперебойную эксплуатацию транспорта.

Технический результат достигается устройством для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке, содержащим емкостный датчик уровня топлива, микроконтроллер, соединенный с преобразователем интерфейса, который в свою очередь подсоединен к магистрали передачи данных на электронный блок управления, а также стабилизатор напряжения питания и датчик температуры топлива. Причем данное устройство дополнительно снабжено прецизионным таймером и цифровым изолятором, выход которого соединен со входом микроконтроллера, а выводы емкостного датчика уровня топлива соединены с входом прецизионного таймера, выход которого соединен с цифровым входом микроконтроллера. В свою очередь выход датчика температуры топлива соединен с аналоговым входом микроконтроллера, при этом магистраль передачи данных выполнена двухпроводной.

На чертеже изображена электрическая схема заявленного устройства.

Устройство для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке содержит емкостный датчик уровня топлива (1), микроконтроллер (2), цифровой изолятор (3), датчик температуры (4), прецизионный таймер (5), преобразователь интерфейса (6), магистраль передачи данных (7), стабилизатор напряжения питания (8).

Емкостный датчик уровня топлива (1) состоит из переменного конденсатора С1, и параллельно подсоединенный к нему, постоянный конденсатор С2.

В качестве микроконтроллера (2) использован восьмиразрядный микроконтроллер STM8 фирмы STMicroelectronics (Европейский союз).

В качестве цифрового изолятора (3) использована микросхема ADUM1201 фирмы Analog Devices (США). Цифровой изолятор (3) используется для программирования микроконтроллера (2), то есть передает данные с возможностью одновременного преобразования уровней передаваемых сигналов.

В качестве датчика температуры топлива (4) использован терморезистор с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления.

В качестве прецизионного таймера (5) использована микросхема NA555 фирмы Texas Instruments (США).

При этом в качестве преобразователя интерфейса (6) использован цифровой преобразователь с интерфейсом CAN, который формирует и рассылает импульсы по шинам, то есть по двухпроводной магистрали CAN (7). В качестве преобразователя интерфейса (6) использована микросхема МСР2561 фирмы Microchip (США).

В качестве стабилизатора напряжения (8) питания использована микросхема L7805CO2T-TR фирмы STMicroelectronics (Европейский союз).

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания от аккумулятора на стабилизатор напряжения (8), последний преобразует входное напряжение бортовой сети из 24 В в 5 В, необходимое для питания микросхем и измерительных систем. Преобразованное напряжение одновременно подается на микроконтроллер (2), цифровой изолятор (3), датчик температуры (4), прецизионный таймер (5), преобразователь с интерфейсом CAN (6).

Емкостный датчик уровня топлива (1), состоящий из переменного конденсатора С1 и подсоединенного параллельно ему постоянного конденсатора С2, после подачи напряжения питания на устройство, начинает циклически заряжаться и разряжаться. Время заряда и разряда прямо пропорционально емкости конденсатора С1, а она, в свою очередь, тем больше, чем больше топлива в баке автомобиля. При этом прецизионный таймер формирует на выходе периодический сигнал прямоугольной формы, частота которого обратно пропорциональна времени заряда-разряда емкостного датчика, и передает его на микроконтроллер (2) и преобразует ее в цифровой код. Микроконтроллер (2) производит измерение частоты, а дальше происходит передача результирующих данных через преобразователь интерфейса (6) по двухпроводной магистрали (7) CAN в электронный блок управления (ЭБУ) автомобиля (не показано).

При эксплуатации транспорта, например, в условиях низких температур, на топливозаборнике в зоне забора топлива устанавливают нагреватель, используемый для нагрева топлива до оптимальной температуры, которое поступает в систему питания двигателя. Там же устанавливают датчик температуры топлива (1), который фиксирует температуру топлива, то есть сигнал от датчика температуры топлива определяет фактическую температуру топлива. Датчик температуры топлива (1) представляет собой терморезистор с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления. Это значит, что с ростом температуры, сопротивление терморезистора уменьшается. При подаче преобразованного напряжения от стабилизатора напряжения (8), датчиком температуры (1) топлива выдается выходное напряжение, зависящее от сопротивления терморезистора. Далее выходное напряжение подается на аналоговый вход микроконтроллера (2), который преобразует его в цифровой код и передает через преобразователь интерфейса (6) по двухпроводной магистрали CAN (7) в ЭБУ автомобиля (не показано).

Использование такой схемы для измерения уровня топлива в баке обеспечивает точность измерения уровня топлива за счет температурной коррекции топлива в баке.

Настоящее изобретение относится к устройствам измерения уровня топлива в топливных баках транспортных средств. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня топлива за счет введения температурной коррекции уровня топлива, что позволит осуществить контроль за расходом топлива. Сущность: устройство для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке содержит емкостный датчик уровня топлива, микроконтроллер, соединенный с преобразователем интерфейса, который в свою очередь подсоединен к магистрали передачи данных на электронный блок управления, а также стабилизатор напряжения питания и датчик температуры топлива, при этом устройство дополнительно снабжено прецизионным таймером и цифровым изолятором, выход которого соединен со входом микроконтроллера, а выводы емкостного датчика уровня топлива соединены с входом прецизионного таймера, выход которого соединен с цифровым входом микроконтроллера. В свою очередь выход датчика температуры топлива соединен с аналоговым входом микроконтроллера, при этом магистраль передачи данных выполнена двухпроводной. 1 ил.

Устройство для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке, содержащее емкостный датчик уровня топлива, микроконтроллер, соединенный с преобразователем интерфейса, который в свою очередь подсоединен к магистрали передачи данных на электронный блок управления, стабилизатор напряжения питания и датчик температуры топлива, отличающееся тем, что дополнительно снабжено прецизионным таймером и цифровым изолятором, выход которого соединен со входом микроконтроллера, причем выводы емкостного датчика уровня топлива соединены с входом прецизионного таймера, выход которого соединен с цифровым входом микроконтроллера, в свою очередь выход датчика температуры топлива соединен с аналоговым входом микроконтроллера, при этом магистраль передачи данных выполнена двухпроводной.