Sonda paliwa/pływak

Kontrola paliwa - czyli sonda paliwowa w akcji

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

Kontrola paliwa w firmie - pływak czy sonda?

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.

 

Skontaktuj się

Sonda paliwa - zasada działania

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 cyfrowoanalogowego 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.

Sonda paliwa - jaką wybrać?

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 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.

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 oddzielającą 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 paliwa - zapłaciłem, a nie działa!

Czyli ciągle brak kontroli paliwa.

Aby sonda paliwa prawidłowo działała, czyli umożliwiała pełną i wiarygodną kontrolę paliwa w firmie, musi być poprawnie zainstalowana na zbiorniku. Głównym problemem jest złe umiejscowienie sondy. Podstawowym wymogiem jest instalacja czujnika sondy w środku zbiornika. Jest to warunek konieczny aby kontrola zużycia paliwa była w ogóle możliwa. W przeciwnym wypadku uzyskamy wskazania podobne do pływaka paliwowego, czyli mamy wyrzucone pieniądze na cały system kontroli paliwa GPS. Kierowcy się śmieją, a prezes ma kolejny problem.

 

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.

Jak oszukać sondę paliwa?

Każde urządzenie GPS, można oszukać lub zniszczyć. Zabezpieczenie zbiornika paliwa przed kradzieżą, jakim jest sonda paliwa, można uszkodzić na wiele sposobów. Kierowcy na CB radio w rozmowach miedzy sobą przekazują sobie informacje i doświadczenia jak działa sonda i jak ją zniszczyć, aby nie pozostawić śladu. Nasi instalatorzy sytemów GPS, niejednokrotnie są „wypytywani” głównie przez kierowców TIR: A co to jest? A po co to? Jak to działa? itd. Podczas rozmowy można od razu podzielić kierowców na dwie grupy, oczywiście żadna nie kradnie paliwa:

  • Grupa obojętnych na życie.
    Często mówią: Nie obchodzi mnie to. A niech instalują sobie. Ja tam robię swoje. Już nie takie rzeczy w życiu widziałem.
  • Grupa czujna, nerwowa.
    Ich wypowiedzi: Jak to działa? Co to mierzy? Radio mi zakłóca! Szkoda na to pieniędzy! Znajomy to ma, ale ciągle się psuje.

Oczywiście psuje się, szczególnie jak ktoś w tym pomaga. Jest kilka metod niszczenia: od mechanicznych poprzez chemiczne po elektroniczne. Niektóre metody są skuteczne, gdy sonda paliwa jest nieprawidłowo zamontowana w zbiorniku. Inne są na tyle brutalne, że żadna próba ochrony sondy nie pomoże. Większość prób uszkodzenia lub zniszczenia nie pozostawia śladów, ale…Możemy chronić skutecznie cały zbiornik i sonde paliwa przed uszkodzeniem w sposób pośredni. Instalując np. monitoring wideo na ciągniku siodłowym, jesteśmy wstanie wykryć kto ingerował w instalację paliwową oraz systemu GPS i udowodnić potem sprawcy jego działanie. Często wystarczy jeden taki złapany przypadek, a kierowcy odpuszczają sobie kradzieże w całej firmie. Tym bardziej, jeżeli uświadomi się pracownikowi i kierowcę o konsekwencjach takich działań. Często jest to zwolnienie dyscyplinare, wpis w akta osobowe, kara finansowa, ale również mogą być skutki karne z pozbawieniem wolności włącznie!

Kodeks Karny art. 288

§ 1. Kto cudzą rzecz niszczy, uszkadza lub czyni niezdatną do użytku, podlega karze pozbawienia wolności od 3 miesięcy do lat 5.
§ 2. W wypadku mniejszej wagi, sprawca podlega grzywnie, karze ograniczenia wolności albo pozbawienia wolności do roku.
§ 3. Karze określonej w § 1 podlega także ten, kto przerywa lub uszkadza kabel podmorski albo narusza przepisy obowiązujące przy zakładaniu lub naprawie takiego kabla.
§ 4. Ściganie przestępstwa określonego w § 1 lub 2 następuje na wniosek pokrzywdzonego.

Pływak paliwa

Kontrola zużycia paliwa - pływakiem?

W samochodach ciężarowych stosuje się głównie pływaki kontaktronowe. Dzięki prostej konstrukcji są odporne na zabrudzenia i wstrząsy. Pływak zbiornikowy nie jest czujnikiem dokładnym. Błąd pomiaru może wynieść 5-10%. Nie nadaje się do kontroli paliwa i monitorowania kradzieży, chociaż w niektórych przypadkach można wykryć spuszczenie paliwa 15-20 litrów. Zadaniem pływaka jest pokazanie przybliżonej ilości paliwa w zbiorniku oraz konieczność tankowania, tzw. rezerwa.

 

Niestety pływak ułatwia kierowcom TIR kradzież paliwa. Ze względu na konstrukcję możliwe jest jego zdemontowanie i odciągnięcie paliwa przez otwór montażowy. Możliwe jest też spuszczanie paliwa przez wężyk powrotu z silnika. W takim przypadku spuszczanie odbywa się przy pracującym silniku, co dodatkowo utrudnia wykrycie ubytków. Możliwe jest też odciągnięcie paliwa przez rurkę odpowietrzającą za pomocą przenośnej pompki ręcznej. Powyższe wady pływaków można ograniczyć poprzez znakowanie np. malowanie wszystkich elementów, gdzie można dostać się do paliwa. 

Jak działa pływak?

Ruchomy pływak unosi się w paliwie i jest prowadzony w aluminiowej rurce. W pływaku umieszczony jest lekki magnes torusowy. W rurce zainstalowane są na całej długości czujniki kontaktronowe, które reagują na przemieszczający się magnes. Zwieranie styków czujników powoduje przełączanie rezystorów i zmianę oporności układu podłączonego do wskaźnika paliwa. Za liniową pracę wskazówki odpowiada prosty układ dolnoprzepustowy albo komputer pokładowy.

 
Wykrywanie kradzieży i tankowań paliwa

Główną wadą czujników pływakowych jest mała rozdzielczość pomiaru. Dokładność z jaką można określić poziom paliwa w zbiorniku zależy głownie od pojemności zbiornika oraz typu pływaka. Standardowo pływaki mają rozmieszczone czujniki co 10-40 mm. Oznacza to, że dla zbiornika, np. 600 litrów rozdzielczość pomiaru wynosi 10-50 litrów! Można przyjąć, że kierowca jest w stanie ukraść jednorazowo 50 litrów paliwa! Kolejną wadą jest praca czujnika paliwa tylko przy włączonym zapłonie. W nocy, kiedy najczęściej dokonywana jest kradzież, żaden system monitoringu GPS nie powiadomi nas, że zniknęło paliwo. Najczęściej dowiemy się nad ranem albo po przerwie, w poniedziałek. Wady tej nie posiadają sondy paliwowe.

 
Kradzieże paliwa dzięki martwej strefie

Oprócz małej rozdzielczości problemem jest martwa strefa w zbiorniku. Jest to obszar w którym ze względu na konstrukcję pływaka nie może być zmierzony pomiar paliwa. Pływak ma rozmiary około 50 mm i w przypadku spuszczenia paliwa, gdy odczyt pływaka jest na „rezerwie” około 40-50 litrów nie jest pod kontrolą. W przypadku górnej strefy, kiedy pływak opiera się o kołnierz mocujący, ilość niemierzonego paliwa może wynosić 30-60 litrów. Dlatego kradzieże najczęściej odbywają się podczas tankowania pod korek. Pływak pokazuje już maksimum, podczas gdy kierowca może jeszcze wlać 20 litrów do kanistra.

Jak obliczane jest paliwo w samochodzie?

 W większości obecnych samochodów pomiar paliwa dokonywany jest przez jednostkę PCM, która bezpośrednio odczytuje rezystancję pływaka i po przetworzeniu podaje sygnał na wskaźnik paliwa. Obecnie wszystkie sygnały rozprowadzane są przez szynę CAN, w której odczytać można wszystkie parametry pracy silnika w tym: pomiar zużycia paliwa, średnie zużycie i poziom paliwa w zbiorniku. ”, czyli dokonać kradzieży na własną rękę. Spuszczenie paliwa z baku to najłatwiejszy i najczęstszy sposób na tanią benzynę. Są trzy sposoby, aby dobrać się do tego cennego produktu: przez korek, wlew paliwa lub pływak.

 

Odczyt pływaka może odbywać się impulsowo co zapobiega przegrzewaniu się drabinki rezystorowej. Jednostka PCM oblicza na podstawie chwili zwarcia styku poziom paliwa, a stany pośrednie wyliczane są na podstawie przebiegu i średniego zużycia. I tak do zwarcia kolejnego styku w drabince rezystorowej. Mimo dokładności pomiaru PCM nie jest wstanie stwierdzić ile paliwa ubyło w zbiorniku przy kradzieży. Ilość styków kontaktronowych jest zbyt mała by wychwycić ubytki paliwa rzędu 5 czy 10 litów.

Pływak paliwa w samochodzie osobowym

W samochodach osobowych pływaki paliwowe stosowane są jako uniwersalne moduły o regulowanej wysokości, które można dopasować do wielu modeli pojazdów i wielkości zbiornika.
 

Zamiast czujników kontaktronowych stosuje się ścieżki rezystancyjne zwierane szczotkami. Zaletą takiego rozwiązania jest duża rozdzielczość pomiaru. Spotykane są  czujniki o 30 czy nawet 60 stykach. Pozwala to na odczyt paliwa nawet co 1 litr. W samochodach osobowych przy kontroli paliwa odczytuje się wskazania głównie z magistrali CAN. Jednak w dalszym ciągu pomiar pływakowy możliwy jest tylko przy włączonym zapłonie. Przy tankowaniu pod korek szczególnie duża jest martwa górna strefa pomiarowa. Odczyt prawidłowej ilości w zbiorniku może nastąpić po przejechaniu np. 100km. Co daje 5-7 litrów paliwa bez kontroli.