Устройство и принцип работы датчика уровня.

В измерительной головке емкостного датчика присутствует преобразователь уровня, цифровая схема обработки сигнала, устройство обмена данными, стабилизатор питания и схема, обеспечивающая требуемую защиту входных и выходных цепей. Сопряжение с внешними приборами обеспечивается через интерфейсный кабель.

 

Рисунок 2.18 – Датчик уровня топлива

Измерение уровня горючего обеспечивается измерительной головкой в сочетании с зондом, погружаемым в топливо. Зонд представляет из себя коаксиальный конденсатор, образованный дюралевой трубкой (внешний электрод) и изолированной медной струной (внутренний электрод). Нужное натяжение струны поддерживается пружиной, находящейся в контакте разъема зонда.

Крепление датчика производится при помощи самосверлящих винтов, фиксирующих фланец датчика (вместе с прокладкой) на баке. Герметичность посадки измерительной головки поддерживается уплотнительным кольцом, размещенным в торцевой проточке.

Защита интерфейсного кабеля от механических воздействий поддерживается гибким металлорукавом.

Сохранность датчика обеспечивается использованием:

- искробезопасной измерительной цепи с нормированными значениями напряжения, индуктивности, емкости и сопротивления;

- многоуровневой защиты питающих и интерфейсных цепей; металлической оболочки измерительной головки с соответствующей степенью защиты (IP-68 по ГОСТ 14254);

- компаундным заполнением оболочки измерительной головки.

Зонд датчика при погружении в горючее исполняет функцию переменного конденсатора, емкость которого линейно находится в зависимости от значения его наполнения топливом.

 

Рисунок 2.19 Датчик уровня топлива в баке

Измерительная головка датчика выполняет линейное преобразование емкости зонда в цифровой код значения горючего, обработку полученных цифровых данных с усреднением итогов измерений, измерение температуры топливного бака и выдачу данных.

 

Работа системы ГЛОНАСС

Современная спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем. Это означает, что потребителю передается в составе навигационного сигнала информация о координатах спутников. Одновременно (синхронно) производятся измерения дальностей до навигационных спутников. Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.
На рисунке 2.20 приведена схема определений местоположения потребителя с координатами x, y, z на основе измерений дальности до четырех навигационных спутников. Цветными яркими линиями показаны окружности, в центре которых расположены спутники. Радиусы окружностей соответствуют истинным дальностям, т.е. истинным расстояниям между спутниками и потребителем. Цветные неяркие линии – это окружности с радиусами, соответствующими измеренным дальностям, которые отличаются от истинных и поэтому называются псевдодальностями. Истинная дальность отличается от псевдодальности на величину, равную произведению скорости света на уход часов b, т.е. величину смещения часов потребителя по отношению к системному времени. На рисунке показан случай, когда уход часов потребителя больше нуля – то есть часы потребителя опережают системное время, поэтому измеренные псевдодальности меньше истинных дальностей.

Рисунок 2.20 – Определение местоположения потребителя

Спутники в системе непрерывно посылают на Землю навигационные данные двух типов:

- навигационный сигнал стандартной точности (СТ). Сигналы излучаются в диапазоне L1 на частоте 1,6 ГГц;

- навигационный сигнал высокой точности (ВТ). Сигналы излучаются в диапазоне L1и L2 на частоте 1,2 ГГц.

Информация СТ обеспечивает следующую точность навигации:

- определение горизонтальных координат объекта с вероятностью 99,7% (это примерно 50-70 м);

- определение вертикальных координат объекта с вероятностью 99,7% (это примерно 70 м);

- определение вектора скорости объекта на Земле с вероятностью 99,7% (это 15 см/с);

- определение точного времени с вероятностью 99,7% (точность — 0,7 мкс).

Сигналы СТ системы ГЛОНАСС, а значит и соответствующая навигация, доступны всем пользователям, которые обеспечены приемниками ГЛОНАСС.
Точность навигации можно улучшить, применяя дополнительные методы измерений, что и было сделано в сигнале ВТ.
Сейчас сигнал ВТ имеют право использовать только пользователи Министерства обороны России. Разумеется, вопрос предоставления сигнала ВТ гражданским (частным) потребителям обсуждался, но пока по нему не вынесено никакого решения.
Для вычисления координат объекта на Земле требуются данные, как минимум, от четырех спутников ГЛОНАССа. Приемник, размещенный на объекте, автоматически измеряет расстояние до видимых ему спутников, а также определяет скорость перемещения спутников над планетой.
Параллельно с этим процессом, приемник обрабатывает сигналы от каждого из спутников, выделяя в радиосигнале метки времени и цифровые данные. Данные отражают местонахождение спутников во времени и пространстве. Помимо всего прочего, в принимаемых данных содержится информация о местонахождении других спутников. В результате измерений и принятых данных, осуществляется навигация объекта на местности. При помощи навигационной системы и приемника, расположенного на объекте, во-первых, определяются координаты объекта (пользователя), во-вторых, определяется скорость движения объекта и вся эта информация «привязывается» к высокоточной шкале UTC (Универсального координированного времени).
В результате пользователи из России могут постоянно и непрерывно использовать систему ГЛОНАСС, устанавливать приемники спутниковых сигналов на автомобили или использовать переносные приемники спутниковой навигации.

Получаемая с аппаратного комплекса(терминала) информация обрабатывается системой и предоставляется клиентам и потребителям в виде набора аналитической информации и отчётов. Всё, что им нужно для этого, – это доступ к сети Интернет. Из любой точки мира, имея возможность доступа через web-интерфейс к сайту ГЛОНАСС, в течение нескольких минут можно получить полную картину использования транспортного средства. Однако простым мониторингом дело не ограничивается: изюминкой системы были и остаются всевозможные отчёты, формирование которых становится возможным по мере накопления информации не только о маршруте движения транспортного средства или, например, строительной техники, но и о характере движения, остановках, стоянках, расходе ГСМ и т.д.

Визуально работа с системой для оператора (диспетчера) сводится к:

1- наблюдению и анализу движения транспорта на карте (причём, формат её может быть практически любым, будь то спутниковая или «километровка» Генштаба);

2- поиску и запросам на формирование отчётов;

3- импорту отчётов в доступный формат (Excel, например).

Интерфейс системы интуитивно понятен, дружественен для любого пользователя.

Непрерывность мониторинга обеспечивается с одной стороны – плотным покрытием спутниками территории страны и ближнего зарубежья, возможностью установленного на транспортном средстве оборудования накапливать информацию о движении – если терминал не может связаться ни с одним спутником.

Поскольку оборудование на транспорте является энергонезависимым, потерь информации не происходит, а сама она выдаётся действительно в реальном времени. Более того, информация о том, что связь с автомобилем потеряна,появляется в окне программы спустя 10 минут после того, как перестаёт поступать информация в реальном времени: автомобиль подсвечивается – до тех пор, пока связь не будет восстановлена. Подобная наглядность интерфейса ещё более облегчает работу с программой, ускоряет время для принятия решений по управлению транспортным средством.

Карта, с которой работает оператор, осуществляющий слежение за транспортом, интерактивна. В системе доступна функция создания произвольных зон, что улучшает уровень контроля за движением машин, реализована функция оповещения о том, покинула ли машина выделенную зону или только вошла в неё. При необходимости, карту можно масштабировать, выделяя тот или иной участок маршрута. В настройках по умолчанию масштабирование происходит таким образом, что на карте отображаются все выбранные маршруты, целиком, от исходного пункта до конечного.

Работать в системе можно как с маршрутом одной машины, так и с маршрутами нескольких транспортных средств.