Czujnik zbiornika w łodzi: pływak, ciśnienie, ultradźwięki czy radar?

Większość czujników w zbiornikach nie mierzy bezpośrednio liczby litrów w zbiorniku. Zamiast tego mierzą na przykład wysokość cieczy, odległość od powierzchni cieczy, ciśnienie, opór lub pojemność. Następnie system przelicza zmierzoną wartość na procent lub litry.

W przypadku zbiornika prostokątnego zależność jest prosta. Jednak wiele zbiorników łodziowych ma kształt kadłuba i może być na przykład znacznie węższe u dołu niż u góry. W tym przypadku 50% wysokości cieczy niekoniecznie oznacza, że 50% objętości pozostaje.

Dlatego dobra kalibracja może być co najmniej tak samo ważna jak precyzja pomiaru czujnika.

1. Czujniki rezystancyjne zbiornika: proste i sprawdzone

Czujniki rezystancyjne zbiorników są stosowane na łodziach od dziesięcioleci i nadal są powszechnie stosowane do pomiaru poziomu paliwa i wody.

Pływak podąża za powierzchnią cieczy i zmienia opór elektryczny czujnika. Typowe rozwiązania to pływak umieszczony na końcu ruchomego ramienia lub czujnik pionowy, w którym pływak porusza się wzdłuż rury lub pręta.

Technologia jest tania, sprawdzona i stosunkowo łatwa w naprawie. Wadą są przede wszystkim części mechaniczne. Pływak może się zatrzeć, zużyć lub ulec uszkodzeniu przez osady.

Stary darczyńca może stać się mądrzejszy

Czujnik rezystancyjny nie musi być wyposażony w staromodny system zbiorników. Inteligencja może kryć się w elektronice odczytującej sygnał.

Na przykład Victron Cerbo GX może odczytywać rezystancyjne czujniki zbiorników i integrować poziom z innymi systemami monitorowania łodzi. Informacje o zbiornikach można również przesyłać przez NMEA 2000.

Simarine oferuje podobną możliwość między innymi poprzez SCQ25T i PICO.

Dzięki nowoczesnej elektronice i kalibracji możliwe jest również skompensowanie nieregularnego kształtu zbiornika i uzyskanie lepszego oszacowania rzeczywistej objętości.

Dlatego nie należy wymieniać działającego czujnika w zbiorniku tylko dlatego, że chcemy unowocześnić system monitorowania zbiornika.

W przypadku oleju napędowego i świeżej wody tradycyjny czujnik rezystancyjny może być nadal bardzo dobrym wyborem.

2. Czujniki pojemnościowe zbiornika

Czujniki pojemnościowe mierzą poziom poprzez zmiany pojemności elektrycznej i mogą być konstruowane bez ruchomych części.

Istnieją również rozwiązania, które w odpowiednich warunkach mogą wykrywać poziom cieczy przez ściankę, na przykład, plastikowego zbiornika. Eliminuje to konieczność montażu elementów mechanicznych wewnątrz zbiornika.

Technologia ta zależy jednak od właściwości cieczy, materiału zbiornika i grubości ścianek. Dlatego należy dobrać odpowiedni czujnik do konkretnej instalacji.

3. Czujnik ciśnienia

Czujniki hydrostatyczne mierzą ciśnienie w słupie cieczy nad czujnikiem. Im wyższy poziom cieczy, tym wyższe ciśnienie.

Technologia ta nie posiada ruchomych części, dobrze sprawdza się nawet w głębokich zbiornikach i nie wymaga wyraźnego widoku powierzchni cieczy.

Wadą jest to, że czujnik lub przyłącze ciśnieniowe zazwyczaj styka się z cieczą. Gęstość cieczy wpływa również na zależność między ciśnieniem a poziomem.

Czujniki ciśnienia mogą być zatem dobrą alternatywą np. dla wody słodkiej i oleju napędowego, ale są mniej atrakcyjne w miejscach, gdzie poważnym problemem są zanieczyszczenia i osady.

4. Ultradźwięki: jak mały sonar w zbiorniku

Czujnik ultradźwiękowy jest zamontowany na szczycie zbiornika i wysyła impuls dźwiękowy w kierunku powierzchni cieczy. Mierząc czas powrotu echa, system może obliczyć poziom.

Maretron TLM100 to sprawdzony przykład urządzenia, które można stosować między innymi do oleju napędowego, świeżej wody, ścieków, ścieków czarnych i oleju.

Dużą zaletą jest to, że nie ma potrzeby umieszczania w cieczy pływaka ani długiego bagnetu.

Wadą jest to, że czujnik potrzebuje wyraźnego echa. Piana, konstrukcja zbiornika, przeszkody wewnętrzne i przechylenie łodzi mogą wpływać na pomiar. Przetworniki ultradźwiękowe mają również obszar najbliżej czujnika, w którym pomiar jest ograniczony, tzw. martwą strefę.

5. Radar: nowoczesny bezkontaktowy pomiar zbiorników

Radar również działa na zasadzie odbić, ale zamiast dźwięku wykorzystuje fale elektromagnetyczne.

Technologia ta jest szczególnie interesująca w miejscach, gdzie piana, gazy, brud i powłoki mogą powodować problemy z innymi metodami pomiaru. Nowoczesne czujniki radarowe stały się na tyle małe, że mogą być przydatne nawet na łodziach rekreacyjnych.

Wśród interesujących opcji znajdują się Simarine STR1 i STR2, a także Safiery STAR-Tank.

Simarine STR1: radar dla istniejącej instalacji

STR1 wykorzystuje radar do pomiaru poziomu bez konieczności stosowania mechanicznego pływaka zanurzonego w cieczy, ale można go zintegrować z systemami przeznaczonymi do tradycyjnych analogowych czujników zbiornikowych.

Dzięki temu STR1 staje się szczególnie interesujący, gdy chcemy przejść na pomiar bezkontaktowy bez konieczności przebudowy całego systemu monitorowania zbiornika.

Simarine STR2: radar bezpośrednio do NMEA 2000

STR2 bazuje na bezpośredniej integracji z NMEA 2000.

Rozwiązanie to sprawdza się w nowoczesnych instalacjach, w których informacje o zbiorniku powinny być wyświetlane na kompatybilnym nawigatorze lub innym wyświetlaczu NMEA 2000.

Różnica pomiędzy STR1 i STR2 pokazuje coś ważnego: wybór dotyczy nie tylko sposobu pomiaru poziomu, ale także sposobu przekazywania informacji do reszty łodzi .

Safiery STAR-Tank: bezprzewodowy radar dla Victron

Safiery STAR-Tank również wykorzystuje radar, ale wybrał inne rozwiązanie systemowe.

Czujnik jest zasilany bateryjnie i przesyła informacje o zbiorniku bezprzewodowo przez Bluetooth do kompatybilnego systemu Victron GX.

W przypadku niektórych zbiorników niemetalowych czujnik można zamontować także na zewnątrz, na górze zbiornika.

W przypadku prawidłowej instalacji może to oznaczać:

Bez pływaka, bagnetu, kabla sygnałowego do zbiornika, a w niektórych przypadkach bez wiercenia.

Istnieją różne rozwiązania dotyczące wody, ścieków i paliwa, dlatego zawsze należy sprawdzić wymagania instalacyjne bieżącego modelu.

Trzy różne drogi z radarem

Simarine i Safiery ilustrują trzy ciekawe sposoby wykorzystania tej samej podstawowej techniki pomiarowej.

Simarine STR1 wykorzystuje radar, ale można go zintegrować z systemem wymagającym bardziej tradycyjnego czujnika zbiornika.

Simarine STR2 wykorzystuje radar i wysyła informacje o zbiorniku bezpośrednio do NMEA 2000.

Safiery STAR-Tank wykorzystuje radar i przesyła informacje bezprzewodowo do Victron GX.

To, które rozwiązanie okaże się najlepsze, zależy w dużej mierze od tego, jaką elektronikę mamy już na pokładzie.

6. Która technologia jest odpowiednia dla danego płynu?

Słodkowodne

Ilość świeżej wody jest stosunkowo łatwa do zmierzenia i większość technik jest skuteczna.

W standardowym, prostokątnym zbiorniku, tradycyjny czujnik rezystancyjny lub pojemnościowy często wystarcza. Radar jest szczególnie interesujący, jeśli chcesz uniknąć konieczności instalowania komponentów wewnątrz zbiornika lub uprościć instalację.

Nasz werdykt: jeśli pomysł jest prosty, postaw na prostotę.

Diesel

W przypadku silników Diesla dobra kalibracja staje się ważniejsza, ponieważ zbiorniki paliwa mają często nieregularny kształt i są dopasowane do kadłuba.

Tradycyjne czujniki rezystancyjne nadal działają dobrze, natomiast czujniki ultradźwiękowe i radarowe umożliwiają pomiar bezkontaktowy.

Maretron TLM100 wykorzystuje ultradźwięki, natomiast Simarine STR1 i STR2 to przykłady alternatyw bazujących na radarze.

Nasza ocena: Priorytetem jest niezawodność działania i dobra kalibracja, a nie tylko najnowocześniejsza technologia pomiarowa.

Benzyna

W przypadku benzyny najważniejsze jest bezpieczeństwo.

Czujnik współpracujący z olejem napędowym lub wodą nie jest automatycznie odpowiedni do benzyny. Konkretny produkt musi być przeznaczony do zbiorników benzyny i zainstalowany zgodnie z instrukcją producenta.

Na przykład Maretron TLM150 to czujnik ultradźwiękowy zaprojektowany specjalnie do zbiorników benzyny.

Nasza ocena: Zawsze sprawdzaj przeznaczenie konkretnego produktu przed jego zamontowaniem w zbiorniku paliwa.

Szara woda

Szara woda może zawierać mydło, tłuszcz, włosy i inne zanieczyszczenia, które z czasem mogą mieć wpływ na czujniki mechaniczne.

To właśnie tutaj pomiary bezkontaktowe stają się znacznie atrakcyjniejsze.

Nasza ocena: Ultradźwięki i radar są często lepszą alternatywą niż mechaniczny pływak.

Blackwater

Szambo jest prawdopodobnie najwyraźniejszym obszarem zastosowania bezdotykowego pomiaru zbiornika.

Papier, odpady i powłoki stwarzają trudne warunki dla części mechanicznych. Pomiar można wykonać za pomocą radaru lub ultradźwięków, umieszczając je na górze zbiornika.

Nasza ocena: Zacznij od obserwacji radaru lub ultradźwięków.

NMEA 2000 nie zwiększa dokładności przetwornika

Łatwo uwierzyć, że czujnik NMEA 2000 automatycznie dokonuje lepszych pomiarów niż czujnik analogowy.

To nie jest tak.

NMEA 2000 to przede wszystkim sposób przesyłania informacji:

Zbiornik → przetwornik → kalibracja → NMEA 2000 → wyświetlacz

Na przykład Maretron TLM100 i TLM150 wykorzystują ultradźwięki do pomiaru, a następnie przesyłają informacje o zbiorniku przez NMEA 2000. Simarine STR2 wykorzystuje radar do pomiaru, a NMEA 2000 do dystrybucji informacji.

Tradycyjny czujnik rezystancyjny może również dostarczyć bardzo przydatnych informacji, jeśli czujnik działa prawidłowo i system ma dobre możliwości kalibracji.

Techniki w skrócie

Czujnik rezystancyjny
Prosta, tania i sprawdzona alternatywa, zwłaszcza dla wody pitnej i oleju napędowego. Wadą są elementy mechaniczne w cieczy.

Czujnik pojemnościowy
Brak ruchomych części i możliwość przechowywania zarówno wody, jak i paliwa. Materiał zbiornika, płyn i sposób montażu mają ogromne znaczenie.

Czujnik ciśnienia
Nadaje się na przykład do wody słodkiej i oleju napędowego, a także działa w głębokich zbiornikach. Czujnik zazwyczaj ma kontakt z cieczą.

Ultradźwięk
Pomiar bezkontaktowy, który sprawdza się w przypadku wielu typów zbiorników. Piana, nachylenie, przeszkody wewnętrzne i martwa strefa mogą mieć wpływ na wynik.

Radar
Technologia bezkontaktowa, szczególnie interesująca w przypadku szarej i czarnej wody, ale z odpowiednim produktem może być również stosowana do wody i paliwa. Należy wziąć pod uwagę instalację i materiał zbiornika.

Benzyna to przypadek szczególny. Niezależnie od technologii pomiaru, należy używać produktu przeznaczonego specjalnie do benzyny.

Kilka konkretnych przykładów

Jeśli chcesz podłączyć czujnik zbiornika bezpośrednio do NMEA 2000, przykładem jest Maretron TLM100 z ultradźwiękami, natomiast Simarine STR2 wykorzystuje radar.

Jeśli chcesz zmodernizować starszą instalację analogową, warto najpierw zachować istniejący czujnik rezystancyjny i podłączyć go do nowoczesnej elektroniki. Jeśli chcesz również zmienić sam pomiar na radarowy, Simarine STR1 będzie interesującą alternatywą.

Jeśli łódź jest już wyposażona w czujnik Victron Cerbo GX, można bezpośrednio użyć istniejących, kompatybilnych czujników rezystancyjnych. W przypadku czujników z innymi typami sygnału dostępny jest czujnik Victron GX Tank 140.

Jeśli natomiast zależy Ci na bezprzewodowym pomiarze radarowym zintegrowanym z systemem Victron GX , Safiery STAR-Tank będzie ciekawym rozwiązaniem.

Wniosek: wybieraj myślą, a nie technologią

Najbardziej zaawansowany wskaźnik paliwa nie jest automatycznie najlepszy.

W przypadku prostego zbiornika na wodę słodką, tradycyjny czujnik rezystancyjny sprawdzi się doskonale. Jeśli łódź posiada już działające czujniki, nowoczesna elektronika może również zapewnić lepszą prezentację i kalibrację bez konieczności przebudowy zbiorników.

W przypadku oleju napędowego szczególnie ważny jest kształt zbiornika i możliwość dobrej kalibracji.

W przypadku szarej, a zwłaszcza czarnej wody, bezkontaktowe radary i ultradźwięki mają większe zalety, ponieważ w zanieczyszczonej cieczy nie muszą znajdować się żadne elementy mechaniczne.

Radar to szczególnie interesujące rozwiązanie. Simarine STR1 pokazuje, jak radar może zostać wykorzystany do modernizacji bardziej tradycyjnej instalacji, podczas gdy STR2 pasuje do systemu NMEA 2000. Safiery pokazuje trzecią drogę poprzez bezprzewodową integrację z Victron GX.

Więc zamiast pytać:

Który wskaźnik paliwa jest najlepszy?

czy lepiej zapytać:

Który czujnik najlepiej sprawdzi się w przypadku danej cieczy, kształtu zbiornika oraz elektroniki już zamontowanej na pokładzie?

Krótki przewodnik

Prosty zbiornik na świeżą wodę: Zacznij od czujnika rezystancyjnego lub pojemnościowego.

Istniejący czujnik zbiornika: Zachowaj go, jeśli to możliwe i zintegruj z nowoczesną elektroniką.

Przejście z tradycyjnego przetwornika na radar: Przyjrzyjmy się na przykład Simarine STR1.

Radar bezpośrednio do NMEA 2000: Simarine STR2 to interesująca opcja.

Ultradźwięki bezpośrednio do NMEA 2000: Maretron TLM100 lub TLM150 dla benzyny.

Diesel: Czujnik rezystancyjny, ultradźwiękowy lub radarowy może działać dobrze. Należy zwrócić szczególną uwagę na kalibrację.

Benzyna: Należy używać wyłącznie produktu przeznaczonego specjalnie do zbiorników benzyny.

Szara woda: Zacznij od obserwacji ultradźwięków lub radaru.

Ścieki/szamba: Radar i ultradźwięki to zazwyczaj najciekawsze technologie.

Łódź z Victron GX: Najpierw sprawdź, czy można podłączyć istniejące przetworniki. W przypadku radaru bezprzewodowego, opcjonalnie dostępny jest Safiery STAR-Tank.