مؤشر الوقود

في هندسة السيارات والفضاء، يُعد مقياس الوقود أداة تُستخدم للإشارة إلى كمية الوقود في خزان الوقود . ^{[ 1 ]} في الهندسة الكهربائية، يُستخدم المصطلح للإشارة إلى الدوائر المتكاملة (ICs) التي تحدد حالة شحن البطاريات.

يتكون المقياس من جزأين:

• وحدة الإرسال - داخل الخزان
• المؤشر - على لوحة القيادة

تستخدم وحدة الإرسال عادةً عوامة متصلة بمقياس جهد ، وهو تصميم مطبوع بالحبر في السيارات الحديثة. عندما ينخفض ​​مستوى الوقود في الخزان، تهبط العوامة وتُحرك نقطة تلامس متحركة على طول المقاوم، مما يزيد من مقاومته. ^{[ 2 ]} بالإضافة إلى ذلك، عندما تصل المقاومة إلى مستوى معين، يضيء مؤشر "انخفاض مستوى الوقود" في بعض المركبات. ^{[ 3 ]}

في هذه الأثناء، تقوم وحدة المؤشر (المثبتة عادةً على لوحة القيادة ) بقياس وعرض كمية التيار الكهربائي المتدفق عبر وحدة الإرسال. عندما يكون مستوى الوقود في الخزان مرتفعًا ويتدفق التيار بأقصى قوة، يشير المؤشر إلى "F" دلالةً على امتلاء الخزان. وعندما يكون الخزان فارغًا ويتدفق التيار بأقل قوة، يشير المؤشر إلى "E" دلالةً على فراغ الخزان؛ وتستخدم بعض المركبات المؤشرات "1" (للامتلاء) و"0" (للفراغ) أو "R" (للاحتياطي) بدلاً من ذلك. ^{[ 4 ]}

يمكن أن يكون النظام آمنًا في حالة حدوث عطل . ففي حال انقطاع الدائرة الكهربائية، يُشير المؤشر إلى أن الخزان فارغ (مما يدفع السائق نظريًا إلى إعادة تعبئته) بدلًا من كونه ممتلئًا (مما قد يؤدي إلى نفاد الوقود دون سابق إنذار). كما أن تآكل أو تلف مقياس الجهد يُعطي قراءات خاطئة لمستوى الوقود. مع ذلك، ينطوي هذا النظام على مخاطر محتملة. إذ يمر تيار كهربائي عبر المقاوم المتغير المتصل بعوامة، بحيث تعتمد قيمة المقاومة على مستوى الوقود. في معظم مقاييس الوقود في السيارات، توجد هذه المقاومات على الجانب الداخلي للمقياس، أي داخل خزان الوقود. ويُشكل مرور التيار عبر هذه المقاومات خطرًا للحريق والانفجار. كما تُظهر مستشعرات المقاومة هذه زيادة في معدل الأعطال مع زيادة نسبة الكحول في وقود البنزين. يزيد الكحول من معدل تآكل مقياس الجهد، لقدرته على نقل التيار الكهربائي كالماء. تعتمد تطبيقات مقياس الجهد الكهربائي للوقود الكحولي على تقنية النبض والتثبيت، حيث تُرسل إشارة دورية لتحديد مستوى الوقود، مما يقلل من احتمالية التآكل. لذا، ثمة حاجة ماسة إلى طريقة أخرى أكثر أمانًا ولا تتطلب التلامس لقياس مستوى الوقود.

أصبحت مستشعرات مستوى الوقود من نوع المقاومة المغناطيسية شائعة في الطائرات الصغيرة، وتُقدم بديلاً محتملاً للاستخدام في السيارات. تعمل هذه المستشعرات بطريقة مشابهة لمستشعرات مقياس الجهد، ولكن كاشفًا محكم الإغلاق عند محور العوامة يُحدد الوضع الزاوي لزوج من المغناطيسات عند طرف محور ذراع العوامة. تتميز هذه المستشعرات بدقة عالية، كما أن مكوناتها الإلكترونية منفصلة تمامًا عن الوقود. يُعالج تصميمها غير التلامسي مخاطر الحريق والانفجار، بالإضافة إلى أي مشاكل متعلقة بمزيج الوقود أو الإضافات إلى البنزين، مثل مخاليط الوقود الكحولية. تُناسب مستشعرات المقاومة المغناطيسية جميع أنواع الوقود أو السوائل، بما في ذلك غاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال . يمكن أن يكون خرج مستوى الوقود لهذه المستشعرات جهدًا نسبيًا أو رقميًا عبر ناقل CAN ، وهو الخيار الأفضل . تتميز هذه المستشعرات أيضًا بخاصية الأمان التام ، حيث تُصدر إما إشارة مستوى أو لا تُصدر أي إشارة.

قد تستخدم الأنظمة التي تقيس خزانات الوقود الكبيرة (بما في ذلك خزانات التخزين تحت الأرض) نفس المبدأ الكهروميكانيكي أو قد تستخدم مستشعر ضغط، ^{[ 10 ]} متصل أحيانًا بمانومتر زئبقي ، أو مسبار فوق صوتي.

تستخدم العديد من طائرات النقل الكبيرة تصميمًا مختلفًا لمؤشر الوقود. قد تستخدم الطائرة عددًا من مجسات المكثفات الأنبوبية منخفضة الجهد (حوالي 30 في طائرة A320)، حيث يعمل الوقود كعازل . عند مستويات وقود مختلفة، تُقاس قيم مختلفة للسعة، وبالتالي يمكن تحديد مستوى الوقود. في التصاميم القديمة، تم اختيار خصائص وقيم كل مجس على حدة لتعويض شكل خزان الوقود وزوايا ميل الطائرة وانحرافها. أما في الطائرات الحديثة، فتميل المجسات إلى أن تكون خطية (السعة تتناسب طرديًا مع ارتفاع الوقود)، ويقوم حاسوب الوقود بحساب كمية الوقود المتبقية (تختلف هذه الكمية قليلاً بين الشركات المصنعة). يتميز هذا النظام بإمكانية تحديد المجس المعيب واستبعاده من حسابات الوقود. إجمالاً، يمكن أن تصل دقة هذا النظام إلى أكثر من 99%. ولأن معظم الطائرات التجارية لا تحمل على متنها إلا الكمية اللازمة للرحلة المقصودة (مع هوامش أمان مناسبة)، يسمح النظام بتحديد حمولة الوقود مسبقًا، مما يؤدي إلى إيقاف إمداد الوقود عند تحميل الكمية المطلوبة.

تُستخدم بيانات مؤشر الوقود في المركبة كبيانات قياس عن بُعد في أنظمة إدارة الأساطيل الحديثة وأنظمة إدارة الوقود . تقوم وحدة تحكم عن بُعد مُثبّتة في المصنع أو وحدة تتبع GPS مُضافة لاحقًا بجمع بيانات مستوى الوقود، إلى جانب معلومات أخرى، وإرسالها إلى البرنامج المركزي لنظام تتبع المركبات . يُعد هذا التكامل جانبًا من جوانب رقمنة الأساطيل ، أي التطور من مجرد التتبع إلى ذكاء الأعمال. ^{[ 11 ]} وهذا يُتيح لمديري الأساطيل ما يلي:

• تتبع استهلاك الوقود وكفاءة استهلاكه في جميع أنحاء الأسطول.
• راقب احتمالية حدوث سرقة للبنزين .
• خطط لمحطات التزود بالوقود كجزء من مخطط الرحلة .

مع ذلك، فإن عدادات الوقود القياسية الأصلية في العديد من المركبات ليست مصممة لقياسات عالية الدقة. فهي غالبًا ما تُصنع لتوفير مؤشر عام للسائق، وقد تكون غير دقيقة، خاصة على الطرق الوعرة أو بسبب الشكل غير المنتظم لخزان الوقود. ^{[ 12 ]}

ونظرًا لهذا النقص في الدقة، يقوم العديد من مشغلي أساطيل المركبات التجارية بتركيب أجهزة استشعار عالية الدقة لمستوى الوقود (مثل أجهزة الاستشعار السعوية أو فوق الصوتية) مباشرةً في خزان الوقود. توفر هذه الأجهزة المتخصصة بيانات أكثر دقة، مما يسمح لنظام الاتصالات عن بُعد الخاص بالأسطول بتتبع كل لتر من الوقود المضاف أثناء التزود بالوقود بدقة، واكتشاف الانخفاضات المفاجئة في مستوى الوقود التي تشير إلى محاولة سحب الوقود أو سرقته. ^{[ 13 ]}

في مجال الإلكترونيات، تتوفر دوائر متكاملة مختلفة، ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} تتحكم في حالة شحن البطاريات. وتُسمى هذه الأجهزة أيضاً "مقياس الوقود".

• مقياس التيار
• مفتاح عائم
• قائمة قطع غيار السيارات
• قائمة أدوات السيارة
• زجاج الرؤية

• الوسائط المتعلقة بمؤشرات وقود السيارات على ويكيميديا ​​كومنز
• "مقياس الوقود ووحدة الخزان" ، شرح لآلية عمل مؤشرات الحديد المتحرك ذات الملف المزدوج