Tankanzeige

Bild: einfacher Schwenkarmschwimmer - die Rundanzeige wurde nicht verwendet.

Allgemeines

Die entwickelte Tankanzeige (befindet sich zur Zeit in der Flugerprobung) dient zur genauen Messung und Darstellung der Kraftstoffmenge eines Tanks. Tanks sind selten einfache zylindrische Körper und Tankgeber können durch ihre Funktionsweise (z.B. Schwimmer am Schwenkarm) nicht immer lineare Werte liefern. Das führt dazu, dass einfache Kraftstoffanzeigen bestenfalls in der Voll- und Leer-Stellung richtige Werte anzeigen. Das aber auch nur, wenn die Tankgeber in der Lage sind, diese Endstellen zu erfassen. Vielfach kann der Tankgeber nur in Teilbereichen messen, d.h. er erreicht z.B. aus konstruktiven Gründen nicht die ganze Voll- bzw. Leerstellung. Die Tankanzeige ermöglicht, diese Probleme (unförmige Tankbehälter, nichtlineare Tankgeber und nicht erfassbare Leer - und Vollbereiche) weitgehend zu lösen.

Bild: Arduino Uno im Gehäuse und Bedieneinheit mit Drucktaster und LCD Anzeige

Bild: Montageeinheit Geber im Tank

Funktionsmodi

1. Die Tankanzeige kann ohne Geber arbeiten. Dazu wird die vorhandene Tankmenge in die Bedieneinheit eingegeben. Der Kleincomputer rechnet entsprechend der Betriebszeit (ab Hauptschalter ein) die verbleibende Menge und die zu erwartende Flugzeit aus. Das Eingeben des neuen Tankinhalts (z.B. Nachtanken) geschieht durch drücken der Vol-Taste. Dann mit + (Tankinhalt wird um 5 Liter erhöht) und ggf. mit - (Tankinhalt wird nur um 1 verringert) den genauen Tankinhalt festlegen. Mit Set wird die Eingabe des aktuellen Tankinhalts verlassen. Nach jedem verbrauchten Liter wird der aktuelle Tankinhalt auf ganze Liter gespeichert. Bei einem Neustart steht so der aktuelle Tankinhalt wieder zur Verfügung. Dieser Modus ist nicht empfehlenswert. Den Tankinhalt anhand eines Durchschnittsverbrauchs zu errechnen ist zu ungenau.

2. Im Normalmodus (mit angeschlossenem Geber - 0-200 Ohm) wird in diesem Bereich (Bewegungsbereich des Schwimmerarms in der Praxis nur 40-180 Ohm) die Kraftstoffmenge genau angezeigt. Wegen eines ggf. unförmigen Tankbehälters und einem nichtlinearen Tankarms muss bit dem Kleincomputer (arduino) die Menge errechnet werden. Dazu muss einmalig zu den max. 11 möglichen Schwenkarmpositionen (können beliebig gewählt werden) der entsprechende Tankinhalt eingegeben werden. Zwischen diesen Positionen wird, bezogen auf dem Schwimmerstand, interpoliert.Bei der Menge an Positionen und der Tatsache dass beim Erreichen einer Position wieder die exakte Menge angezeigt wird, ist die Interpolation unerheblich. Details siehe Programmierung.

3. Die Menge welche vom Geber nicht mehr erfasst werden kann (z.B. der Schwenkarm des Gebers ist ganz unten, aber es sind z.B. immer noch 5 Ltr. im Tank (Pos 1 = 5Liter) wird ab erreichen der Pos 1 heruntergerechnet - wie im Funktionsmodus „ohne Geber“. Ein verantwortungsvoller Pilot wird i.d.R. seinen Tank nie so weit ausfliegen, aber gerade in diesen Sonderfällen beruhigt es ungemein nicht im Ungewissen zu sein. Für die frühzeitige Warnung kann eine Warnmenge eingestellt werden ab der die rote LED leuchtet. Für den Fall dass der Schwenkarm nicht weit genug nach oben ausfahren kann, d. h. für den Schwenkarm ist der Tank übervoll, beginnt die richtige Messung ab Erreichen der letzten (obersten) Position des Schwenkarms. Ein „übervoller“ Tank ist problemlos, sodass man im Flug auf das Erreichen der obersten Messposition ruhig warten kann. Kritischer ist in jedem Fall der nicht mehr erfassbare Tankinhalt unterhalb der Pos.1.

Bild: Beispiel unförmiger Tank

Hardware

Der Tankgeber:

Im Bild 1 ist ein einfacher Schwenkarmschwimmer abgebildet, es müssten jedoch auch andere Tankgeber wie z. B. Stab-Sensoren, in oder auf denen ein Schwimmer dem Füllstand folgt, geeignet sein.Voraussetzung ist, dass dieser einen elektrischen Widerstand erzeugt der gegen Masse gemessen werden kann. Der Prototyp arbeitet von ca. 40 bis 180 Ohm, es sollte auch ein anderer Ohmbereich möglich sein wobei dann die zu programmierenden Werte anders sind. Der Sensor muß für Benzin geeignet sein (sowohl der Schwimmer als auch was die Explosionsgefahr des Widerstandsabnehmers betrifft), sollte den Füllstand soweit als möglich abbilden können (min - max), einfach zu montieren sein, und nach der Montage das Tanken nicht behindern. Beim Prototyp (siehe Bild 1) wurde die Halterung verändert, sodass die Tanköffnung nicht tangiert wird. Deshalb wurde die Halterung an den bestehenden Innenflansch montiert sodass am Tank selbst keinerlei Bohrungen vorzunehmen waren. Wichtig ist, dass die Füllstandabnahme soweit wie möglich mittig im Tank erfolgt damit Schwankungen und Schwabbeln des Benzins durch Lageänderungen im Flug nicht zu sehr die Füllstandsanzeige beeinflussen. Daher ist die Position und bei Schwenkarmsensoren auch die ggf. nötige Länge und Kröpfung des Schwimmerstabes wichtig.

Der Kleincomputer:

Es wurde ein Arduino Uno verwendet welcher entsprechend programmiert ist. Dieser wertet, bezogen auf die einprogrammierten Positionen (möglich sind P1 bis P11), den Schwimmerstand (elektrischer Widerstand) aus und übergibt einem Display die vorhandenen Liter sowie die verbleibende Flugzeit.

Das Display:

Als Protopyp wurde ein Arduiono kompatibles LCD Display gewählt. Eleganter ist eine Rundanzeige wenn Rundinstrumente verbaut sind. Diese haben aber, auch wenn absolute Präzision der Anzeige gewährleistet wäre, den Nachteil dass diese, gerade wenn es eng wird, also der Tankinhalt unter der Warnschwelle liegt, schlecht abzulesen sind. Im Prinzip ist der niedrige Füllstand von Interesse, und das um so mehr, als es sich dem Ende neigt. Eine Zahlenanzeige ist da als Prototyp einfacher. Die Programmierung könnte auch bei einfachen Rundinstrumenten präzise Mengenangeben zeigen wenn bei Erreichen eines Warnmeldestandes (bereits realisiert durch eine LED) die Skalierung wieder von vorn genutzt wird.. D. h. im Normalmodus zeigt die ganze Skala von voll bis Meldestand an, ab dem Meldestand leuchtet eine LED und die Skala könnte dann vom Meldestand bis leer genutzt werden - springt also wieder zum Anfang (LED leuchtet). Alles denkbar, an dem wird gearbeitet. Als Prototyp ist jedoch die LCD Anzeige der einfachere Weg.

Programmierung

Das Gerät muss erstmalig auf den jeweilen Geber und Tank programmiert werden

elektrischer Anschluss

Das Gerät wird an die Bordelektrik angeschlossen