Bygga egen flödesgivare för bränsleförbrukning, retro

[Janson1]

Hej, jag skulle behöva en mätare som visar nuvarande förbrukning i visning per timma. I flygplanets manual/instruktionsbok (POH) så är alla volymangivelser i gallon. I detta fall är ett gallon 3,78 liter, (skall inte förväxlas med Imp.Gallon = 4,54 L) Under normal drift så drar mitt plan mellan 10 och 14 Gallon/timma beroende på effektuttag och hur mycket jag "magrar". Jag har ställbart munstycke på motorn och använder det aktivt i princip under hela flygningens olika faser. Det finns en effekttabell där det skrivs ut vilken förbrukning man skall ha vid dom olika effekterna. För att lättare hamna rätt från början så önskar jag mig en liten mätare (visarinstrument) som man direkt med en blick kan se timförbrukningen. Att köpa mätare för flyg direkt tycker jag är otroligt dyrt utan att man får något för pengarna egentligen... Typ 5-8 tusen för själva visarinstrumentet, flera tusen för givaren osv. Givaren vill jag inte tulla på så jag letade upp en givare här hemma i gömmorna som är dels flyggodkänd, dels bra kvalité rent allmänt och den har dessutom helt rätt gänga och rätt storlek för dessa bränslemängder/timma.
https://www.peter2000.co.uk/aviation/sh ... %20NEW.pdf
Om jag förstått rätt så ger den 32000 pulser per gallon som rinner igenom den vid 16 Gallon/timma? (Jag har en 201A-6 givare)
Ett visarinstrument då, Jag hittade en voltmeter som visar 8-18 volt över 270 graders spann med tydliga siffror och bra visare.
https://vi.aliexpress.com/item/10050046 ... pt=glo2vnm
Väl hemkommen så verkar denna klocka passa mig väldigt bra. Men den behöver variabel drivspänning 8-18 volt för att ge fullt spann. För detta så tänkte jag en liten DC/DC omvandlare:
https://www.electrokit.com/dc-dc-omvand ... 3-30v-1.5a
Jag opererade först bort justerpotentiometern och satte två fasta motstånd (4100 ohm resp 200 ohm ) så nu lämnar DC-DC convertern 18,3 volt, mätaren går precis upp till max. Sen så måste ju det här pulståget från flödesgivaren tas hand om på ett vettigt sätt! Jag har där tänkt mig en Arduino NANO-modul där man putter in signalen och låter NANO:n räkna antal pulser och sen via en sk. MAP funktion omvandla pulståget (utfrekvensen) från flödesgivaren till en PWM signal (Pulse Wide Modulation) som sen styr DC-DC modulen till att lämna lägre spänning. Det blir en lite tvärt emot styrning Hög ontid på PWM ger lågt värde och låg ontid på PWM ger högt värde, ingen PWM alls ger max värde, 16 volt/16 Gallon/timma
Ja där är jag nu, jag har börjat fundera lite på själva programmet i NANO:n. Det finns något som heter PulseIn(), det ger helt enkelt en tidsangivele i microsekunder mella varje inkommen puls. Så vid 8 Gallon/timma bör flödesgivaren ge 71 pulser/sek (71 hz) vilket ger 14 millisekunder/14000 mikrosekunder mellan pulserna och vid 16 Gallon/timma blir det 160 pulser i sek (160 Hz) vilket ger 6,25 millisekunder/6250 mikrosekunder mellan pulserna. Så vid 160 hz skall NANO:n lämna ut i närheten av 0 PWM tid och vid 71 hz skall NANO:n lämna ut närmare 255 PWM. Den här PWM-utgången ger från 0- till 100 % via 256 olika steg, 128 motsvarar 50% ontid osv. Detta är helt linjärt, lätt att räkna på... Det jag funderar mest på är om jag har tytt flödesgivarens manual på rätt sätt? Jag tycker det låter som den här impellern skulle snurra igäl sig...
edit: ändrade "8 till 16 volt" till 8-18 volt

[Janson1]

Att styra DC-DC omvandlaren med hjälp av PWM från NANO-modulen går alldeles utmärkt. En diod och ett motstånd som "lurar" omvandlaren att sänka utspänningen till just 8 volt. Så ingen PWM ger 18 volt och full PWM ger 8 volt, jag tror den är hyfsat linjär där emellan? Nästa steg blir att låta en frekvensräknare med fyrkantsvåg simulera 70-160 Hz och få till mätaren att göra samma konst, från 8 till 18...
Bild:

edi: ändrade "ingen PWM ger 18 volt, inte 16!

[Janson1]

En bild på själva flödesgivaren, här sitter den i ett rostfritt skal. Den skall sitta mellan bensinpump och förgasare i motorutrymmet.

[G-son]

När du ändå gör egna mätare och har signal som visar bränsleflöde... Borde det inte vara ganska enkelt att även ordna en som visar bränsleflöde delat med hastighet = bränsleförbrukningen i förhållande till flugen sträcka?

[Towil]

Prisad var herren, pulseln() är återuppstånden.

[Janson1]

G-son: Inom flyg så räknar man i princip bara bränsleåtgång per timma. Det är väl inga problem att räkna om till bränsleåtgång per km eller mil eller så men då måste jag ha GPS signalen in också. Pga med/motvind så skiljer sig farten ganska mycket på en given sträcka...
Towil: här duger pulseIn() långt...
Nåt jag skulle vilja ha också är totalbränsleförbrukning tex mellan två tankningar. Antingen så nollar man den när man tankar och sen så räknar den upp antal liter som förbrukas eller, det bästa om man vet exakt att tankarna rymmer 326 liter och man får tankat knökfullt varje gång så vore det enklast tankemässigt. Från 326 liter och sen räknas det nedåt allteftersom.

[Janson1]

Så här blir coden som skall puttas in i Arduinon:

Kod: Markera allt

// En styrning som gör om en flödesgivares pulser till PWM signal för att driva ett visarinstrument via en DC-DC-omvandlare
// 71 pulser/sek (71 Hz) motsvarar 8 gallon/h och 160 pulser/sek (160 Hz)motsvarar 18 gallon/h
int flowpin = 2;                      // ingång från flödesgivare
long duration;                        // tid mellan två pulser i uS
int PWM;                              // mappad signal 0-255
int visning = 5;                      // utgång för visarinstrumentet


void setup()
{
 pinMode(flowpin,INPUT);              // här blir pin 2 en ingång
}

void loop()
{
 duration = pulseIn(flowpin,LOW);     // här ges tiden mellan två pulser, triggar på låg, OBS Den mäter tiden från LÅG till HÖG = halva periodtiden.
 
 if(duration >= 7500)                 // Om durationstiden är längre än 7500 uS
 {
  duration = 7500;                    // Så förblir durationstiden max 7500 uS
 }
 
 if(duration <= 3120)                 // Om durationstiden är kortare än 3120 uS
 {
  duration = 3120;                    // Så förblir durationstiden min 3120 uS
 }
 PWM = map(duration,3120,7500,5,254); // här mappas durationen om till ett PWM värde (0-255)
 
 analogWrite(visning,PWM);            // här skickas det mappade värdet ut som en PWM-signal
}                                     // Slut 

Nästa steg blir nog att få till en totalförbrukning från det att man tankat?

[Janson1]

Problem, problem... Men dom är till för att lösas! Nu stämmer min och max visning. Men däremellan är den allt annat än linjär... Det finns nog ganska många sätt att angripa detta problem på. Ett är att göra en massa if-satser. tex if(duration <= 3100 & >= 3000) { PWM = 8)} osv. Det jag nu skulle vilja ha
är en slags tabell där man först ser efter vad dom olika durationstiderna skall bli i analog visning och sen kollar vilket PWM värde som ger rätt visning.
Det finns säkert fler alternativ...

[OlleGunnar]

Hur ser din kurva ut? Går den att känna igen som en andra- eller tredjegradskurva?

[Towil]

Vilken typ av insignal är instrumentet byggt för.

[Janson1]

Enklaste först, Towil: Det är en vanlig voltmeter 8-18 Volt.
OlleGunnar: Nu vet jag inte vad andra eller tredje grads kurva innebär. Men rent generellt så händer det väldigt lite i början för att sen hända väldigt mycket för att sen ytterligare hända väldigt lite på slutet. Typ 8 volt motsvaras av 170 medans 18 volt motsvaras av 55 på en PWM-skala 1-255. Så allt (nästan) händer mellan 55 och 170 medans det händer ganska lite före och efter, men det måste vara med ändå...

[OlleGunnar]

En kurva av första graden är en rak linje.
En kurva av andra graden är en parabel.

En kurva av tredje graden kubisk parabel.

Som jag tolkar dig så har du ett samband som ser ungefär ut så här:

En sådan kurva borde gå att beskriva med en funktion som den här:

Det gäller att beräkna vad storheterna a, b, c och d skall ha för värden.
Det går att få en sådan funktion att exakt gå genom fyra olika punkter.

Om man skall skriva det i ett datorprogram kan det se ut så här:
y = a + b*x + c*x^2 + d*x^3
eller
y = a + b*x + c*x**2 + d*x**3

[Towil]

Är det du får ut här linjärt ?

Kod: Markera allt

PWM = map(duration,3120,7500,5,254)

[tronde]

Om man skall skriva det i ett datorprogram kan det se ut så här:
y = a + b*x + c*x^2 + d*x^3
eller
y = a + b*x + c*x**2 + d*x**3

Excel kan gi oss opp til 6. grads polynom fra et kurveplott.
Jeg har bare brukt Excel, men de andre gratis regnearkene har vel også noe som likner.

https://www.youtube.com/watch?v=m-vKo93Hcp8


Mindre tale
https://www.youtube.com/watch?v=moHQMBPFhbQ

[jpd]

Vad är det som inte är linjärt?

Givaren ger "pulser per gallon"
PWM blir linjärt ut.
Visaren har ett spann mellan 8-18 som också är linjärt.

Några frågor:
Vilken enhet vill du se på instrumentet? Gallon per timma?
Vad skall 8 respektive 18 motsvara i enheten ovan?

Har du en skiss på kopplingen PWM till DC/DC-omvandlaren? För mig låter som att det är olinjariteten uppstår. Isåfall mycket bättre att ändra den än att kompensera i koden.