من الأدوات المفيدة في السيارة مؤشر خزان الوقود Fuel Gauges وبدونه من المحتمل أن ينفذ الوقود فجأة مسببا مشاكل نحن في غنى عنها فهذا المؤشر يراقب باستمرار كمية الوقود المتبقية في خزان السيارة ومنه تعرف متى تحتاج إلى إعادة تعبئته بالوقود مرة أخرى.
لقد اعتدنا أن نرى عداد الوقود في السيارة بجوار عداد السرعة ولكن هل نعرف كيف يعمل؟ في الحقيقة فكرة عمله بسيطة وتعتمد على عدة مفاهيم فيزيائية تعمل مع بعضها البعض في تناسق رائع.
الأنظمة الحديثة المستخدمة في هذا المجال:
أولا: وحدة الإرسال The Sending Unit
توجد وحدة الإرسال sending unit في داخل خزان وقود السيارة fuel tank، ويتكون من العوام float والمصنوع من مادة رغوية متصلة مع ساق معدنية رفيعة. نهاية الساق المعدنية متصلة مع مقاومة كهربية متغيرة. وكما نعلم أن المقاومة الكهربية resistor هي عنصر كهربائي يعمل على مقاومة تدفق التيار الكهربي في الدائرة الكهربية، كلما زادت المقاومة كلما كان التيار الكهربي المار في الدائرة اقل.
يوجد في خزان الوقود المقاومة الكهربية المتغيرة والتي تتكون من شريحة من مادة معينة لها مقاومة كبيرة، احد طرفي المقاومة يكون متصل مع الأرضي (الطرف السالب لبطارية السيارة).
اقرأ المزيد: فليـبـيديا: كيف يعمل مؤشر خزان الوقود في السيارة
الآن هناك جزء آخر في وحدة الإرسال والذي يعرف باسم الماسحة wiper متصلة الساق المعدنية كما هو موضح في الشكل أعلاه، ووظيفة الماسحة هي توصيل التيار الكهربي من إلى المقاومة المتغيرة، وسيمت بالماسحة لأنها تتحرك بملاصقة المقاومة المتغيرة وعندما تكون عند أي جزء من المقاومة فإنها تغير طول المقاومة المتصل في الدائرة الكهربية (السلك البرتقالي في الشكل يوضح الدائرة الكهربية) وبهذا تتغير قيمة التيار الكهربية في الدائرة الكهربية.
عندما تكون الماسحة أقرب ما يكون للطرف الأرضي للدائرة الكهربية تكون المقاومة اقل ما يمكن وإذا تحركت الماسحة إلى الطرف المقابل فإن المقاومة تكون أكبر ما يمكن.
هذه هي اجزاء وحدة الإرسال والتي تعتبر الجزء الرئيسي في مؤشر عداد الوقود والان سوف نوضح كيف تعمل لتحدد مقدار الوقود الموجود في الخزان.
عندما يكون خزان الوقود ممتلئ تماما بالوقود يكون العوام في أعلى مستوى له وتكون الماسحة بالقرب من الطرف الأرضي مما يعني ان المقاومة اقل ما يمكن ويكون التيار الكهربي اكبر ما يمكن. وعندما يبدأ مستوى الوقود في الانخفاض إلى مستوى معين يبدأ العوام بالانخفاض أيضا وتتحرك الماسحة فتزداد قيمة المقاومة الكهربية ويقل التيار الكهربي المار في الدائرة.
العوامل المؤثرة على دقة القراءة
عندما يكون خزان الوقود ممتلئ لأقصى حد له نلاحظ أن مؤشر الوقود يبقى في أعلى قيمة له ولا يتحرك إلا بعد أن ينخفض مستوى الوقود في الخزان إلى حد معين وخصوصا. حيث إن حركة الماسحة محدودة عندما يكون العوام في أعلى مستوى له في خزان الوقود.
وقد يحدث نفس الشيء عندما يكون العوام في قاع الخزان حيث تصبح حركة الماسحة محدودة. وهذه الأمور تعتبر من العيوب التي يجب الحذر منها في عداد الوقود.
كذلك يلعب شكل خزان الوقود دورًا كبيرًا في دقة عداد الوقود حيث إن خزان الوقود يأخذ أشكالا مختلفة حسب موديل السيارة حتى يناسب الحيز المتاح له وهذا يؤثر على حركة العوام والتي تتحكم في حركة الماسحة.
والآن سوف نوضح كيف يقوم العداد بإظهار المقدار المتبقي في خزان الوقود.
ثانياً: عداد الوقود The Gauge
يعتبر عداد الوقود gauge أداة بسيطة في فكرة عملها حيث إنها تكمل عمل وحدة الإرسال. التيار الكهربي الناتج عن وحدة الإرسال سوف يعبر في ملف كهربي حراري يعمل على تسخين شريحة مزدوجة المعدن فعندما تسخن هذه الشريحة فإنها سوف تتمدد ولكونها مصنوعة من معدنيين مختلفين لكل معدن معامل تمدد طولي مختلف فان ذلك سوف يؤدي إلى انحناء الشريحة المعدنية والتي يتصل بها إبرة المؤشر التي تعطي القراءة على العداد.
وهنا يتضح لنا الهدف من المقاومة المتغير والماسحة التي تعمل على تغير قيمة التيار وهذا التيار الكهربي هو المستخدم في تسخين الملف الحراري فتقوم بتسخين الشريحة المعدنية بالقدر المطلوب.
ثالثاً: عداد الوقود الالكتروني Microprocessor Controlled Gauge
في بعض السيارات الحديثة يتم الاستغناء عن الشريحة المعدنية وعوضا عنا يتم إرسال التيار الكهربي إلى ميكروبروسسور microprocessor يقرأ مقدار التيار ويترجمه إلى رقم يشير إلى مقدار الوقود المتبقي وهذا ساهم في زيادة دقة عداد الوقود، وخصوصا أن استخدام الميكروبروسسور يسمح بعمل معايرة دقيقة بين التيار الكهربي ومقدار الوقود في الخزان مع إدخال كافة المتغيرات الممكن أن تساهم في ذلك وخصوصا شكل الخزان.
النقطة الأهم من ذلك هو أن استخدام الميكروبروسسور ساعد في عدم تغير مؤشر عداد الوقود عندما تصعد السيارة جبل أو تنزل عن منحدر فتكون قراءة العداد غير صحيحة لان العوام داخل الخزان تحرك بسبب ميل السيارة بالنسبة للأفقي ولكن هذه المشكلة تم التغلب عليها عن طريق تعريض الإبرة إلى إخماد damping يمنع اهتزازها بسهولة وذلك عن طريق برنامج حاسوب خاص يتدخل في لحظة تغير سريع في مؤشر الإبرة ولهذا السبب نلاحظ في السيارات الحديثة عند تعبئة الخزان بالوقود إلى أقصى حد نجد أن المؤشر يرتفع ببطء شديد وذلك بسبب تدخل البرنامج الذي يمنع تغير الإبرة بسرعة.
وبهذا يمكن أن تعرف عزيزي القارئ إذا ما كان مؤشر عداد الوقود في سيارتك يعمل بنظام الشريحة الحرارية أو بنظام الميكروبروسسور من خلال مراقبة سرعة استجابة إبرة المؤشر عند ملء الخزان بالوقود.
المصدر:موقع الفيزياء التعليمي للدكتور حازم سكيك
لقد اعتدنا أن نرى عداد الوقود في السيارة بجوار عداد السرعة ولكن هل نعرف كيف يعمل؟ في الحقيقة فكرة عمله بسيطة وتعتمد على عدة مفاهيم فيزيائية تعمل مع بعضها البعض في تناسق رائع.
الأنظمة الحديثة المستخدمة في هذا المجال:
أولا: وحدة الإرسال The Sending Unit
توجد وحدة الإرسال sending unit في داخل خزان وقود السيارة fuel tank، ويتكون من العوام float والمصنوع من مادة رغوية متصلة مع ساق معدنية رفيعة. نهاية الساق المعدنية متصلة مع مقاومة كهربية متغيرة. وكما نعلم أن المقاومة الكهربية resistor هي عنصر كهربائي يعمل على مقاومة تدفق التيار الكهربي في الدائرة الكهربية، كلما زادت المقاومة كلما كان التيار الكهربي المار في الدائرة اقل.
يوجد في خزان الوقود المقاومة الكهربية المتغيرة والتي تتكون من شريحة من مادة معينة لها مقاومة كبيرة، احد طرفي المقاومة يكون متصل مع الأرضي (الطرف السالب لبطارية السيارة).
اقرأ المزيد: فليـبـيديا: كيف يعمل مؤشر خزان الوقود في السيارة
الآن هناك جزء آخر في وحدة الإرسال والذي يعرف باسم الماسحة wiper متصلة الساق المعدنية كما هو موضح في الشكل أعلاه، ووظيفة الماسحة هي توصيل التيار الكهربي من إلى المقاومة المتغيرة، وسيمت بالماسحة لأنها تتحرك بملاصقة المقاومة المتغيرة وعندما تكون عند أي جزء من المقاومة فإنها تغير طول المقاومة المتصل في الدائرة الكهربية (السلك البرتقالي في الشكل يوضح الدائرة الكهربية) وبهذا تتغير قيمة التيار الكهربية في الدائرة الكهربية.
عندما تكون الماسحة أقرب ما يكون للطرف الأرضي للدائرة الكهربية تكون المقاومة اقل ما يمكن وإذا تحركت الماسحة إلى الطرف المقابل فإن المقاومة تكون أكبر ما يمكن.
هذه هي اجزاء وحدة الإرسال والتي تعتبر الجزء الرئيسي في مؤشر عداد الوقود والان سوف نوضح كيف تعمل لتحدد مقدار الوقود الموجود في الخزان.
عندما يكون خزان الوقود ممتلئ تماما بالوقود يكون العوام في أعلى مستوى له وتكون الماسحة بالقرب من الطرف الأرضي مما يعني ان المقاومة اقل ما يمكن ويكون التيار الكهربي اكبر ما يمكن. وعندما يبدأ مستوى الوقود في الانخفاض إلى مستوى معين يبدأ العوام بالانخفاض أيضا وتتحرك الماسحة فتزداد قيمة المقاومة الكهربية ويقل التيار الكهربي المار في الدائرة.
العوامل المؤثرة على دقة القراءة
عندما يكون خزان الوقود ممتلئ لأقصى حد له نلاحظ أن مؤشر الوقود يبقى في أعلى قيمة له ولا يتحرك إلا بعد أن ينخفض مستوى الوقود في الخزان إلى حد معين وخصوصا. حيث إن حركة الماسحة محدودة عندما يكون العوام في أعلى مستوى له في خزان الوقود.
وقد يحدث نفس الشيء عندما يكون العوام في قاع الخزان حيث تصبح حركة الماسحة محدودة. وهذه الأمور تعتبر من العيوب التي يجب الحذر منها في عداد الوقود.
كذلك يلعب شكل خزان الوقود دورًا كبيرًا في دقة عداد الوقود حيث إن خزان الوقود يأخذ أشكالا مختلفة حسب موديل السيارة حتى يناسب الحيز المتاح له وهذا يؤثر على حركة العوام والتي تتحكم في حركة الماسحة.
والآن سوف نوضح كيف يقوم العداد بإظهار المقدار المتبقي في خزان الوقود.
ثانياً: عداد الوقود The Gauge
يعتبر عداد الوقود gauge أداة بسيطة في فكرة عملها حيث إنها تكمل عمل وحدة الإرسال. التيار الكهربي الناتج عن وحدة الإرسال سوف يعبر في ملف كهربي حراري يعمل على تسخين شريحة مزدوجة المعدن فعندما تسخن هذه الشريحة فإنها سوف تتمدد ولكونها مصنوعة من معدنيين مختلفين لكل معدن معامل تمدد طولي مختلف فان ذلك سوف يؤدي إلى انحناء الشريحة المعدنية والتي يتصل بها إبرة المؤشر التي تعطي القراءة على العداد.
وهنا يتضح لنا الهدف من المقاومة المتغير والماسحة التي تعمل على تغير قيمة التيار وهذا التيار الكهربي هو المستخدم في تسخين الملف الحراري فتقوم بتسخين الشريحة المعدنية بالقدر المطلوب.
ثالثاً: عداد الوقود الالكتروني Microprocessor Controlled Gauge
في بعض السيارات الحديثة يتم الاستغناء عن الشريحة المعدنية وعوضا عنا يتم إرسال التيار الكهربي إلى ميكروبروسسور microprocessor يقرأ مقدار التيار ويترجمه إلى رقم يشير إلى مقدار الوقود المتبقي وهذا ساهم في زيادة دقة عداد الوقود، وخصوصا أن استخدام الميكروبروسسور يسمح بعمل معايرة دقيقة بين التيار الكهربي ومقدار الوقود في الخزان مع إدخال كافة المتغيرات الممكن أن تساهم في ذلك وخصوصا شكل الخزان.
النقطة الأهم من ذلك هو أن استخدام الميكروبروسسور ساعد في عدم تغير مؤشر عداد الوقود عندما تصعد السيارة جبل أو تنزل عن منحدر فتكون قراءة العداد غير صحيحة لان العوام داخل الخزان تحرك بسبب ميل السيارة بالنسبة للأفقي ولكن هذه المشكلة تم التغلب عليها عن طريق تعريض الإبرة إلى إخماد damping يمنع اهتزازها بسهولة وذلك عن طريق برنامج حاسوب خاص يتدخل في لحظة تغير سريع في مؤشر الإبرة ولهذا السبب نلاحظ في السيارات الحديثة عند تعبئة الخزان بالوقود إلى أقصى حد نجد أن المؤشر يرتفع ببطء شديد وذلك بسبب تدخل البرنامج الذي يمنع تغير الإبرة بسرعة.
وبهذا يمكن أن تعرف عزيزي القارئ إذا ما كان مؤشر عداد الوقود في سيارتك يعمل بنظام الشريحة الحرارية أو بنظام الميكروبروسسور من خلال مراقبة سرعة استجابة إبرة المؤشر عند ملء الخزان بالوقود.
المصدر:موقع الفيزياء التعليمي للدكتور حازم سكيك