Obstajajo različne vrste senzorjev, ki se uporabljajo v avtomobilih za nadzor vseh operacij vozila in tudi za zaščito pred poškodbami, kot so; MAP, trkanje motorja, položaj plina, položaj odmične gredi , pretok zraka, hitrost motorja, kisik, napetost in še veliko več. Med njimi je senzor pretoka zraka ena vrsta avtomobilskih senzorjev. Prvi vtični senzor masnega pretoka zraka je leta 1996 izumil DENSO. Tako je njihov nenehni razvoj v avtomobilskih tehnologijah vodilna metoda za avtomobilske dele visokega cenovnega razreda. Ta senzor zazna količino zraka, vsesanega v motor vozila, in posreduje signal ECU (krmilna enota motorja). Ta članek obravnava pregled an senzor pretoka zraka ali senzor MAF, njegovo delovanje in aplikacije.
Kaj je senzor pretoka zraka?
Senzor pretoka zraka je vrsta avtomobilskega senzorja, ki se uporablja za merjenje hitrosti pretoka zraka v celotnem sistemu, kot so HVAC, motorji z notranjim zgorevanjem in tudi industrijski procesi. Tako ECU (krmilna enota motorja) preprosto oceni količino mase goriva, ki je potrebna za vzdrževanje ravnovesja zraka in goriva, odvisno od vnosov v realnem času. Nadomestno ime za senzor pretoka zraka je senzor MAF (masni pretok zraka), MAF ali merilnik zraka, ki spremeni količino zraka, ki vstopa v motor vozila, v napetostni signal za merjenje njegove obremenitve. Poleg tega lahko gostoto zraka spremenijo različni dejavniki, kot so tlak, temperatura, vlažnost in številni drugi.
Princip delovanja senzorja pretoka zraka
Senzor pretoka zraka deluje tako, da preprosto izmeri spremembo upora vroče žice in jo spremeni v električne signale ter jih posreduje ECU (krmilna enota motorja). Ta signal se uporablja za določitev količine goriva, ki naj se vlije v motor.
Senzor pretoka zraka vključuje dve žici, ki sta električno ogrevana, druga žica pa ne. Kadarkoli se tanka žica tega senzorja segreje na stabilno temperaturo in se nahaja na poti zračnega toka, jo ohladi na način, ki je preprosto sorazmeren s hitrostjo zračnega toka.
Kadarkoli se razlika v temperaturi med žicami senzorja spreminja, senzor samodejno poveča ali zmanjša pretok toka skozi žico. Po tem se tok prenese v ECU in spremeni v napetost (ali) frekvenco, da se pretvori v pretok zraka.
Shema vezja senzorja pretoka zraka
Na splošno je zaznavanje pretoka zraka zelo uporabno v različnih tokokrogih. Tako je spodaj prikazano preprosto vezje senzorja pretoka zraka, ki se uporablja za zaznavanje razpoložljivega pretoka zraka. To vezje pretoka zraka ne potrebuje nobenega RTD (ali) Zener dioda vendar to vezje uporablja preprosto žarilno nitko AC žarnice, vključno z nekaterimi komponentami za zaznavanje zraka. Potrebne komponente za izdelavo tega vezja senzorja zraka vključujejo predvsem; LM358 IC , LM7805, Upori kot; 680 ohm, 100 ohm, 10K in 330 ohm, kondenzator 100uF, 50k spremenljivi upor , LED, 12V napajanje , žarnico z žarilno nitko, premostitveno žico, gumb in ventilator DC. Povežite to vezje v skladu s spodnjim prikazanim vezjem.
Delo
Spodaj je prikazano to vezje senzorja pretoka zraka, ki se uporablja za zaznavanje pretoka zraka. To vezje deluje z napajanjem 12 V DC. Pomembna komponenta, uporabljena v tem vezju, je žarilna nitka žarnice, ker je odgovorna za ustvarjanje razlike v napetosti, kadar koli je prisoten zrak. Žarnica žarnice v tem vezju ima NTC (negativni temperaturni koeficient), zato njena žarilna nitka odpornost se bo spreminjala obratno glede na temperaturo. Ko je temperatura višja, je odpornost filamenta nizka.
Kadarkoli privzeto ni zraka, bo vrednost upora žarilne nitke žarnice nizka zaradi nekaj toplote v njej. Ko iz nje teče zračni tok, se temperatura žarilne nitke zmanjša in odpornost žarilne nitke se poveča.
Torej zaradi te spremembe znotraj upora nastane sprememba napetosti na žarilni nitki žarnice, ki jo ujame LM358 IC in proizvede nizek signal. Ta IC je povezan v načinu primerjalnika, tako da primerja vhodno napetost prek referenčne napetosti in ustrezno zagotovi izhod.
Potenciometer v tem vezju se uporablja za kalibracijo vezja, an LED je uporaben pri prikazovanju pretoka zraka, za pretok zraka skozi žarilno nitko pa se uporabljata tako potisni gumb kot ventilator za enosmerni tok.
Vrste senzorjev pretoka zraka
Obstajajo različne vrste senzorjev pretoka zraka, ki so obravnavani spodaj.
Senzor volumskega pretoka zraka
Senzor volumskega pretoka zraka se uporablja za merjenje volumskega pretoka, spremljanje filtra, diferenčnega tlaka in zaznavanje ravni tekočine. Te vrste senzorjev za pretok zraka se uporabljajo v medicinskih, čistih sobah in filtrirni tehnologiji v kanalih za klimatizacijo, prezračevanju, razpršilnih kabinah in industrijskih kuhinjah predvsem za spremljanje filtrov in merjenje ravni ali za nadzor frekvenčnih pretvornikov.
MAF senzor
Senzor MAF je znan tudi kot senzor masnega pretoka zraka, ki se uporablja v avtomobilih za zaznavanje masnega pretoka zraka, ki gre skozi motor vozila, kot tudi količine vbrizganega goriva.
Za krmilno enoto motorja vozila so podatki o zračni masi potrebni za uravnoteženje in tudi za dovajanje natančne mase goriva proti motorju. Zrak bo spreminjal svojo gostoto s tlakom in temperaturo. Gostota zraka se bo spreminjala v avtomobilskih aplikacijah z nadmorsko višino, temperaturo okolice in uporabo prisilne indukcije, zato so ti senzorji v primerjavi s senzorji volumetričnega pretoka primernejši za odločanje o količini vsesanega zraka v vsakem valju.
Senzor masnega pretoka zraka tipa lopatic
Senzor, ki ima odmerjeno lopatico, ki je nameščena vzdolž smeri pretoka zraka, je znan kot vrsta senzorja masnega pretoka zraka. Ta tip senzorja pretoka zraka se uporablja za merjenje količine zraka, ki prehaja skozi njih.
Lopatica v tem senzorju je preprosto povezana z vzmetjo in nameščena v položaju mirovanja. Toda kadarkoli začne zrak teči, se lopatica premakne pod pritiskom vzmeti. Tako lahko to deformacijo s potenciometrom spremenimo v napetostni signal. Nato se uporablja za določitev hitrosti pretoka zraka.
Senzor pretoka zraka z vročo žico
Ta tip senzorja pretoka zraka se uporablja v številnih sodobnih vozilih za merjenje zračne mase, ki vstopa v motor. Ta senzor ima ključno vlogo pri upravljanju in optimizaciji motorja, tako da preprosto posreduje informacije ECU (krmilni enoti motorja), da prilagodi mešanico zraka in goriva za zelo učinkovito zgorevanje.
Glavna funkcija tega senzorja je merjenje količine vhodnega zraka in gostote. Ti podatki so torej pomembni predvsem za krmilno enoto motorja, da se odloči, koliko goriva naj vlije v zgorevalne komore, da ohrani pravo razmerje med zrakom in gorivom.
Gostota zraka je v glavnem odvisna od nadmorske višine, temperature in uporabe prisilne indukcije. Ti senzorji so bolj koristni in primernejši za določanje količine vsesanega zraka v vsakem od valjev v primerjavi s senzorji tipa volumetričnega pretoka.
Shema ožičenja senzorja pretoka zraka
Spodaj je prikazan diagram ožičenja senzorja pretoka zraka (senzor masnega pretoka zraka), ki je zasnovan glede na konstrukcijo, leto, tip, povpraševanje in model. Ti diagrami ožičenja so na voljo v štirih oblikah: 3-žilni, 4-žilni in 5-žilni. Torej, tukaj povezujemo 4-žilni senzor pretoka zraka, ki je razložen v spodnjem razdelku.
Shema ožičenja 4-žilnega senzorja pretoka zraka ima 12 V pozitivno napajanje (vroča žica), signal IAT (signal temperature vstopnega zraka), signal MAF in MAF GND.
12 V pozitivni napajalnik (vroča žica) je priključen na varovalko in rele v škatli z varovalkami. Nato lahko signalno žico masnega pretoka zraka priključite na ECU vozila. Ta signalna žica preprosto prenaša signal senzorja v ECU. Ozemljitveno žico senzorja MAF lahko uporabite kot skupno GND povezavo za ECU in senzor vozila.
Signalno vezje senzorja pretoka zraka je mogoče oblikovati v senzorju MAF za merjenje količine toka, ki teče skozi senzor, in spreminjanje tega dovodnega toka v napetost. Nato ga prek signalnega kabla MAF prenese v ECU vozila. Torej je to signalno vezje ozemljeno ločeno. Poleg tega senzor vključuje vgrajen senzor IAT, ki zagotavlja signal IAT za zaznavanje signala temperature vsesanega zraka.
Povezava senzorja pretoka zraka z Arduinom
Senzor pretoka zraka (senzor anemometra) je poceni senzor, ki je primeren za Arduino. Ta senzor se imenuje tudi senzor vetra Rev. p, ki ima strojno kompenzacijo predvsem za temperaturo okolice in pomeni termistorje PTC. Ta senzor pretoka zraka se uporablja za zaznavanje neviht z orkansko močjo, razen nasičenih neviht, ki segajo od 0 do 150 milj na uro. Zagotavlja do 3,3 V izhodno zaznavno napetost, ki je najbolj primerna za vse razpone Arduino razvojne plošče & mikrokontrolerji.
Ta senzor deluje preprosto z metodo, ki temelji na toplotnem anemometru, ali metodo z vročo žico, ki zagotavlja zaznavanje skozi segrevanje elementa in spremembo moči, ki je potrebna za vzdrževanje toplote na toplotnem elementu med tokom vetra. Kadarkoli se pretok zraka poveča, grelni element nenadoma izgubi toploto in potrebuje več energije za ohranjanje toplote. Ko ni vetra grelni element ostane stabilen. Tako meri in črpa tudi variacijo med tokom in močjo, ki teče skozi grelni element.
Tehnične specifikacije tega senzorja vključujejo predvsem;
- Njegova napajalna napetost je od 4 do 5 voltov.
- Njegov tokovni tok je od 20 do 40 mA.
- Njegova hitrost vetra se giblje od 0 do 60 mph.
Opis žebljička:
The konfiguracijo zatiča senzorja pretoka zraka (ali) senzor vetra v različici Rev. P je na voljo v 5-polni konfiguraciji, ki je prikazana spodaj.
- Zatič GND se uporablja za skupno GND povezavo vezja.
- V+ pin je vhodni napetostni pin senzorja in je povezan z Arduino.
- OUT ali Ao pin je analogni o/p signal zračnega senzorja, ki se uporablja za določanje vsote pretočnega dovoda toka skozi zračni senzor.
- Zatič TMP zagotavlja temperaturni izhod, ki je preprost delilnik napetosti prek termistorja in upora. Izhodna moč tega zatiča je visoka pri nižjih temperaturah in se zmanjša pri visokih temperaturah.
- Zatič RV je referenčna napetost, ki se uporablja za kalibrirani izhod. Ta pin ne pade napetosti pod 1,8 V niti pri sobni temperaturi. Na to napetost kalibracijski potenciometer ne more vplivati.
Povezave tega vmesnika so naslednje:
- Priključite GND pin tega senzorja na GND pin Arduino.
- Zatič V+ senzorja je povezan z zatičem Vin Arduina.
- Zatiči OUT senzorja so povezani z zatičem Ao na Arduinu.
- Zatič TMP senzorja je povezan z zatičem A2 Arduina.
- Zatič RV senzorja ni povezan.
Koda
Zahtevana koda Arduino za ta vmesnik vključuje naslednje.
const int OutPin = A0; // analogni zatič senzorja vetra priključen na zatič 'OUT' senzorja za veter P
const int TempPin = A2; // analogni zatič temperaturnega senzorja priključen na zatič »TMP« senzorja vetra P
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// beri veter
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW”); // tiskanje surovega A/D za odpravljanje napak
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// formula za veter, pridobljena iz podatkov vetrovnika, anemometra in nekaterih modnih Excelovih regresij
//To skaliranje še nima popravka temperature
float windMPH = pow((((float)windADunit – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(”MPH\t”);
// začasna rutina in tiskanje surovega in začasnega C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT”); // tiskanje surovega A/D za odpravljanje napak
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// pretvorite v volte in nato uporabite formulo iz podatkovnega lista
// Vout = (TempC * .0195) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC glejte podatkovni list MCP9701 za V0c in TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5,0) / 1024,0) – 0,400) / 0,0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println('C');
zamuda (750);
}
Plošča Arduino se napaja z 9 V z zunanjo napajalno ploščo in senzor se napaja iz zatiča Vin plošče Arduino. Naložite zgornjo kodo v Arduino in spremljajte analogno o/p napetost in spremembe temperature na zatiču OUT in zatiču TMP senzorja pretoka zraka za zaznavanje hitrosti vetra.
Izhod analognega senzorja je logaritemski, tako da senzor zazna in spremlja izjemno majhen pretok zraka pri nizkih razponih, čeprav se ne bo nasičil pri polni moči, dokler pretok zraka ne doseže približno 60 mph.
Napetostni signal, dosežen z analognega zatiča (Ao zatiča) senzorja, je neposredno sorazmeren s hitrostjo vetra. Osnovno načelo zračnega senzorja je podobno običajni tehnologiji vroče žice. Ta tehnika je torej izjemna pri šibkem vetru do zmerne hitrosti vetra in ta metoda je primerna za merjenje smeri pretoka zraka v zaprtih prostorih.
Prednosti in slabosti
The prednosti senzorjev pretoka zraka vključujejo naslednje.
- Senzor pretoka zraka je zelo enostaven za namestitev.
- Te niso drage.
- Ta senzor meri celoten tlak in statični tlak pretoka zraka ter povprečno hitrost zraka.
- Na voljo je več možnosti oblikovanja.
- Ti senzorji so enostavnejši za vzdrževanje zaradi pomanjkanja gibljivih delov.
- To je najpogostejši tip senzorja, ki se uporablja pri merjenju pretoka zraka.
The slabosti senzorjev pretoka zraka vključujejo naslednje.
- Na ta senzor lahko vplivajo plinski vključki in občutljivost na tresljaje, kadar koli ni pravilno nameščen.
- V primerjavi z drugimi senzorji so dragi.
- Ima zmanjšan dovod zraka in tudi zmogljivost.
- Ti senzorji potrebujejo kalibracijo.
- Senzorji pretoka zraka se zlahka onesnažijo, kar povzroči okvaro in okvaro.
- Ta senzor povzroča različne težave, kot so izguba moči, blago do resno obotavljanje, ki ni omejeno na grob prosti tek, slaba poraba goriva itd.
- Slab senzor pretoka zraka povzroči, da se vaše vozilo sooča s težavami pri vožnji, kot so ugašanje motorja, obotavljanje ali sukanje pri pospeševanju.
Aplikacije/uporabe
Uporaba senzorjev pretoka zraka vključuje naslednje.
- Senzor pretoka zraka se uporablja za merjenje in tudi nadzor hitrosti pretoka zraka v prezračevalnih in klimatskih napravah.
- Ta senzor pomaga pri analizi hitrosti pretoka zraka v motorjih z notranjim izgorevanjem z vbrizgavanjem goriva.
- Uporablja se v avtomobilski, industrijski in komercialni uporabi.
- Te senzorje pogosto najdemo v opremi za analitično kemijo.
- Senzor pretoka zraka se uporablja v plinski kromatografiji za identifikacijo spojin, ki niso identificirane.
- Ti senzorji se uporabljajo v medicinskih napravah, kemičnih tovarnah, testiranjih in analitičnih aplikacijah.
- Ta senzor se uporablja za sledenje podatkov o hitrosti pretoka postopka vbrizgavanja vzorca v stroj in hitrosti pretoka v ločevalnih kolonah.
- Uporaba senzorja pretoka zraka je analiza hitrosti masnega pretoka zraka v motorjih z notranjim izgorevanjem z vbrizgavanjem goriva.
- Velja za naprave za analizo plina, ventilatorje, koncentratorje kisika, naprave za testiranje gostote in naprave za merjenje kakovosti zraka.
- Senzor MAF se uporablja v avtomobilskih motorjih za pomoč pri nadzoru učinkovitosti zgorevanja.
- Senzor sporoči računalniku motorja, ali je avto na dnu atmosfere ali visoko na vrhu gore (ali vmes), kjer je manj kisika.
- Ta senzor omogoča učinkovit in natančen nadzor HVAC sistemov.
- Ta senzor se uporablja v prezračevalnih sistemih za spremljanje dihalnega cikla bolnikov.
Torej, to je pregled senzorja pretoka zraka , delovanje, vezje, vrste, ožičenje, vmesniki in njihove aplikacije. Senzorji pretoka zraka so primerni za merjenje in nadzor dovoda zraka v prezračevanju in klimatskih napravah. Te senzorje je zelo enostavno namestiti in meriti celoten tlak, stacionarni tlak zračnega toka in povprečno hitrost zraka. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je senzor pretoka?
