Има различни видове сензори, които се използват в автомобилите за контрол на всички операции на превозното средство, а също и за защита от повреди като; КАРТА, чук на двигателя, позиция на дросела, положение на разпределителния вал , въздушен поток, скорост на двигателя, кислород, напрежение и много други. Сред тях сензорът за въздушен поток е един вид автомобилен сензор. Първият вграден сензор за масов въздушен поток е изобретен през 1996 г. от DENSO. Така че тяхното непрекъснато развитие в рамките на автомобилните технологии води до метода за авточасти от висок клас. Този сензор отчита количеството въздух, засмукан в двигателя на превозното средство, и предава сигнал към ECU (блок за управление на двигателя). Тази статия обсъжда общ преглед на сензор за въздушен поток или MAF сензор, неговата работа и приложения.
Какво е сензор за въздушен поток?
Сензорът за въздушен поток е вид автомобилен сензор, използван за измерване на скоростта на въздушния поток в система като HVAC, двигатели с вътрешно горене, както и промишлени процеси. Така че ECU (блокът за управление на двигателя) просто оценява количеството маса на горивото, необходимо за поддържане на баланс между въздуха и горивото в зависимост от входовете в реално време. Алтернативно име за сензор за въздушен поток е сензорът MAF (масов въздушен поток), MAF или измервател на въздуха, който променя количеството въздух, влизащо в двигателя на превозното средство, в сигнал за напрежение за измерване на натоварването му. В допълнение, плътността на въздуха може да се променя от различни фактори като налягане, температура, влажност и много други.
Принцип на работа на сензора за въздушен поток
Сензорът за въздушен поток работи, като просто измерва промяната в съпротивлението на горещ проводник и го променя в електрически сигнали и го предава на ECU (блок за управление на двигателя). Този сигнал се използва за определяне на количеството гориво, което да се влее в двигателя.
Сензорът за въздушен поток включва два проводника като с електрическо нагряване, а другият проводник не е. Всеки път, когато тънък проводник от този сензор се нагрява при стабилна температура и се намира в пътя на въздушния поток, той го охлажда по начин, който е просто пропорционален на скоростта на въздушния поток.
Всеки път, когато разликата в температурата между проводниците на сензора варира, сензорът автоматично увеличава или намалява потока на ток през проводника. След това токът се предава в ECU и се променя в напрежение (или) честота, за да се преобразува във въздушен поток.
Схема на веригата на сензора за въздушен поток
Като цяло откриването на въздушен поток е много полезно в различни вериги. По-долу е показана проста схема на сензор за въздушен поток, която се използва за откриване на наличния въздушен поток. Тази верига на въздушния поток не се нуждае от RTD (или) Ценеров диод но тази схема използва обикновена нажежаема жичка на AC крушка, включваща някои компоненти за откриване на въздуха. Необходимите компоненти за направата на тази верига на въздушния сензор включват главно; LM358 IC , LM7805, Резистори като; 680ohm, 100ohm, 10K & 330ohm, 100uF кондензатор, 50k променлив резистор , LED, 12V захранване , крушка с нажежаема жичка, джъмперен проводник, бутон и DC вентилатор. Свържете тази верига според схемата, показана по-долу.
Работещ
Тази верига на сензор за въздушен поток е показана по-долу, която се използва за откриване на въздушния поток. Тази схема работи с 12V DC захранване. Важният компонент, използван в тази верига, е нажежаемата жичка на крушката, тъй като тя е отговорна за създаването на разлика в напрежението, когато има наличие на въздух. Нажежаемата жичка на крушката в тази верига има NTC (отрицателен температурен коефициент), така че нейната нажежаема жичка съпротива ще се променя обратно пропорционално на температурата. Щом температурата е по-висока, тогава устойчивостта на нишката е ниска.
Когато по подразбиране няма въздух, стойността на съпротивлението на нажежаемата жичка на крушката ще бъде ниска поради известно количество топлина в нея. Когато въздушният поток се подава от него, температурата на нишката на колбата намалява и съпротивлението на нишката ще се увеличи.
Така че поради тази промяна в съпротивлението се получава промяна на напрежението в нажежаемата жичка на крушката, която се улавя от LM358 IC и произвежда слаб сигнал. Тази IC е свързана в режим на сравнение, така че сравнява входното напрежение чрез референтното напрежение и съответно осигурява изхода.
Потенциометър в тази верига се използва за калибриране на веригата, an LED е полезен при индикация на въздушния поток и както бутонът, така и вентилаторът за постоянен ток се използват за подаване на въздух през нажежаемата жичка.
Видове сензори за въздушен поток
Има различни видове сензори за въздушен поток, които са обсъдени по-долу.
Сензор за обемен въздушен поток
Сензорът за обемен въздушен поток се използва за измерване на обемния поток, мониторинг на филтъра, диференциално налягане и откриване на нива на течности. Тези типове сензори за въздушен поток са приложими в медицинска, чиста стая и технология за филтриране в канали за климатизация, вентилация, кабини за пръскане и промишлени кухни главно за наблюдение на филтри и измерване на ниво или за управление на честотни преобразуватели.
MAF сензор
Сензорът MAF е известен също като сензор за масов въздушен поток, който се използва в автомобилите за откриване на масовия дебит на въздуха, който преминава през двигателя на превозното средство, както и количеството впръскано гориво.
За блока за управление на двигателя на превозното средство са необходими данни за въздушната маса за балансиране и също така за подаване на точната маса на горивото към двигателя. Въздухът ще промени своята плътност чрез налягане, както и температура. Плътността на въздуха ще се променя в рамките на автомобилните приложения, с надморската височина, температурата на околната среда и използването на принудителна индукция, така че тези сензори са по-подходящи в сравнение със сензорите за обемен поток за определяне на количеството всмукан въздух във всеки цилиндър.
Сензор за масов въздушен поток тип лопатка
Сензорът, който има измервателна лопатка, разположена по протежение на посоката на въздушния поток, е известен като тип сензор за масов въздушен поток. Този тип сензори за въздушен поток се използват за измерване на количеството въздух, преминаващ през тях.
Перката в този сензор е свързана просто с пружина и е поставена в покой. Но когато въздухът започне да тече, перката ще се премести под натиска на пружината. Така че това отклонение може да се промени в сигнала за напрежение с помощта на потенциометър. След това се използва за определяне на скоростта на въздушния поток.
Сензор за въздушен поток с гореща жица
Този тип сензор за въздушен поток се използва в няколко модерни превозни средства за измерване на въздушната маса, влизаща в двигателя. Този сензор играе ключова роля в управлението и оптимизацията на двигателя, като просто предоставя информация на ECU (блок за управление на двигателя), за да регулира сместа въздух-гориво за много ефективно изгаряне.
Основната функция на този сензор е да измерва обема на входящия въздух, както и плътността. Така че тези данни са важни главно за блока за управление на двигателя, за да реши колко гориво да влее в горивните камери, за да поддържа правилното съотношение въздух-гориво
Плътността на въздуха зависи главно от надморската височина, температурата и прилагането на принудителна индукция. Тези сензори са по-полезни и подходящи за определяне на количеството на входящия въздух във всеки от цилиндрите в сравнение със сензорите за обемен поток.
Схема на свързване на сензора за въздушен поток
Схемата на свързване на сензора за въздушен поток (сензор за масов въздушен поток) е показана по-долу, която е проектирана въз основа на конструкцията, годината, типа, търсенето и модела. Тези схеми на окабеляване се предлагат в четири форми 3-жилен, 4-жилен и 5-жилен. И така, тук свързваме 4-проводен сензор за въздушен поток, който е обяснен в раздела по-долу.
Схемата на свързване на 4-проводния сензор за въздушен поток има 12 V положително захранване (гореща жица), IAT (сигнал за температурата на входящия въздух), сигнал MAF и MAF GND.
12V положително захранване (горещ проводник) е свързано към предпазител и реле в кутията с предпазители. След това сигналният проводник за масов въздушен поток може да бъде свързан към ECU на автомобила. Този сигнален проводник просто предава сигнала на сензора към ECU. Заземителният проводник на MAF сензора може да се използва като обща GND връзка както за ECU, така и за сензора на автомобила.
Сигналната верига на сензора за въздушен поток може да бъде проектирана в сензора MAF, за да измерва количеството на протичащия ток през сензора и да променя този захранващ ток в напрежение. След това го предава в ECU на автомобила чрез сигналния кабел MAF. Така че тази сигнална верига е заземена отделно. Освен това сензорът включва интегриран IAT сензор, който осигурява IAT сигнал, за да забележи сигнала за температурата на входящия въздух.
Взаимодействие на сензора за въздушен поток с Arduino
Сензорът за въздушен поток (датчик за анемометър) е евтин сензор, подходящ за Arduino. Този сензор се нарича още сензор за вятър Rev. p, който има хардуерна компенсация главно за температурата на околната среда и означава PTC термистори. Този сензор за въздушен поток се използва за откриване на ураганни бури, с изключение на насищащите, които варират от 0 – 150Mph бури. Осигурява до 3,3 V изходно сензорно напрежение, което е най-подходящо за всички диапазони на Платки за разработка Arduino & микроконтролери.
Този сензор работи просто чрез метод, базиран на термичен анемометър или метод с горещ проводник, който осигурява усещане чрез нагряване на елемент, както и промяна на мощността, необходима за поддържане на топлината върху нагревателния елемент по време на вятърния поток. Всеки път, когато въздушният поток се увеличи, изведнъж нагревателният елемент губи топлина и се нуждае от повече мощност, за да поддържа топлина. Когато няма вятър нагревателният елемент остава стабилен. По този начин той измерва и също така отчита разликата между тока и мощността, протичаща през нагревателния елемент.
Техническите спецификации на този сензор включват главно;
- Захранващото му напрежение варира от 4 до 5 волта.
- Захранваният ток варира от 20 до 40 mA.
- Скоростта на вятъра варира от 0 до 60 мили в час.
Описание на ПИН:
The щифтова конфигурация на сензора за въздушен поток (или) сензорът за вятър във версията Rev. P се предлага в 5-щифтова конфигурация, която е показана по-долу.
- Щифтът GND се използва за обща GND връзка на веригата.
- V+ щифт е щифтът за входно напрежение на сензора и е свързан към Arduino.
- OUT или Ao pin е аналоговият o/p сигнал на сензора за въздух, който се използва за определяне на сумата от протичащия ток, подаван през сензора за въздух.
- TMP щифтът осигурява температурния изход, който е прост делител на напрежение чрез термистор, както и резистор. Изходът на този щифт е висок при по-ниски температури и намалява при високи температури.
- Пинът RV е референтното напрежение, използвано за калибрирания изход. Този щифт не пада напрежение под 1.8V дори при стайна температура. Това напрежение не може да бъде повлияно от потенциометъра за калибриране.
Връзките на това взаимодействие следват както следва;
- Свържете GND щифта на този сензор към GND щифта на Arduino.
- Щифтът V+ на сензора е свързан с щифта Vin на Arduino.
- Изходните щифтове на сензора са свързани към щифта Ao на Arduino.
- TMP щифтът на сензора е свързан към A2 щифта на Arduino.
- RV щифтът на сензора не е свързан.
Код
Необходимият код на Arduino за този интерфейс включва следното.
const int OutPin = A0; // аналогов щифт на сензора за вятър, свързан към щифта „OUT“ на сензора за вятър P
const int TempPin = A2; // аналогов щифт на сензора за температура, свързан към щифта „TMP“ на сензора за вятър
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// четем вятър
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW “); // печат на необработен A/D за отстраняване на грешки
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// формула за вятър, получена от данни от аеродинамичен тунел, анемометър и някои фантастични регресии на Excel
//Това мащабиране все още няма температурна корекция в него
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(”MPH\t”);
// временна рутина и отпечатване на необработен и временен C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT”); // печат на необработен A/D за отстраняване на грешки
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// конвертирайте във волтове, след което използвайте формулата от листа с данни
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC вижте листа с данни MCP9701 за V0c и TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(” C”);
забавяне (750);
}
Платката Arduino се захранва с 9V с външна захранваща платка и сензорът се захранва от щифта Vin на платката Arduino. Качете горния код в Arduino и наблюдавайте аналоговото o/p напрежение и промените в температурата на OUT и TMP щифта на сензора за въздушен поток за откриване на скоростта на вятъра.
Изходът на аналоговия сензор е логаритмичен, така че сензорът улавя и следи изключително малък въздушен поток при ниски диапазони, въпреки че няма да се насити при пълна мощност, докато въздушният поток не достигне около 60 мили в час.
Сигналът за напрежение, получен от аналоговия щифт (Ao щифт) на сензора, е директно пропорционален на скоростта на вятъра. Основният принцип на сензора за въздух е подобен на конвенционалната технология с гореща жица. Така че тази техника е изключителна за слаб вятър до умерен вятър и този метод е подходящ за измерване на посоката на вътрешния въздушен поток.
Предимства недостатъци
The предимства на сензорите за въздушен поток включват следното.
- Сензорът за въздушен поток се монтира много лесно.
- Тези не са скъпи.
- Този сензор измерва цялото налягане и статичното налягане на въздушния поток и средната скорост на въздуха.
- Възможни са повече опции за дизайн.
- Тези сензори са по-лесни за поддръжка поради липсата на движещи се части.
- Това е най-често срещаният тип сензор за използване при измерване на въздушния поток.
The недостатъци на сензорите за въздушен поток включват следното.
- Този сензор може да бъде повлиян от газови включвания и чувствителност към вибрации, когато са инсталирани неправилно.
- Те са скъпи в сравнение с други сензори.
- Има намален прием на въздух, а също и производителност.
- Тези сензори се нуждаят от калибриране.
- Сензорите за въздушен поток лесно се замърсяват, което води до повреда и неизправност.
- Този сензор причинява различни проблеми като загуба на мощност, леко до силно колебание, което не е ограничено до груб празен ход, ниска икономия на гориво и др.
- Лошият сензор за въздушен поток кара вашето превозно средство да се сблъска с проблеми с лошите управляемост като спиране на двигателя, колебание или резки движения при ускорение.
Приложения/използване
Приложенията на сензорите за въздушен поток включват следното.
- Сензорът за въздушен поток се използва за измерване и също така за контролиране на скоростта на въздушния поток във вентилацията и климатиците.
- Този сензор помага при анализирането на скоростта на въздушния поток в двигателите с вътрешно горене с впръскване на гориво.
- Използва се в автомобилни, индустриални и търговски приложения.
- Тези сензори често се намират в оборудването за аналитична химия.
- Сензорът за въздушен поток се използва в газовата хроматография за идентифициране на съединения, които не са идентифицирани.
- Тези сензори се използват в медицински устройства, химически фабрики, тестване и аналитични приложения.
- Този сензор се използва за проследяване на данните за скоростта на потока както за процедурата на инжектиране на пробата в машината, така и за скоростите на потока в колоните за разделяне.
- Приложението на сензор за въздушен поток е анализ на скоростта на масовия поток за въздух в двигатели с вътрешно горене с впръскване на гориво.
- Прилага се за устройства за газов анализ, вентилатори, кислородни концентратори, устройства за изпитване на плътност и устройства за измерване на качеството на въздуха.
- MAF сензор се използва в автомобилните двигатели, за да помогне за контролиране на ефективността на горене.
- Сензорът казва на компютъра на двигателя дали колата е в дъното на атмосферата или високо на планински връх (или между тях), където има по-малко кислород.
- Този сензор позволява ефективен и прецизен контрол на HVAC системите.
- Този сензор се използва във вентилационни системи за наблюдение на дихателния цикъл на пациентите.
По този начин, това е преглед на сензора за въздушен поток , работа, верига, типове, окабеляване, интерфейс и неговите приложения. Сензорите за въздушен поток са подходящи за измерване и контрол на подавания въздух във вентилация и климатици. Тези сензори са много лесни за инсталиране и измерват цялото налягане, стационарното налягане на въздушния поток и средната скорост на въздуха. Ето един въпрос към вас, какво е сензор за поток?
