Existujú rôzne typy snímačov, ktoré sa používajú v automobiloch na riadenie všetkých operácií vozidla a tiež na ochranu pred poškodením, ako je napr. MAP, klepanie motora, poloha škrtiacej klapky, poloha vačkového hriadeľa , prietok vzduchu, otáčky motora, kyslík, napätie a mnohé ďalšie. Medzi nimi je snímač prietoku vzduchu jedným typom automobilového snímača. Prvý zásuvný snímač hmotnostného prietoku vzduchu bol vynájdený v roku 1996 spoločnosťou DENSO. Takže ich neustály vývoj v rámci automobilových technológií vedie k metóde pre automobilové diely vysokej triedy. Tento snímač detekuje množstvo vzduchu nasávaného do motora vozidla a odošle signál do ECU (riadiacej jednotky motora). Tento článok pojednáva o prehľade an snímač prietoku vzduchu alebo MAF senzor, jeho fungovanie a jeho aplikácie.
Čo je snímač prietoku vzduchu?
Senzor prietoku vzduchu je typ automobilového senzora, ktorý sa používa na meranie rýchlosti prúdenia vzduchu v systéme, ako je HVAC, spaľovacie motory a tiež priemyselné procesy. Takže ECU (riadiaca jednotka motora) jednoducho odhadne množstvo paliva potrebného na udržanie rovnováhy vzduchu a paliva v závislosti od vstupov v reálnom čase. Alternatívnym názvom pre snímač prietoku vzduchu je snímač MAF (Mass Air Flow), MAF alebo merač vzduchu, ktorý mení množstvo vzduchu vstupujúceho do motora vozidla na napäťový signál na meranie jeho zaťaženia. Okrem toho môže byť hustota vzduchu zmenená rôznymi faktormi, ako je tlak, teplota, vlhkosť a mnoho ďalších.
Princíp činnosti snímača prietoku vzduchu
Snímač prietoku vzduchu funguje tak, že jednoducho meria zmenu odporu horúceho drôtu a mení ho na elektrické signály a prenáša ich do ECU (riadiacej jednotky motora). Tento signál sa používa na určenie množstva paliva, ktoré sa má vliať do motora.
Snímač prietoku vzduchu obsahuje dva vodiče ako elektricky vyhrievaný a druhý vodič nie je. Kedykoľvek sa tenký drôt tohto snímača zahreje na stabilnú teplotu a nachádza sa v dráhe prúdenia vzduchu, ochladzuje ho spôsobom, ktorý je jednoducho úmerný rýchlosti prúdenia vzduchu.
Kedykoľvek sa rozdiel teplôt medzi vodičmi snímača zmení, snímač automaticky zvýši alebo zníži tok prúdu cez vodič. Potom sa prúd prenáša do ECU a mení sa na napätie (alebo) frekvenciu, aby sa premenil na prúdenie vzduchu.
Schéma obvodu snímača prietoku vzduchu
Vo všeobecnosti je detekcia prietoku vzduchu veľmi užitočná v rôznych okruhoch. Takže jednoduchý obvod snímača prietoku vzduchu je zobrazený nižšie, ktorý sa používa na detekciu dostupného prietoku vzduchu. Tento okruh prúdenia vzduchu nepotrebuje žiadne RTD (alebo) Zenerova dióda ale tento obvod používa jednoduché vlákno AC žiarovky vrátane niektorých komponentov na detekciu vzduchu. Požadované komponenty na vytvorenie tohto obvodu snímača vzduchu zahŕňajú hlavne; LM358 IC , LM7805, Rezistory Páči sa mi to; 680ohm, 100ohm, 10K a 330ohm, kondenzátor 100uF, 50k premenlivý odpor , LED, 12V Zdroj , žiarovka, prepojovací kábel, tlačidlo a DC ventilátor. Pripojte tento obvod podľa nižšie uvedeného obvodu.
Pracovné
Tento obvod snímača prietoku vzduchu je zobrazený nižšie, ktorý sa používa na detekciu prietoku vzduchu. Tento obvod pracuje s napájaním 12V DC. Významným komponentom používaným v tomto obvode je vlákno žiarovky, pretože je zodpovedné za vytváranie rozdielu v napätí vždy, keď je prítomný vzduch. Vlákno žiarovky v tomto obvode má NTC (záporný teplotný koeficient), teda jeho vlákno odpor sa bude meniť inverzne k teplote. Keď je teplota vyššia, odpor vlákna je nízky.
Kedykoľvek v predvolenom nastavení nie je vzduch, hodnota odporu vlákna žiarovky bude nízka kvôli určitému teplu v ňom. Keď z neho prúdi vzduch, teplota vlákna žiarovky sa zníži a odpor vlákna sa zvýši.
Takže v dôsledku tejto zmeny v odpore sa na vlákne žiarovky vytvorí zmena napätia, ktorá je zachytená LM358 IC a vytvára nízky signál. Tento IC je pripojený v režime komparátora, takže porovnáva vstupné napätie cez referenčné napätie a zodpovedajúcim spôsobom poskytuje výstup.
Potenciometer v tomto obvode sa používa na kalibráciu obvodu, an LED je užitočná na indikáciu prúdenia vzduchu a na prúdenie vzduchu cez vlákno sa používa tlačidlo aj DC ventilátor.
Typy snímačov prietoku vzduchu
Existujú rôzne typy snímačov prietoku vzduchu, ktoré sú popísané nižšie.
Senzor prietoku vzduchu
Snímač objemového prietoku vzduchu sa používa na meranie objemového prietoku, monitorovanie filtra, diferenciálny tlak a detekciu hladiny kvapaliny. Tieto typy snímačov prietoku vzduchu sú použiteľné v lekárskych, čistých priestoroch a filtračnej technológii v klimatizačných potrubiach, ventilácii, striekacích kabínach a priemyselných kuchyniach hlavne na monitorovanie filtrov a meranie hladiny alebo na riadenie frekvenčných meničov.
Senzor MAF
Snímač MAF je tiež známy ako snímač hmotnostného prietoku vzduchu, ktorý sa používa v automobiloch na detekciu hmotnostného prietoku vzduchu, ktorý prechádza motorom vozidla, ako aj množstva vstrekovaného paliva.
Pre riadiacu jednotku motora vozidla sú údaje o hmotnosti vzduchu potrebné na vyváženie a tiež dodanie presnej hmotnosti paliva smerom k motoru. Vzduch mení svoju hustotu tlakom aj teplotou. Hustota vzduchu sa bude meniť v rámci automobilových aplikácií s nadmorskou výškou, okolitou teplotou a využitím nútenej indukcie, takže tieto snímače sú vhodnejšie v porovnaní so snímačmi objemového prietoku na rozhodovanie o množstve nasávaného vzduchu v každom valci.
Snímač hmotnostného prietoku vzduchu lopatkového typu
Snímač, ktorý má meranú lopatku umiestnenú pozdĺž smeru prúdiaceho vzduchu, je známy ako typ snímača hmotnostného prietoku vzduchu. Tento typ snímača prietoku vzduchu sa používa na meranie množstva vzduchu, ktorý nimi prechádza.
Lopatka v tomto snímači je jednoducho pripojená k pružine a usporiadaná v jej pokojovej polohe. Ale kedykoľvek začne prúdiť vzduch, potom sa lopatka pod tlakom pružiny premiestni. Takže túto výchylku je možné pomocou potenciometra zmeniť na napäťový signál. Potom sa používa na určenie rýchlosti prúdenia vzduchu.
Teplovodný snímač prietoku vzduchu
Tento typ snímača prietoku vzduchu sa používa vo viacerých moderných vozidlách na meranie hmotnosti vzduchu vstupujúceho do motora. Tento snímač hrá kľúčovú úlohu v riadení a optimalizácii motora tým, že jednoducho poskytuje informácie ECU (riadiacej jednotke motora) na úpravu zmesi vzduchu a paliva pre veľmi efektívne spaľovanie.
Hlavnou funkciou tohto senzora je merať objem nasávaného vzduchu ako aj hustotu. Tento údaj je teda dôležitý hlavne pre riadiacu jednotku motora, ktorá rozhoduje o tom, koľko paliva napustí do spaľovacích komôr, aby sa zachoval správny pomer vzduchu a paliva.
Hustota vzduchu závisí hlavne od nadmorskej výšky, teploty a aplikácie nútenej indukcie. Tieto snímače sú užitočnejšie a vhodnejšie na rozhodovanie o množstve nasávaného vzduchu v každom z valcov v porovnaní so snímačmi objemového prietoku.
Schéma zapojenia snímača prietoku vzduchu
Nižšie je uvedená schéma zapojenia snímača prietoku vzduchu (senzor hmotnostného prietoku vzduchu), ktorý je navrhnutý na základe konštrukcie, roku, typu, dopytu a modelu. Tieto schémy zapojenia sú dostupné v štyroch formách 3-drôt, 4-drôt a 5-drôt. Takže tu zapájame 4-vodičový snímač prietoku vzduchu, ktorý je vysvetlený v časti nižšie.
Schéma zapojenia 4-vodičového snímača prietoku vzduchu má 12V kladné napájanie (hot-wire), signál IAT (signál teploty nasávaného vzduchu), signál MAF a MAF GND.
12V kladný napájací zdroj (hot-wire) je pripojený k poistke a relé v poistkovej skrinke. Ďalej môže byť vodič signálu hmotnostného prietoku vzduchu pripojený k ECU vozidla. Tento signálny vodič jednoducho prenáša signál snímača do ECU. Uzemňovací vodič snímača MAF môže byť použitý ako spoločné pripojenie GND pre ECU aj snímač vozidla.
Signálny obvod snímača prietoku vzduchu môže byť navrhnutý do snímača MAF na meranie množstva prúdu pretekajúceho snímačom a zmenu tohto napájacieho prúdu na napätie. Potom ho prenáša do ECU vozidla cez signálny kábel MAF. Takže tento signálový obvod je uzemnený samostatne. Snímač navyše obsahuje integrovaný snímač IAT, ktorý poskytuje signál IAT na zaznamenanie signálu teploty nasávaného vzduchu.
Prepojenie snímača prietoku vzduchu s Arduino
Senzor prietoku vzduchu (senzor anemometra) je lacný senzor s podporou Arduina. Tento senzor sa tiež nazýva senzor vetra Rev. p, ktorý má hardvérovú kompenzáciu hlavne pre okolitú teplotu a znamená PTC termistory. Tento snímač prietoku vzduchu sa používa na detekciu búrok so silou hurikánu bez saturácie, ktorá sa pohybuje od búrok s rýchlosťou 0 – 150 mph. Poskytuje výstupné snímacie napätie až 3,3 V, ktoré je najvhodnejšie pre všetky rozsahy Vývojové dosky Arduino a mikrokontroléry.
Tento snímač funguje jednoducho metódou založenou na tepelnom anemometri alebo metódou horúceho drôtu, ktorá poskytuje snímanie prostredníctvom zahrievania prvku, ako aj zmeny výkonu potrebného na udržanie tepla na vykurovacom prvku počas prúdenia vetra. Kedykoľvek sa zvýši prúdenie vzduchu, náhle vykurovacie teleso stráca teplo a potrebuje viac energie na udržanie tepla. Keď je bezvetrie, vykurovacie teleso zostáva stabilné. Preto meria a tiež kreslí odchýlky medzi prúdom a výkonom pretekajúcim cez vykurovacie teleso.
Technické špecifikácie tohto snímača zahŕňajú najmä;
- Jeho napätie sa pohybuje od 4 do 5 voltov.
- Jeho prúdové napájanie sa pohybuje od 20 do 40 mA.
- Jeho rýchlosť vetra sa pohybuje od 0 do 60 mph.
Popis pinu:
The kolíková konfigurácia snímača prietoku vzduchu (alebo) veterný senzor vo verzii Rev. P je dostupný v 5-pinovej konfigurácii, ktorá je zobrazená nižšie.
- Pin GND sa používa na spoločné pripojenie GND obvodu.
- Pin V+ je pin vstupného napätia senzora a je pripojený k Arduinu.
- OUT alebo Ao pin je analógový o/p signál vzduchového senzora, ktorý sa používa na určenie súčtu pretekajúceho prúdu dodávaného cez vzduchový senzor.
- Pin TMP poskytuje výstup teploty, ktorý je jednoduchým deličom napätia cez termistor a odpor. Výstup tohto kolíka je vysoký pri nižších teplotách a klesá pri vysokých teplotách.
- Pin RV je referenčné napätie používané pre kalibrovaný výstup. Tento kolík neklesá napätie pod 1,8V ani pri izbovej teplote. Toto napätie nemôže byť ovplyvnené kalibračným potenciometrom.
Spojenia tohto rozhrania sú nasledovné;
- Pripojte GND kolík tohto senzora k GND kolíku Arduina.
- Pin V+ senzora je pripojený k pinu Vin Arduina.
- OUT piny senzora sú pripojené k Ao pinu Arduina.
- TMP pin senzora je pripojený k A2 pinu Arduina.
- RV kolík snímača nie je pripojený.
kód
Požadovaný kód Arduino pre toto rozhranie zahŕňa nasledujúce.
const int OutPin = A0; // analógový kolík snímača vetra pripojený k kolíku „OUT“ snímača vetra P
const int TempPin = A2; // analógový kolík snímača teploty pripojený k kolíku „TMP“ snímača vetra P
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// čítaj vietor
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW “); // vytlačí nespracovaný A/D na ladenie
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// vzorec vetra odvodený z údajov aerodynamického tunela, anemometra a niektorých efektných Excelových regresií
//Toto škálovanie zatiaľ nemá žiadnu korekciu teploty
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp rutina a tlač raw a temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT “); // vytlačí nespracovaný A/D na ladenie
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// previesť na volty a potom použiť vzorec z údajového listu
// Vout = ( TempC * 0,0195 ) + 0,400
// tempC = (Vout – V0c) / TC pozrite si katalógový list MCP9701 pre V0c a TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5,0) / 1024,0) – 0,400) / 0,0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
oneskorenie(750);
}
Doska Arduino je napájaná 9V s externou napájacou doskou a senzor je napájaný z pinu Vin dosky Arduino. Nahrajte vyššie uvedený kód do Arduina a sledujte analógové o/p napätie a zmeny teploty na kolíku OUT a kolíku TMP snímača prúdenia vzduchu na zistenie rýchlosti vetra.
Výstup analógového senzora je logaritmický, takže senzor zachytáva a monitoruje extrémne malý prietok vzduchu v nízkych rozsahoch, hoci sa nenasýti pri plnom výkone, kým prietok vzduchu nedosiahne približne 60 mph.
Napäťový signál získaný z analógového kolíka (Ao kolík) snímača je priamo úmerný rýchlosti vetra. Základný princíp vzduchového senzora je podobný konvenčnej technológii horúceho drôtu. Takže táto technika je vynikajúca pre nízky vietor až mierne rýchlosti vetra a táto metóda je vhodná na meranie smeru prúdenia vzduchu v interiéri.
Výhody nevýhody
The výhody senzorov prúdenia vzduchu zahŕňajú nasledujúce.
- Inštalácia snímača prietoku vzduchu je veľmi jednoduchá.
- Tieto nie sú drahé.
- Tento snímač meria celkový tlak a statický tlak prúdu vzduchu a priemernú rýchlosť vzduchu.
- Je možné získať viac možností dizajnu.
- Údržba týchto snímačov je jednoduchšia kvôli nedostatku pohyblivých častí.
- Toto je najbežnejší typ snímača, ktorý sa používa pri meraní prietoku vzduchu.
The nevýhody snímačov prietoku vzduchu zahŕňajú nasledujúce.
- Tento snímač môže byť ovplyvnený plynovými inklúziami a citlivosťou na vibrácie, kedykoľvek sú nesprávne nainštalované.
- Sú drahé v porovnaní s inými senzormi.
- Má znížený prívod vzduchu a tiež výkon.
- Tieto senzory potrebujú kalibráciu.
- Snímače prietoku vzduchu sa ľahko kontaminujú, čo vedie k poruche a poruche.
- Tento snímač spôsobuje rôzne problémy, ako je strata výkonu, mierne až silné zaváhanie, neobmedzujúce sa na drsný voľnobeh, slabú spotrebu paliva atď.
- Zlý snímač prietoku vzduchu spôsobuje, že vaše vozidlo má problémy s jazdnými vlastnosťami, ako je zhasnutie motora, zaváhanie alebo trhanie pri akcelerácii.
Aplikácie/Použitie
Aplikácie snímačov prietoku vzduchu zahŕňajú nasledujúce.
- Senzor prietoku vzduchu sa používa na meranie a tiež riadenie rýchlosti prúdenia vzduchu vo ventilácii a klimatizáciách.
- Tento snímač pomáha pri analýze rýchlosti prúdenia vzduchu v spaľovacích motoroch so vstrekovaním paliva.
- Používa sa v automobilových, priemyselných a komerčných aplikáciách.
- Tieto senzory sa často nachádzajú v analytických chemických zariadeniach.
- Senzor prietoku vzduchu sa používa v plynovej chromatografii na identifikáciu zlúčenín, ktoré nie sú identifikované.
- Tieto senzory sa používajú v lekárskych zariadeniach, chemických továrňach, testovaní a analytických aplikáciách.
- Tento snímač sa používa na sledovanie údajov o rýchlosti toku v procese vstrekovania vzorky do zariadenia a rýchlosti toku cez separačné kolóny.
- Aplikácia snímača prietoku vzduchu je analýza rýchlosti hmotnostného prietoku vzduchu v spaľovacích motoroch so vstrekovaním paliva.
- Vzťahuje sa na zariadenia na analýzu plynov, ventilátory, koncentrátory kyslíka, zariadenia na testovanie hustoty a zariadenia na meranie kvality ovzdušia.
- Senzor MAF sa používa v motoroch automobilov na pomoc pri kontrole účinnosti spaľovania.
- Senzor informuje počítač motora, či je auto na dne atmosféry alebo vysoko na vrchole hory (alebo medzi nimi), kde je menej kyslíka.
- Tento snímač umožňuje efektívne a presné riadenie systémov HVAC.
- Tento senzor sa používa vo ventilačných systémoch na monitorovanie dýchacieho cyklu pacientov.
Teda toto je prehľad snímača prietoku vzduchu , práca, obvod, typy, zapojenie, rozhranie a jeho aplikácie. Snímače prietoku vzduchu sú vhodné na meranie a riadenie prívodu vzduchu vo ventilácii a klimatizáciách. Tieto snímače sa veľmi jednoducho inštalujú a merajú celkový tlak, stacionárny tlak prietoku vzduchu a priemernú rýchlosť vzduchu. Tu je otázka pre vás, čo je prietokový senzor?
