Există diferite tipuri de senzori care sunt utilizați în automobile pentru a controla toate operațiunile vehiculului și, de asemenea, pentru a proteja de daune precum; HARTĂ, ciocănirea motorului, poziția clapetei de accelerație, pozitia arborelui cu came , debitul de aer, turația motorului, oxigenul, tensiunea și multe altele. Printre acestea, un senzor de debit de aer este un tip de senzor auto. Primul senzor de debit de aer în masă a fost inventat în 1996 de către DENSO. Așadar, evoluțiile lor continue în cadrul tehnologiilor auto conduc metoda pentru piesele auto de gamă înaltă. Acest senzor detectează cantitatea de aer aspirată în motorul vehiculului și transmite un semnal către ECU (unitatea de control al motorului). Acest articol discută o prezentare generală a unui senzor de debit de aer sau senzorul MAF, funcționarea și aplicațiile sale.
Ce este un senzor de debit de aer?
Un senzor de debit de aer este un tip de senzor de automobile utilizat pentru a măsura viteza fluxului de aer într-un sistem cum ar fi HVAC, motoarele cu ardere și, de asemenea, procesele industriale. Deci, ECU (unitatea de control al motorului) estimează pur și simplu cantitatea de masă de combustibil necesară pentru a menține aerul, precum și combustibilul în echilibru, în funcție de intrările în timp real. Un nume alternativ pentru un senzor de debit de aer este senzorul MAF (Mass Air Flow), MAF sau contorul de aer care schimbă cantitatea de aer care intră în motorul vehiculului într-un semnal de tensiune pentru măsurarea sarcinii acestuia. În plus, densitatea aerului poate fi modificată de diverși factori, cum ar fi presiunea, temperatura, umiditatea și mulți alții.
Principiul de funcționare al senzorului de flux de aer
Un senzor de debit de aer funcționează pur și simplu prin măsurarea variației în interiorul rezistenței unui fir fierbinte și schimbarea acestuia în semnale electrice și transmiterea acestuia la ECU (unitatea de control al motorului). Acest semnal este utilizat pentru a determina cantitatea de combustibil care trebuie infuzată în motor.
Senzorul de flux de aer include două fire, cum ar fi încălzit electric, iar celălalt fir nu este. Ori de câte ori un fir subțire al acestui senzor este încălzit la o temperatură stabilă și este situat pe calea fluxului de aer, atunci acesta îl răcește într-un mod care este pur și simplu proporțional cu viteza fluxului de aer.
Ori de câte ori diferența de temperatură între firele senzorului variază, senzorul crește sau scade automat fluxul de curent prin cablu. După aceea, curentul este transmis în ECU și schimbat în tensiune (sau) frecvență pentru a-l traduce în flux de aer.
Diagrama circuitului senzorului debitului de aer
În general, detectarea fluxului de aer este foarte utilă în diferite circuite. Deci, un circuit simplu al senzorului de debit de aer este prezentat mai jos, care este utilizat pentru a detecta debitul de aer disponibil. Acest circuit de flux de aer nu are nevoie de RTD (sau) diodă Zener dar acest circuit folosește un filament simplu de bec de curent alternativ care include unele componente pentru detectarea aerului. Componentele necesare pentru realizarea acestui circuit senzor de aer includ în principal; LM358 IC , LM7805, Rezistoare ca; 680ohm, 100ohm, 10K și 330ohm, condensator 100uF, 50k rezistor variabil , LED, 12V alimentare electrică , bec incandescent, fir jumper, buton si ventilator DC. Conectați acest circuit conform circuitului prezentat mai jos.
Lucru
Acest circuit al senzorului de debit de aer este prezentat mai jos, care este utilizat pentru a detecta fluxul de aer. Acest circuit funcționează cu o sursă de 12 V DC. Componenta semnificativă folosită în acest circuit este filamentul becului, deoarece este responsabil pentru a face diferența de tensiune ori de câte ori există prezență de aer. Filamentul becului din acest circuit are NTC (coeficient de temperatură negativ), deci filamentul său rezistenţă se va schimba invers față de temperatură. Odată ce temperatura este mai mare, atunci rezistența filamentului este scăzută.
Ori de câte ori nu există aer în mod implicit, valoarea rezistenței filamentului becului va fi scăzută din cauza căldurii din interiorul acestuia. Atunci când fluxul de aer provine din acesta, temperatura filamentului becului scade și rezistența filamentului va crește.
Deci, datorită acestei schimbări în rezistență, se produce o variație de tensiune pe filamentul becului care este prins de LM358 IC și produce un semnal scăzut. Acest IC este conectat în modul comparator, astfel încât compară tensiunea de intrare prin tensiunea de referință și oferă ieșirea în mod corespunzător.
Un potențiometru în acest circuit este utilizat pentru a calibra circuitul, an LED este utilă pentru a indica fluxul de aer și atât butonul de apăsare, cât și un ventilator DC sunt folosite pentru a curge alimentarea cu aer prin filament.
Tipuri de senzori de debit de aer
Există diferite tipuri de senzori de flux de aer care sunt discutați mai jos.
Senzor de debit de aer de volum
Senzorul de debit de aer de volum este utilizat pentru a măsura debitul de volum, monitorizarea filtrului, presiunea diferențială și detectarea nivelurilor de lichid. Aceste tipuri de senzori de debit de aer sunt aplicabile într-o cameră medicală, cu tehnologie de filtrare și în conductele de aer condiționat, ventilație, cabine de pulverizare și bucătării industriale, în principal pentru monitorizarea filtrelor și măsurarea nivelului sau pentru controlul convertoarelor de frecvență.
Senzor MAF
Senzorul MAF este, de asemenea, cunoscut ca un senzor de debit de aer în masă, care este utilizat în automobile pentru a detecta debitul de masă de aer care trece prin motorul unui vehicul, precum și cantitatea de combustibil injectat.
Pentru unitatea de control al motorului a vehiculului, datele privind masa de aer sunt necesare pentru echilibrare și, de asemenea, pentru a furniza masa de combustibil exactă către motor. Aerul își va schimba densitatea atât prin presiune, cât și prin temperatură. Densitatea aerului se va modifica în aplicațiile auto, odată cu altitudinea, temperatura ambientală și utilizarea inducției forțate, astfel încât acești senzori sunt mai potriviți în comparație cu senzorii de debit volumetric pentru a decide cantitatea de aer admisă în fiecare cilindru.
Senzor de debit de aer în masă cu palete
Senzorul care are o paletă măsurată care se află de-a lungul direcției de curgere a aerului este cunoscut ca un tip de senzor de debit de aer în masă. Acest tip de senzor de debit de aer este folosit pentru a măsura cantitatea de aer care trece prin ele.
Paleta acestui senzor este conectată pur și simplu la un arc și dispusă în poziția de repaus. Dar ori de câte ori aerul începe să curgă, atunci paleta se va muta sub presiunea arcului. Deci, această deviație poate fi schimbată în semnal de tensiune folosind un potențiometru. După aceea, este folosit pentru a decide viteza fluxului de aer.
Senzor de debit de aer cu fir fierbinte
Acest tip de senzor de debit de aer este utilizat în mai multe vehicule moderne pentru măsurarea masei de aer care intră în motor. Acest senzor joacă un rol cheie în managementul și optimizarea motorului prin simpla furnizare de informații către ECU (unitatea de control al motorului) pentru a regla amestecul aer-combustibil pentru o ardere foarte eficientă.
Funcția principală a acestui senzor este de a măsura volumul aerului de intrare, precum și densitatea. Deci, aceste date sunt semnificative în principal pentru unitatea de control al motorului pentru a decide cât de mult combustibil să infuzeze în camerele de ardere pentru a menține raportul corect aer-combustibil.
Densitatea aerului depinde în principal de altitudine, temperatură și aplicarea inducției forțate. Acești senzori sunt mai folositori și potriviți pentru a decide cantitatea de aer admisă în fiecare dintre cilindri, în comparație cu senzorii de tip debit volumetric.
Diagrama de cablare a senzorului de debit de aer
Mai jos este prezentată diagrama de cablare a senzorului de debit de aer (senzor de debit de aer de masă), care este proiectată în funcție de construcție, an, tip, cerere și model. Aceste diagrame de cablare sunt disponibile în patru forme cu 3 fire, 4 fire și 5 fire. Deci, aici conectăm un senzor de debit de aer cu 4 fire, care este explicat în secțiunea de mai jos.
Schema de cablare a senzorului de debit de aer cu 4 fire are o sursă de alimentare pozitivă de 12 V (fir fierbinte), semnal IAT (semnal de temperatură aer admis), semnal MAF și MAF GND.
O sursă de alimentare pozitivă de 12 V (fire fierbinte) este conectată la o siguranță și un releu din cutia de siguranțe. Apoi, firul de semnal al fluxului de aer în masă poate fi conectat la ECU al vehiculului. Acest fir de semnal transmite pur și simplu semnalul senzorului către ECU. Firul de împământare al senzorului MAF poate fi folosit ca o conexiune comună GND atât pentru ECU, cât și pentru senzorul vehiculului.
Circuitul de semnal al senzorului de debit de aer poate fi proiectat în senzorul MAF pentru a măsura cantitatea de curent care curge prin senzor și pentru a schimba această sursă de curent în tensiune. După aceea, îl transmite în ECU al vehiculului prin cablul de semnal MAF. Deci, acest circuit de semnal este împământat separat. În plus, senzorul include un senzor IAT integrat, care furnizează semnalul IAT pentru a observa semnalul temperaturii aerului de admisie.
Senzor de flux de aer care se interfață cu Arduino
Senzorul de debit de aer (senzor anemometru) este un senzor ieftin, prietenos cu Arduino. Acest senzor se mai numește și senzor de vânt Rev. p care are compensare hardware în principal pentru temperatura ambiantă și reprezintă termistori PTC. Acest senzor de debit de aer este utilizat pentru a detecta furtunile cu forță de uragan, exclusiv saturarea, care variază de la 0 la 150 Mph. Oferă o tensiune de sens de ieșire de până la 3,3 V, care este cea mai potrivită pentru toate gamele de Placi de dezvoltare Arduino & microcontrolere.
Acest senzor funcționează pur și simplu prin metoda bazată pe anemometru termic sau prin metoda firului fierbinte care oferă sens prin încălzirea unui element, precum și variația de putere necesară pentru a menține căldura pe elementul de căldură pe tot parcursul fluxului de vânt. Ori de câte ori fluxul de aer crește, atunci brusc elementul de încălzire pierde căldură și are nevoie de mai multă putere pentru a se menține cald. Când nu există vânt, elementul de încălzire rămâne stabil. Astfel, măsoară și atrage, de asemenea, variația dintre curentul și puterea care curge prin elementul de încălzire.
Specificațiile tehnice ale acestui senzor includ în principal;
- Tensiunea sa de alimentare variază de la 4 la 5 volți.
- Sursa de curent variază de la 20 la 40mA.
- Viteza vântului variază de la 0 la 60 mph.
Descrierea pinului:
The configurația pinului senzorului de debit de aer (sau) senzorul de vânt în versiunea Rev. P este disponibil într-o configurație cu 5 pini, care este prezentată mai jos.
- Pinul GND este utilizat pentru conexiunea comună GND a circuitului.
- Pinul V+ este pinul de tensiune de intrare al senzorului și este conectat la Arduino.
- OUT sau Ao pin este semnalul analog de o/p al senzorului de aer, care este utilizat pentru a determina suma alimentării curente care curge prin senzorul de aer.
- Pinul TMP oferă ieșirea de temperatură, care este un simplu divizor de tensiune printr-un termistor, precum și printr-un rezistor. Ieșirea acestui pin este ridicată la temperaturi mai scăzute și scade la temperaturi ridicate.
- Pinul RV este tensiunea de referință utilizată pentru ieșirea calibrată. Acest pin nu scade tensiunea sub 1,8 V chiar și la temperatura camerei. Această tensiune nu poate fi afectată de potențiometrul de calibrare.
Conexiunile acestei interfețe urmează ca;
- Conectați pinul GND al acestui senzor la pinul GND al Arduino.
- Pinul V+ al senzorului este conectat la pinul Vin al Arduino.
- Pinii OUT ai senzorului sunt conectați la pinul Ao al Arduino.
- Pinul TMP al senzorului este conectat la pinul A2 al Arduino.
- Pinul RV al senzorului nu este conectat.
Cod
Codul Arduino necesar pentru această interfață include următoarele.
const int OutPin = A0; // Pinul analog al senzorului de vânt conectat la pinul „OUT” al senzorului de vânt
const int TempPin = A2; // Pinul analog al senzorului de temperatură conectat la pinul „TMP” al senzorului Wind P
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// citesc vânt
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print ('RW '); // imprimă A/D brut pentru depanare
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// Formula vântului derivată din datele tunelului de vânt, anemometru și unele regresii Excel
//Această scalare nu are încă nicio corecție de temperatură
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// rutină temp și imprimă brut și temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT”); // imprimă A/D brut pentru depanare
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// convertiți în volți, apoi utilizați formula din foaia de date
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC vezi fișa de date MCP9701 pentru V0c și TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5,0) / 1024,0) – 0,400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
întârziere (750);
}
Placa Arduino este alimentată cu 9V cu o placă de alimentare externă, iar senzorul este alimentat de la pinul Vin al plăcii Arduino. Încărcați codul de mai sus în Arduino și monitorizați tensiunea analogică o/p și schimbările de temperatură pe pinul OUT și pinul TMP al senzorului de flux de aer pentru detectarea vitezei vântului.
Ieșirea senzorului analogic este logaritmică, astfel încât senzorul preia și monitorizează fluxul de aer extrem de mic la intervale joase, deși nu se va satura la putere completă până când fluxul de aer atinge aproximativ 60 mph.
Semnalul de tensiune obținut de la pinul analogic (pin Ao) al senzorului este proporțional direct cu viteza vântului. Principiul fundamental al senzorului de aer este similar cu tehnologia convențională cu fir fierbinte. Deci, această tehnică este remarcabilă pentru vânt scăzut până la viteze moderate ale vântului și această metodă este adecvată pentru a măsura direcția fluxului de aer din interior.
Avantaje dezavantaje
The avantajele senzorilor de debit de aer includ următoarele.
- Senzorul de debit de aer este foarte simplu de instalat.
- Acestea nu sunt scumpe.
- Acest senzor măsoară întreaga presiune și presiunea statică a fluxului de aer și viteza medie a aerului.
- Mai multe opțiuni de design sunt disponibile.
- Acești senzori sunt mai ușor de întreținut datorită lipsei pieselor mobile.
- Acesta este cel mai comun tip de senzor de utilizat pentru măsurarea fluxului de aer.
The dezavantajele senzorilor de debit de aer includ următoarele.
- Acest senzor poate fi afectat de incluziunile de gaz și de sensibilitatea la vibrații ori de câte ori sunt instalați incorect.
- Acestea sunt scumpe în comparație cu alți senzori.
- Are admisie de aer redusă și, de asemenea, performanță.
- Acești senzori necesită calibrare.
- Senzorii de debit de aer sunt ușor contaminați, ceea ce duce la defecțiuni și defecțiuni.
- Acest senzor provoacă diverse probleme, cum ar fi pierderea puterii, ezitare ușoară până la severă, nelimitat la ralanti dur, economie de combustibil slabă etc.
- Un senzor de debit de aer defect face ca vehiculul dumneavoastră să se confrunte cu probleme de conducere slabă, cum ar fi blocarea motorului, ezitarea sau smucitura în accelerație.
Aplicații/Utilizări
Aplicațiile senzorilor de debit de aer includ următoarele.
- Senzorul de debit de aer este utilizat pentru măsurarea și, de asemenea, controlul vitezei fluxului de aer în ventilația și aparatele de aer condiționat.
- Acest senzor ajută la analiza vitezei de curgere a aerului în motoarele cu combustie injectată cu combustibil.
- Este utilizat în aplicații auto, industriale și comerciale.
- Acești senzori se găsesc frecvent în echipamentele de chimie analitică.
- Senzorul de debit de aer este utilizat în cromatografia gazoasă pentru a identifica compușii care nu sunt identificați.
- Acești senzori sunt utilizați în dispozitive medicale, fabrici chimice, testare și aplicații analitice.
- Acest senzor este utilizat pentru a urmări datele privind viteza de curgere atât a procedurii de injectare a probei în mașină, cât și a vitezelor de curgere în coloanele de separare.
- Aplicarea unui senzor de debit de aer este analiza vitezei debitului masic pentru aer în motoarele cu ardere cu injectare de combustibil.
- Se aplică dispozitivelor de analiză a gazelor, ventilatoarelor, concentratoarelor de oxigen, dispozitivelor de testare a densității și dispozitivelor de măsurare a probelor de calitate a aerului.
- Un senzor MAF este utilizat în motoarele de automobile pentru a ajuta la controlul eficienței arderii.
- Senzorul spune computerului motorului dacă mașina se află în partea de jos a atmosferei sau sus, pe un vârf de munte (sau între ele), unde există mai puțin oxigen.
- Acest senzor permite controlul eficient și precis al sistemelor HVAC.
- Acest senzor este utilizat în sistemele de ventilație pentru monitorizarea ciclului respirator al pacienților.
Astfel, aceasta este o prezentare generală a senzorului de debit de aer , funcționare, circuit, tipuri, cablare, interfață și aplicațiile sale. Senzorii de debit de aer sunt adecvați pentru măsurarea și controlul surselor de aer din ventilație și AC. Acești senzori sunt foarte ușor de instalat și măsoară întreaga presiune, presiunea staționară a fluxului de aer și viteza medie a aerului. Iată o întrebare pentru tine, ce este un senzor de debit?
