Különféle típusú érzékelőket használnak az autókban a jármű összes műveletének vezérlésére, valamint a sérülések elleni védelemre, mint pl. TÉRKÉP, motorkopogás, fojtószelep helyzet, vezérműtengely helyzet , légáramlás, motorfordulatszám, oxigén, feszültség és még sok más. Közülük a légáramlás-érzékelő az autóipari érzékelők egyik típusa. Az első csatlakoztatható légtömeg-érzékelőt 1996-ban a DENSO találta fel. Így az autóipari technológián belüli folyamatos fejlesztéseik vezetik a nagy választékú autóalkatrészek módszerét. Ez az érzékelő érzékeli a jármű motorjába beszívott levegő mennyiségét, és jelet továbbít az ECU-hoz (motorvezérlő egység). Ez a cikk egy áttekintést tárgyal egy légáramlás érzékelő vagy MAF érzékelő, működése és alkalmazásai.
Mi az a légáramlás-érzékelő?
A légáramlás-érzékelő egyfajta autós érzékelő, amelyet a légáramlás sebességének mérésére használnak olyan rendszerekben, mint a HVAC, a belsőégésű motorok és az ipari folyamatok. Tehát az ECU (motorvezérlő egység) egyszerűen megbecsüli a levegő és az üzemanyag egyensúlyának fenntartásához szükséges üzemanyag tömegét a valós idejű bemenetek függvényében. A légáramlás-érzékelő alternatív neve a MAF (Mass Air Flow) érzékelő, MAF vagy levegőmérő, amely a jármű motorjába belépő levegő mennyiségét feszültségjellé alakítja a terhelés mérésére. Ezen túlmenően a levegő sűrűsége különböző tényezők által változtatható, például nyomás, hőmérséklet, páratartalom és még sok más.
A légáramlás érzékelő működési elve
A légáramlás-érzékelő egyszerűen megméri a forró vezeték ellenállásán belüli változást, elektromos jelekké alakítja, és továbbítja az ECU-nak (motorvezérlő egység). Ezt a jelet használják a motorba adagolandó üzemanyag mennyiségének meghatározására.
A légáramlás-érzékelő két vezetéket tartalmaz, például elektromos fűtést, a másik vezetéket pedig nem. Amikor ennek az érzékelőnek egy vékony vezetékét stabil hőmérsékletre melegítik és a légáramlási útvonalon helyezik el, akkor az egyszerűen a légáramlás sebességével arányos módon hűti le.
Amikor az érzékelő vezetékei közötti hőmérsékletkülönbség változik, az érzékelő automatikusan növeli vagy csökkenti az áram áramlását a vezetékben. Ezt követően az áramot az ECU-ba továbbítják, és feszültséggé (vagy frekvenciává) változtatják, hogy légáramlássá alakítsák át.
Légáramlás-érzékelő áramköri diagramja
Általában a légáramlás-érzékelés nagyon hasznos a különböző áramkörökben. Tehát az alábbiakban egy egyszerű légáramlás-érzékelő áramkör látható, amely a rendelkezésre álló légáramlás érzékelésére szolgál. Ennek a légáramlási körnek nincs szüksége RTD-re (vagy) zener dióda de ez az áramkör egy egyszerű váltakozó áramú izzószálat használ, beleértve néhány alkatrészt a levegő érzékelésére. A levegőérzékelő áramkör elkészítéséhez szükséges alkatrészek főként a következők: LM358 IC , LM7805, Ellenállások mint; 680ohm, 100ohm, 10k és 330ohm, 100uF kondenzátor, 50k változtatható ellenállás , LED, 12V tápegység , izzólámpa, áthidaló vezeték, nyomógomb és egyenáramú ventilátor. Csatlakoztassa ezt az áramkört az alábbi ábra szerint.
Dolgozó
Az alábbiakban ez a légáramlás-érzékelő áramkör látható, amely a légáramlás érzékelésére szolgál. Ez az áramkör 12V DC tápellátással működik. Az ebben az áramkörben használt fontos összetevő az izzószál, mivel ez felelős a feszültségkülönbségért, amikor levegő van jelen. Ebben az áramkörben az izzószál NTC-vel (negatív hőmérsékleti együtthatóval) rendelkezik, tehát az izzószála ellenállás fordítottan változik a hőmérséklet felé. Ha a hőmérséklet magasabb, akkor az izzószál ellenállása alacsony.
Ha alapértelmezés szerint nincs levegő, az izzószál ellenállása alacsony lesz a benne lévő hő miatt. Amikor levegő áramlik belőle, az izzószál hőmérséklete csökken, és az izzószál ellenállása megnő.
Tehát az ellenálláson belüli változás miatt feszültségváltozás keletkezik az izzószálon, amelyet az LM358 IC megfog és alacsony jelet produkál. Ez az IC komparátor módban van csatlakoztatva, így összehasonlítja a bemeneti feszültséget a referenciafeszültségen keresztül, és ennek megfelelően biztosítja a kimenetet.
Ebben az áramkörben egy potenciométer szolgál az áramkör kalibrálására, an VEZETTE hasznos a légáramlás jelzésére, és mind a nyomógombot, mind az egyenáramú ventilátort használják a levegő áramlására az izzószálban.
A légáramlás-érzékelő típusai
Különféle típusú légáramlás-érzékelők léteznek, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.
Volumen légáramlás érzékelő
A térfogatáram-érzékelőt térfogatáram mérésére, szűrőfigyelésre, nyomáskülönbség- és folyadékszint-érzékelésre használják. Az ilyen típusú légáramlás-érzékelők orvosi, tisztatér- és szűrőtechnológiában alkalmazhatók légkondicionáló csatornákban, szellőztetésben, permetezőfülkékben és ipari konyhákban, főként szűrők megfigyelésére és szintmérésre vagy frekvenciaváltók vezérlésére.
MAF érzékelő
A MAF-érzékelőt légtömeg-áramlás-érzékelőként is ismerik, amelyet az autókban használnak a jármű motorján áthaladó levegő tömegáramának, valamint az üzemanyag-befecskendezés mennyiségének érzékelésére.
A jármű motorvezérlő egységénél a légtömeg adatokra van szükség a kiegyensúlyozáshoz és a pontos üzemanyagtömegnek a motor felé történő szállításához. A levegő a nyomás és a hőmérséklet hatására megváltoztatja sűrűségét. A levegő sűrűsége az autóipari alkalmazásokon belül változik, a magassággal, a környezeti hőmérséklettel és a kényszerindukció alkalmazásával, így ezek az érzékelők alkalmasabbak a térfogatáram-érzékelőkhöz képest a beszívott levegő mennyiségének meghatározására minden hengerben.
Lapátos típusú légtömeg érzékelő
Az a szenzor, amely a levegő áramlási iránya mentén elhelyezett adagolt lapáttal rendelkezik, a légtömeg-érzékelő típusaként ismert. Ez a típusú légáramlás-érzékelő a rajtuk áthaladó levegő mennyiségének mérésére szolgál.
Ebben az érzékelőben a lapát egyszerűen egy rugóra csatlakozik, és nyugalmi helyzetében van elrendezve. De amikor a levegő elkezd áramlani, a lapát a rugónyomás hatására áthelyeződik. Tehát ez az eltérítés potenciométerrel feszültségjelre változtatható. Ezt követően a légáramlás sebességének meghatározására szolgál.
Forró vezetékes légáramlás érzékelő
Ezt a típusú légáramlás-érzékelőt számos modern járműben alkalmazzák a motorba belépő légtömeg mérésére. Ez az érzékelő kulcsszerepet játszik a motorvezérlésben és -optimalizálásban azáltal, hogy egyszerűen információt szolgáltat az ECU-nak (motorvezérlő egység) a levegő-üzemanyag keverék beállításához a nagyon hatékony égés érdekében.
Ennek az érzékelőnek a fő funkciója a beáramló levegő mennyiségének és sűrűségének mérése. Tehát ezek az adatok elsősorban a motorvezérlő egység számára jelentősek, hogy eldöntse, mennyi üzemanyagot kell befújni az égésterekbe a megfelelő levegő-üzemanyag arány fenntartásához.
A levegő sűrűsége elsősorban a tengerszint feletti magasságtól, a hőmérséklettől és a kényszerindukciós alkalmazástól függ. Ezek az érzékelők hasznosabbak és alkalmasabbak az egyes hengerek beszívott levegő mennyiségének meghatározására, mint a térfogatáram-típusú érzékelők.
Légáramlás-érzékelő kapcsolási rajza
Az alábbiakban látható a légáramlás-érzékelő (levegőtömeg-érzékelő) kapcsolási rajza, amelyet a konstrukció, év, típus, igény és modell alapján terveztek. Ezek a kapcsolási rajzok négyféle formában állnak rendelkezésre: 3-vezetékes, 4-vezetékes és 5-vezetékes. Tehát itt egy 4 vezetékes légáramlás-érzékelőt vezetünk be, amelyet az alábbi részben ismertetünk.
A 4 vezetékes levegőáramlás-érzékelő kapcsolási rajza 12 V-os pozitív tápegységet (forró vezeték), IAT (beszívott levegő hőmérsékleti jel), MAF jelet és MAF GND jelet tartalmaz.
Egy 12 V-os pozitív tápegység (forró vezeték) egy biztosítékhoz és egy reléhez csatlakozik a biztosítékdobozban. Ezután a légtömegáram jelvezetékét csatlakoztathatja a jármű ECU-jához. Ez a jelvezeték egyszerűen továbbítja az érzékelő jelét az ECU-nak. A MAF érzékelő földelővezetéke közös GND csatlakozásként használható mind az ECU, mind a jármű érzékelője számára.
A légáramlás-érzékelő jeláramköre beépíthető a MAF érzékelőbe, hogy mérje az érzékelőben átfolyó áram mennyiségét és ezt az áramellátást feszültséggé változtassa. Ezt követően a MAF jelkábelen keresztül továbbítja a jármű ECU-jába. Tehát ez a jeláramkör külön van földelve. Ezenkívül az érzékelő tartalmaz egy integrált IAT érzékelőt, amely IAT jelet ad a beszívott levegő hőmérsékleti jelének észleléséhez.
Légáramlás-érzékelő interfész az Arduino-val
A légáramlás-érzékelő (Anemometer sensor) egy alacsony költségű érzékelő, Arduino-barát. Ezt az érzékelőt Rev. p szélérzékelőnek is nevezik, amely hardveres kompenzációval rendelkezik főleg a környezeti hőmérséklethez, és a PTC termisztorokat jelenti. Ezt a légáramlás-érzékelőt a hurrikán erejű viharok észlelésére használják, kivéve a telítést, amelyek 0 és 150 Mph közötti viharok között mozognak. Akár 3,3 V-os kimeneti érzékelési feszültséget biztosít, amely a legmegfelelőbb minden tartományhoz Arduino fejlesztő táblák & mikrokontrollerek.
Ez az érzékelő egyszerűen termikus szélmérő alapú módszerrel vagy forró huzalos módszerrel működik, amely érzékelést biztosít az elem melegítésén keresztül, valamint a hőelemen lévő hő fenntartásához szükséges teljesítményváltozást a szél áramlása során. Amikor a légáramlás növekszik, a fűtőelem hirtelen hőt veszít, és több energiára van szüksége a meleg fenntartásához. Ha nincs szél, a fűtőelem stabilan marad. Így méri és lerajzolja a fűtőelemben folyó áram és teljesítmény közötti eltérést.
Ennek az érzékelőnek a műszaki jellemzői főként a következőket tartalmazzák:
- Tápfeszültsége 4 és 5 volt között van.
- Áramellátása 20-40mA között van.
- A szél sebessége 0 és 60 mph között mozog.
Pin leírása:
A a légáramlás érzékelő tűs konfigurációja (vagy) a Rev. P változat szélérzékelője 5 tűs konfigurációban kapható, amely az alábbiakban látható.
- A GND érintkező az áramkör közös GND csatlakozására szolgál.
- A V+ érintkező az érzékelő bemeneti feszültség érintkezője, és az Arduinohoz csatlakozik.
- Az OUT vagy Ao pin a levegőérzékelő analóg o/p jele, amely a levegőérzékelőben folyó áramellátás összegének meghatározására szolgál.
- A TMP tű biztosítja a hőmérséklet kimenetet, amely egy egyszerű feszültségosztó egy termisztoron és egy ellenálláson keresztül. Ennek a tűnek a teljesítménye alacsony hőmérsékleten magas, magas hőmérsékleten pedig csökken.
- Az RV érintkező a kalibrált kimenet referenciafeszültsége. Ez a tű nem csökkenti a feszültséget 1,8 V alá még szobahőmérsékleten sem. Ezt a feszültséget a kalibráló potenciométer nem tudja befolyásolni.
Ennek az interfésznek a kapcsolatai a következők:
- Csatlakoztassa ennek az érzékelőnek a GND érintkezőjét az Arduino GND érintkezőjéhez.
- Az érzékelő V+ tűje az Arduino Vin pin-jéhez csatlakozik.
- Az érzékelő OUT érintkezői az Arduino Ao érintkezőjéhez csatlakoznak.
- Az érzékelő TMP tűje az Arduino A2-es érintkezőjéhez csatlakozik.
- Az érzékelő RV érintkezője nincs csatlakoztatva.
Kód
Az ehhez az interfészhez szükséges Arduino kód a következőket tartalmazza.
const int OutPin = A0; // szélérzékelő analóg érintkezője a Wind P érzékelő „OUT” tűjéhez csatlakozik
const int TempPin = A2; // a hőmérséklet-érzékelő analóg tűje a Wind P érzékelő „TMP” tűjéhez csatlakoztatva
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// olvas szél
int windADunits = analógRead(OutPin);
// Serial.print('RW'); // Nyers A/D nyomtatása hibakereséshez
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print('\t');
// szélképlet a szélcsatorna adataiból, anemométerből és néhány fantasztikus Excel regresszióból
//Ez a skálázás még nem tartalmaz hőmérséklet-korrekciót
float windMPH = pow((((((úszó)szélADegységek – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp rutin és print raw és temp C
int tempRawAD = analógRead(TempPin);
// Serial.print('RT'); // Nyers A/D nyomtatása hibakereséshez
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print('\t');
// konvertálja voltra, majd használja az adatlap képletét
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC lásd a V0c és TC MCP9701 adatlapját
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
késleltetés(750);
}
Az Arduino kártya 9 V-ról van táplálva külső tápkártyával, az érzékelő pedig az Arduino alaplap Vin érintkezőjéről táplálkozik. Töltse fel a fenti kódot az Arduino-ba, és figyelje az analóg o/p feszültséget és a hőmérséklet változásait a légáramlás-érzékelő OUT és TMP érintkezőjén a szélsebesség érzékeléséhez.
Az analóg érzékelő kimenete logaritmikus, így az érzékelő rendkívül csekély légáramlást vesz fel és figyel alacsony tartományban, bár teljes teljesítmény mellett nem telítődik, amíg a levegőáramlás el nem éri a körülbelül 60 mérföld/órás sebességet.
Az érzékelő analóg tűjéről (Ao pin) kapott feszültségjel egyenesen arányos a szélsebességgel. A levegőérzékelő alapelve hasonló a hagyományos forró dróttechnológiához. Ez a technika tehát kiváló alacsony széltől mérsékelt szélig, és ez a módszer alkalmas a beltéri légáramlás irányának mérésére.
Előnyök hátrányok
A A légáramlás érzékelők előnyei a következőket tartalmazzák.
- A légáramlás-érzékelő felszerelése nagyon egyszerű.
- Ezek nem drágák.
- Ez az érzékelő méri a teljes nyomást és a statikus légáramlási nyomást és az átlagos levegősebességet.
- Több tervezési lehetőség is beszerezhető.
- Ezeknek az érzékelőknek a karbantartása egyszerűbb a mozgó alkatrészek hiánya miatt.
- Ez a leggyakrabban használt érzékelőtípus a légáramlás mérésére.
A a légáramlás érzékelők hátrányai a következőket tartalmazzák.
- Ezt az érzékelőt a gázzárványok és a rezgésérzékenység befolyásolhatja, ha nem megfelelően vannak felszerelve.
- Ezek drágák a többi érzékelőhöz képest.
- Csökkentett a levegő beszívása és a teljesítménye is.
- Ezeket az érzékelőket kalibrálni kell.
- A légáramlás-érzékelők könnyen szennyeződnek, ami meghibásodáshoz és hibás működéshez vezethet.
- Ez az érzékelő különféle problémákat okoz, mint például teljesítményvesztés, enyhe vagy súlyos tétovázás, nem korlátozódik a durva üresjáratokra, rossz üzemanyag-fogyasztás stb.
- A rossz légáramlás-érzékelő miatt a jármű rossz vezethetőségi problémákkal szembesül, mint például a motor leállása, tétovázás vagy rángatózás a gyorsítás során.
Alkalmazások/felhasználások
A légáramlás-érzékelők alkalmazásai a következők.
- A légáramlás érzékelő a levegő áramlási sebességének mérésére és szabályozására szolgál a szellőztetésben és légkondicionálókban.
- Ez az érzékelő segít a levegő áramlási sebességének elemzésében az üzemanyag-befecskendezéses belsőégésű motorokban.
- Autóipari, ipari és kereskedelmi alkalmazásokban használják.
- Ezek az érzékelők gyakran megtalálhatók az analitikai kémiai berendezésekben.
- A légáramlás-érzékelőt gázkromatográfiában használják a nem azonosított vegyületek azonosítására.
- Ezeket az érzékelőket orvosi eszközökben, vegyi gyárakban, tesztelési és analitikai alkalmazásokban használják.
- Ezzel az érzékelővel nyomon követhető az áramlási sebesség adatok mind a minta befecskendezése a gépbe, mind az áramlási sebesség az elválasztó oszlopokban.
- A légáramlás-érzékelő alkalmazása az üzemanyag-befecskendezéses belsőégésű motorok levegő tömegáram-sebesség-elemzése.
- Gázelemző eszközökre, lélegeztetőgépekre, oxigénkoncentrátorokra, sűrűségvizsgáló eszközökre és levegőminőség-mintavevő mérőeszközökre vonatkozik.
- Az autómotorokban MAF érzékelőt használnak az égés hatékonyságának szabályozására.
- Az érzékelő közli a motorkomputerrel, ha az autó a légkör alján vagy magasan egy hegytetőn van (vagy a között), ahol kevesebb az oxigén.
- Ez az érzékelő lehetővé teszi a HVAC rendszerek hatékony és precíz vezérlését.
- Ezt az érzékelőt lélegeztetőrendszerekben használják a betegek légzési ciklusának figyelésére.
Tehát ez az a légáramlás érzékelő áttekintése , működés, áramkör, típusok, kábelezés, interfész és alkalmazásai. A légáramlás-érzékelők alkalmasak a szellőztetés és klímaberendezések levegőellátásának mérésére és szabályozására. Ezeket az érzékelőket nagyon könnyű felszerelni és mérni a teljes nyomást, az álló légáramlási nyomást és az átlagos levegősebességet. Itt egy kérdés, hogy mi az az áramlásérzékelő?
