В автомобилях используются различные типы датчиков для контроля всех операций транспортного средства, а также для защиты от повреждений; MAP, детонация двигателя, положение дроссельной заслонки, положение распределительного вала , расход воздуха, частота вращения двигателя, кислород, напряжение и многое другое. Среди них датчик расхода воздуха является одним из типов автомобильных датчиков. Первый подключаемый датчик массового расхода воздуха был изобретен компанией DENSO в 1996 году. Таким образом, их постоянные разработки в области автомобильных технологий ведут к созданию высококачественных автозапчастей. Этот датчик определяет количество воздуха, всасываемого в двигатель автомобиля, и передает сигнал в ЭБУ (блок управления двигателем). В этой статье рассматривается обзор датчик воздушного потока или датчик массового расхода воздуха, его работа и применение.
Что такое датчик расхода воздуха?
Датчик расхода воздуха — это тип автомобильного датчика, используемый для измерения скорости воздушного потока в таких системах, как система отопления, вентиляции и кондиционирования, двигатели внутреннего сгорания, а также промышленные процессы. Таким образом, ЭБУ (блок управления двигателем) просто оценивает количество массы топлива, необходимое для поддержания баланса воздуха и топлива, в зависимости от входных данных в реальном времени. Альтернативное название датчика расхода воздуха — датчик MAF (массовый расход воздуха), MAF или расходомер воздуха, который преобразует количество воздуха, поступающего в двигатель транспортного средства, в сигнал напряжения для измерения его нагрузки. Кроме того, плотность воздуха может меняться под воздействием различных факторов, таких как давление, температура, влажность и многие другие.
Принцип работы датчика воздушного потока
Датчик расхода воздуха работает, просто измеряя изменение сопротивления горячего провода, преобразуя его в электрические сигналы и передавая их в ЭБУ (блок управления двигателем). Этот сигнал используется для определения количества топлива, которое необходимо залить в двигатель.
Датчик расхода воздуха имеет два провода, например, с электрическим подогревом, а другой провод — нет. Всякий раз, когда тонкий провод этого датчика нагревается до стабильной температуры и располагается на пути воздушного потока, он охлаждает его пропорционально скорости воздушного потока.
Всякий раз, когда разница температур между проводами датчика меняется, датчик автоматически увеличивает или уменьшает поток тока по проводу. После этого ток передается в ЭБУ и преобразуется в напряжение (или) частоту, чтобы преобразовать его в воздушный поток.
Схема датчика расхода воздуха
Как правило, обнаружение воздушного потока очень полезно в различных схемах. Ниже показана простая схема датчика расхода воздуха, которая используется для определения доступного расхода воздуха. Этот контур воздушного потока не требует никакого RTD (или) Стабилитрон но в этой схеме используется простая нить накаливания переменного тока, включающая некоторые компоненты для обнаружения воздуха. Необходимые компоненты для создания этой схемы датчика воздуха в основном включают в себя: LM358 ИС , LM7805, Резисторы нравиться; 680 Ом, 100 Ом, 10 К и 330 Ом, конденсатор 100 мкФ, 50 кОм переменный резистор , светодиод, 12В источник питания , лампа накаливания, перемычка, кнопка и вентилятор постоянного тока. Подключите эту цепь согласно схеме, показанной ниже.
Работающий
Ниже показана схема датчика расхода воздуха, которая используется для определения расхода воздуха. Эта схема работает от источника питания 12 В постоянного тока. Важным компонентом, используемым в этой схеме, является нить накаливания лампочки, поскольку она отвечает за изменение напряжения при наличии воздуха. Нить лампочки в этой схеме имеет NTC (отрицательный температурный коэффициент), поэтому ее нить накала сопротивление будет изменяться обратно пропорционально температуре. Когда температура выше, сопротивление нити накала становится низким.
Если по умолчанию нет воздуха, значение сопротивления нити лампочки будет низким из-за некоторого количества тепла внутри нее. При подаче потока воздуха из него температура нити лампочки снижается и сопротивление нити увеличивается.
Таким образом, из-за этого изменения сопротивления на нити лампочки возникает изменение напряжения, которое улавливается микросхемой LM358 и генерирует низкий сигнал. Эта микросхема подключена в режиме компаратора, поэтому она сравнивает входное напряжение с опорным напряжением и соответственно выдает выходной сигнал.
Потенциометр в этой схеме используется для калибровки схемы. ВЕЛ полезен для индикации потока воздуха, и для подачи воздуха по всей нити используются как кнопка, так и вентилятор постоянного тока.
Типы датчиков расхода воздуха
Существуют различные типы датчиков воздушного потока, которые обсуждаются ниже.
Датчик объемного расхода воздуха
Датчик объемного расхода воздуха используется для измерения объемного расхода, мониторинга фильтра, определения перепада давления и уровня жидкости. Эти типы датчиков воздушного потока применимы в медицинских, чистых помещениях и фильтрах в каналах кондиционирования воздуха, вентиляции, покрасочных камерах и промышленных кухнях, главным образом для мониторинга фильтров и измерения уровня или для управления преобразователями частоты.
Датчик массового расхода воздуха
Датчик массового расхода воздуха также известен как датчик массового расхода воздуха, который используется в автомобилях для определения массового расхода воздуха, проходящего через двигатель транспортного средства, а также количества впрыскиваемого топлива.
Для блока управления двигателем автомобиля данные о массе воздуха необходимы для балансировки, а также подачи точной массы топлива к двигателю. Воздух будет менять свою плотность в зависимости от давления и температуры. Плотность воздуха будет меняться в автомобильных приложениях в зависимости от высоты над уровнем моря, температуры окружающей среды и использования принудительной индукции, поэтому эти датчики более подходят по сравнению с датчиками объемного расхода для определения количества всасываемого воздуха в каждом цилиндре.
Датчик массового расхода воздуха лопастного типа
Датчик с измерительной лопастью, расположенной вдоль направления потока воздуха, известен как датчик массового расхода воздуха. Датчики расхода воздуха этого типа используются для измерения количества воздуха, проходящего через них.
Лопасть этого датчика просто соединена с пружиной и находится в исходном положении. Но всякий раз, когда воздух начинает течь, лопасть перемещается под давлением пружины. Таким образом, это отклонение можно преобразовать в сигнал напряжения с помощью потенциометра. После этого он используется для определения скорости воздушного потока.
Датчик расхода воздуха с горячим проводом
Этот тип датчика расхода воздуха используется в ряде современных автомобилей для измерения массы воздуха, поступающего в двигатель. Этот датчик играет ключевую роль в управлении и оптимизации двигателя, просто предоставляя информацию в ЭБУ (блок управления двигателем) для регулировки топливовоздушной смеси для очень эффективного сгорания.
Основная функция этого датчика – измерение объема и плотности входящего воздуха. Таким образом, эти данные важны главным образом для блока управления двигателем, который решает, сколько топлива вливать в камеры сгорания для поддержания правильного соотношения воздух-топливо.
Плотность воздуха в основном зависит от высоты, температуры и применения принудительной индукции. Эти датчики более полезны и подходят для определения количества всасываемого воздуха в каждом из цилиндров по сравнению с датчиками объемного расхода.
Схема подключения датчика расхода воздуха
Ниже показана электрическая схема датчика массового расхода воздуха (датчика массового расхода воздуха), которая разработана с учетом конструкции, года выпуска, типа, спроса и модели. Эти схемы подключения доступны в четырех вариантах: 3-проводной, 4-проводной и 5-проводной. Итак, здесь мы подключаем 4-проводной датчик расхода воздуха, который описан в разделе ниже.
Схема подключения 4-проводного датчика расхода воздуха имеет положительный источник питания 12 В (горячий провод), сигнал IAT (сигнал температуры всасываемого воздуха), сигнал MAF и заземление MAF.
Положительный источник питания 12 В (горячий провод) подключен к предохранителю и реле внутри блока предохранителей. Далее провод сигнала массового расхода воздуха можно подключить к ЭБУ автомобиля. Этот сигнальный провод просто передает сигнал датчика в ЭБУ. Заземляющий провод датчика массового расхода воздуха можно использовать в качестве общего заземления как для ЭБУ, так и для датчика автомобиля.
Сигнальная цепь датчика расхода воздуха может быть встроена в датчик массового расхода воздуха для измерения величины тока, протекающего через датчик, и преобразования этого тока в напряжение. После этого он передает его в ЭБУ автомобиля по сигнальному кабелю MAF. Таким образом, эта сигнальная цепь заземляется отдельно. Кроме того, датчик включает в себя встроенный датчик IAT, который подает сигнал IAT для определения сигнала температуры всасываемого воздуха.
Датчик расхода воздуха, взаимодействующий с Arduino
Датчик расхода воздуха (датчик-анемометр) — это недорогой датчик, совместимый с Arduino. Этот датчик также называется датчиком ветра версии p, который имеет аппаратную компенсацию, главным образом, температуры окружающей среды и обозначает термисторы PTC. Этот датчик воздушного потока используется для обнаружения ураганных штормов, исключая насыщающие штормы со скоростью от 0 до 150 миль в час. Он обеспечивает выходное измерительное напряжение до 3,3 В, что наиболее подходит для всех диапазонов. Платы разработки Arduino и микроконтроллеры.
Этот датчик работает просто по методу на основе теплового анемометра или методу с горячей проволокой, который обеспечивает измерение посредством нагрева элемента, а также изменение мощности, необходимое для поддержания тепла на нагревательном элементе во время ветрового потока. Всякий раз, когда поток воздуха увеличивается, нагревательный элемент внезапно теряет тепло, и ему требуется больше энергии для поддержания тепла. При отсутствии ветра нагревательный элемент остается стабильным. Таким образом, он измеряет, а также фиксирует разницу между током и мощностью, протекающей через нагревательный элемент.
Технические характеристики этого датчика в основном включают в себя;
- Его напряжение питания колеблется от 4 до 5 вольт.
- Его ток питания колеблется от 20 до 40 мА.
- Скорость ветра колеблется от 0 до 60 миль в час.
Описание контакта:
конфигурация контактов датчика расхода воздуха (или) датчик ветра в версии P доступен в 5-контактной конфигурации, как показано ниже.
- Вывод GND используется для общего подключения GND схемы.
- Вывод V+ — это вывод входного напряжения датчика, подключенный к Arduino.
- Вывод OUT или Ao — это аналоговый сигнал o/p датчика воздуха, который используется для определения суммы тока, протекающего по датчику воздуха.
- Вывод TMP обеспечивает выходной сигнал температуры, который представляет собой простой делитель напряжения через термистор и резистор. Выход этого вывода высок при более низких температурах и снижается при высоких температурах.
- Вывод RV представляет собой опорное напряжение, используемое для калибруемого выхода. На этом выводе не падает напряжение ниже 1,8 В даже при комнатной температуре. На это напряжение не может повлиять калибровочный потенциометр.
Соединения этого интерфейса следующие:
- Подключите контакт GND этого датчика к контакту GND Arduino.
- Вывод V+ датчика подключен к выводу Vin Arduino.
- Выводы OUT датчика подключены к выводу Ao Arduino.
- Вывод TMP датчика подключен к выводу A2 Arduino.
- Вывод RV датчика не подключен.
Код
Необходимый код Arduino для этого интерфейса включает следующее.
const int OutPin = A0; // аналоговый контакт датчика ветра подключен к контакту «OUT» датчика Wind P
const int TempPin = A2; // аналоговый контакт датчика температуры, подключенный к контакту датчика Wind P «TMP»
недействительная настройка() {
Серийный.начало(9600);
}
недействительный цикл() {
// читаем ветер
INT WindADunits = AnalogRead (OutPin);
// Serial.print('RW '); // распечатываем необработанный A/D для отладки
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print('\t');
// формула ветра получена на основе данных аэродинамической трубы, анемометра и некоторых причудливых регрессий Excel
//Это масштабирование пока не содержит температурной коррекции
floatwindMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(»MPH\t»);
// временная процедура и печать raw и temp C
int tempRawAD = AnalogRead(TempPin);
// Serial.print('RT '); // распечатываем необработанный A/D для отладки
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print('\t');
// конвертируем в вольты, затем используем формулу из таблицы данных
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC см. таблицу данных MCP9701 для V0c и TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5,0) / 1024,0) – 0,400) / 0,0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(»C»);
задержка(750);
}
Плата Arduino питается от напряжения 9 В от внешней платы питания, а датчик питается от контакта Vin платы Arduino. Загрузите приведенный выше код в Arduino и отслеживайте аналоговое выходное напряжение и изменения температуры на контактах OUT и TMP датчика воздушного потока для определения скорости ветра.
Выходной сигнал аналогового датчика является логарифмическим, поэтому датчик улавливает и отслеживает очень небольшой поток воздуха на низких диапазонах, хотя он не достигнет насыщения на полной мощности, пока воздушный поток не достигнет скорости около 60 миль в час.
Сигнал напряжения, получаемый с аналогового контакта (контакт Ao) датчика, прямо пропорционален скорости ветра. Фундаментальный принцип работы датчика воздуха аналогичен традиционной технологии с подогревом проволоки. Таким образом, этот метод отлично подходит для слабого и умеренного ветра, а также подходит для измерения направления воздушного потока в помещении.
Преимущества недостатки
Преимущества датчиков расхода воздуха включая следующее.
- Датчик расхода воздуха очень прост в установке.
- Это не дорого.
- Этот датчик измеряет общее давление, статическое давление воздушного потока и среднюю скорость воздуха.
- Доступны дополнительные варианты дизайна.
- Эти датчики проще обслуживать из-за отсутствия движущихся частей.
- Это наиболее распространенный тип датчика, используемый для измерения воздушного потока.
Недостатки датчиков расхода воздуха включая следующее.
- На этот датчик могут повлиять газовые включения и чувствительность к вибрации, если он установлен неправильно.
- Они дорогие по сравнению с другими датчиками.
- У него уменьшен воздухозаборник, а также производительность.
- Эти датчики нуждаются в калибровке.
- Датчики расхода воздуха легко загрязняются, что приводит к выходу из строя и неисправности.
- Этот датчик вызывает различные проблемы, такие как потеря мощности, легкие или серьезные колебания, не ограничивающиеся резким холостым ходом, плохая экономия топлива и т. д.
- Из-за неисправного датчика расхода воздуха у вашего автомобиля возникают проблемы с управляемостью, такие как остановка двигателя, колебания или рывки при ускорении.
Приложения/Использование
Применение датчиков воздушного потока включает в себя следующее.
- Датчик расхода воздуха используется для измерения, а также контроля скорости потока воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
- Этот датчик помогает анализировать скорость потока воздуха в двигателях внутреннего сгорания с впрыском топлива.
- Его используют в автомобильной, промышленной и коммерческой сфере.
- Эти датчики часто встречаются в оборудовании для аналитической химии.
- Датчик воздушного потока используется в газовой хроматографии для идентификации неидентифицированных соединений.
- Эти датчики используются в медицинских приборах, на химических заводах, в испытательных и аналитических приложениях.
- Этот датчик используется для отслеживания данных о скорости потока как при процедуре ввода пробы в машину, так и о скорости потока в разделительных колоннах.
- Датчик расхода воздуха применяется для анализа скорости массового расхода воздуха в двигателях внутреннего сгорания с впрыском топлива.
- Он применяется к устройствам газового анализа, вентиляторам, концентраторам кислорода, устройствам для измерения плотности и устройствам для измерения проб качества воздуха.
- Датчик MAF используется в автомобильных двигателях для контроля эффективности сгорания.
- Датчик сообщает компьютеру двигателя, находится ли автомобиль в нижних слоях атмосферы или высоко на вершине горы (или между ними), где меньше кислорода.
- Этот датчик обеспечивает эффективное и точное управление системами HVAC.
- Этот датчик используется в системах вентиляции для мониторинга дыхательного цикла пациентов.
Таким образом, это обзор датчика расхода воздуха , работа, схема, типы, проводка, интерфейс и его применение. Датчики расхода воздуха подходят для измерения и контроля подачи воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Эти датчики очень просты в установке и измеряют общее давление, стационарное давление воздушного потока и среднюю скорость воздуха. Вот вам вопрос, что такое датчик потока?
