Hi ha diversos tipus de sensors que s'utilitzen als automòbils per controlar totes les operacions del vehicle i també per protegir-los de danys com; MAPA, cop del motor, posició de l'accelerador, posició de l'arbre de lleves , flux d'aire, velocitat del motor, oxigen, voltatge i molts més. Entre ells, un sensor de flux d'aire és un tipus de sensor d'automòbil. El primer sensor de flux d'aire massiu endollable va ser inventat l'any 1996 per DENSO. Així, els seus continus desenvolupaments dins de les tecnologies de l'automoció lideren el mètode per a peces d'automòbil d'alta gamma. Aquest sensor detecta la quantitat d'aire que entra al motor del vehicle i transmet un senyal a la ECU (unitat de control del motor). Aquest article tracta una visió general d'un sensor de flux d'aire o sensor MAF, el seu funcionament i les seves aplicacions.
Què és un sensor de flux d'aire?
Un sensor de flux d'aire és un tipus de sensor d'automòbil que s'utilitza per mesurar la velocitat del flux d'aire en un sistema com ara HVAC, motors de combustió i també processos industrials. Així, la ECU (unitat de control del motor) simplement estima la quantitat de massa de combustible necessària per mantenir l'aire i el combustible en equilibri en funció de les entrades en temps real. Un nom alternatiu per a un sensor de flux d'aire és el sensor MAF (Mass Air Flow), MAF o mesurador d'aire que canvia la quantitat d'aire que entra al motor del vehicle en un senyal de tensió per mesurar la seva càrrega. A més, la densitat de l'aire es pot canviar per diversos factors com la pressió, la temperatura, la humitat i molts més.
Principi de funcionament del sensor de flux d'aire
Un sensor de flux d'aire funciona simplement mesurant la variació de la resistència d'un cable calent i canviant-lo en senyals elèctrics i passant-lo a la ECU (unitat de control del motor). Aquest senyal s'utilitza per determinar la quantitat de combustible a infondre al motor.
El sensor de flux d'aire inclou dos cables com escalfat elèctricament i l'altre cable no ho és. Sempre que un cable prim d'aquest sensor s'escalfa a una temperatura estable i es troba a la ruta del flux d'aire, el refreda d'una manera que és proporcional simplement a la velocitat del flux d'aire.
Sempre que la diferència de temperatura entre els cables del sensor varia, el sensor augmenta o disminueix automàticament el flux de corrent al llarg del cable. Després d'això, el corrent es transmet a l'ECU i es canvia en voltatge (o) freqüència per traduir-lo en flux d'aire.
Diagrama del circuit del sensor de flux d'aire
En general, la detecció de flux d'aire és molt útil en diversos circuits. Així, a continuació es mostra un circuit de sensor de flux d'aire senzill que s'utilitza per detectar el flux d'aire disponible. Aquest circuit de flux d'aire no necessita cap RTD (o) Díode Zener però aquest circuit utilitza un simple filament de bombeta de CA que inclou alguns components per detectar l'aire. Els components necessaris per fer aquest circuit de sensor d'aire inclouen principalment; LM358 IC , LM7805, Resistències M'agrada; 680ohm, 100ohm, 10K i 330ohm, condensador de 100uF, 50k resistència variable , LED, 12V Font d'alimentació , bombeta incandescent, cable de pont, polsador i ventilador DC. Connecteu aquest circuit segons el circuit que es mostra a continuació.
Treball
A continuació es mostra aquest circuit del sensor de flux d'aire que s'utilitza per detectar el flux d'aire. Aquest circuit funciona amb una font de 12 V CC. El component significatiu utilitzat en aquest circuit és el filament de la bombeta perquè és responsable de fer una diferència de voltatge sempre que hi hagi presència d'aire. El filament de la bombeta d'aquest circuit té el NTC (coeficient de temperatura negatiu), per tant, el seu filament resistència canviarà inversament a la temperatura. Quan la temperatura és més alta, la resistència del filament és baixa.
Sempre que no hi hagi aire de manera predeterminada, el valor de resistència del filament de la bombeta serà baix a causa d'una mica de calor al seu interior. Quan el flux d'aire surt d'ell, la temperatura del filament de la bombeta disminueix i la resistència del filament augmentarà.
Així, a causa d'aquest canvi dins de la resistència, es produeix una variació de tensió a través del filament de la bombeta que és atrapat per LM358 IC i produeix un senyal baix. Aquest IC està connectat en mode comparador, de manera que compara la tensió d'entrada a través de la tensió de referència i proporciona la sortida corresponent.
Un potenciòmetre en aquest circuit s'utilitza per calibrar el circuit, a LED és útil per indicar el flux d'aire, i tant el polsador com un ventilador de corrent continu s'utilitzen per fluir el subministrament d'aire per tot el filament.
Tipus de sensor de flux d'aire
Hi ha diferents tipus de sensors de flux d'aire que es comenten a continuació.
Sensor de flux d'aire de volum
El sensor de flux d'aire de volum s'utilitza per mesurar el cabal de volum, el control del filtre, la pressió diferencial i la detecció de nivells de líquid. Aquests tipus de sensors de flux d'aire s'apliquen en tecnologia mèdica, sala neta i filtre dins de conductes d'aire condicionat, ventilació, cabines de polvorització i cuines industrials principalment per controlar filtres i mesurar el nivell o controlar convertidors de freqüència.
Sensor MAF
El sensor MAF també es coneix com a sensor de flux d'aire massiu que s'utilitza en automòbils per detectar el cabal d'aire massiu que passa pel motor d'un vehicle, així com la quantitat d'injecció de combustible.
Per a la unitat de control del motor del vehicle, les dades de massa d'aire són necessàries per equilibrar i també lliurar la massa de combustible precisa cap al motor. L'aire canviarà la seva densitat tant per la pressió com per la temperatura. La densitat de l'aire canviarà a les aplicacions d'automoció, amb l'altitud, la temperatura ambient i la utilització de la inducció forçada, de manera que aquests sensors són més adequats en comparació amb els sensors de flux volumètric per decidir la quantitat d'aire d'admissió a cada cilindre.
Sensor de flux d'aire massiu tipus paleta
El sensor que té una paleta mesurada que es troba al llarg de la direcció de l'aire que flueix es coneix com un tipus de sensor de flux d'aire massiu. Aquest tipus de sensor de flux d'aire s'utilitza per mesurar la quantitat d'aire que passa per ells.
La paleta d'aquest sensor està connectada simplement a una molla i disposada en la seva posició de repòs. Però sempre que l'aire comenci a fluir, la paleta es traslladarà sota la pressió de la molla. Així, aquesta desviació es pot canviar al senyal de tensió mitjançant un potenciòmetre. Després d'això, s'utilitza per decidir la velocitat del flux d'aire.
Sensor de flux d'aire de fil calent
Aquest tipus de sensor de flux d'aire s'utilitza en diversos vehicles moderns per mesurar la massa d'aire que entra al motor. Aquest sensor té un paper clau en la gestió i optimització del motor simplement proporcionant informació a la ECU (unitat de control del motor) per ajustar la barreja d'aire-combustible per a una combustió molt eficient.
La funció principal d'aquest sensor és mesurar el volum d'aire entrant així com la densitat. Per tant, aquestes dades són significatives principalment perquè la unitat de control del motor decideixi quant combustible introduir a les cambres de combustió per mantenir la relació aire-combustible correcta.
La densitat de l'aire depèn principalment de l'altitud, la temperatura i l'aplicació d'inducció forçada. Aquests sensors són més útils i adequats per decidir la quantitat d'entrada d'aire a cadascun dels cilindres en comparació amb els sensors de tipus de flux volumètric.
Diagrama de cablejat del sensor de flux d'aire
A continuació es mostra el diagrama de cablejat del sensor de flux d'aire (sensor de flux d'aire massiu), dissenyat en funció de la construcció, l'any, el tipus, la demanda i el model. Aquests esquemes de cablejat estan disponibles en quatre formes de 3 fils, 4 fils i 5 fils. Per tant, aquí estem connectant un sensor de flux d'aire de 4 fils que s'explica a la secció següent.
El diagrama de cablejat del sensor de flux d'aire de 4 fils té una font d'alimentació positiva de 12 V (cable calent), senyal IAT (senyal de temperatura de l'aire d'admissió), senyal MAF i MAF GND.
Una font d'alimentació positiva de 12 V (cable calent) està connectada a un fusible i un relé dins de la caixa de fusibles. A continuació, el cable de senyal de flux d'aire massiu es pot connectar a l'ECU del vehicle. Aquest cable de senyal simplement transmet el senyal del sensor a la ECU. El cable de terra del sensor MAF es pot utilitzar com a connexió GND comuna tant per a l'ECU com per al sensor del vehicle.
El circuit de senyal del sensor de flux d'aire es pot dissenyar al sensor MAF per mesurar la quantitat de corrent que flueix per tot el sensor i canviar aquest subministrament de corrent en tensió. Després d'això, el transmet a l'ECU del vehicle a través del cable de senyal MAF. Per tant, aquest circuit de senyal està connectat a terra per separat. A més, el sensor inclou un sensor IAT integrat, que proporciona el senyal IAT per notar el senyal de temperatura de l'aire d'admissió.
Sensor de flux d'aire que es connecta amb Arduino
El sensor de flux d'aire (sensor anemòmetre) és un sensor de baix cost compatible amb Arduino. Aquest sensor també s'anomena sensor de vent Rev. p que té una compensació de maquinari principalment per a la temperatura ambient i significa termistors PTC. Aquest sensor de flux d'aire s'utilitza per detectar tempestes amb força d'huracà, excepte tempestes de saturació, que oscil·len entre 0 i 150 Mph. Proporciona una tensió de sensació de sortida de fins a 3,3 V, que és la més adequada per a tots els rangs Plaques de desenvolupament Arduino i microcontroladors.
Aquest sensor funciona simplement mitjançant un mètode basat en un anemòmetre tèrmic o un mètode de fil calent que proporciona sentit mitjançant l'escalfament d'un element, així com la variació de potència necessària per mantenir la calor a l'element tèrmic durant tot el flux del vent. Quan augmenta el flux d'aire, de sobte l'element calefactor perd calor i necessita més energia per mantenir-se calent. Quan no hi ha vent, l'element de calefacció es manté estable. Per tant, mesura i també dibuixa la variació entre el corrent i la potència que flueix per l'element de calefacció.
Les especificacions tècniques d'aquest sensor inclouen principalment;
- La seva tensió d'alimentació oscil·la entre 4 i 5 volts.
- El seu subministrament actual oscil·la entre 20 i 40 mA.
- La seva velocitat del vent oscil·la entre 0 i 60 mph.
Descripció del pin:
El configuració del pin del sensor de flux d'aire (o) el sensor de vent a la versió Rev. P està disponible en una configuració de 5 pins que es mostra a continuació.
- El pin GND s'utilitza per a la connexió GND comú del circuit.
- El pin V+ és el pin de tensió d'entrada del sensor i està connectat a l'Arduino.
- OUT o Ao pin és el senyal analògic d'o/p del sensor d'aire que s'utilitza per determinar la suma del subministrament de corrent que flueix a tot el sensor d'aire.
- El pin TMP proporciona la sortida de temperatura que és un simple divisor de tensió mitjançant un termistor i una resistència. La sortida d'aquest pin és alta a temperatures més baixes i disminueix a altes temperatures.
- El pin RV és la tensió de referència utilitzada per a la sortida calibrada. Aquest pin no baixa la tensió per sota dels 1,8 V fins i tot a temperatura ambient. Aquesta tensió no es pot veure afectada pel potenciòmetre de calibratge.
Les connexions d'aquesta interfície segueixen com;
- Connecteu el pin GND d'aquest sensor al pin GND de l'Arduino.
- El pin V+ del sensor està connectat al pin Vin d'Arduino.
- Els pins OUT del sensor estan connectats al pin Ao de l'Arduino.
- El pin TMP del sensor està connectat al pin A2 de l'Arduino.
- El pin RV del sensor no està connectat.
Codi
El codi Arduino necessari per a aquesta interfície inclou el següent.
const int OutPin = A0; // Pin analògic del sensor de vent connectat al pin 'OUT' del sensor de vent P
const int TempPin = A2; // Pin analògic del sensor de temperatura connectat al pin 'TMP' del sensor Wind P
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
bucle buit() {
// llegir vent
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print ('RW '); // imprimeix A/D en brut per a la depuració
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// fórmula del vent derivada de dades del túnel de vent, anemòmetre i algunes regressions d'Excel fantàstics
//Aquesta escala encara no té cap correcció de temperatura
float windMPH = pow(((((float)unitats de vent – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print ('MPH\t');
// rutina temporal i imprimeix C raw i temp
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print ('RT '); // imprimeix A/D en brut per a la depuració
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// converteix en volts i després utilitza la fórmula del full de dades
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC consulteu el full de dades MCP9701 per a V0c i TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5,0) / 1024,0) – 0,400) / 0,0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println ('C');
retard (750);
}
La placa Arduino s'alimenta amb 9 V amb una placa d'alimentació externa i el sensor s'alimenta des del pin Vin de la placa Arduino. Carregueu el codi anterior a l'Arduino i controleu la tensió analògica d'o/p i els canvis de temperatura al pin OUT i al pin TMP del sensor de flux d'aire per detectar la velocitat del vent.
La sortida del sensor analògic és logarítmica, de manera que el sensor recull i controla un flux d'aire extremadament petit a intervals baixos, tot i que no saturarà a potència completa fins que el flux d'aire assoleixi uns 60 mph.
El senyal de tensió obtingut del pin analògic (pin Ao) del sensor és directament proporcional a la velocitat del vent. El principi fonamental del sensor d'aire és similar a la tecnologia de fil calent convencional. Per tant, aquesta tècnica és excel·lent per a vents de vent baix a velocitats de vent moderades i aquest mètode és adequat per mesurar la direcció del flux d'aire interior.
Avantatges i desavantatges
El avantatges dels sensors de flux d'aire incloure el següent.
- El sensor de flux d'aire és molt senzill d'instal·lar.
- Aquests no són cars.
- Aquest sensor mesura tota la pressió i la pressió del flux d'aire estàtica i la velocitat mitjana de l'aire.
- Es poden obtenir més opcions de disseny.
- Aquests sensors són més senzills de mantenir a causa de la manca de peces mòbils.
- Aquest és el tipus de sensor més comú que s'utilitza per mesurar el flux d'aire.
El desavantatges dels sensors de flux d'aire incloure el següent.
- Aquest sensor es pot veure afectat per inclusions de gas i sensibilitat a les vibracions sempre que s'instal·lin de manera incorrecta.
- Aquests són cars en comparació amb altres sensors.
- Té una entrada d'aire reduïda i també un rendiment.
- Aquests sensors necessiten calibratge.
- Els sensors de flux d'aire es contaminen fàcilment, cosa que provoca fallades i mal funcionament.
- Aquest sensor causa diversos problemes com la pèrdua de potència, vacil·lacions lleus a greus, no es limita a un ralentí brusc, poca economia de combustible, etc.
- Un sensor de flux d'aire defectuós fa que el vostre vehicle s'enfronti a problemes de mala conducció, com ara l'aturada del motor, la vacil·lació o les sacsejades en l'acceleració.
Aplicacions/Usos
Les aplicacions dels sensors de flux d'aire inclouen les següents.
- El sensor de flux d'aire s'utilitza per mesurar i també controlar la velocitat del flux d'aire a la ventilació i els aparells d'aire condicionat.
- Aquest sensor ajuda a analitzar la velocitat del flux d'aire dins dels motors de combustió amb injecció de combustible.
- S'utilitza en aplicacions d'automoció, industrials i comercials.
- Aquests sensors es troben amb freqüència dins d'equips de química analítica.
- El sensor de flux d'aire s'utilitza en cromatografia de gasos per identificar compostos que no s'identifiquen.
- Aquests sensors s'utilitzen en dispositius mèdics, fàbriques químiques, proves i aplicacions analítiques.
- Aquest sensor s'utilitza per rastrejar les dades de velocitat de flux tant del procediment d'injecció de la mostra a la màquina com de les velocitats de flux a través de les columnes de separació.
- L'aplicació d'un sensor de flux d'aire és l'anàlisi de la velocitat del flux massiu de l'aire en motors de combustió amb injecció de combustible.
- S'aplica a dispositius d'anàlisi de gasos, ventiladors, concentradors d'oxigen, dispositius de prova de densitat i dispositius de mesura de mostreig de la qualitat de l'aire.
- Un sensor MAF s'utilitza als motors dels automòbils per ajudar a controlar l'eficiència de la combustió.
- El sensor indica a l'ordinador del motor si el cotxe es troba al fons de l'atmosfera o a dalt d'una muntanya (o entremig) on hi ha menys oxigen.
- Aquest sensor permet un control eficient i precís dels sistemes de climatització.
- Aquest sensor s'utilitza en sistemes de ventilació per controlar el cicle respiratori dels pacients.
Així, això és una visió general del sensor de flux d'aire , funcionament, circuit, tipus, cablejat, interfície i les seves aplicacions. Els sensors de flux d'aire són adequats per mesurar i controlar els subministraments d'aire dins de la ventilació i els AC. Aquests sensors són molt fàcils d'instal·lar i mesuren tota la pressió, la pressió del flux d'aire estacionari i la velocitat mitjana de l'aire. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és un sensor de flux?
