Luftstrømssensor: Krets, fungerer, typer, kabling, grensesnitt og dens applikasjoner

Det er forskjellige typer sensorer som brukes i biler for å kontrollere alle kjøretøyets operasjoner og også for å beskytte mot skader som; KART, motorbank, gassposisjon, kamaksel posisjon , luftstrøm, motorhastighet, oksygen, spenning og mange flere. Blant dem er en luftstrømsensor en type bilsensor. Den første plug-in masseluftstrømsensoren ble oppfunnet i 1996 av DENSO. Så deres kontinuerlige utvikling innen bilteknologi leder metoden for høyserie bildeler. Denne sensoren oppdager mengden luft som trekkes inn i kjøretøyets motor og videresender et signal til ECU (motorkontrollenhet). Denne artikkelen diskuterer en oversikt over en luftstrømsensor eller MAF-sensor, dens virkemåte og dens applikasjoner.

Hva er en luftstrømssensor?

En luftstrømssensor er en type bilsensor som brukes til å måle hastigheten på luftstrømmen gjennom et system som HVAC, forbrenningsmotorer og også industrielle prosesser. Så ECU (motorkontrollenhet) estimerer ganske enkelt mengden drivstoffmasse som kreves for å holde luft og drivstoff i balanse, avhengig av sanntidsinngangene. Et alternativt navn for en luftstrømssensor er MAF (Mass Air Flow) sensor, MAF eller luftmåler som endrer mengden luft som kommer inn i motoren til kjøretøyet til et spenningssignal for måling av belastningen. I tillegg kan lufttettheten endres av ulike faktorer som trykk, temperatur, fuktighet og mange flere.

Arbeidsprinsipp for luftstrømsensor

En luftstrømsensor fungerer ved ganske enkelt å måle variasjonen innenfor motstanden til en varm ledning og endre den til elektriske signaler og sende den til ECU (motorkontrollenhet). Dette signalet brukes til å bestemme drivstoffmengden som skal tilføres motoren.

Luftstrømssensoren inkluderer to ledninger som elektrisk oppvarmet og den andre ledningen er det ikke. Når en tynn ledning av denne sensoren varmes opp til en stabil temperatur og ligger i luftstrømbanen, kjøler den den ned på en måte som er proporsjonal med hastigheten på luftstrømmen.

Når forskjellen i temperatur mellom sensorledningene varierer, øker eller reduserer sensoren automatisk strømmen gjennom hele ledningen. Etter det blir strømmen overført til ECU og endret til spenning (eller) frekvens for å oversette den til luftstrøm.

Kretsdiagram for luftstrømsensor

Generelt er luftstrømdeteksjon veldig nyttig i forskjellige kretsløp. Så en enkel luftstrømsensorkrets er vist nedenfor som brukes til å oppdage tilgjengelig luftstrøm. Denne luftstrømkretsen trenger ingen RTD (eller) Zener diode men denne kretsen bruker en enkel AC-pære glødetråd inkludert noen komponenter for å oppdage luften. De nødvendige komponentene for å lage denne luftsensorkretsen inkluderer hovedsakelig; LM358 IC , LM7805, Motstander som; 680ohm, 100ohm, 10K og 330ohm, 100uF kondensator, 50k variabel motstand , LED, 12V strømforsyning , glødepære, jumper wire, trykknapp og DC-vifte. Koble til denne kretsen i henhold til kretsen nedenfor.

Arbeider

Denne luftstrømsensorkretsen er vist nedenfor som brukes til å detektere luftstrømmen. Denne kretsen fungerer med en 12V DC-forsyning. Den betydelige komponenten som brukes i denne kretsen er glødetråden fordi den er ansvarlig for å gjøre en forskjell i spenning når det er luft. Pærefilamentet i denne kretsen har NTC (negativ temperaturkoeffisient), så glødetråden motstand vil endres omvendt mot temperaturen. Når temperaturen er høyere, er filamentmotstanden lav.

Når det ikke er luft som standard, vil pærefilamentets motstandsverdi være lav på grunn av noe varme i den. Når luftstrømmen tilfører den, synker temperaturen på glødetråden, og glødetrådens motstand vil økes.

Så på grunn av denne endringen i motstanden, produseres en spenningsvariasjon over glødetråden som fanges opp av LM358 IC og produserer et lavt signal. Denne IC er koblet til i komparatormodus slik at den sammenligner inngangsspenning gjennom referansespenningen og gir utgangen tilsvarende.
Et potensiometer i denne kretsen brukes til å kalibrere kretsen, en LED er nyttig for å indikere luftstrøm, og både trykknappen og en DC-vifte brukes til å strømme lufttilførselen gjennom glødetråden.

Typer luftstrømsensor

Det finnes forskjellige typer luftstrømssensorer som diskuteres nedenfor.

Volumluftstrømsensor

Volumluftstrømsensor brukes til å måle volumstrøm, filterovervåking, differensialtrykk og væskenivådeteksjon. Disse typer luftstrømssensorer er anvendelige i medisinske, rene rom og filterteknologi innen luftkondisjoneringskanaler, ventilasjon, spraybokser og industrikjøkken hovedsakelig for overvåking av filtre og måling av nivå eller for å kontrollere frekvensomformere.

MAF sensor

MAF-sensor er også kjent som en masseluftstrømsensor som brukes i biler for å detektere massestrømningshastigheten til luft som går gjennom motoren til et kjøretøy, samt mengden drivstoffinjeksjon.
For motorkontrollenheten til kjøretøyet kreves luftmassedata for å balansere og også levere nøyaktig drivstoffmasse mot motoren. Luft vil endre sin tetthet gjennom trykk så vel som temperatur. Lufttettheten vil endres innen bilapplikasjoner, med høyden, omgivelsestemperaturen og bruken av tvungen induksjon, så disse sensorene er mer egnet sammenlignet med volumetriske strømningssensorer for å bestemme mengden inntaksluft i hver sylinder.

Vingetype Masseluftstrømsensor

Sensoren som har en målt vinge som er plassert langs den strømmende luftretningen er kjent som en type masseluftstrømsensor. Denne typen luftstrømsensor brukes til å måle mengden luft som passerer gjennom dem.

Vingevingen i denne sensoren er enkelt koblet til en fjær og plassert i hvileposisjon. Men hver gang luften begynner å strømme, vil skovlen flyttes under fjærtrykket. Så denne avbøyningen kan endres til spenningssignalet ved hjelp av et potensiometer. Etter det brukes den til å bestemme hastigheten på luftstrømmen.

Hot-Wire luftstrømssensor

Denne typen luftstrømsensor brukes i flere moderne kjøretøy for å måle luftmassen som kommer inn i motoren. Denne sensoren spiller en nøkkelrolle i motorstyring og optimalisering ved ganske enkelt å gi informasjon til ECU (motorkontrollenhet) for å justere blandingen av luft-drivstoff for svært effektiv forbrenning.

Hovedfunksjonen til denne sensoren er å måle innkommende luftmengde samt tetthet. Så disse dataene er hovedsakelig viktige for motorkontrollenheten for å bestemme hvor mye drivstoff som skal tilføres forbrenningskamrene for å opprettholde riktig luft-drivstoffforhold

Lufttettheten avhenger hovedsakelig av høyde, temperatur og tvungen induksjonsapplikasjon. Disse sensorene er mer nyttige og egnet for å bestemme luftinntaksmengden i hver av sylindrene sammenlignet med sensorer av volumetrisk strømningstype.

Koblingsdiagram for luftstrømsensor

Koblingsskjemaet til luftstrømsensoren (masseluftstrømsensor) er vist nedenfor som er designet basert på konstruksjon, år, type, behov og modell. Disse koblingsskjemaene er tilgjengelige i fire former 3-leder, 4-leder og 5-leder. Så her kobler vi en 4-leder luftstrømsensor som er forklart i avsnittet nedenfor.

Koblingsskjemaet for 4-leder luftstrømsensor har en 12V positiv strømforsyning (hot-wire), IAT-signal (Intake Air Temperature Signal), MAF-signal og MAF GND.

En 12V positiv strømforsyning (hot-wire) er koblet til en sikring og et relé i sikringsskapet. Deretter kan masseluftstrømsignalledningen kobles til kjøretøyets ECU. Denne signalledningen overfører ganske enkelt sensorsignalet til ECU. Jordledningen til MAF-sensoren kan brukes som en felles GND-tilkobling for både ECU og sensor på kjøretøyet.

Signalkretsen til luftstrømsensoren kan designes inn i MAF-sensoren for å måle mengden flytende strøm gjennom sensoren og endre denne strømforsyningen til spenning. Etter det overfører den det til ECU-en til kjøretøyet gjennom MAF-signalkabelen. Så denne signalkretsen er jordet separat. I tillegg inkluderer sensoren en integrert IAT-sensor, som gir IAT-signalet for å legge merke til inntaksluftens temperatursignal.

Luftstrømssensor grensesnitt med Arduino

Luftstrømsensoren (Anemometersensor) er en lavprissensor med Arduino-vennlig. Denne sensoren kalles også vindsensor Rev. p som har maskinvarekompensasjon hovedsakelig for omgivelsestemperatur og står for PTC termistorer. Denne luftstrømsensoren brukes til å oppdage stormer med orkanstyrke, eksklusive mettende stormer som varierer fra 0 – 150 Mph stormer. Den gir opp til 3,3V utgangssensorspenning som er mest passende for alle områder av Arduino utviklingstavler og mikrokontrollere.

Denne sensoren fungerer ganske enkelt ved hjelp av termisk vindmålerbasert metode eller varmledningsmetode som gir mening ut gjennom oppvarming av et element samt kraftvariasjonen som er nødvendig for å opprettholde varmen på varmeelementet gjennom vindstrømmen. Når luftstrømmen øker, mister plutselig varmeelementet varme og trenger mer kraft for å holde varmen. Når det er vindstille holder varmeelementet seg stabilt. Dermed måler og trekker den også variasjonen mellom strømmen og kraften som flyter gjennom varmeelementet.

De tekniske spesifikasjonene til denne sensoren inkluderer hovedsakelig;

• Spenningsforsyningen varierer fra 4 til 5 volt.
• Strømforsyningen varierer fra 20 til 40mA.
• Vindhastigheten varierer fra 0 til 60 mph.

Pinbeskrivelse:

De pinnekonfigurasjon av luftstrømsensoren (eller) vindsensor i Rev. P-versjonen er tilgjengelig i en 5-pinners konfigurasjon som er vist nedenfor.

• GND-pinnen brukes for den vanlige GND-tilkoblingen til kretsen.
• V+ pin er inngangsspenningspinnen til sensoren og er koblet til Arduino.
• OUT eller Ao pin er det analoge o/p-signalet til luftsensoren som brukes til å bestemme summen av flytende strømtilførsel gjennom luftsensoren.
• TMP pin gir temperaturutgangen som er en enkel spenningsdeler gjennom en termistor så vel som en motstand. Utgangen til denne pinnen er høy ved lavere temperaturer og avtar ved høye temperaturer.
• RV-pinnen er referansespenningen som brukes for den kalibrerte utgangen. Denne pinnen slipper ikke spenning under 1,8V selv ved romtemperatur. Denne spenningen kan ikke påvirkes av kalibreringspotensiometeret.

Forbindelsene til denne grensesnittet følger som;

• Koble denne sensorens GND-pinne til Arduinos GND-pinne.
• V+-pinnen til sensoren er koblet til Vin-pinnen til Arduino.
• OUT-pinnene til sensoren er koblet til Ao-pinnen på Arduino.
• TMP-pinnen til sensoren er koblet til A2-pinnen til Arduino.
• Sensorens RV-pinne er ikke tilkoblet.

Kode

Den nødvendige Arduino-koden for dette grensesnittet inkluderer følgende.

const int OutPin = A0; // vindsensor analog pinne koblet til Wind P sensor “OUT” pin
const int TempPin = A2; // temp sensor analog pinne koblet til Wind P sensor “TMP” pin
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// les vind
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW “); // skriv ut rå A/D for feilsøking
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// vindformel utledet fra vindtunneldata, vindmåler og noen fancy Excel-regresjoner
//Denne skaleringen har ingen temperaturkorreksjon ennå
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp rutine og print raw og temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT “); // skriv ut rå A/D for feilsøking
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// konverter til volt og bruk deretter formelen fra dataarket
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC se MCP9701 dataarket for V0c og ​​TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
forsinkelse(750);
}

Arduino-kortet drives med 9V med et eksternt strømkort, og sensoren får strøm fra Arduino-kortets Vin-pin. Last opp koden ovenfor til Arduino og overvåk den analoge o/p-spenningen og temperaturendringer på OUT-pinnen og TMP-pinnen til luftstrømsensoren for å oppdage vindhastigheten.
Utgangen til den analoge sensoren er logaritmisk, så sensoren fanger opp og overvåker ekstremt lite luftstrøm ved lave områder, selv om den ikke mettes med full kraft før luftstrømmen når omtrent 60 mph.

Spenningssignalet som oppnås fra sensorens analoge pin (Ao pin) er proporsjonal direkte med vindhastigheten. Det grunnleggende prinsippet til luftsensoren ligner på konvensjonell varmledningsteknologi. Så denne teknikken er enestående for lav vind til moderat vindhastighet, og denne metoden er egnet for å måle retningen på innendørs luftstrøm.

Fordeler ulemper

De fordelene med luftstrømssensorer Inkluder følgende.

• Luftstrømsensoren er veldig enkel å installere.
• Disse er ikke dyre.
• Denne sensoren måler hele trykket og det statiske luftstrømtrykket og gjennomsnittlig lufthastighet.
• Flere designalternativer er tilgjengelige.
• Disse sensorene er enklere å vedlikeholde på grunn av mangelen på bevegelige deler.
• Dette er den vanligste typen sensor å bruke til å måle luftstrøm.

De ulemper med luftstrømssensorer Inkluder følgende.

• Denne sensoren kan bli påvirket av gassinneslutninger og vibrasjonsfølsomhet når de er feil installert.
• Disse er dyre sammenlignet med andre sensorer.
• Den har redusert luftinntak og også ytelse.
• Disse sensorene trenger kalibrering.
• Luftstrømssensorer blir lett forurenset, noe som fører til feil og funksjonsfeil.
• Denne sensoren forårsaker ulike problemer som tap av kraft, mild til alvorlig nøling, ikke begrenset til grov tomgang, dårlig drivstofføkonomi, etc.
• En dårlig luftstrømsensor får kjøretøyet til å møte dårlige kjøreegenskaper som motorstopp, nøling eller rykk i akselerasjon.

Applikasjoner/bruk

Bruksområdene til luftstrømsensorer inkluderer følgende.

• Luftstrømsensor brukes til å måle og også kontrollere strømningshastigheten til luft i ventilasjon og klimaanlegg.
• Denne sensoren hjelper til med å analysere strømningshastigheten til luft i drivstoffinjiserte forbrenningsmotorer.
• Den brukes i bilindustrien, industrielle og kommersielle applikasjoner.
• Disse sensorene finnes ofte i utstyr for analytisk kjemi.
• Luftstrømsensor brukes i gasskromatografi for å identifisere forbindelser som ikke er identifisert.
• Disse sensorene brukes i medisinsk utstyr, kjemiske fabrikker, testing og analytiske applikasjoner.
• Denne sensoren brukes til å spore strømningshastighetsdata for både injeksjonsprosedyren for prøven inn i maskinen og strømningshastighetene gjennom separasjonskolonnene.
• Anvendelsen av en luftstrømsensor er massestrømshastighetsanalysen for luft i drivstoffinjiserte forbrenningsmotorer.
• Det gjelder gassanalyseenheter, ventilatorer, oksygenkonsentratorer, tetthetstestenheter og måleenheter for luftkvalitetsprøvetakere.
• En MAF-sensor brukes i bilmotorer for å hjelpe til med å kontrollere forbrenningseffektiviteten.
• Sensoren forteller motorcomputeren om bilen er i bunnen av atmosfæren eller høyt på en fjelltopp (eller i mellom) hvor det er mindre oksygen.
• Denne sensoren tillater effektiv og presis kontroll av HVAC-systemer.
• Denne sensoren brukes i ventilasjonssystemer for å overvåke pustesyklusen til pasienter.

Dermed er dette en oversikt over luftstrømsensoren , arbeid, krets, typer, ledninger, grensesnitt, og dets applikasjoner. Luftstrømssensorer er passende for måling og kontroll av lufttilførsel innen ventilasjon og AC. Disse sensorene er veldig enkle å installere og måle hele trykket, det stasjonære luftstrømtrykket og den gjennomsnittlige lufthastigheten. Her er et spørsmål til deg, hva er en strømningssensor?