Autoissa käytetään erilaisia antureita ohjaamaan kaikkia ajoneuvon toimintoja ja myös suojaamaan vaurioilta, kuten; KARTTA, moottorin nakutus, kaasun asento, nokka-akselin asento , ilmavirta, moottorin nopeus, happi, jännite ja paljon muuta. Niistä ilmavirta-anturi on yksi autojen anturityyppi. DENSO keksi ensimmäisen kytkettävän ilmamassavirta-anturin vuonna 1996. Joten heidän jatkuva kehitys autoteollisuuden alalla on johtava menetelmä korkean valikoiman autonosille. Tämä anturi havaitsee ajoneuvon moottoriin imetyn ilman määrän ja välittää signaalin ECU:lle (moottorin ohjausyksikkö). Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta ilmavirran anturi tai MAF-anturi, sen toiminta ja sovellukset.
Mikä on ilmavirta-anturi?
Ilmavirta-anturi on eräänlainen autoanturi, jota käytetään mittaamaan ilmavirran nopeutta kaikkialla järjestelmässä, kuten LVI-, polttomoottoreissa ja myös teollisissa prosesseissa. Joten ECU (moottorin ohjausyksikkö) yksinkertaisesti arvioi polttoainemassan määrän, joka tarvitaan pitämään ilman ja polttoaineen tasapainossa reaaliaikaisten syötteiden mukaan. Ilmavirta-anturin vaihtoehtoinen nimi on MAF (Mass Air Flow) -anturi, MAF tai ilmamittari, joka muuttaa ajoneuvon moottoriin tulevan ilman määrän jännitesignaaliksi sen kuormituksen mittaamista varten. Lisäksi ilman tiheyttä voivat muuttaa useat tekijät, kuten paine, lämpötila, kosteus ja monet muut.
Ilmavirtaanturin toimintaperiaate
Ilmavirta-anturi toimii yksinkertaisesti mittaamalla vaihtelua kuuman johdon resistanssissa ja muuttamalla sen sähköisiksi signaaleiksi ja välittämällä sen ECU:lle (moottorin ohjausyksikkö). Tätä signaalia käytetään määrittämään moottoriin infusoitavan polttoaineen määrä.
Ilmavirta-anturi sisältää kaksi johtoa, kuten sähkölämmitteinen ja toinen johto ei. Aina kun tämän anturin ohut lanka kuumennetaan vakaaseen lämpötilaan ja sijaitsee ilmavirtausreitillä, se jäähdyttää sen tavalla, joka on verrannollinen yksinkertaisesti ilmavirran nopeuteen.
Aina kun lämpötilaero anturin johtojen välillä vaihtelee, anturi lisää tai vähentää automaattisesti virran kulkua koko johdossa. Sen jälkeen virta siirretään ECU:hun ja muutetaan jännitteeksi (tai taajuudelle) sen muuttamiseksi ilmavirraksi.
Ilmavirtausanturin piirikaavio
Yleensä ilmavirran tunnistus on erittäin hyödyllinen eri piireissä. Alla on siis esitetty yksinkertainen ilmavirta-anturipiiri, jota käytetään käytettävissä olevan ilmavirran havaitsemiseen. Tämä ilmavirtapiiri ei tarvitse RTD:tä (tai) Zener diodi mutta tämä piiri käyttää yksinkertaista AC-polttimolankaa, joka sisältää joitain komponentteja ilman havaitsemiseen. Tämän ilma-anturipiirin valmistukseen vaadittavat komponentit sisältävät pääasiassa; LM358 IC , LM7805, Vastukset Kuten; 680ohm, 100ohm, 10k & 330ohm, 100uF kondensaattori, 50k muuttuva vastus , LED, 12V virtalähde , hehkulamppu, jumpperijohto, painike ja tasavirtapuhallin. Kytke tämä piiri alla olevan piirin mukaisesti.
Työskentely
Tämä ilmavirta-anturipiiri on esitetty alla, jota käytetään ilmavirran havaitsemiseen. Tämä piiri toimii 12V DC-syötöllä. Merkittävä tässä piirissä käytetty komponentti on hehkulanka, koska se on vastuussa jännitteen muuttamisesta, kun ilmaa on läsnä. Tämän piirin hehkulangalla on NTC (negatiivinen lämpötilakerroin), joten sen hehkulangalla vastus muuttuu käänteisesti lämpötilaa kohti. Kun lämpötila on korkeampi, hehkulangan vastus on alhainen.
Aina kun oletusarvoisesti ilmaa ei ole, hehkulangan vastusarvo on alhainen sen sisällä olevan lämmön vuoksi. Kun siitä tulee ilmavirtaa, hehkulangan lämpötila laskee ja hehkulangan vastus kasvaa.
Joten johtuen tästä resistanssin muutoksesta, polttimohehkulangan yli syntyy jännitevaihtelu, jonka LM358 IC sietää ja tuottaa matalan signaalin. Tämä IC on kytketty vertailutilaan, joten se vertaa tulojännitettä vertailujännitteen kautta ja tuottaa vastaavasti lähdön.
Tämän piirin potentiometriä käytetään piirin kalibroimiseen, an LED on hyödyllinen ilmavirran osoittamisessa, ja sekä painiketta että DC-tuuletinta käytetään virtaamaan ilmansyöttö läpi hehkulangan.
Ilmavirta-anturin tyypit
On olemassa erilaisia ilmavirta-antureita, joita käsitellään alla.
Tilavuusilmavirta-anturi
Tilavuusilmavirta-anturia käytetään tilavuusvirran mittaamiseen, suodattimen valvontaan, paine-eroon ja nestetasojen havaitsemiseen. Tämän tyyppiset ilmavirta-anturit soveltuvat lääketieteellisiin, puhdastiloihin ja suodatintekniikkaan ilmastointikanavissa, ilmanvaihdossa, suihkukaapeissa ja teollisuuskeittiöissä pääasiassa suodattimien valvontaan ja tason mittaamiseen tai taajuusmuuttajien ohjaukseen.
MAF anturi
MAF-anturi tunnetaan myös ilmamassavirta-anturina, jota käytetään autoissa havaitsemaan ajoneuvon moottorin läpi kulkevan ilman massavirtaa sekä polttoaineen ruiskutusmäärää.
Ajoneuvon moottorin ohjausyksikön ilmamassatietoja tarvitaan tasapainottamiseen ja myös tarkan polttoainemassan kuljettamiseen moottoria kohti. Ilman tiheys muuttuu paineen ja lämpötilan vaikutuksesta. Ilman tiheys muuttuu autoteollisuuden sovelluksissa korkeuden, ympäristön lämpötilan ja pakotetun induktion käytön myötä, joten nämä anturit sopivat tilavuusvirtausantureita paremmin määrittämään jokaisen sylinterin imuilman määrän.
Siipityyppinen ilmamassan virtausanturi
Anturi, jossa on mitattu siipi, joka sijaitsee virtaavan ilman suunnassa, tunnetaan eräänlaisena massailmavirta-anturina. Tämän tyyppistä ilmavirta-anturia käytetään mittaamaan niiden läpi kulkevan ilman määrää.
Tämän anturin siipi on kytketty yksinkertaisesti jouseen ja järjestetty lepoasentoon. Mutta aina kun ilma alkaa virrata, siipi siirtyy jousipaineen alaisena. Joten tämä poikkeama voidaan muuttaa jännitesignaaliksi potentiometrin avulla. Sen jälkeen sitä käytetään ilmavirran nopeuden päättämiseen.
Kuumalankainen ilmavirtausanturi
Tämän tyyppistä ilmavirta-anturia käytetään useissa nykyaikaisissa ajoneuvoissa moottoriin tulevan ilmamassan mittaamiseen. Tällä anturilla on keskeinen rooli moottorin hallinnassa ja optimoinnissa, sillä se yksinkertaisesti antaa tietoja ECU:lle (moottorin ohjausyksikkö) säätämään ilma-polttoaineseosta erittäin tehokkaan palamisen saavuttamiseksi.
Tämän anturin päätehtävä on mitata tulevan ilman tilavuus sekä tiheys. Joten nämä tiedot ovat tärkeitä pääasiassa moottorin ohjausyksikölle sen päättämiseksi, kuinka paljon polttoainetta tulee infusoida polttokammioihin oikean ilma-polttoainesuhteen ylläpitämiseksi.
Ilman tiheys riippuu pääasiassa korkeudesta, lämpötilasta ja pakotetusta induktiosovelluksesta. Nämä anturit ovat hyödyllisempiä ja sopivat määrittämään ilmanottomäärä kussakin sylinterissä verrattuna tilavuusvirtaustyyppisiin antureisiin.
Ilmavirtausanturin kytkentäkaavio
Alla on esitetty ilmavirta-anturin (massailmavirta-anturin) kytkentäkaavio, joka on suunniteltu rakenteen, vuoden, tyypin, tarpeen ja mallin perusteella. Nämä kytkentäkaaviot ovat saatavilla neljässä muodossa: 3-, 4- ja 5-johdin. Joten tässä johdotamme 4-johtimisen ilmavirta-anturin, joka on selitetty alla olevassa osiossa.
4-johtimisen ilmavirta-anturin kytkentäkaaviossa on 12 V positiivinen virtalähde (kuumajohto), IAT (Imottoilman lämpötilasignaali), MAF-signaali ja MAF GND.
12 V positiivinen virtalähde (kuumajohto) on kytketty sulakkeeseen ja releeseen sulakerasiassa. Seuraavaksi massailmavirran signaalijohto voidaan kytkeä ajoneuvon ECU:hun. Tämä signaalijohto yksinkertaisesti lähettää anturin signaalin ECU:lle. MAF-anturin maadoitusjohtoa voidaan käyttää yhteisenä GND-liitäntänä sekä ajoneuvon ECU:lle että anturille.
Ilmavirta-anturin signaalipiiri voidaan suunnitella MAF-anturiin mittaamaan koko anturin läpi virtaavan virran määrää ja muuttamaan tämän virransyötön jännitteeksi. Sen jälkeen se lähettää sen ajoneuvon ECU:hun MAF-signaalikaapelin kautta. Joten tämä signaalipiiri on maadoitettu erikseen. Lisäksi anturi sisältää integroidun IAT-anturin, joka antaa IAT-signaalin havaitakseen imuilman lämpötilasignaalin.
Ilmavirtausanturin liitäntä Arduinon kanssa
Ilmavirta-anturi (Anemometer sensor) on edullinen Arduino-ystävällinen anturi. Tätä anturia kutsutaan myös tuulianturiksi Rev. p, jolla on laitteistokompensaatio pääasiassa ympäristön lämpötilalle ja se tarkoittaa PTC-termistoreita. Tätä ilmavirta-anturia käytetään tunnistamaan hurrikaanivoimaiset myrskyt, lukuun ottamatta kyllästymistä ja jotka vaihtelevat välillä 0–150 Mph myrskyt. Se tarjoaa jopa 3,3 V:n lähtöjännitteen, joka on sopivin kaikille alueille Arduino kehityslevyt & mikro-ohjaimet.
Tämä anturi toimii yksinkertaisesti lämpötuulimittariin perustuvalla menetelmällä tai kuumalankamenetelmällä, joka tarjoaa tunteen lämmittämällä elementtiä sekä tehon vaihtelua, joka on tarpeen lämmön ylläpitämiseksi lämpöelementissä koko tuulen virtauksen ajan. Aina kun ilmavirta kasvaa, lämmityselementti menettää yhtäkkiä lämpöä ja tarvitsee lisää tehoa pitääkseen lämpimänä. Kun tuulta ei ole, lämmityselementti pysyy vakaana. Siten se mittaa & piirtää myös vaihtelun lämmityselementissä kulkevan virran & tehon välillä.
Tämän anturin tekniset tiedot sisältävät pääasiassa;
- Sen jännite on 4-5 volttia.
- Sen virtalähde vaihtelee välillä 20 - 40 mA.
- Sen tuulen nopeus vaihtelee 0-60 mph.
Pin Kuvaus:
The ilmavirtausanturin pin-konfiguraatio (tai) tuulianturi Rev. P -versiossa on saatavana 5-nastaisena kokoonpanona, joka näkyy alla.
- GND-nastaa käytetään piirin yhteiseen GND-liitäntään.
- V+-nasta on anturin tulojännitteen nasta ja se on kytketty Arduinoon.
- OUT- tai Ao-nasta on ilma-anturin analoginen o/p-signaali, jota käytetään ilma-anturin läpi virtaavan virransyötön summan määrittämiseen.
- TMP-nasta tarjoaa lämpötilalähdön, joka on yksinkertainen jännitteenjakaja termistorin ja vastuksen kautta. Tämän tapin teho on korkea alhaisissa lämpötiloissa ja laskee korkeissa lämpötiloissa.
- RV-nasta on vertailujännite, jota käytetään kalibroidussa lähdössä. Tämä nasta ei pudota jännitettä alle 1,8 V edes huoneenlämmössä. Kalibrointipotentiometri ei voi vaikuttaa tähän jännitteeseen.
Tämän rajapinnan liitännät ovat seuraavat:
- Liitä tämän anturin GND-nasta Arduinon GND-nastan kanssa.
- Anturin V+-nasta on kytketty Arduinon Vin-nastaan.
- Anturin OUT-nastat on kytketty Arduinon Ao-nastaan.
- Anturin TMP-nasta on kytketty Arduinon A2-napaan.
- Anturin RV-nastaa ei ole kytketty.
Koodi
Tätä liitäntää varten vaadittava Arduino-koodi sisältää seuraavat.
const int OutPin = A0; // tuulianturin analoginen nasta on kytketty Wind P -anturin 'OUT'-nastaan
const int TempPin = A2; // lämpötila-anturin analoginen nasta on kytketty Wind P -anturin 'TMP'-nastaan
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// lue tuuli
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print('RW'); // tulosta raaka A/D virheenkorjausta varten
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print('\t');
// tuulitunnelitiedoista, tuulimittarista ja hienoista Excel-regressioista johdettu tuulikaava
//Tässä skaalassa ei ole vielä lämpötilakorjausta
kelluva tuuliMPH = pow((((((kellu)tuulenAD-yksikköä – 264,0) / 85,6814), 3,36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp rutiini ja tulosta raaka ja temp C
int tempRawAD = analoginenRead(TempPin);
// Serial.print('RT'); // tulosta raaka A/D virheenkorjausta varten
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print('\t');
// Muunna voltteiksi ja käytä sitten tietolomakkeen kaavaa
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC katso V0c:n ja TC:n MCP9701-tietolehti
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println('C');
viive (750);
}
Arduino-levy saa virran 9 V:lla ulkoisella virtakortilla ja anturi saa virtansa Arduino-levyn Vin-nastasta. Lataa yllä oleva koodi Arduinoon ja seuraa analogista o/p-jännitettä ja lämpötilan muutoksia ilmavirtausanturin OUT-nastassa ja TMP-nastassa tuulen nopeuden havaitsemiseksi.
Analogisen anturin lähtö on logaritminen, joten anturi poimii ja tarkkailee erittäin vähän ilmavirtaa matalilla alueilla, vaikka se ei kyllästy täydellä teholla ennen kuin ilmavirta saavuttaa noin 60 mph.
Anturin analogisesta nastasta (Ao pin) saatu jännitesignaali on suoraan verrannollinen tuulen nopeuteen. Ilma-anturin perusperiaate on samanlainen kuin tavanomaisen kuumalankateknologian. Joten tämä tekniikka soveltuu erinomaisesti hitaalle tai kohtalaiselle tuulelle ja tämä menetelmä soveltuu sisäilman suunnan mittaamiseen.
Edut & Haitat
The ilmavirta-anturien edut Sisällytä seuraavat.
- Ilmavirta-anturi on erittäin helppo asentaa.
- Nämä eivät ole kalliita.
- Tämä anturi mittaa koko paineen ja staattisen ilmavirran paineen ja keskimääräisen ilmannopeuden.
- Lisää suunnitteluvaihtoehtoja on saatavilla.
- Nämä anturit on helpompi huoltaa, koska niissä ei ole liikkuvia osia.
- Tämä on yleisin ilmavirran mittaamiseen käytettävä anturityyppi.
The ilmavirta-anturien haitat Sisällytä seuraavat.
- Kaasusulkeumat ja tärinäherkkyys voivat vaikuttaa tähän anturiin aina, kun ne asennetaan väärin.
- Nämä ovat kalliita muihin antureisiin verrattuna.
- Se on vähentänyt ilmanottoa ja myös suorituskykyä.
- Nämä anturit tarvitsevat kalibroinnin.
- Ilmavirta-anturit saastuvat helposti, mikä johtaa häiriöihin ja toimintahäiriöihin.
- Tämä anturi aiheuttaa erilaisia ongelmia, kuten tehonmenetyksen, lievästä vakavaan epäröintiä, ei rajoitu kovaan tyhjäkäyntiin, huonoa polttoainetaloutta jne.
- Huono ilmavirta-anturi aiheuttaa ajoneuvollesi huonoja ajettavuusongelmia, kuten moottorin sammumista, epäröintiä tai nykimistä kiihdytyksessä.
Sovellukset/käytöt
Ilmavirta-anturien sovelluksia ovat seuraavat.
- Ilmavirta-anturia käytetään ilman virtausnopeuden mittaamiseen ja ohjaamiseen ilmanvaihto- ja ilmastointilaitteissa.
- Tämä anturi auttaa analysoimaan ilman virtausnopeutta polttoaineen ruiskutusmoottoreissa.
- Sitä käytetään autoteollisuudessa, teollisuudessa ja kaupallisissa sovelluksissa.
- Näitä antureita löytyy usein analyyttisen kemian laitteista.
- Ilmavirta-anturia käytetään kaasukromatografiassa tunnistamattomien yhdisteiden tunnistamiseen.
- Näitä antureita käytetään lääketieteellisissä laitteissa, kemiantehtaissa, testauksessa ja analyyttisissa sovelluksissa.
- Tätä anturia käytetään virtausnopeustietojen jäljittämiseen sekä näytteen ruiskutusmenettelystä koneeseen että virtausnopeuksista erotuskolonneissa.
- Ilmavirta-anturin sovellus on massavirtausnopeuden analyysi ilman ruiskutusmoottoreissa.
- Se koskee kaasuanalyysilaitteita, ventilaattoreita, happikonsentraattoreita, tiheysmittauslaitteita ja ilmanlaadun näytteenottolaitteita.
- MAF-anturia käytetään autojen moottoreissa auttamaan palamistehokkuuden säätelyssä.
- Anturi kertoo moottoritietokoneelle, onko auto ilmakehän pohjalla tai korkealla vuoren huipulla (tai niiden välissä), jossa on vähemmän happea.
- Tämä anturi mahdollistaa LVI-järjestelmien tehokkaan ja tarkan ohjauksen.
- Tätä anturia käytetään hengitysjärjestelmissä potilaiden hengityssyklin seurantaan.
Näin ollen tämä on ilmavirta-anturin yleiskuvaus , toiminta, piiri, tyypit, johdotukset, rajapinnat ja sen sovellukset. Ilmavirta-anturit soveltuvat ilmanvaihdon ja ilmastointilaitteiden ilmansyötön mittaamiseen ja ohjaukseen. Nämä anturit on erittäin helppo asentaa ja mitata koko paine, kiinteä ilmavirtauspaine ja keskimääräinen ilmannopeus. Tässä on sinulle kysymys, mikä on virtausanturi?
