Trong ô tô, nhiều loại cảm biến được sử dụng để điều khiển các chức năng khác nhau của xe và ngăn ngừa hư hỏng, chẳng hạn như cảm biến MAP, cảm biến tiếng gõ động cơ, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến lượng không khí, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến oxy, cảm biến điện áp, v.v. Cảm biến thể tích không khí plug-in đầu tiên được phát minh vào năm 1996 bởi DENSO, vì vậy sự phát triển không ngừng của họ trong lĩnh vực công nghệ ô tô đã dẫn đầu trong việc sản xuất phụ tùng ô tô chất lượng cao. Cảm biến này phát hiện lượng không khí được hút vào động cơ của xe và gửi tín hiệu đến ECU (Bộ điều khiển động cơ). Bài viết này sẽ thảo luận về tổng quan về cảm biến thể tích không khí hoặc cảm biến MAF, cách chúng hoạt động và ứng dụng của chúng.

Cảm biến lưu lượng không khí là gì??

Cảm biến lưu lượng không khí là một loại cảm biến trong ô tô được sử dụng để đo tốc độ lưu lượng không khí trong các hệ thống như hệ thống điều hòa không khí, động cơ đốt trong và các quy trình công nghiệp. Bộ điều khiển động cơ (ECU) ước tính lượng nhiên liệu cần thiết để duy trì cân bằng nhiên liệu không khí dựa trên dữ liệu thời gian thực. Tên gọi khác của cảm biến lưu lượng không khí là cảm biến khối lượng không khí (MAF) hoặc đồng hồ đo không khí, chuyển đổi lượng không khí đi vào động cơ xe thành tín hiệu điện áp để đo tải động cơ. Ngoài ra, mật độ không khí có thể bị thay đổi bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, v.v.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến thể tích không khí

Cảm biến thể tích không khí hoạt động bằng cách đo sự thay đổi điện trở trong dây nóng, sau đó chuyển đổi nó thành tín hiệu điện và gửi đến ECU (bộ điều khiển động cơ). Tín hiệu này được sử dụng để xác định lượng nhiên liệu cần bơm vào động cơ.์

Cảm biến lưu lượng không khí bao gồm hai dây. Một trong số chúng sử dụng nhiệt điện, và cái kia thì không. Các dây được làm mát theo cách mà chúng tỷ lệ thuận với tốc độ của luồng không khí.

Bất cứ khi nào chênh lệch nhiệt độ giữa các dây cảm biến thay đổi, dây cảm biến sẽ thay đổi. Cảm biến tự động tăng hoặc giảm dòng điện chạy qua cáp. Sau đó, dòng điện được gửi đến ECU và chuyển đổi thành tần số điện áp (hoặc), tần số này được chuyển đổi thành lượng luồng không khí.

Sơ đồ mạch cảm biến lưu lượng không khí

Nói chung, phát hiện luồng không khí rất hữu ích trong các mạch khác nhau, vì vậy một mạch cảm biến luồng không khí đơn giản được hiển thị bên dưới. được sử dụng để phát hiện luồng không khí. Mạch luồng không khí này không yêu cầu RTD (hoặc). Diode Zener, nhưng sử dụng dây tóc đèn AC đơn giản với một số thành phần để phát hiện không khí. Các thành phần cần thiết để xây dựng mạch cảm biến không khí này chủ yếu là LM358 IC, LM7805, các điện trở như 680 ohms, 100 ohms, 10K và 330 ohms, tụ điện 100uF, điện trở có thể điều chỉnh 50k, đèn LED, nguồn điện 12V, bóng đèn, cáp jumper, nút ấn và quạt DC.

Chức năng

Mạch cảm biến lưu lượng không khí hiển thị bên dưới Được sử dụng để phát hiện luồng không khí. Thành phần chính được sử dụng trong mạch này là bóng đèn, vì nó là thành phần gây ra sự thay đổi điện áp khi không khí đi qua nó. Các sợi trong mạch này có NTC (Hệ số nhiệt độ âm), do đó điện trở của các sợi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên, Điện trở của dây tóc đèn cũng sẽ thấp hơn.

Thông thường, khi không có không khí đi qua, Dây tóc của đèn sẽ có điện trở thấp do sưởi ấm bên trong. Khi không khí đi qua. Nhiệt độ của dây tóc đèn giảm và giá trị điện trở của dây tóc đèn tăng lên.

Do đó, do sự thay đổi điện trở này, có sự thay đổi điện áp ở dây tóc đèn, được IC LM358 phát hiện và tạo ra tín hiệu thấp. IC này tiếp tục ở chế độ so sánh. Do đó, nó so sánh điện áp đầu vào với điện áp tham chiếu và cung cấp đầu ra tương ứng.
Trong chu kỳ này, Chiết áp được sử dụng để hiệu chỉnh các mạch LED, chúng rất hữu ích để hiển thị lưu lượng không khí và cả nút ấn và quạt DC đều được sử dụng để thổi không khí qua dây tóc.

Các loại cảm biến lưu lượng không khí

Có một số loại cảm biến lưu lượng không khí, sẽ được thảo luận sau.ี้

Cảm biến lưu lượng không khí

Cảm biến lưu lượng không khí được sử dụng để đo lưu lượng không khí. Giám sát bộ lọc, chênh lệch áp suất và phát hiện mức chất lỏng Loại cảm biến lưu lượng không khí này có thể được sử dụng trong các ứng dụng y tế. Phòng sạch và công nghệ lọc bên trong ống gió Nó chủ yếu được sử dụng để kiểm tra các bộ lọc và đo mức, hoặc để điều khiển bộ chuyển đổi nhiệt độ.ี่

Cảm biến đầu vào không khí

Cảm biến MAF, hay cảm biến nạp khí, là cảm biến được sử dụng trong xe để phát hiện tốc độ dòng chảy của các khối không khí đi qua động cơ của xe, cũng như lượng phun nhiên liệu.
Đối với bộ phận điều khiển động cơ của ô tô. Dữ liệu khối lượng không khí là cần thiết để cân bằng và cung cấp khối lượng nhiên liệu chính xác cho động cơ. Mật độ không khí thay đổi trong hệ thống ô tô, tùy thuộc vào độ cao, nhiệt độ môi trường và việc sử dụng hệ thống khí nén. Do đó, các cảm biến này phù hợp hơn cảm biến thể tích không khí để xác định lượng không khí đi vào mỗi xi lanh.

Cảm biến thể tích không khí cánh quạt

Một cảm biến có cánh quạt đo lượng không khí được gắn theo hướng của luồng không khí. Được gọi là Cảm biến lưu lượng không khí khối lượng, loại cảm biến lưu lượng không khí này được sử dụng để đo lượng không khí đi qua nó.

Cánh quạt trong cảm biến này chỉ đơn giản được kết nối với lò xo và được đặt ở vị trí nghỉ, nhưng bất cứ khi nào không khí bắt đầu chảy, cánh quạt sẽ di chuyển dưới áp suất của lò xo. Chuyển động này có thể được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp bằng chiết áp. Sau đó, nó được sử dụng để xác định tốc độ của luồng không khí.

Cảm biến lưu lượng không khí dây nóng

Loại cảm biến thể tích không khí này được sử dụng trong nhiều loại xe hiện đại để đo lượng không khí đi vào động cơ. Cảm biến này đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và tăng hiệu suất của động cơ, cung cấp thông tin cho ECU (Engine Control Unit) để điều chỉnh hỗn hợp không khí – nhiên liệu cho quá trình đốt cháy hiệu quả cao.

Chức năng chính của cảm biến này là đo thể tích và mật độ của không khí đi vào, vì vậy thông tin này cực kỳ quan trọng để bộ phận điều khiển động cơ quyết định lượng nhiên liệu cần nén vào buồng đốt nhằm duy trì tỷ lệ không khí trên nhiên liệu tối ưu.

Mật độ không khí phụ thuộc chủ yếu vào độ cao, nhiệt độ và hoạt động của hệ thống khí nén. Các cảm biến này hữu ích hơn và phù hợp để xác định lượng không khí đi vào mỗi xi lanh. So với cảm biến thể tích lưu lượng

Sơ đồ đấu dây cảm biến lưu lượng không khí

Sơ đồ đấu dây của cảm biến thể tích không khí (cảm biến khối lượng không khí) Các sơ đồ đấu dây này có 4 loại: 3 dây, 4 dây và 5 dây. Ở đây chúng ta sẽ kết nối các dây cảm biến thể tích không khí 4 dây, sẽ được giải thích trong phần tiếp theo.

Sơ đồ đấu dây cảm biến thể tích không khí 4 dây bao gồm nguồn điện dương 12V (dây nóng), IAT (Tín hiệu nhiệt độ không khí đầu vào), Tín hiệu MAF và GND của MAF

Kết nối dây dương 12V (dây nóng) với cầu chì và rơ le bên trong hộp cầu chì, sau đó kết nối dây tín hiệu của cảm biến thể tích không khí (MAF) với ECU của xe. Dây nối đất của cảm biến MAF có thể được sử dụng làm đầu nối đất chung cho cả ECU và cảm biến của xe.้

Mạch tín hiệu của cảm biến thể tích không khí có thể được thiết kế tích hợp vào cảm biến MAF để đo lượng dòng điện chạy qua cảm biến và chuyển đổi thành điện áp, sau đó gửi tín hiệu đến ECU của xe thông qua cáp tín hiệu MAF. Ngoài ra, cảm biến bao gồm một cảm biến IAT tích hợp, cung cấp tín hiệu IAT để phát hiện tín hiệu nhiệt độ không khí đến.

Kết nối cảm biến lưu lượng không khí với Arduino

Cảm biến này còn được gọi là Rev. cảm biến gió p, chủ yếu được bù bằng phần cứng cho nhiệt độ môi trường và sử dụng nhiệt điện trở PTC.

Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc của máy đo gió nhiệt, hoặc phương pháp dây nóng, cung cấp khả năng phát hiện bằng cách làm nóng bộ phận làm nóng và sự thay đổi công suất cần thiết để duy trì nhiệt của bộ phận làm nóng đó không đổi trong suốt luồng không khí. Bất cứ khi nào lưu lượng không khí tăng lên. Bộ phận làm nóng mất nhiệt và cần nhiều năng lượng hơn để duy trì nhiệt độ. Khi không có gió, bộ phận làm nóng không đổi, do đó có thể đo và hiển thị sự thay đổi giữa dòng điện và công suất chạy qua bộ phận làm nóng.้

Các đặc tính kỹ thuật của cảm biến này bao gồm:ี้:

• Voltage cung cấp cho thiết bị này dao động từ 4 đến 5 volt.์
• Dòng điện cung cấp dao động từ 20 đến 40 miliampe.์
• Tốc độ gió dao động từ 0 đến 60 dặm / giờ.

Mô tả ghim:

Cấu hình các chân của cảm biến lưu lượng không khí (Hoặc) Cảm biến không khí trong Rev. Phiên bản P có sẵn trong cấu hình 5 chân, như thể hiện trong hình bên dưới.

• Chân GND được sử dụng để nối đất chung của mạch.
• Chân V + là chân nhận điện áp của cảm biến và kết nối với Arduino.
• Chân OUT hoặc Ao là tín hiệu đầu ra tương tự của cảm biến không khí, được sử dụng để xác định tổng dòng điện chạy qua cảm biến không khí.
• Chân TMP cung cấp tín hiệu nhiệt độ, là một mạch ngắt điện áp đơn giản sử dụng nhiệt điện trở và điện trở. Tín hiệu trên chân này sẽ cao ở nhiệt độ thấp và giảm ở nhiệt độ cao.
• Chân RV là vol tham chiếutage được sử dụng cho đầu ra đã hiệu chuẩn. Điện áp ở chân này sẽ không giảm xuống dưới 1.8V, ngay cả ở nhiệt độ phòng. Áp suất này sẽ không bị ảnh hưởng bởi chiết áp để hiệu chuẩn.

Kết nối của hệ thống này như sau:ี้;

• Kết nối chân GND của cảm biến này với chân GND của Arduino.
• Chân V + của cảm biến được kết nối với chân Vin của Arduino.
• Chân OUT của cảm biến được kết nối với chân AO của ARDUINO.
• Chân TMP của cảm biến được kết nối với chân A2 của Arduino.
• Chân RV của cảm biến không được kết nối. FDAู่

Mã

Mã Arduino cần thiết cho kết nối này như sau:ี้

const int OutPin = A0; // wind sensor analog pin hooked up to Wind P sensor “OUT” pin
const int TempPin = A2; // temp sensor analog pin hooked up to Wind P sensor “TMP” pin
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// read wind
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW “); // print raw A/D for debug
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// wind formula derived from wind tunnel data, anemometer and some fancy Excel regressions
//This scaling doesn’t have any temperature correction in it yet
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp routine and print raw and temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(“RT “); // print raw A/D for debug
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// convert to volts then use the formula from the datasheet
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC see the MCP9701 datasheet for V0c and TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(” C”);
delay(750);
}

‍

Bo mạch Arduino sử dụng nguồn 9V từ bảng phân phối điện bên ngoài và cảm biến nhận nguồn từ chân Vin của bo mạch Arduino.
Tín hiệu đầu ra từ cảm biến tương tự là logarit. Do đó, cảm biến phát hiện và giám sát rất ít luồng không khí trong phạm vi tốc độ thấp. Ngay cả khi nó không đạt đến mức bão hòa ở công suất tối đa cho đến khi luồng không khí đạt khoảng 60 dặm / giờ.

Tín hiệu điện áp thu được từ chân tương tự của cảm biến (chân AO) tỷ lệ thuận với tốc độ gió. Nguyên lý cơ bản của cảm biến không khí này tương tự như công nghệ dây nóng truyền thống. Do đó, kỹ thuật này rất phù hợp với tốc độ gió từ thấp đến trung bình, và phương pháp này phù hợp để đo hướng của luồng không khí trong nhà.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm của cảm biến lưu lượng không khí Có như sau:ี้

• Cảm biến thể tích không khí rất dễ lắp đặt.
• Những thứ này có giá cả phải chăng.
• Cảm biến này đo áp suất tổng thể, áp suất luồng không khí tĩnh và tốc độ không khí trung bình.
• Có nhiều tùy chọn thiết kế hơn để lựa chọn.
• Các cảm biến này dễ bảo trì hơn vì chúng không có bộ phận chuyển động.
• Đây là loại cảm biến phổ biến nhất được sử dụng để đo lưu lượng không khí.

Những nhược điểm của cảm biến lưu lượng không khí bao gồm:ี้

• Cảm biến này có thể bị ảnh hưởng bởi tạp chất khí và độ nhạy rung nếu được lắp đặt không đúng cách.
• Những cảm biến này đắt hơn các loại cảm biến khác.
• Lượng không khí đi vào động cơ giảm, hiệu quả cũng giảm.
• Các cảm biến này cần được hiệu chuẩn.
• Cảm biến lưu lượng không khí dễ bị bẩn, có thể dẫn đến hư hỏng và trục trặc.้
• Cảm biến này gây ra các vấn đề như giảm công suất động cơ, động cơ giật nhẹ đến nặng, chạy không tải không ổn định, tiêu hao nhiên liệu. vân vân.
• Cảm biến khí thải sẽ khiến xe của bạn gặp các vấn đề khi lái xe như chết máy, chết máy hoặc giật khi tăng tốc.

Ứng dụng / Ứng dụng้

Các ứng dụng của cảm biến lưu lượng không khí như sau:ี้

• Cảm biến lưu lượng không khí được sử dụng để đo và kiểm soát tốc độ luồng không khí trong hệ thống thông gió và điều hòa không khí.
• Cảm biến này giúp phân tích tốc độ luồng không khí bên trong động cơ đốt trong phun nhiên liệu.
• Nó được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô, công nghiệp và thương mại.์
• Các cảm biến này thường được tìm thấy trong các thiết bị hóa học phân tích.์
• Cảm biến lưu lượng không khí được sử dụng trong sắc ký khí để xác định các hợp chất không thể xác định trước đây.ี้
• Các cảm biến này được sử dụng trong các thiết bị y tế. Nhà máy hóa chất, thử nghiệm và phân tích.
• Cảm biến được sử dụng để theo dõi dữ liệu vận tốc dòng chảy cả trong quá trình tiêm và vận tốc dòng chảy trong toàn bộ cột tách.
• Ứng dụng của cảm biến lưu lượng không khí là phân tích vận tốc dòng chảy của các khối không khí trong động cơ đốt trong phun nhiên liệu.
• Có thể áp dụng cho thiết bị phân tích khí. Máy thở, máy tạo oxy Thiết bị kiểm tra mật độ và thiết bị đo chất lượng không khí
• Cảm biến MAF được sử dụng trong động cơ ô tô giúp kiểm soát hiệu quả đốt lụa.้
• Cảm biến sẽ thông báo cho máy tính điều khiển động cơ rằng xe đang ở tầng thấp hơn của khí quyển hoặc trên đỉnh núi cao (hoặc ở giữa), nơi có ít oxy hơn.
• Cảm biến này cho phép điều khiển hệ thống điều hòa không khí hiệu quả và chính xác.
• Cảm biến này được sử dụng trong hệ hô hấp để theo dõi chu kỳ thở của bệnh nhân.

Do đó, Đây là Tổng quan về cảm biến lưu lượng không khí Cảm biến lưu lượng không khí thích hợp để đo và kiểm soát lượng không khí trong hệ thống thông gió và điều hòa không khí. Các cảm biến này rất dễ lắp đặt và có thể đo áp suất tổng thể, áp suất luồng không khí không đổi và tốc độ không khí trung bình.้