Hava Akış Sensörü: Devre, Çalışma, Türleri, Kablolama, Arayüz ve Uygulamaları

Otomobillerde, aracın tüm işlemlerini kontrol etmek ve ayrıca aşağıdaki gibi hasarlardan korunmak için çeşitli tipte sensörler kullanılmaktadır; MAP, motor vuruntusu, Gaz kelebeği konumu, eksantrik mili konumu , hava akışı, motor devri, oksijen, voltaj ve çok daha fazlası. Bunlar arasında hava akış sensörü bir tür otomotiv sensörüdür. İlk takılabilir kütle hava akış sensörü 1996 yılında DENSO tarafından icat edildi. Dolayısıyla otomotiv teknolojilerindeki sürekli gelişmeler, yüksek sınıf otomobil parçalarına yönelik yöntemlere öncülük ediyor. Bu sensör, araç motoruna çekilen hava miktarını algılar ve ECU'ya (motor kontrol ünitesi) bir sinyal iletir. Bu makalede bir genel bakış anlatılmaktadır. hava akımı sensörü veya MAF sensörü, çalışması ve uygulamaları.

Hava Akış Sensörü Nedir?

Hava akışı sensörü, HVAC, yanmalı motorlar ve ayrıca endüstriyel işlemler gibi bir sistemdeki hava akış hızını ölçmek için kullanılan bir tür otomobil sensörüdür. Böylece ECU (motor kontrol ünitesi), gerçek zamanlı girdilere bağlı olarak havayı ve yakıtı dengede tutmak için gereken yakıt kütlesi miktarını basitçe tahmin eder. Hava akışı sensörünün alternatif bir adı, aracın motoruna giren hava miktarını, yükünü ölçmek için bir voltaj sinyaline dönüştüren MAF (Kütle Hava Akışı) sensörü, MAF veya hava ölçerdir. Ayrıca hava yoğunluğu basınç, sıcaklık, nem ve daha pek çok faktör tarafından değiştirilebilir.

Hava Akış Sensörü Çalışma Prensibi

Hava akışı sensörü, sıcak telin direncindeki değişimi ölçerek ve bunu elektrik sinyallerine dönüştürerek ve ECU'ya (motor kontrol ünitesi) ileterek çalışır. Bu sinyal motora verilecek yakıt miktarını belirlemek için kullanılır.

Hava akışı sensörü, elektrikle ısıtılan iki kablo içerir ve diğer kablo yoktur. Bu sensörün ince teli sabit bir sıcaklıkta ısıtıldığında ve hava akış yoluna yerleştirildiğinde, hava akış hızıyla orantılı bir şekilde onu soğutur.

Sensör kabloları arasındaki sıcaklık farkı değiştiğinde, sensör kablo boyunca akım akışını otomatik olarak artırır veya azaltır. Bundan sonra akım ECU'ya iletilir ve onu hava akışına dönüştürmek için voltaja (veya) frekansa dönüştürülür.

Hava Akış Sensörü Devre Şeması

Genel olarak hava akışı tespiti çeşitli devrelerde çok kullanışlıdır. Mevcut hava akışını tespit etmek için kullanılan basit bir hava akış sensörü devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu hava akışı devresinin herhangi bir RTD'ye (veya) ihtiyacı yoktur Zener diyot ancak bu devre, havayı algılamak için bazı bileşenler içeren basit bir AC ampul filamanı kullanır. Bu hava sensörü devresini yapabilmek için gerekli olan bileşenler temel olarak; LM358 entegresi LM7805, Dirençler beğenmek; 680ohm, 100ohm, 10K ve 330ohm, 100uF kapasitör, 50k değişken direnç , LED, 12V güç kaynağı , akkor ampul, aktarma kablosu, basma düğmesi ve DC fan. Bu devreyi aşağıda gösterilen devreye göre bağlayın.

Çalışma

Hava akışını tespit etmek için kullanılan bu hava akışı sensörü devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre 12V DC besleme ile çalışmaktadır. Bu devrede kullanılan önemli bileşen ampul filamanıdır çünkü hava varlığında voltajda bir fark yaratmaktan sorumludur. Bu devredeki ampul filamanı NTC'ye (negatif sıcaklık katsayısı) sahiptir, dolayısıyla filamanı rezistans sıcaklığa doğru ters yönde değişecektir. Sıcaklık yükseldikçe filaman direnci azalır.

Varsayılan olarak hava olmadığında, içindeki bir miktar ısı nedeniyle ampul filamanının direnç değeri düşük olacaktır. Buradan hava akışı sağlandığında ampul filamanının sıcaklığı düşecek ve filaman direnci artacaktır.

Dolayısıyla dirençteki bu değişiklik nedeniyle, LM358 IC tarafından yakalanan ve düşük bir sinyal üreten ampul filamanı boyunca bir voltaj değişimi üretilir. Bu IC, karşılaştırıcı modunda bağlanır, böylece giriş voltajını referans voltajıyla karşılaştırır ve buna uygun olarak çıkışı sağlar.
Bu devrede bir Potansiyometre devreyi kalibre etmek için kullanılır, NEDEN OLMUŞ hava akışını göstermede kullanışlıdır ve hava beslemesini filaman boyunca akıtmak için hem basma düğmesi hem de bir DC fan kullanılır.

Hava Akış Sensörü Çeşitleri

Aşağıda ele alınan farklı tipte hava akışı sensörleri vardır.

Hacim Hava Akış Sensörü

Hacim hava akış sensörü, hacim akışını, filtre izlemeyi, fark basıncını ve sıvı seviyelerini algılamayı ölçmek için kullanılır. Bu tür hava akışı sensörleri, klima kanalları, havalandırma, sprey kabinleri ve endüstriyel mutfaklardaki tıbbi, temiz oda ve filtre teknolojisinde, esas olarak filtrelerin izlenmesi ve seviye ölçümü veya frekans dönüştürücülerin kontrol edilmesi için uygulanabilir.

MAF Sensörü

MAF sensörü aynı zamanda otomobillerde, bir aracın motorundan geçen havanın kütle akış hızını ve yakıt enjeksiyon miktarını tespit etmek için kullanılan kütle hava akış sensörü olarak da bilinir.
Aracın motor kontrol ünitesi için, hava kütlesi verileri, dengelemek ve ayrıca motora doğru yakıt kütlesini iletmek için gereklidir. Hava, sıcaklığın yanı sıra basınçla da yoğunluğunu değiştirecektir. Otomotiv uygulamalarında hava yoğunluğu, rakım, ortam sıcaklığı ve cebri endüksiyonun kullanımına bağlı olarak değişecektir, dolayısıyla bu sensörler, her silindirdeki emme havası miktarına karar vermek için hacimsel akış sensörlerine kıyasla daha uygundur.

Kanatlı Tip Kütle Hava Akış Sensörü

Akan hava yönü boyunca konumlandırılmış ölçülü bir kanatçığa sahip olan sensör, bir tür kütle hava akış sensörü olarak bilinir. Bu tip hava akış sensörü, içlerinden geçen hava miktarını ölçmek için kullanılır.

Bu sensördeki kanatçık basitçe bir yaya bağlanır ve dinlenme konumunda düzenlenir. Ancak hava akmaya başladığında kanat yay baskısı altında yer değiştirecektir. Böylece bu sapma bir potansiyometre kullanılarak voltaj sinyaline dönüştürülebilir. Daha sonra hava akış hızına karar vermek için kullanılır.

Sıcak Telli Hava Akış Sensörü

Bu tip hava akışı sensörü, motora giren hava kütlesini ölçmek için birçok modern araçta kullanılır. Bu sensör, ECU'ya (motor kontrol ünitesi) çok verimli bir yanma için hava-yakıt karışımını ayarlamak üzere bilgi sağlayarak motor yönetimi ve optimizasyonunda önemli bir rol oynar.

Bu sensörün ana işlevi gelen hava hacmini ve yoğunluğunu ölçmektir. Dolayısıyla bu veriler esas olarak motor kontrol ünitesinin, doğru hava-yakıt oranını korumak amacıyla yanma odalarına ne kadar yakıt enjekte edileceğine karar vermesi açısından önemlidir.

Hava yoğunluğu esas olarak rakıma, sıcaklığa ve zorla indüksiyon uygulamasına bağlıdır. Bu sensörler, hacimsel akış tipi sensörlerle karşılaştırıldığında her bir silindirdeki hava giriş miktarının belirlenmesinde daha yararlı ve uygundur.

Hava Akış Sensörü Bağlantı Şeması

Yapı, yıl, tip, talep ve modele göre tasarlanan hava akış sensörünün (kütle hava akış sensörü) bağlantı şeması aşağıda gösterilmiştir. Bu kablo bağlantı şemaları 3 telli, 4 telli ve 5 telli olmak üzere dört biçimde mevcuttur. Yani burada, aşağıdaki bölümde açıklanan 4 telli bir hava akış sensörünün kablolamasını yapıyoruz.

4 telli hava akış sensörü bağlantı şemasında 12V pozitif güç kaynağı (sıcak kablo), IAT (Emme Havası sıcaklık sinyali) sinyali, MAF sinyali ve MAF GND bulunur.

12V pozitif güç kaynağı (sıcak kablo), sigorta kutusu içindeki bir sigortaya ve bir röleye bağlanır. Daha sonra kütle hava akışı sinyal kablosu aracın ECU'suna bağlanabilir. Bu sinyal kablosu sensör sinyalini ECU'ya iletir. MAF sensörünün topraklama kablosu, aracın hem ECU'su hem de sensörü için ortak bir GND bağlantısı olarak kullanılabilir.

Hava akışı sensörünün sinyal devresi, sensör boyunca akan akımın miktarını ölçmek ve bu akım beslemesini voltaja dönüştürmek için MAF sensöründe tasarlanabilir. Daha sonra MAF sinyal kablosu aracılığıyla aracın ECU'suna iletir. Yani bu sinyal devresi ayrı olarak topraklanır. Ek olarak sensör, emme havası sıcaklık sinyalini fark etmek için IAT sinyali sağlayan entegre bir IAT sensörü içerir.

Arduino ile Hava Akış Sensörü Arayüzü

Hava akış sensörü (Anemometre sensörü) Arduino dostu düşük maliyetli bir sensördür. Bu sensör aynı zamanda rüzgar sensörü Rev. p olarak da adlandırılır; temel olarak ortam sıcaklığına yönelik donanım telafisine sahiptir ve PTC termistörlerini temsil eder. Bu hava akışı sensörü, 0 ila 150Mph fırtınalar arasında değişen doyma hariç kasırga kuvvetli fırtınaları tespit etmek için kullanılır. Tüm aralıklar için en uygun olan 3,3V'a kadar çıkış algılama voltajı sağlar. Arduino geliştirme kartları ve mikrodenetleyiciler.

Bu sensör, termal anemometre bazlı yöntemle veya sıcak tel yöntemiyle çalışır; bu yöntem, bir elemanın ısıtılması yoluyla algılama sağlamanın yanı sıra, rüzgar akışı boyunca ısı elemanı üzerindeki ısıyı korumak için gerekli güç değişimini sağlar. Hava akışı arttığında, ısıtma elemanı aniden ısı kaybeder ve sıcak tutmak için daha fazla güce ihtiyaç duyar. Rüzgar olmadığında ısıtma elemanı sabit kalır. Böylece ısıtma elemanı boyunca akan akım ve güç arasındaki değişimi ölçer ve çizer.

Bu sensörün teknik özellikleri temel olarak;

• Gerilim beslemesi 4 ila 5 volt arasında değişir.
• Mevcut kaynağı 20 ila 40mA arasında değişmektedir.
• Rüzgar hızı 0 ile 60 mil/saat arasında değişmektedir.

Pin Açıklaması:

hava akışı sensörünün pin konfigürasyonu (veya) Rev. P versiyonundaki rüzgar sensörü, aşağıda gösterilen 5 pinli konfigürasyonda mevcuttur.

• GND pini devrenin ortak GND bağlantısı için kullanılır.
• V+ pini sensörün giriş voltajı pinidir ve Arduino’ya bağlanır.
• OUT veya Ao pini, hava sensörü boyunca akan akım beslemesinin toplamını belirlemek için kullanılan hava sensörünün analog o/p sinyalidir.
• TMP pini, bir termistörün yanı sıra bir direnç aracılığıyla basit bir voltaj bölücü olan sıcaklık çıkışını sağlar. Bu pinin çıkışı düşük sıcaklıklarda yüksektir, yüksek sıcaklıklarda azalır.
• RV pini kalibre edilmiş çıkış için kullanılan referans voltajıdır. Bu pin oda sıcaklığında bile voltajı 1,8V'un altına düşürmez. Bu voltaj kalibrasyon potansiyometresinden etkilenemez.

Bu arayüzün bağlantıları şu şekildedir;

• Bu sensörün GND pinini Arduino’nun GND pinine bağlayın.
• Sensörün V+ pini Arduino’nun Vin pinine bağlanır.
• Sensörün OUT pinleri Arduino'nun Ao pinine bağlanır.
• Sensörün TMP pini Arduino’nun A2 pinine bağlanır.
• Sensörün RV pini bağlı değil.

Kod

Bu arayüz için gerekli Arduino kodu aşağıdakileri içerir.

const int OutPin = A0; // Rüzgar P sensörünün “OUT” pinine bağlanan rüzgar sensörü analog pini
const int TempPin = A2; // Rüzgar P sensörünün “TMP” pinine bağlanan sıcaklık sensörü analog pini
geçersiz kurulum() {
Seri.begin(9600);
}
geçersiz döngü () {
// rüzgarı oku
int rüzgarADunits = analogRead(OutPin);
// Seri.print(“RW “); // hata ayıklama için ham A/D'yi yazdır
// Serial.print(windADunits);
// Seri.print(“\t”);
// rüzgar tüneli verilerinden, anemometreden ve bazı süslü Excel regresyonlarından elde edilen rüzgar formülü
//Bu ölçeklendirmede henüz herhangi bir sıcaklık düzeltmesi yok
float rüzgarMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Seri.print(windMPH);
Seri.print(” MPH\t”);
// temp rutini ve ham ve temp C'yi yazdır
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Seri.print(“RT“); // hata ayıklama için ham A/D'yi yazdır
// Serial.print(tempRawAD);
// Seri.print(“\t”);
// volta dönüştürün ve ardından veri sayfasındaki formülü kullanın
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC, V0c ve TC için MCP9701 veri sayfasına bakın
şamandıra tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Seri.print(tempC);
Seri.println(” C”);
gecikme(750);
}

Arduino kartı, harici bir güç kartı ile 9V ile çalıştırılır ve sensör, Arduino kartının Vin pininden güç alır. Yukarıdaki kodu Arduino'ya yükleyin ve rüzgar hızını tespit etmek için hava akış sensörünün OUT pini ve TMP pinindeki analog o/p voltajını ve sıcaklık değişikliklerini izleyin.
Analog sensörün çıkışı logaritmiktir, dolayısıyla sensör düşük aralıklarda son derece az hava akışını algılar ve izler, ancak hava akışı yaklaşık 60mph'ye ulaşana kadar tam güçte doymaz.

Sensörün analog pininden (Ao pini) elde edilen voltaj sinyali rüzgar hızıyla doğru orantılıdır. Hava sensörünün temel prensibi geleneksel sıcak tel teknolojisine benzer. Dolayısıyla bu teknik, düşük rüzgar hızlarından orta rüzgar hızlarına kadar olağanüstüdür ve bu yöntem, iç mekan hava akışının yönünü ölçmek için uygundur.

Avantajlar dezavantajlar

hava akışı sensörlerinin avantajları aşağıdakileri içerir.

• Hava akış sensörünün kurulumu çok basittir.
• Bunlar pahalı değil.
• Bu sensör tüm basıncı, statik hava akış basıncını ve ortalama hava hızını ölçer.
• Daha fazla tasarım seçeneği mevcuttur.
• Hareketli parçaların bulunmaması nedeniyle bu sensörlerin bakımı daha kolaydır.
• Bu, hava akışını ölçmek için kullanılan en yaygın sensör türüdür.

hava akışı sensörlerinin dezavantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu sensör, yanlış monte edildiğinde gaz kalıntılarından ve titreşim hassasiyetinden etkilenebilir.
• Bunlar diğer sensörlere göre pahalıdır.
• Hava girişini ve performansı azalttı.
• Bu sensörlerin kalibrasyona ihtiyacı vardır.
• Hava akış sensörleri kolayca kirlenerek arızaya ve arızaya neden olur.
• Bu sensör, güç kaybı, hafif ila şiddetli tereddüt, kaba rölantiyle sınırlı olmayan, zayıf yakıt ekonomisi vb. gibi çeşitli sorunlara neden olur.
• Kötü bir hava akış sensörü, aracınızın motorun durması, duraksaması veya hızlanırken sarsılması gibi sürüş sorunlarıyla karşılaşmasına neden olur.

Uygulamalar/Kullanımlar

Hava akışı sensörlerinin uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Hava akış sensörü, havalandırma ve klimalardaki havanın akış hızını ölçmek ve kontrol etmek için kullanılır.
• Bu sensör, yakıt enjeksiyonlu yanmalı motorlardaki havanın akış hızının analiz edilmesine yardımcı olur.
• Otomotiv, endüstriyel ve ticari uygulamalarda kullanılır.
• Bu sensörler analitik kimya ekipmanlarında sıklıkla bulunur.
• Hava akışı sensörü, gaz kromatografisinde tanımlanmayan bileşikleri tanımlamak için kullanılır.
• Bu sensörler tıbbi cihazlarda, kimyasal fabrikalarda, testlerde ve analitik uygulamalarda kullanılır.
• Bu sensör, hem numunenin makineye enjeksiyon prosedürünün hem de ayırma sütunları boyunca akış hızlarının akış hızı verilerini izlemek için kullanılır.
• Hava akış sensörünün uygulanması, yakıt enjeksiyonlu yanmalı motorlardaki havanın kütle akış hızı analizidir.
• Gaz analiz cihazları, vantilatörler, oksijen yoğunlaştırıcılar, yoğunluk test cihazları ve hava kalitesi örnekleyici ölçüm cihazları için geçerlidir.
• Yanma verimliliğini kontrol etmeye yardımcı olmak için otomobil motorlarında bir MAF sensörü kullanılır.
• Sensör, motor bilgisayarına aracın atmosferin dibinde mi yoksa daha az oksijenin olduğu bir dağın zirvesinde mi (veya arada mı) olduğunu bildirir.
• Bu sensör HVAC sistemlerinin verimli ve hassas kontrolünü sağlar.
• Bu sensör, havalandırma sistemlerinde hastaların solunum döngüsünü izlemek için kullanılır.

Böylece bu hava akışı sensörüne genel bakış , çalışma, devre, türleri, kablolama, arayüzeyleme ve uygulamaları. Hava akış sensörleri, havalandırma ve klimalardaki hava kaynaklarının ölçümü ve kontrolü için uygundur. Bu sensörlerin kurulumu ve tüm basıncı, sabit hava akış basıncını ve ortalama hava hızını ölçmesi çok kolaydır. İşte size bir soru: akış sensörü nedir?