Air Flow Sensor : Circuit, Paggana, Mga Uri, Wiring, Interfacing at Mga Application Nito

Mayroong iba't ibang uri ng mga sensor na ginagamit sa mga sasakyan upang kontrolin ang lahat ng mga pagpapatakbo ng sasakyan at upang maprotektahan mula sa pinsala tulad ng; MAPA, engine knock, Throttle position, posisyon ng camshaft , daloy ng hangin, bilis ng makina, oxygen, boltahe, at marami pa. Kabilang sa mga ito, ang airflow sensor ay isang uri ng automotive sensor. Ang unang plug-in na mass air flow sensor ay naimbento noong 1996 ng DENSO. Kaya ang kanilang patuloy na pag-unlad sa loob ng mga teknolohiyang automotive ay nangunguna sa pamamaraan para sa mga high-range na bahagi ng sasakyan. Nakikita ng sensor na ito ang dami ng hangin na iginuhit sa makina ng sasakyan at nagre-relay ng signal sa ECU (engine control unit). Tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng isang sensor ng daloy ng hangin o MAF sensor, ang paggana nito, at ang mga aplikasyon nito.

Ano ang Air Flow Sensor?

Ang airflow sensor ay isang uri ng automobile sensor na ginagamit upang sukatin ang bilis ng airflow sa buong system tulad ng HVAC, combustion engine at mga pang-industriyang proseso. Kaya tinatantya lang ng ECU (engine control unit) ang dami ng fuel mass na kinakailangan para mapanatili ang hangin pati na rin ang fuel sa balanse depende sa real-time na mga input. Ang isang alternatibong pangalan para sa isang airflow sensor ay ang MAF (Mass Air Flow) sensor, MAF, o air meter na nagbabago sa dami ng hangin na pumapasok sa makina ng sasakyan sa isang boltahe na signal para sa pagsukat ng karga nito. Bilang karagdagan, ang density ng hangin ay maaaring baguhin ng iba't ibang mga kadahilanan tulad ng presyon, temperatura, halumigmig, at marami pa.

Prinsipyo sa Paggawa ng Airflow Sensor

Gumagana ang airflow sensor sa pamamagitan lamang ng pagsukat ng variation sa loob ng resistensya ng isang mainit na wire at pagpapalit nito sa mga electrical signal at pagpasa nito sa ECU (engine control unit). Ang signal na ito ay ginagamit upang matukoy ang dami ng gasolina na ilalagay sa makina.

Ang airflow sensor ay may kasamang dalawang wire tulad ng electrically heated at ang isa pang wire ay hindi. Sa tuwing ang isang manipis na wire ng sensor na ito ay pinainit sa isang matatag na temperatura at matatagpuan sa daanan ng daloy ng hangin pagkatapos ay pinapalamig ito sa paraang proporsyonal lamang sa bilis ng daloy ng hangin.

Sa tuwing nag-iiba ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga wire ng sensor, awtomatikong tataas o binabawasan ng sensor ang daloy ng kasalukuyang sa buong wire. Pagkatapos nito, ang kasalukuyang ay ipinadala sa ECU at binago sa boltahe (o) dalas upang isalin ito sa daloy ng hangin.

Air Flow Sensor Circuit Diagram

Sa pangkalahatan, ang pagtuklas ng daloy ng hangin ay lubhang kapaki-pakinabang sa iba't ibang mga circuit. Kaya ang isang simpleng air flow sensor circuit ay ipinapakita sa ibaba na ginagamit upang makita ang daloy ng hangin na magagamit. Ang airflow circuit na ito ay hindi nangangailangan ng anumang RTD (o) zener diode ngunit ang circuit na ito ay gumagamit ng isang simpleng AC bulb filament kasama ang ilang bahagi para sa pag-detect ng hangin. Ang mga kinakailangang sangkap para gawin itong air sensor circuit ay pangunahing kasama; LM358 IC , LM7805, Mga risistor gaya ng; 680ohm, 100ohm, 10K & 330ohm, 100uF capacitor, 50k variable na risistor , LED, 12V suplay ng kuryente , incandescent bulb, jumper wire, push button at DC fan. Ikonekta ang circuit na ito ayon sa ipinapakitang circuit sa ibaba.

Nagtatrabaho

Ang airflow sensor circuit na ito ay ipinapakita sa ibaba na ginagamit upang makita ang daloy ng hangin. Gumagana ang circuit na ito sa isang 12V DC supply. Ang mahalagang bahagi na ginamit sa circuit na ito ay ang bulb filament dahil ito ay may pananagutan sa paggawa ng pagkakaiba sa boltahe sa tuwing may presensya ng hangin. Ang bulb filament sa circuit na ito ay may NTC (negative temperature coefficient), kaya ang filament nito paglaban ay magbabago sa kabaligtaran patungo sa temperatura. Kapag ang temperatura ay mas mataas, pagkatapos ay ang filament resistance ay mababa.

Sa tuwing walang hangin bilang default, mababa ang resistensya ng bulb filament dahil sa init sa loob nito. Kapag ang daloy ng hangin ay nagbibigay mula dito ang temperatura ng bulb filament ay bumababa at ang filament resistance ay tataas.

Kaya't dahil sa pagbabagong ito sa loob ng paglaban, ang isang pagkakaiba-iba ng boltahe ay ginawa sa bulb filament na nahuhuli ng LM358 IC at gumagawa ng mababang signal. Ang IC na ito ay konektado sa comparator mode kaya pinagkukumpara nito ang input voltage sa pamamagitan ng reference voltage at nagbibigay ng output nang naaayon.
Ang isang Potentiometer sa circuit na ito ay ginagamit upang i-calibrate ang circuit, isang LED ay kapaki-pakinabang sa pagpahiwatig ng airflow, at parehong ang push button at isang DC fan ay ginagamit para dumaloy ang air supply sa buong filament.

Mga Uri ng Air Flow Sensor

Mayroong iba't ibang uri ng airflow sensor na tinatalakay sa ibaba.

Sensor ng Dami ng Air Flow

Ang volume air flow sensor ay ginagamit para sukatin ang volume flow, filter monitoring, differential pressure at liquid level detection. Ang mga uri ng airflow sensor ay naaangkop sa isang medikal, malinis na silid, at teknolohiya ng filter sa loob ng mga air conditioning duct, bentilasyon, spray booth at industriyal na kusina pangunahin para sa pagsubaybay sa mga filter at pagsukat ng antas o para makontrol ang mga frequency converter.

MAF Sensor

Ang MAF sensor ay kilala rin bilang isang mass air flow sensor na ginagamit sa mga sasakyan para sa pag-detect ng mass flow rate ng hangin na dumadaan sa makina ng isang sasakyan pati na rin ang dami ng fuel injection.
Para sa engine control unit ng sasakyan, ang air mass data ay kinakailangan para sa pagbabalanse at paghahatid din ng tumpak na fuel mass patungo sa engine. Babaguhin ng hangin ang densidad nito sa pamamagitan ng presyon at pati na rin ang temperatura. Magbabago ang density ng hangin sa loob ng mga automotive na application, kasama ang altitude, ang ambient temperature at ang paggamit ng forced induction, kaya ang mga sensor na ito ay mas angkop kumpara sa mga volumetric flow sensor upang magpasya sa dami ng intake na hangin sa bawat cylinder.

Uri ng Vane Mass Air Flow Sensor

Ang sensor na may metered vane na matatagpuan sa direksyon ng daloy ng hangin ay kilala bilang isang uri ng mass air flow sensor. Ang ganitong uri ng airflow sensor ay ginagamit upang sukatin ang dami ng hangin na dumadaan sa kanila.

Ang vane sa sensor na ito ay konektado lamang sa isang spring at nakaayos sa posisyong pahinga nito. Ngunit sa tuwing ang hangin ay magsisimulang dumaloy, kung gayon ang pala ay ililipat sa ilalim ng presyon ng tagsibol. Kaya ang pagpapalihis na ito ay maaaring mabago sa signal ng boltahe gamit ang isang potentiometer. Pagkatapos nito, ginagamit ito upang magpasya sa bilis ng daloy ng hangin.

Hot-Wire Air Flow Sensor

Ang ganitong uri ng airflow sensor ay ginagamit sa ilang modernong sasakyan para sa pagsukat ng air mass na pumapasok sa makina. Ang sensor na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pamamahala at pag-optimize ng engine sa pamamagitan lamang ng pagbibigay ng impormasyon sa ECU (engine control unit) upang ayusin ang pinaghalong air-fuel para sa napakahusay na pagkasunog.

Ang pangunahing pag-andar ng sensor na ito ay upang sukatin ang papasok na dami ng hangin pati na rin ang density. Kaya ang data na ito ay pangunahing mahalaga para sa engine control unit upang magpasya kung gaano karaming gasolina ang ilalagay sa mga combustion chamber upang mapanatili ang tamang air-fuel ratio

Ang densidad ng hangin ay pangunahing nakasalalay sa altitude, temperatura at sapilitang paggamit ng induction. Ang mga sensor na ito ay mas kapaki-pakinabang at angkop para sa pagpapasya sa dami ng air intake sa bawat isa sa mga cylinder kumpara sa mga volumetric na flow-type na sensor.

Wiring Diagram ng Air Flow Sensor

Ang wiring diagram ng airflow sensor (mass air flow sensor) ay ipinapakita sa ibaba na idinisenyo batay sa construction, taon, uri, demand at modelo. Ang mga wiring diagram na ito ay makukuha sa apat na anyo na 3-wire, 4-wire, at 5-wire. Kaya, narito kami ay nag-wire ng isang 4-wire air flow sensor na ipinaliwanag sa ibabang seksyon.

Ang 4-wire air flow sensor wiring diagram ay may 12V positive power supply (hot-wire), signal ng IAT (Intake Air temperature signal), MAF signal at MAF GND.

Ang isang 12V positive power supply (hot-wire) ay konektado sa isang fuse at isang relay sa loob ng fuse box. Susunod, ang mass air flow signal wire ay maaaring konektado sa ECU ng sasakyan. Ang signal wire na ito ay nagpapadala lamang ng sensor signal sa ECU. Ang ground wire ng MAF sensor ay maaaring gamitin bilang isang karaniwang koneksyon ng GND para sa parehong ECU at sensor ng sasakyan.

Ang signal circuit ng airflow sensor ay maaaring idisenyo sa MAF sensor upang masukat ang dami ng dumadaloy na kasalukuyang sa buong sensor at baguhin ang kasalukuyang supply na ito sa boltahe. Pagkatapos nito, ipinapadala ito sa ECU ng sasakyan sa pamamagitan ng MAF signal cable. Kaya ang circuit ng signal na ito ay pinagbabatayan nang hiwalay. Bukod pa rito, ang sensor ay may kasamang integrated IAT sensor, na nagbibigay ng IAT signal para mapansin ang intake air temperature signal.

Air Flow Sensor Interfacing sa Arduino

Ang air flow sensor (Anemometer sensor) ay isang murang sensor na may Arduino friendly. Ang sensor na ito ay tinatawag ding wind sensor Rev. p na mayroong hardware compensation pangunahin para sa ambient temperature at kumakatawan sa PTC thermistors. Ang airflow sensor na ito ay ginagamit upang makita ang mga bagyo na may lakas ng bagyo na hindi kasama sa saturating na umaabot sa 0 – 150Mph na bagyo. Nagbibigay ito ng hanggang 3.3V output sense boltahe na pinaka-angkop para sa lahat ng saklaw ng Mga board ng pagpapaunlad ng Arduino at mga microcontroller.

Ang sensor na ito ay gumagana lamang sa pamamagitan ng thermal anemometer-based na paraan o hot wire method na nagbibigay ng sense out sa pamamagitan ng pag-init ng isang elemento pati na rin ang power variation na kinakailangan upang mapanatili ang init sa heat element sa buong daloy ng hangin. Sa tuwing tumataas ang daloy ng hangin, biglang nawawalan ng init ang elemento ng pag-init at nangangailangan ng higit na lakas upang mapanatili ang init. Kapag walang hangin ang heating element ay nananatiling matatag. Sa gayon, sinusukat at iginuhit din nito ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng kasalukuyang at kapangyarihan na dumadaloy sa buong elemento ng pag-init.

Pangunahing kasama sa mga teknikal na detalye ng sensor na ito;

• Ang supply ng boltahe nito ay mula 4 hanggang 5 volts.
• Ang kasalukuyang supply nito ay mula 20 hanggang 40mA.
• Ang bilis ng hangin nito ay mula 0 hanggang 60mph.

Paglalarawan ng Pin:

Ang configuration ng pin ng airflow sensor (o) wind sensor sa Rev. P na bersyon ay available sa isang 5-pin na configuration na ipinapakita sa ibaba.

• Ang GND pin ay ginagamit para sa karaniwang GND na koneksyon ng circuit.
• Ang V+ pin ay ang input voltage pin ng sensor at nakakonekta sa Arduino.
• Ang OUT o Ao pin ay ang analog o/p signal ng air sensor na ginagamit para sa pagtukoy ng kabuuan ng dumadaloy na kasalukuyang supply sa buong air sensor.
• Ang TMP pin ay nagbibigay ng output ng temperatura na isang simpleng divider ng boltahe sa pamamagitan ng isang thermistor pati na rin ang isang risistor. Ang output ng pin na ito ay mataas sa mas mababang temperatura at bumababa sa mataas na temperatura.
• Ang RV pin ay ang reference na boltahe na ginagamit para sa naka-calibrate na output. Ang pin na ito ay hindi bumababa ng boltahe sa ilalim ng 1.8V kahit na sa temperatura ng silid. Ang boltahe na ito ay hindi maaaring maapektuhan ng calibration potentiometer.

Ang mga koneksyon ng interfacing na ito ay sumusunod bilang;

• Ikonekta ang GND pin ng sensor na ito sa GND pin ng Arduino.
• Ang V+ pin ng sensor ay konektado sa Vin pin ng Arduino.
• Ang mga OUT pin ng sensor ay konektado sa Ao pin ng Arduino.
• Ang TMP pin ng sensor ay konektado sa A2 pin ng Arduino.
• Hindi nakakonekta ang RV pin ng sensor.

Code

Kasama sa kinakailangang Arduino code para sa interfacing na ito ang sumusunod.

const int OutPin = A0; // wind sensor analog pin na naka-hook up sa Wind P sensor 'OUT' pin
const int TempPin = A2; // temp sensor analog pin na naka-hook up sa Wind P sensor 'TMP' pin
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// magbasa ng hangin
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print('RW '); // print raw A/D para sa debug
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// wind formula na nagmula sa data ng wind tunnel, anemometer at ilang magarbong Excel regressions
//Wala pang anumang pagwawasto ng temperatura ang scaling na ito
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp routine at print raw at temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print('RT '); // print raw A/D para sa debug
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// convert sa volts pagkatapos ay gamitin ang formula mula sa datasheet
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC tingnan ang datasheet ng MCP9701 para sa V0c at TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
pagkaantala(750);
}

Ang Arduino board ay pinapagana ng 9V na may panlabas na power board at ang sensor ay pinapagana mula sa Vin pin ng Arduino board. I-upload ang code sa itaas sa Arduino at subaybayan ang analog o/p boltahe at mga pagbabago sa temperatura sa OUT pin at TMP pin ng airflow sensor para sa pag-detect ng bilis ng hangin.
Ang output ng analog sensor ay logarithmic kaya ang sensor ay kumukuha at sinusubaybayan ang napakaliit na airflow sa mababang hanay bagama't hindi ito mababad sa ganap na lakas hanggang ang daloy ng hangin ay umabot ng humigit-kumulang 60mph.

Ang boltahe na signal na natamo mula sa analog pin (Ao pin) ng sensor ay direktang proporsyonal sa bilis ng hangin. Ang pangunahing prinsipyo ng air sensor ay katulad ng maginoo na teknolohiya ng hot wire. Kaya ang pamamaraan na ito ay namumukod-tangi para sa mahinang hangin hanggang sa katamtamang bilis ng hangin at angkop ang pamamaraang ito upang sukatin ang direksyon ng panloob na daloy ng hangin.

Mga Kalamangan at Kahinaan

Ang mga pakinabang ng mga sensor ng airflow isama ang mga sumusunod.

• Ang airflow sensor ay napakasimpleng i-install.
• Ang mga ito ay hindi mahal.
• Sinusukat ng sensor na ito ang buong presyon at ang static na presyon ng daloy ng hangin at ang average na bilis ng hangin.
• Higit pang mga pagpipilian sa disenyo ang makukuha.
• Ang mga sensor na ito ay mas simple upang mapanatili dahil sa kakulangan ng mga gumagalaw na bahagi.
• Ito ang pinakakaraniwang uri ng sensor na gagamitin sa pagsukat ng airflow.

Ang disadvantages ng airflow sensors isama ang mga sumusunod.

• Ang sensor na ito ay maaaring maapektuhan ng gas inclusions at vibration sensitivity sa tuwing hindi maayos ang pagkaka-install ng mga ito.
• Ang mga ito ay mahal kumpara sa iba pang mga sensor.
• Ito ay nabawasan ang paggamit ng hangin at gayundin ang pagganap.
• Ang mga sensor na ito ay nangangailangan ng pagkakalibrate.
• Ang mga air flow sensor ay madaling nahawahan, na humahantong sa pagkabigo at malfunction.
• Ang sensor na ito ay nagdudulot ng iba't ibang problema tulad ng pagkawala ng kuryente, banayad hanggang sa matinding pag-aalangan, hindi limitado sa magaspang na idle, mahinang fuel economy, atbp.
• Ang isang masamang air flow sensor ay nagiging sanhi ng iyong sasakyan na humarap sa mahihirap na problema sa pagmamaneho tulad ng pag-stall ng makina, pag-aatubili, o pag-alog sa pagbilis.

Mga Application/Paggamit

Kasama sa mga application ng airflow sensor ang mga sumusunod.

• Ginagamit ang airflow sensor para sa pagsukat at pagkontrol din sa bilis ng daloy ng hangin sa loob ng bentilasyon at mga air conditioner.
• Nakakatulong ang sensor na ito sa pagsusuri ng bilis ng daloy ng hangin sa loob ng mga fuel-injected combustion engine.
• Ito ay ginagamit sa automotive, pang-industriya, at komersyal na mga aplikasyon.
• Ang mga sensor na ito ay madalas na matatagpuan sa loob ng analytical chemistry equipment.
• Ang airflow sensor ay ginagamit sa gas chromatography upang matukoy ang mga compound na hindi natukoy.
• Ang mga sensor na ito ay ginagamit sa mga medikal na aparato, mga pabrika ng kemikal, pagsubok, at mga aplikasyon ng pagsusuri.
• Ginagamit ang sensor na ito upang i-trace ang data ng bilis ng daloy ng parehong pamamaraan ng pag-iniksyon ng sample sa makina at ang bilis ng daloy sa buong separation column.
• Ang application ng airflow sensor ay ang mass flow speed analysis para sa hangin sa fuel-injected combustion engine.
• Nalalapat ito sa mga gas analysis device, ventilator, oxygen concentrator, density testing device, at air quality sampler measuring device.
• Ang MAF sensor ay ginagamit sa loob ng mga makina ng sasakyan upang tumulong sa pagkontrol sa kahusayan ng pagkasunog.
• Sinasabi ng sensor sa computer ng makina kung ang kotse ay nasa ilalim ng atmospera o mataas sa tuktok ng bundok (o sa pagitan) kung saan may mas kaunting oxygen.
• Ang sensor na ito ay nagbibigay-daan sa mahusay at tumpak na kontrol ng mga HVAC system.
• Ang sensor na ito ay ginagamit sa mga sistema ng bentilasyon para sa pagsubaybay sa ikot ng paghinga ng mga pasyente.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng airflow sensor , nagtatrabaho, circuit, mga uri, mga kable, interfacing, at mga aplikasyon nito. Ang mga air flow sensor ay angkop para sa pagsukat at kontrol ng mga air supply sa loob ng bentilasyon at AC. Ang mga sensor na ito ay napakadaling i-install at sukatin ang buong presyon, ang nakatigil na presyon ng daloy ng hangin at ang average na bilis ng hangin. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang sensor ng daloy?