자동차에는 모든 차량 작동을 제어하고 다음과 같은 손상으로부터 보호하기 위해 다양한 유형의 센서가 사용됩니다. MAP, 엔진 노크, 스로틀 위치, 캠축 위치 , 공기 흐름, 엔진 속도, 산소, 전압 등이 있습니다. 그 중 공기유량 센서는 자동차 센서의 한 종류이다. 최초의 플러그인 공기량 센서는 1996년 DENSO에 의해 개발되었습니다. 따라서 자동차 기술 내에서의 지속적인 개발은 고급 자동차 부품의 방법을 선도하고 있습니다. 이 센서는 차량 엔진으로 유입되는 공기량을 감지하여 ECU(엔진 제어 장치)에 신호를 전달합니다. 이 문서에서는 개요에 대해 설명합니다. 기류 센서 또는 MAF 센서, 작동 및 응용 분야.
공기유량 센서란 무엇입니까?
공기 흐름 센서는 HVAC, 연소 엔진 및 산업 공정과 같은 시스템 전체의 공기 흐름 속도를 측정하는 데 사용되는 자동차 센서 유형입니다. 따라서 ECU(엔진 제어 장치)는 실시간 입력에 따라 공기와 연료의 균형을 유지하는 데 필요한 연료 질량의 양을 간단히 추정합니다. 공기 흐름 센서의 다른 이름은 MAF(Mass Air Flow) 센서, MAF 또는 차량 엔진으로 들어가는 공기의 양을 부하 측정을 위한 전압 신호로 변경하는 공기 측정기입니다. 또한 공기 밀도는 압력, 온도, 습도 등과 같은 다양한 요인에 의해 변경될 수 있습니다.
공기유량 센서 작동 원리
공기유량 센서는 단순히 열선 저항의 변화를 측정하고 이를 전기 신호로 변환하여 ECU(엔진 제어 장치)에 전달하는 방식으로 작동합니다. 이 신호는 엔진에 주입할 연료량을 결정하는 데 사용됩니다.
공기유량 센서에는 전기 가열과 같은 두 개의 와이어가 포함되어 있고 다른 와이어는 그렇지 않습니다. 이 센서의 얇은 와이어가 안정적인 온도로 가열되고 공기 흐름 경로에 위치할 때마다 단순히 공기 흐름 속도에 비례하는 방식으로 냉각됩니다.
센서 와이어 사이의 온도 차이가 변할 때마다 센서는 와이어 전체의 전류 흐름을 자동으로 늘리거나 줄입니다. 그 후 전류는 ECU로 전달되고 전압(또는) 주파수로 변경되어 공기 흐름으로 변환됩니다.
공기 흐름 센서 회로 다이어그램
일반적으로 공기 흐름 감지는 다양한 회로에서 매우 유용합니다. 따라서 사용 가능한 공기 흐름을 감지하는 데 사용되는 간단한 공기 흐름 센서 회로가 아래에 나와 있습니다. 이 공기 흐름 회로에는 RTD가 필요하지 않습니다. 제너다이오드 하지만 이 회로는 공기 감지를 위한 일부 구성 요소를 포함하는 간단한 AC 전구 필라멘트를 사용합니다. 이 공기 센서 회로를 만드는 데 필요한 구성 요소는 주로 다음과 같습니다. LM358 IC , LM7805, 저항기 좋다; 680ohm, 100ohm, 10K 및 330ohm, 100uF 커패시터, 50k 가변 저항기 , LED, 12V 전원 공급 장치 , 백열 전구, 점퍼 와이어, 푸시 버튼 및 DC 팬. 아래 표시된 회로에 따라 이 회로를 연결하십시오.
일하고 있는
아래 그림은 공기 흐름을 감지하는 데 사용되는 공기 흐름 센서 회로입니다. 이 회로는 12V DC 전원으로 작동합니다. 이 회로에 사용되는 중요한 구성 요소는 전구 필라멘트입니다. 왜냐하면 공기가 존재할 때마다 전압 차이를 만드는 역할을 하기 때문입니다. 이 회로의 전구 필라멘트는 NTC(음의 온도 계수)를 가지므로 해당 필라멘트는 저항 온도에 따라 반대로 변하게 됩니다. 온도가 높아지면 필라멘트 저항이 낮아집니다.
기본적으로 공기가 없을 때마다 전구 필라멘트의 저항 값은 내부의 일부 열로 인해 낮아집니다. 공기 흐름이 공급되면 전구 필라멘트의 온도가 감소하고 필라멘트 저항이 증가합니다.
따라서 저항 내의 이러한 변화로 인해 전구 필라멘트 전체에 전압 변화가 발생하고 이는 LM358 IC에 포착되어 낮은 신호를 생성합니다. 이 IC는 비교기 모드로 연결되므로 기준 전압을 통해 입력 전압을 비교하고 이에 따라 출력을 제공합니다.
이 회로의 전위차계는 회로를 교정하는 데 사용됩니다. 주도의 공기 흐름을 나타내는 데 유용하며 푸시 버튼과 DC 팬 모두 필라멘트 전체에 공기 공급을 흐르게 하는 데 사용됩니다.
공기유량 센서의 종류
아래에 설명된 다양한 유형의 공기유량 센서가 있습니다.
풍량 센서
풍량 센서는 풍량, 필터 모니터링, 차압 및 액체 레벨 감지를 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 기류 센서는 주로 필터 모니터링 및 레벨 측정 또는 주파수 변환기 제어를 위해 공조 덕트, 환기, 스프레이 부스 및 산업용 주방 내의 의료, 클린룸 및 필터 기술에 적용할 수 있습니다.
MAF 센서
MAF 센서는 차량의 엔진을 통과하는 공기의 질량 유량과 연료 분사량을 감지하기 위해 자동차에 사용되는 질량 공기 유량 센서로도 알려져 있습니다.
차량의 엔진 제어 장치의 경우 균형을 유지하고 엔진을 향해 정확한 연료 질량을 전달하기 위해 공기 질량 데이터가 필요합니다. 공기는 압력과 온도에 따라 밀도가 변합니다. 공기 밀도는 고도, 주변 온도 및 강제 유도 활용에 따라 자동차 애플리케이션 내에서 변경되므로 이러한 센서는 모든 실린더의 흡입 공기량을 결정하는 용적 유량 센서에 비해 더 적합합니다.
베인형 공기량 센서
공기 흐름 방향을 따라 위치하는 계량 날개를 갖는 센서는 일종의 공기 흐름 센서로 알려져 있습니다. 이 유형의 공기 흐름 센서는 통과하는 공기의 양을 측정하는 데 사용됩니다.
이 센서의 날개는 스프링에 간단히 연결되어 있으며 정지 위치에 배열되어 있습니다. 그러나 공기가 흐르기 시작할 때마다 베인은 스프링 압력에 의해 재배치됩니다. 따라서 이 편향은 전위차계를 사용하여 전압 신호로 변경될 수 있습니다. 그 후 공기 흐름 속도를 결정하는 데 사용됩니다.
열선 공기 흐름 센서
이러한 유형의 공기유량 센서는 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하기 위해 여러 최신 차량에 사용됩니다. 이 센서는 매우 효율적인 연소를 위해 공기-연료 혼합을 조정하기 위해 ECU(엔진 제어 장치)에 정보를 제공함으로써 엔진 관리 및 최적화에서 중요한 역할을 합니다.
이 센서의 주요 기능은 유입되는 공기량과 밀도를 측정하는 것입니다. 따라서 이 데이터는 주로 엔진 제어 장치가 올바른 공연비를 유지하기 위해 연소실에 주입할 연료의 양을 결정하는 데 중요합니다.
공기 밀도는 주로 고도, 온도 및 강제 유도 적용에 따라 달라집니다. 이 센서는 체적 유량형 센서에 비해 각 실린더의 공기 흡입량을 결정하는 데 더 유용하고 적합합니다.
공기 흐름 센서 배선 다이어그램
공기유량 센서(대량 공기유량 센서)의 배선도는 구조, 연식, 유형, 수요 및 모델을 기준으로 설계되어 아래에 나와 있습니다. 이러한 배선 다이어그램은 3선, 4선, 5선의 네 가지 형태로 제공됩니다. 따라서 여기서는 아래 섹션에서 설명하는 4선식 공기 흐름 센서를 배선합니다.
4선 공기 유량 센서 배선 다이어그램에는 12V 양극 전원 공급 장치(열선), IAT(흡기 온도 신호) 신호, MAF 신호 및 MAF GND가 있습니다.
12V 양극 전원 공급 장치(핫 와이어)가 퓨즈 박스 내의 퓨즈 및 릴레이에 연결됩니다. 다음으로 공기량 신호선을 차량의 ECU에 연결할 수 있습니다. 이 신호선은 단순히 센서 신호를 ECU로 전송합니다. MAF 센서의 접지선은 차량의 ECU와 센서 모두에 대한 공통 GND 연결로 사용할 수 있습니다.
공기유량 센서의 신호 회로를 MAF 센서에 설계하여 센서 전체에 흐르는 전류의 양을 측정하고 이 전류 공급을 전압으로 변경할 수 있습니다. 이후 MAF 신호케이블을 통해 차량의 ECU로 전송합니다. 따라서 이 신호 회로는 별도로 접지됩니다. 또한 센서에는 흡기 온도 신호를 감지하기 위해 IAT 신호를 제공하는 통합 IAT 센서가 포함되어 있습니다.
Arduino와 공기 흐름 센서 인터페이싱
풍속 센서(풍속계 센서)는 Arduino 친화적인 저가형 센서입니다. 이 센서는 주로 주변 온도에 대한 하드웨어 보상을 제공하고 PTC 서미스터를 나타내는 풍속 센서 Rev. p라고도 합니다. 이 공기 흐름 센서는 0 – 150Mph 폭풍 범위의 포화를 제외한 허리케인급 폭풍을 감지하는 데 사용됩니다. 모든 범위에 가장 적합한 최대 3.3V의 출력 감지 전압을 제공합니다. Arduino 개발 보드 및 마이크로컨트롤러.
이 센서는 바람의 흐름 전반에 걸쳐 열 요소의 열을 유지하는 데 필요한 전력 변화뿐만 아니라 요소 가열을 통해 감지 기능을 제공하는 열선 풍속계 기반 방식 또는 열선 방식으로 간단하게 작동합니다. 공기 흐름이 증가할 때마다 갑자기 가열 요소가 열을 잃고 따뜻함을 유지하기 위해 더 많은 전력이 필요합니다. 바람이 없을 때 발열체는 안정적으로 유지됩니다. 따라서 발열체 전체에 흐르는 전류와 전력 사이의 변화를 측정하고 그립니다.
이 센서의 기술 사양은 주로 다음과 같습니다.
- 전압 공급 범위는 4~5V입니다.
- 전류 공급 범위는 20~40mA입니다.
- 풍속 범위는 0~60mph입니다.
핀 설명:
그만큼 공기유량 센서의 핀 구성 (또는) Rev. P 버전의 풍향풍속계는 아래와 같이 5핀 구성으로 제공됩니다.
- GND 핀은 회로의 공통 GND 연결에 사용됩니다.
- V+ 핀은 센서의 입력 전압 핀이며 Arduino에 연결됩니다.
- OUT 또는 Ao 핀은 공기 센서 전체에 흐르는 전류 공급의 합을 결정하는 데 사용되는 공기 센서의 아날로그 o/p 신호입니다.
- TMP 핀은 서미스터와 저항기를 통해 간단한 전압 분배기인 온도 출력을 제공합니다. 이 핀의 출력은 낮은 온도에서는 높고, 높은 온도에서는 감소합니다.
- RV 핀은 교정된 출력에 사용되는 기준 전압입니다. 이 핀은 실온에서도 1.8V 이하로 전압이 떨어지지 않습니다. 이 전압은 교정 전위차계의 영향을 받지 않습니다.
이 인터페이스의 연결은 다음과 같습니다.
- 이 센서의 GND 핀을 Arduino의 GND 핀에 연결하세요.
- 센서의 V+ 핀은 Arduino의 Vin 핀에 연결됩니다.
- 센서의 OUT 핀은 Arduino의 Ao 핀에 연결됩니다.
- 센서의 TMP 핀은 Arduino의 A2 핀에 연결됩니다.
- 센서의 RV 핀이 연결되지 않았습니다.
암호
이 인터페이스에 필요한 Arduino 코드에는 다음이 포함됩니다.
const int OutPin = A0; // Wind P 센서 'OUT' 핀에 연결된 풍향 센서 아날로그 핀
const int TempPin = A2; // Wind P 센서 'TMP' 핀에 연결된 온도 센서 아날로그 핀
무효 설정() {
Serial.begin(9600);
}
무효 루프() {
// 바람 읽기
int windADunits = AnalogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW”); // 디버그를 위해 원시 A/D를 인쇄합니다.
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print('\t');
// 풍동 데이터, 풍속계 및 일부 고급 Excel 회귀에서 파생된 바람 공식
//이 스케일링에는 아직 온도 보정이 없습니다.
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// 임시 루틴을 실행하고 원시 및 임시 C를 인쇄합니다.
int tempRawAD = AnalogRead(TempPin);
// Serial.print('RT'); // 디버그를 위해 원시 A/D를 인쇄합니다.
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print('\t');
// 볼트로 변환한 후 데이터시트의 공식을 사용합니다.
// Vout = (온도C * .0195) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC V0c 및 TC에 대한 MCP9701 데이터시트 참조
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println('C');
지연(750);
}
Arduino 보드는 외부 전원 보드를 통해 9V로 전원이 공급되며 센서는 Arduino 보드의 Vin 핀에서 전원이 공급됩니다. 위의 코드를 Arduino에 업로드하고 풍속을 감지하기 위한 공기유량 센서의 OUT 핀 및 TMP 핀에서 아날로그 o/p 전압 및 온도 변화를 모니터링합니다.
아날로그 센서의 출력은 로그이므로 공기 흐름이 약 60mph에 도달할 때까지 완전한 전력으로 포화되지는 않지만 센서는 낮은 범위에서 극히 적은 공기 흐름을 포착하고 모니터링합니다.
센서의 아날로그 핀(Ao 핀)에서 얻은 전압 신호는 풍속에 정비례합니다. 공기 센서의 기본 원리는 기존의 열선 기술과 유사합니다. 따라서 이 기술은 저풍속부터 중간 풍속까지 탁월한 성능을 발휘하며 실내 기류의 방향을 측정하는 데 적합합니다.
장점 단점
그만큼 공기유량 센서의 장점 다음을 포함합니다.
- 공기유량 센서는 설치가 매우 간단합니다.
- 이것들은 비싸지 않습니다.
- 이 센서는 전체 압력과 정적 공기 흐름 압력 및 평균 공기 속도를 측정합니다.
- 더 많은 디자인 옵션을 얻을 수 있습니다.
- 이러한 센서는 움직이는 부품이 없기 때문에 유지 관리가 더 간단합니다.
- 이는 공기 흐름을 측정하는 데 사용되는 가장 일반적인 유형의 센서입니다.
그만큼 공기유량 센서의 단점 다음을 포함합니다.
- 이 센서는 부적절하게 설치될 때마다 가스 함유 및 진동 민감도의 영향을 받을 수 있습니다.
- 다른 센서에 비해 가격이 비쌉니다.
- 공기 흡입량과 성능도 감소했습니다.
- 이러한 센서에는 교정이 필요합니다.
- 공기유량 센서는 쉽게 오염되어 고장 및 오작동의 원인이 됩니다.
- 이 센서는 전력 손실, 경미한 수준에서 심각한 수준의 망설임, 거친 공회전에 국한되지 않는 문제, 열악한 연비 등과 같은 다양한 문제를 일으킵니다.
- 공기 흐름 센서가 불량하면 차량이 엔진 정지, 머뭇거림, 가속 시 갑자기 흔들리는 등의 운전 불량 문제에 직면하게 됩니다.
응용/용도
공기유량 센서의 응용 분야는 다음과 같습니다.
- 기류 센서는 환기 및 에어컨 내부의 공기 흐름 속도를 측정하고 제어하는 데 사용됩니다.
- 이 센서는 연료 분사 연소 엔진 내 공기의 흐름 속도를 분석하는 데 도움이 됩니다.
- 이는 자동차, 산업 및 상업용 응용 분야에 사용됩니다.
- 이러한 센서는 분석 화학 장비 내에서 자주 발견됩니다.
- 공기유량 센서는 가스 크로마토그래피에서 식별되지 않은 화합물을 식별하는 데 사용됩니다.
- 이 센서는 의료 기기, 화학 공장, 테스트 및 분석 응용 분야에 사용됩니다.
- 이 센서는 샘플을 기계에 주입하는 절차와 분리 컬럼 전체의 유속 모두에 대한 유속 데이터를 추적하는 데 사용됩니다.
- 공기유량 센서의 적용은 연료 분사 연소 엔진의 공기에 대한 질량 흐름 속도 분석입니다.
- 가스 분석 장치, 환기 장치, 산소 농축기, 밀도 테스트 장치 및 공기 품질 샘플러 측정 장치에 적용됩니다.
- MAF 센서는 자동차 엔진 내에서 연소 효율을 제어하는 데 사용됩니다.
- 센서는 자동차가 대기권의 바닥에 있는지 아니면 산소가 적은 산 정상(또는 그 사이)에 있는지 엔진 컴퓨터에 알려줍니다.
- 이 센서를 사용하면 HVAC 시스템을 효율적이고 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 이 센서는 환자의 호흡 주기를 모니터링하기 위한 환기 시스템에 활용됩니다.
따라서 이는 공기유량 센서 개요 , 작업, 회로, 유형, 배선, 인터페이스 및 해당 응용 프로그램. 공기 흐름 센서는 환기 및 AC 내 공기 공급의 측정 및 제어에 적합합니다. 이 센서는 설치가 매우 쉽고 전체 압력, 고정 공기 흐름 압력 및 평균 공기 속도를 측정합니다. 여기 질문이 있습니다. 유량 센서란 무엇입니까?
