Ada berbagai jenis sensor yang digunakan pada mobil untuk mengontrol semua pengoperasian kendaraan dan juga untuk melindungi dari kerusakan seperti; PETA, ketukan mesin, Posisi throttle, posisi poros bubungan , aliran udara, kecepatan mesin, oksigen, voltase, dan masih banyak lagi. Diantaranya, sensor aliran udara merupakan salah satu jenis sensor otomotif. Sensor aliran udara massal plug-in pertama ditemukan pada tahun 1996 oleh DENSO. Jadi perkembangan berkelanjutan mereka dalam teknologi otomotif memimpin metode suku cadang mobil kelas atas. Sensor ini mendeteksi jumlah udara yang masuk ke mesin kendaraan & meneruskan sinyal ke ECU (unit kontrol mesin). Artikel ini membahas gambaran umum tentang sebuah sensor aliran udara atau sensor MAF, cara kerja, dan aplikasinya.
Apa itu Sensor Aliran Udara?
Sensor aliran udara adalah jenis sensor mobil yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara di seluruh sistem seperti HVAC, mesin pembakaran & juga proses industri. Jadi ECU (unit kontrol mesin) hanya memperkirakan jumlah massa bahan bakar yang dibutuhkan untuk menjaga keseimbangan udara dan bahan bakar tergantung pada input waktu nyata. Nama alternatif untuk sensor aliran udara adalah sensor MAF (Mass Air Flow), MAF, atau meteran udara yang mengubah jumlah udara yang masuk ke mesin kendaraan menjadi sinyal tegangan untuk mengukur bebannya. Selain itu, kepadatan udara dapat diubah oleh berbagai faktor seperti tekanan, suhu, kelembapan, dan masih banyak lagi.
Prinsip Kerja Sensor Aliran Udara
Sensor aliran udara bekerja hanya dengan mengukur variasi resistansi kabel panas & mengubahnya menjadi sinyal listrik dan meneruskannya ke ECU (unit kontrol mesin). Sinyal ini digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan dimasukkan ke dalam mesin.
Sensor aliran udara mencakup dua kabel seperti dipanaskan dengan listrik & kabel lainnya tidak. Setiap kali kawat tipis sensor ini dipanaskan pada suhu stabil & ditempatkan di jalur aliran udara, maka ia mendinginkannya dengan cara yang sebanding dengan kecepatan aliran udara.
Setiap kali perbedaan suhu antara kabel sensor bervariasi, sensor secara otomatis menambah atau mengurangi aliran arus ke seluruh kabel. Setelah itu, arus dialirkan ke ECU & diubah menjadi tegangan (atau) frekuensi untuk diterjemahkan menjadi aliran udara.
Diagram Sirkuit Sensor Aliran Udara
Umumnya deteksi aliran udara sangat berguna di berbagai sirkuit. Jadi rangkaian sensor aliran udara sederhana ditunjukkan di bawah ini yang digunakan untuk mendeteksi aliran udara yang tersedia. Sirkuit aliran udara ini tidak memerlukan RTD (atau) apa pun dioda zener namun rangkaian ini menggunakan filamen bohlam AC sederhana termasuk beberapa komponen untuk mendeteksi udara. Komponen yang diperlukan untuk membuat rangkaian sensor udara ini terutama meliputi; IC LM358 , LM7805, Resistor menyukai; 680ohm, 100ohm, 10K & 330ohm, kapasitor 100uF, 50k resistor variabel , LED, 12V Sumber Daya listrik , bohlam pijar, kabel jumper, tombol tekan, dan kipas DC. Hubungkan sirkuit ini sesuai sirkuit di bawah ini yang ditunjukkan.
Bekerja
Rangkaian sensor aliran udara ditunjukkan di bawah ini yang digunakan untuk mendeteksi aliran udara. Rangkaian ini bekerja dengan supply 12V DC. Komponen penting yang digunakan dalam rangkaian ini adalah filamen bohlam karena bertanggung jawab untuk membuat perbedaan tegangan setiap kali ada udara. Filamen bohlam pada rangkaian ini memiliki NTC (koefisien temperatur negatif), begitu pula filamennya perlawanan akan berubah berbanding terbalik dengan suhunya. Semakin tinggi suhu maka resistansi filamen akan semakin rendah.
Setiap kali tidak ada udara secara default, nilai resistansi filamen bohlam akan rendah karena adanya panas di dalamnya. Ketika aliran udara mengalir darinya, suhu filamen bohlam menurun dan resistansi filamen akan meningkat.
Jadi karena perubahan resistansi ini, variasi tegangan dihasilkan pada filamen bohlam yang ditangkap oleh IC LM358 & menghasilkan sinyal rendah. IC ini terhubung dalam mode komparator sehingga membandingkan tegangan masukan melalui tegangan referensi & memberikan keluaran yang sesuai.
Potensiometer pada rangkaian ini digunakan untuk mengkalibrasi rangkaian, an DIPIMPIN berguna dalam menunjukkan aliran udara, dan tombol tekan & kipas DC digunakan untuk mengalirkan pasokan udara ke seluruh filamen.
Jenis Sensor Aliran Udara
Ada berbagai jenis sensor aliran udara yang dibahas di bawah ini.
Sensor Aliran Volume Udara
Sensor aliran udara volume digunakan untuk mengukur aliran volume, pemantauan filter, tekanan diferensial & deteksi level cairan. Jenis sensor aliran udara ini dapat diterapkan dalam teknologi medis, ruang bersih, & filter dalam saluran AC, ventilasi, tempat penyemprotan & dapur industri terutama untuk memantau filter & pengukuran level atau untuk mengontrol konverter frekuensi.
Sensor MAF
Sensor MAF juga dikenal sebagai sensor aliran udara massal yang digunakan pada mobil untuk mendeteksi laju aliran massa udara yang melewati mesin kendaraan serta jumlah injeksi bahan bakar.
Untuk unit kendali mesin kendaraan, data massa udara diperlukan untuk menyeimbangkan dan juga menyalurkan massa bahan bakar yang akurat ke mesin. Udara akan mengubah kepadatannya melalui tekanan dan suhu. Kepadatan udara akan berubah dalam aplikasi otomotif, seiring dengan ketinggian, suhu sekitar & penggunaan induksi paksa, sehingga sensor ini lebih cocok dibandingkan dengan sensor aliran volumetrik untuk menentukan jumlah udara masuk di setiap silinder.
Sensor Aliran Udara Massal Tipe Baling-Baling
Sensor yang memiliki baling-baling terukur yang terletak di sepanjang arah aliran udara dikenal sebagai jenis sensor aliran udara massal. Sensor aliran udara jenis ini digunakan untuk mengukur jumlah udara yang melewatinya.
Baling-baling pada sensor ini dihubungkan secara sederhana ke pegas & diatur pada posisi istirahatnya. Namun setiap kali udara mulai mengalir, baling-baling akan dipindahkan di bawah tekanan pegas. Jadi defleksi ini dapat diubah menjadi sinyal tegangan dengan menggunakan potensiometer. Setelah itu digunakan untuk menentukan kecepatan aliran udara.
Sensor Aliran Udara Kawat Panas
Sensor aliran udara jenis ini digunakan di beberapa kendaraan modern untuk mengukur massa udara yang masuk ke mesin. Sensor ini berperan penting dalam manajemen & optimasi mesin dengan hanya memberikan informasi ke ECU (engine control unit) untuk mengatur campuran udara-bahan bakar untuk pembakaran yang sangat efisien.
Fungsi utama sensor ini adalah untuk mengukur volume dan kepadatan udara yang masuk. Jadi data ini penting terutama bagi unit kontrol mesin untuk memutuskan berapa banyak bahan bakar yang akan dimasukkan ke dalam ruang bakar untuk menjaga rasio udara-bahan bakar yang tepat.
Kepadatan udara terutama bergantung pada ketinggian, suhu & aplikasi induksi paksa. Sensor ini lebih berguna & cocok untuk menentukan kuantitas pemasukan udara di setiap silinder dibandingkan dengan sensor tipe aliran volumetrik.
Diagram Pengkabelan Sensor Aliran Udara
Diagram pengkabelan sensor aliran udara (sensor aliran udara massal) ditunjukkan di bawah ini yang dirancang berdasarkan konstruksi, tahun, jenis, permintaan & model. Diagram pengkabelan ini tersedia dalam empat bentuk 3-kawat, 4-kawat, dan 5-kawat. Jadi, di sini kita memasang sensor aliran udara 4 kabel yang dijelaskan di bagian bawah.
Diagram pengkabelan sensor aliran udara 4 kabel memiliki catu daya positif 12V (kabel panas), sinyal IAT (sinyal suhu Udara Masuk), sinyal MAF & MAF GND.
Catu daya positif 12V (kabel panas) dihubungkan ke sekering & relai di dalam kotak sekering. Selanjutnya kabel sinyal aliran udara massal dapat dihubungkan ke ECU kendaraan. Kabel sinyal ini hanya mengirimkan sinyal sensor ke ECU. Kabel ground sensor MAF dapat digunakan sebagai koneksi GND umum untuk ECU & sensor kendaraan.
Rangkaian sinyal pada sensor aliran udara dapat dirancang menjadi sensor MAF untuk mengukur besarnya arus yang mengalir ke seluruh sensor dan mengubah suplai arus tersebut menjadi tegangan. Setelah itu dikirimkan ke ECU kendaraan melalui kabel sinyal MAF. Jadi rangkaian sinyal ini di-ground secara terpisah. Selain itu, sensor tersebut mencakup sensor IAT terintegrasi, yang memberikan sinyal IAT untuk memperhatikan sinyal suhu udara masuk.
Antarmuka Sensor Aliran Udara dengan Arduino
Sensor aliran udara (sensor Anemometer) adalah sensor berbiaya rendah yang ramah Arduino. Sensor ini juga disebut sensor angin Rev. p yang memiliki kompensasi perangkat keras terutama untuk suhu sekitar & singkatan dari termistor PTC. Sensor aliran udara ini digunakan untuk mendeteksi badai berkekuatan badai yang tidak termasuk badai jenuh yang berkisar antara 0 – 150Mph badai. Ini memberikan tegangan keluaran hingga 3.3V yang paling sesuai untuk semua rentang Papan pengembangan Arduino & mikrokontroler.
Sensor ini bekerja hanya dengan metode berbasis anemometer termal atau metode kawat panas yang memberikan sensasi melalui pemanasan suatu elemen serta variasi daya yang diperlukan untuk mempertahankan panas pada elemen panas sepanjang aliran angin. Setiap kali aliran udara meningkat, elemen pemanas tiba-tiba kehilangan panas dan membutuhkan lebih banyak tenaga untuk mempertahankan panas. Ketika tidak ada angin, elemen pemanas tetap stabil. Oleh karena itu, ia mengukur & juga menggambarkan variasi antara arus & daya yang mengalir ke seluruh elemen pemanas.
Spesifikasi teknis sensor ini terutama meliputi;
- Pasokan tegangannya berkisar antara 4 hingga 5 volt.
- Pasokannya saat ini berkisar antara 20 hingga 40mA.
- Kecepatan anginnya berkisar antara 0 hingga 60mph.
Deskripsi Pin:
Itu konfigurasi pin sensor aliran udara (atau) sensor angin dalam versi Rev. P tersedia dalam konfigurasi 5-pin seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
- Pin GND digunakan untuk koneksi GND umum pada rangkaian.
- Pin V+ merupakan pin tegangan input sensor dan terhubung ke Arduino.
- Pin OUT atau Ao adalah sinyal output daya analog dari sensor udara yang digunakan untuk menentukan jumlah suplai arus yang mengalir ke seluruh sensor udara.
- Pin TMP memberikan keluaran suhu yang merupakan pembagi tegangan sederhana melalui termistor dan juga resistor. Output pin ini tinggi pada suhu rendah dan menurun pada suhu tinggi.
- Pin RV adalah tegangan referensi yang digunakan untuk keluaran yang dikalibrasi. Pin ini tidak menjatuhkan tegangan di bawah 1.8V bahkan pada suhu ruangan. Tegangan ini tidak dapat dipengaruhi oleh potensiometer kalibrasi.
Koneksi antarmuka ini mengikuti sebagai berikut;
- Hubungkan pin GND sensor ini ke pin GND Arduino.
- Pin V+ pada sensor terhubung ke pin Vin Arduino.
- Pin OUT sensor terhubung ke pin Ao Arduino.
- Pin TMP sensor terhubung ke pin A2 Arduino.
- Pin RV sensor tidak terhubung.
Kode
Kode Arduino yang diperlukan untuk antarmuka ini meliputi yang berikut ini.
const int Pin Keluar = A0; // pin analog sensor angin dihubungkan ke pin “OUT” sensor Angin
const int TempPin = A2; // pin analog sensor suhu dihubungkan ke pin “TMP” sensor Wind P
batalkan pengaturan() {
Serial.mulai(9600);
}
lingkaran kosong() {
// membaca angin
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW “); // mencetak A/D mentah untuk debug
// Serial.print(windADunits);
// Serial.cetak(“\t”);
// rumus angin berasal dari data terowongan angin, anemometer, dan beberapa regresi Excel yang bagus
//Penskalaan ini belum memiliki koreksi suhu apa pun
float windMPH = pow((((float)windADunit – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(”MPH\t”);
// temp rutin dan cetak mentah dan temp C
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.cetak(“RT “); // mencetak A/D mentah untuk debug
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.cetak(“\t”);
// ubah ke volt lalu gunakan rumus dari datasheet
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC lihat datasheet MCP9701 untuk V0c dan TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0,400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
penundaan(750);
}
Papan Arduino diberi daya 9V dengan papan daya eksternal & sensor diberi daya dari pin Vin papan Arduino. Unggah kode di atas ke Arduino & pantau tegangan output analog & perubahan suhu pada pin OUT & pin TMP sensor aliran udara untuk mendeteksi kecepatan angin.
Output dari sensor analog adalah logaritmik sehingga sensor mengambil & memantau aliran udara yang sangat sedikit pada rentang rendah meskipun sensor tidak akan jenuh pada daya penuh hingga aliran udara mencapai sekitar 60mph.
Sinyal tegangan yang diperoleh dari pin analog (pin Ao) sensor berbanding lurus dengan kecepatan angin. Prinsip dasar sensor udara mirip dengan teknologi kabel panas konvensional. Jadi teknik ini cocok untuk kecepatan angin rendah hingga sedang & metode ini cocok untuk mengukur arah aliran udara dalam ruangan.
Keuntungan Kerugian
Itu keuntungan dari sensor aliran udara termasuk yang berikut ini.
- Sensor aliran udara sangat mudah dipasang.
- Ini tidak mahal.
- Sensor ini mengukur seluruh tekanan dan tekanan aliran udara statis & kecepatan udara rata-rata.
- Pilihan desain lebih banyak tersedia.
- Sensor ini lebih mudah dirawat karena kurangnya bagian yang bergerak.
- Ini adalah jenis sensor yang paling umum digunakan dalam mengukur aliran udara.
Itu kelemahan sensor aliran udara termasuk yang berikut ini.
- Sensor ini dapat terpengaruh oleh masuknya gas dan sensitivitas getaran jika pemasangannya tidak tepat.
- Ini mahal dibandingkan dengan sensor lainnya.
- Ini telah mengurangi asupan udara & juga kinerja.
- Sensor-sensor ini memerlukan kalibrasi.
- Sensor aliran udara mudah terkontaminasi, menyebabkan kegagalan dan malfungsi.
- Sensor ini menyebabkan berbagai masalah seperti hilangnya daya, keraguan ringan hingga berat, tidak terbatas pada idle kasar, penghematan bahan bakar yang buruk, dll.
- Sensor aliran udara yang buruk menyebabkan kendaraan Anda menghadapi masalah kemampuan mengemudi yang buruk seperti mesin mati, ragu-ragu, atau akselerasi tersentak-sentak.
Aplikasi/Kegunaan
Penerapan sensor aliran udara antara lain sebagai berikut.
- Sensor aliran udara digunakan untuk mengukur & juga mengontrol kecepatan aliran udara dalam ventilasi & AC.
- Sensor ini membantu dalam menganalisis kecepatan aliran udara di dalam mesin pembakaran injeksi bahan bakar.
- Ini digunakan dalam aplikasi otomotif, industri, dan komersial.
- Sensor ini sering ditemukan dalam peralatan kimia analitik.
- Sensor aliran udara digunakan dalam kromatografi gas untuk mengidentifikasi senyawa yang tidak teridentifikasi.
- Sensor ini digunakan dalam perangkat medis, pabrik kimia, pengujian, dan aplikasi analitik.
- Sensor ini digunakan untuk menelusuri data kecepatan aliran baik prosedur injeksi sampel ke dalam mesin & kecepatan aliran ke seluruh kolom pemisahan.
- Penerapan sensor aliran udara adalah analisis kecepatan aliran massa udara pada mesin pembakaran injeksi bahan bakar.
- Ini berlaku untuk alat analisis gas, ventilator, konsentrator oksigen, alat uji kepadatan, dan alat pengukur sampler kualitas udara.
- Sensor MAF digunakan dalam mesin mobil untuk membantu mengendalikan efisiensi pembakaran.
- Sensor memberi tahu komputer mesin jika mobil berada di dasar atmosfer atau tinggi di puncak gunung (atau di antara keduanya) yang oksigennya lebih sedikit.
- Sensor ini memungkinkan kontrol sistem HVAC yang efisien dan tepat.
- Sensor ini digunakan dalam sistem ventilasi untuk memantau siklus pernapasan pasien.
Jadi, ini adalah gambaran umum tentang sensor aliran udara , cara kerja, rangkaian, jenis, pengkabelan, antarmuka, dan aplikasinya. Sensor aliran udara sesuai untuk pengukuran & kontrol pasokan udara dalam ventilasi & AC. Sensor ini sangat mudah dipasang & mengukur seluruh tekanan, tekanan aliran udara stasioner & kecepatan udara rata-rata. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu sensor aliran?
