Αισθητήρες για πάγκο ροής .: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ένας πάγκος ροής σε αυτήν την εφαρμογή είναι μια συσκευή για τη μέτρηση της ροής αέρα μέσω των θυρών εισόδου και εξάτμισης του κινητήρα IC και των βαλβίδων. Αυτά μπορούν να λάβουν πολλές μορφές, από ακριβές εμπορικές προσφορές έως παραδείγματα DIY αμφιβόλου ποιότητας. Ωστόσο, με τους σύγχρονους αισθητήρες χαμηλού κόστους διαφόρων τύπων είναι απολύτως εφικτό τα παραδείγματα DIY να είναι ίσα με τα εμπορικά μηχανήματα. Δεν υπάρχει τίποτα που να είναι δύσκολο να φτιαχτεί και να μην απαιτείται υψηλή ικανότητα. Οι παραπάνω φωτογραφίες δείχνουν τον πάγκο που έφτιαξα και που αποτελεί το κέντρο αυτού του Instructable.

Αυτό το έγγραφο δεν αφορά την κατασκευή ενός πάγκου ροής, αλλά αφορά τα όργανα και τους αισθητήρες που χρησιμοποιώ στον δικό μου πάγκο. Ένας πάγκος ροής χρησιμοποιεί κάποιου είδους πηγή κενού, αν και το κενό είναι υπερβολή επειδή το πιπίλισμα απορρόφησης είναι συχνότερα κάτω από το υδατόμετρο 28 που είναι 1 psi ή 000 7000 Pa.

Υπάρχουν μόνο δύο βασικές παράμετροι που χρειάζονται μέτρηση για τον υπολογισμό της ογκομετρικής ροής αέρα, και οι δύο είναι μετρήσεις διαφορικής πίεσης. Το ένα είναι η πίεση κατάθλιψης που προκαλεί τη ροή του αέρα μέσω της θύρας του κινητήρα, με άλλα λόγια που είναι ένα μέτρο της ποσότητας του "πιπιλίσματος". Το άλλο είναι η διαφορική πίεση σε έναν περιορισμό ροής για τη μέτρηση της πραγματικής ροής. Μια πλάκα στομίου είναι η πιο χρησιμοποιημένη, αλλά προτιμώ έναν σωλήνα βεντούρι επειδή είναι πιο αποτελεσματικός. Ο κύριος είναι ο ίδιος ανεξάρτητα από τη φύση του περιορισμού. Χρησιμοποιούνται επίσης μετρητές στροβίλων και αισθητήρες MAPs (Manifold Absolute Pressure) που έχουν διασωθεί από σύγχρονα αυτοκίνητα, αλλά δεν είναι τόσο διαδεδομένα και δεν θα τα συζητήσω.

Υπάρχουν αρκετές άλλες παράμετροι και αντίστοιχοι αισθητήρες που μπορούν να βελτιώσουν τη χρησιμότητα ενός πάγκου ροής, όπως η θερμοκρασία, και θα εξετάσω το καθένα στα επόμενα βήματα.

Προμήθειες

Υλικά;

Διάφοροι αισθητήρες όπως περιγράφονται στα μεμονωμένα βήματα.

Πίνακας Vero ή πίνακας με επίστρωση χαλκού για τυπωμένο κύκλωμα.

Διάφορες αντιστάσεις, πυκνωτές και άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε απλά κυκλώματα.

Μια μορφή απόκτησης δεδομένων. Χρησιμοποιώ ένα LabJack, αλλά μικροσκοπικά χόμπι όπως το Arduino ή το Pi θα ήταν κατάλληλα.

Ένας υπολογιστής, χρησιμοποιώ φορητό υπολογιστή με Windows.

Κόλλα μετάλλων.

Εργαλεία;

Συγκολλητικό σίδερο.

Η συνήθης συλλογή εργαλείων για την κατασκευή κυκλωμάτων, όπως κόπτες/απογυμνωτές καλωδίων κλπ.

Βήμα 1: Αισθητήρες διαφορικής πίεσης

Χρησιμοποιώ τα εικονογραφημένα. Φύλλα δεδομένων και άλλες πληροφορίες μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση www.analogmicro.de. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να εξάγουν τις ενδείξεις τους είτε ως αναλογικό σήμα τάσης είτε μέσω διαύλου IC2. Χρησιμοποιώ την αναλογική έξοδο.

Μετρούν τη διαφορική πίεση, η οποία απαιτεί δύο εισόδους πίεσης, δηλαδή βγάζουν μια τιμή που είναι η διαφορά πίεσης μεταξύ των δύο εισόδων. Το σκίτσο δείχνει ότι ένας αισθητήρας συνδέεται με δύο χτυπήματα σε ένα βεντούρι για να μετρήσει την πραγματική ροή. Ένας άλλος αισθητήρας μετρά την κατάθλιψη στην ολομέλεια. Αυτό αναφέρεται στη βαρομετρική πίεση του περιβάλλοντος και έτσι ένα χτύπημα αφήνεται ανοιχτό στην ατμόσφαιρα.

Αυτοί οι δύο αισθητήρες από μόνοι τους αρκούν για να παρέχουν χρήσιμες μετρήσεις ροής, αλλά τα αποτελέσματα επηρεάζονται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και για επαναληψιμότητα είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε τις ενδείξεις χρησιμοποιώντας βαρομετρική πίεση, θερμοκρασία και σχετική υγρασία.

Βήμα 2: Αισθητήρες θερμοκρασίας

Χρησιμοποιώ δύο από αυτά. Είναι του τύπου ημιαγωγών, LM34, τα οποία περικλείω σε εποξικό μέσα σε περίβλημα αλουμινίου για ανθεκτικότητα. Τοποθετώ το ένα στο βεντούρι μέτρησης ροής και το άλλο στην κυλινδροκεφαλή που μετριέται. Οι εικόνες το δείχνουν καλύτερα από όσο μπορούν οι λέξεις. Η πρώτη εικόνα δείχνει ένα δεμένο στο βεντούρι, σημειώστε επίσης τις προσαγωγές πίεσης που συνεχίζουν στους αισθητήρες πίεσης στο προηγούμενο βήμα.

Βήμα 3: Αισθητήρες υγρασίας και βαρομετρικής πίεσης

Αυτά είναι τοποθετημένα σε μια πλακέτα μαζί με διάφορες συνδέσεις με άλλους αισθητήρες και τροφοδοτικά καθώς και σύνδεση με ένα LabJack το οποίο χρησιμοποιώ για τη συλλογή των εξόδων του αισθητήρα και την αποστολή των δεδομένων σε έναν υπολογιστή για ανάλυση.

Βήμα 4: Μετρητής στροβιλισμού

Η ροή μέσω μιας θύρας δεν είναι η μόνη παράμετρος ενδιαφέροντος που μπορούμε να μετρήσουμε με έναν πάγκο ροής εάν έχουμε τους σωστούς αισθητήρες. Ο στροβιλισμός είναι ένα μέτρο της περιστροφικής πλευράς της ροής του αέρα σε έναν κινητήρα. Έχει ενδιαφέρον γιατί η στροβιλισμός βοηθάει στην ανάμειξη του καυσίμου με τον αέρα και επηρεάζει την καύση του κινητήρα.

Έφτιαξα μια πτερωτή η οποία μετά από μια περίοδο καθίζησης περιστρέφεται κοντά στο RPM του στροβιλισμού αερίου. Στο άλλο άκρο του άξονα υπάρχει ένας οδοντωτός τροχός. Οι κινήσεις της εγκοπής γίνονται αισθητές από δύο αισθητήρες τύπου οπτικού κενού. Χρησιμοποιώ δύο γιατί με την κατάλληλη τοποθέτηση παρέχουν τα σήματα Α και Β ενός κωδικοποιητή τετραγωνισμού. Αυτό επιτρέπει στο λογισμικό μου να υπολογίζει το RPM και την κατεύθυνση. Η εικόνα του παλμογράφου δείχνει την έξοδο των δύο αισθητήρων.

Βήμα 5: Ένα εργαλείο για έναν αισθητήρα

Αυτό το βήμα δεν αφορά έναν αισθητήρα ως τέτοιο, αλλά ένα τοπικό εργαλείο μέτρησης της ταχύτητας ροής το οποίο συνδέεται με έναν τρίτο αισθητήρα πίεσης. Είναι ένας σωλήνας pitot όπως οι συσκευές που χρησιμοποιούνται σε αεροσκάφη για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα. Είναι λυγισμένο 180 βαθμούς. έτσι ώστε να μπορεί να εισαχθεί μέσα σε μια θύρα και να μετρήσει τις τοπικές ταχύτητες για να δημιουργηθεί ένας χάρτης της κατανομής της ταχύτητας σε διαφορετικά μέρη της θύρας.

Βήμα 6: Το βάζουμε όλα μαζί

Ανέφερα ότι χρησιμοποιώ ένα LabJack (labjack.com) για τη συλλογή των δεδομένων. Πρόκειται για ένα σύστημα συλλογής δεδομένων με λογικές τιμές, το οποίο στέλνει δεδομένα πίσω σε υπολογιστή και λαμβάνει οδηγίες από τον υπολογιστή. Έχω συνδέσει τις περισσότερες εισόδους LabJack κλπ. Σε μια υποδοχή D25 που μου επιτρέπει να την αλλάζω γρήγορα από δουλειά σε δουλειά.

Όλες οι έξοδοι του αισθητήρα μεταφέρονται σε ένα ειδικό κουτί (ένα πλαίσιο έργου RS.) Για προστασία και παρέχουν μια ενιαία θέση για σύνδεση καλωδίου στο LabJack. Οι αισθητήρες πίεσης περιέχονται επίσης σε αυτό το κουτί.

Βήμα 7: Πώς συνδέονται όλα

Εδώ είναι μερικά τραχιά σκίτσα κυκλώματος που έκανα για έναν φίλο. Σως όχι τακτοποιημένα ή περιεκτικά, αλλά δείχνουν τη γενική διάταξη. Παρουσιάστηκαν εδώ σε βάση FWIW.

Βήμα 8: Λογισμικό

Έγραψα κάποιο λογισμικό στους Δελφούς (Pascal για Windows) για τον έλεγχο της συλλογής δεδομένων από το LabJack και την παροχή δυνατοτήτων επεξεργασίας δεδομένων. Οι φωτογραφίες είναι στιγμιότυπα οθόνης από μερικά παράθυρα. Το πρώτο δείχνει τον τρόπο με τον οποίο καταγράφονται και σχεδιάζονται τα δεδομένα. Το LabJack έρχεται με προγράμματα οδήγησης των Windows που διευκολύνουν την ενσωμάτωση λειτουργιών ελέγχου στα δικά σας προγράμματα. Το LabJack έχει δύο μεθόδους αποστολής δεδομένων, η πρώτη είναι αυτό που ονομάζω "ζήτηση και λήψη". Το λογισμικό υπολογιστή ζητά δεδομένα και το LabJack τα στέλνει. Αυτός είναι ο τρόπος που χρησιμοποιώ με τον πάγκο ροής. Η άλλη λειτουργία είναι "ροή" και είναι ταχύτερη, τα δεδομένα αποστέλλονται συνεχώς και χρειάζεται μόνο ερώτηση στην αρχή. Χρησιμοποιώ αυτήν τη λειτουργία στο shock dyno μου, το οποίο περιγράφεται εν συντομία σε ένα άλλο πρόσφατο Instructable που μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση

www.instructables.com/id/A-Basic-Course-on-Data-Acquisition/