Czujniki do ławki przepływowej: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ławka przepływowa w tej aplikacji jest urządzeniem do pomiaru przepływu powietrza przez otwory wlotowe i wylotowe silnika spalinowego oraz zawory. Mogą one przybierać różne formy, od drogich ofert handlowych po przykłady DIY o wątpliwej jakości. Jednak dzięki nowoczesnym, niedrogim czujnikom różnego typu, możliwe jest, że przykłady DIY dorównują maszynom komercyjnym. Nie ma nic trudnego do wykonania i nie są wymagane wysokie umiejętności. Powyższe zdjęcia pokazują ławkę, którą wykonałem i która stanowi centrum tego Instructable.

W tym dokumencie nie chodzi o wykonanie ławki przepływowej, ale o oprzyrządowanie i czujniki, których używam na własnej ławce. Ławka przepływowa wykorzystuje pewnego rodzaju źródło podciśnienia, chociaż podciśnienie jest przesadą, ponieważ podciśnienie ssania jest najczęściej poniżej 28” wodowskazu, czyli 1 psi lub ~7000 Pa.

Istnieją tylko dwa podstawowe parametry, które wymagają pomiaru w celu obliczenia objętościowego przepływu powietrza, oba są pomiarami różnicy ciśnień. Jednym z nich jest ciśnienie podciśnienia, które powoduje przepływ powietrza przez otwór silnika, innymi słowy, które jest miarą wielkości „zassania”. Drugim jest różnica ciśnień na ograniczeniu przepływu do pomiaru rzeczywistego przepływu. Najczęściej używana jest płytka kryzowa, ale wolę zwężkę Venturiego, ponieważ jest bardziej wydajna. Zleceniodawca jest taki sam bez względu na charakter ograniczenia. Stosowane są również mierniki turbin i czujniki MAP (Manifold Absolute Pressure) uratowane z nowoczesnych samochodów, ale nie są one tak rozpowszechnione i nie będę ich omawiał.

Istnieje kilka innych parametrów i dopasowanych czujników, które mogą zwiększyć użyteczność stołu przepływowego, takich jak temperatura, i przyjrzę się każdemu w kolejnych krokach.

Kieszonkowe dzieci

Materiały;

Różne czujniki opisane w poszczególnych krokach.

Płytka Vero lub płytka platerowana miedzią do obwodów drukowanych.

Różne rezystory, kondensatory i inne elementy elektroniczne stosowane w prostych obwodach.

Forma pozyskiwania danych. Używam LabJack, ale hobbystyczne mikroprocesory, takie jak Arduino lub Pi, będą odpowiednie.

Komputer PC, używam laptopa z systemem Windows.

Lutować.

Narzędzia;

Lutownica.

Zwykły zbiór narzędzi do tworzenia obwodów, takich jak przecinaki do drutu / ściągacze izolacji itp.

Krok 1: Czujniki różnicy ciśnień

Używam tych zilustrowanych. Arkusze danych i inne informacje można znaleźć na stronie www.analogmicro.de. Czujniki te mogą wysyłać swoje odczyty jako analogowy sygnał napięciowy lub przez magistralę IC2. Używam wyjścia analogowego.

Mierzą różnicę ciśnień, która wymaga dwóch wejść ciśnienia, to znaczy wyprowadzają wartość, która jest różnicą ciśnień między dwoma wejściami. Szkic pokazuje, że jeden czujnik jest podłączony do dwóch odgałęzień na zwężce Venturiego w celu pomiaru rzeczywistego przepływu. Inny czujnik mierzy podciśnienie w komorze. Odnosi się to do ciśnienia atmosferycznego otoczenia, więc jeden spust pozostaje otwarty do atmosfery.

Same te dwa czujniki wystarczą, aby zapewnić użyteczne pomiary przepływu, ale na wyniki mają wpływ warunki środowiskowe i dla powtarzalności konieczne jest dostosowanie odczytów za pomocą ciśnienia barometrycznego, temperatury i wilgotności względnej.

Krok 2: Czujniki temperatury

Używam dwóch z nich. Są to półprzewodniki typu LM34, które dla większej wytrzymałości zamykam w żywicy epoksydowej w aluminiowej obudowie. Podłączam jedną do zwężki mierzącej przepływ, a drugą do mierzonej głowicy cylindra. Zdjęcia pokazują to lepiej niż słowa. Pierwsze zdjęcie pokazuje jedną przypiętą do zwężki Venturiego, zwróć także uwagę na odprowadzenia ciśnienia, które trafiają do czujników ciśnienia w poprzednim kroku.

Krok 3: Czujniki wilgotności i ciśnienia barometrycznego

Są one zamontowane na płycie wraz z różnymi połączeniami z innymi czujnikami i zasilaczem, a także z LabJackem, którego używam do zbierania danych z czujników i wysyłania danych do komputera w celu analizy.

Krok 4: Miernik wirów

Przepływ przez port nie jest jedynym interesującym parametrem, który możemy zmierzyć za pomocą ławki przepływowej, jeśli mamy odpowiednie czujniki. Wir jest miarą obrotowego aspektu przepływu powietrza do silnika. Jest to interesujące, ponieważ wir pomaga w mieszaniu paliwa z powietrzem i wpływa na spalanie silnika.

Zrobiłem wirnik, który po okresie osadzania kręci się blisko obrotów wiru gazu. Na drugim końcu wału znajduje się karbowane koło. Ruchy karbu są wykrywane przez dwa optyczne czujniki typu szczelinowego. Używam dwóch, ponieważ przy odpowiednim pozycjonowaniu dostarczają sygnały A i B enkodera kwadraturowego. To pozwala mojemu oprogramowaniu obliczać obroty i kierunek. Obraz oscyloskopu pokazuje wyjście dwóch czujników.

Krok 5: Narzędzie do czujnika

Ten etap nie dotyczy czujnika jako takiego, ale lokalnego narzędzia do pomiaru prędkości przepływu, które jest podłączone do trzeciego czujnika ciśnienia. Jest to rurka Pitota, podobnie jak urządzenia używane w samolotach do pomiaru prędkości powietrza. Jest wygięty o 180 stopni. tak, że można go umieścić w porcie i zmierzyć lokalne prędkości, aby zbudować mapę rozkładu prędkości w różnych częściach portu.

Krok 6: Łączenie wszystkiego w całość

Wspomniałem, że do zbierania danych używam LabJack (labjack.com). Jest to system akwizycji danych w rozsądnej cenie, który przesyła dane z powrotem do komputera i odbiera instrukcje z komputera. Podłączyłem większość wejść LabJack itp. do złącza D25, co pozwala mi szybko zmieniać je z pracy na pracę.

Wszystkie wyjścia czujników są umieszczane w dedykowanej skrzynce (skrzynka projektowa komponentów RS) w celu ochrony i zapewniają jedno miejsce na kabel do podłączenia do LabJack. W tym pudełku znajdują się również czujniki ciśnienia.

Krok 7: Jak wszystko jest połączone

Oto kilka szkiców obwodów, które zrobiłem dla przyjaciela. Może nie zgrabne czy wyczerpujące, ale pokazują ogólny układ. Przedstawili się tutaj na zasadzie FWIW.

Krok 8: Oprogramowanie

Napisałem oprogramowanie w Delphi (Pascal dla Windows) do kontrolowania zbierania danych przez LabJack i zapewniania funkcji przetwarzania danych. Zdjęcia to zrzuty ekranu kilku okien. Pierwsza pokazuje, w jaki sposób dane są zestawiane i wykreślane. LabJack jest dostarczany ze sterownikami dla systemu Windows, które ułatwiają włączanie funkcji sterowania do własnych programów. LabJack ma dwie metody wysyłania danych, pierwszą nazywam „zapytaj i odbierz”. Oprogramowanie PC prosi o dane, a LabJack je wysyła. To jest tryb, którego używam z ławką przepływową. Drugi tryb to „streaming” i jest szybszy, dane są przesyłane w sposób ciągły i wymaga tylko zapytania na początku. Używam tego trybu na mojej hamowni szokowej, która jest krótko opisana w innym niedawnym Instruktażu, który można znaleźć pod adresem

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