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自動車では、すべての車両動作を制御し、次のような損傷から保護するために、さまざまな種類のセンサーが使用されています。 MAP、エンジンノック、スロットルポジション、カムシャフト位置、空気の流れ、エンジン速度、酸素、電圧など。このうちエアフローセンサーは車載用センサーの一種です。最初のプラグイン質量空気流量センサーは 1996 年にデンソーによって発明されました。そのため、自動車技術における同社の継続的な開発は、ハイレンジ自動車部品の手法をリードしています。このセンサーは車両のエンジンに吸入される空気の量を検出し、信号を ECU (エンジンコントロールユニット) に中継します。この記事では、 エアフローセンサー MAF センサー、その動作、およびそのアプリケーション。

エアフローセンサーとは何ですか?

エアフローセンサーは、HVAC、燃焼エンジン、産業プロセスなどのシステム全体の空気流の速度を測定するために使用される自動車センサーの一種です。そのため、ECU (エンジンコントロールユニット) は、リアルタイムの入力に応じて空気と燃料のバランスを維持するために必要な燃料質量を単純に推定します。エアフローセンサーの別名は、車両のエンジンに入る空気の量を電圧信号に変換して負荷を測定する MAF (Mass Air Flow) センサー、MAF、またはエアメーターです。さらに、空気密度は、圧力、温度、湿度などのさまざまな要因によって変化する可能性があります。

エアフローセンサーの動作原理

エアフローセンサーは、熱線の抵抗の変化を測定し、それを電気信号に変換して ECU (エンジン制御ユニット) に渡すだけで機能します。この信号は、エンジンに注入する燃料の量を決定するために使用されます。

エアフローセンサーには電気的に加熱されたような2本のワイヤーが含まれており、もう1本のワイヤーはそうではありません。このセンサーの細いワイヤーが安定した温度で加熱され、空気流路内に配置されると、空気流の速度に単純に比例して冷却されます。

センサーワイヤー間の温度差が変化すると、センサーはワイヤー全体に流れる電流を自動的に増減します。その後、電流は ECU に送信され、電圧 (または) 周波数に変換されて空気の流れに変換されます。

エアフローセンサー回路図

一般に、空気流量検出はさまざまな回路で非常に役立ちます。したがって、利用可能な空気流量を検出するために使用される単純な空気流量センサー回路を以下に示します。このエアフロー回路には RTD は必要ありません (または) ツェナーダイオードただし、この回路は、空気を検出するためのいくつかのコンポーネントを含む単純な AC 電球フィラメントを使用します。この空気センサー回路を作成するために必要なコンポーネントは主に次のとおりです。 LM358IC 、LM7805、抵抗器のように; 680Ω、100Ω、10Kおよび330Ω、100uFコンデンサ、50K 可変抵抗器、LED、12V 電源、白熱電球、ジャンパー線、押しボタン、DC ファン。この回路を以下の回路に従って接続します。

エアフローセンサー回路図

働く

エアフローを検出するためのエアフローセンサー回路を以下に示します。この回路は 12V DC 電源で動作します。この回路で使用される重要なコンポーネントは電球のフィラメントです。これは、空気が存在すると電圧に差が生じる原因となるためです。この回路の電球フィラメントは NTC (負の温度係数) を持っているため、そのフィラメントは抵抗温度に反比例して変化します。温度が高くなると、フィラメントの抵抗は低くなります。

デフォルトで空気がない場合、電球フィラメントの抵抗値は内部の熱により低くなります。そこから空気の流れが供給されると、電球のフィラメントの温度が低下し、フィラメントの抵抗が増加します。

したがって、抵抗内のこの変化により、電球フィラメントの両端に電圧変動が発生し、これが LM358 IC によって捕捉され、低い信号が生成されます。このICはコンパレータモードで接続されているため、入力電圧と基準電圧を比較し、それに応じて出力を提供します。
この回路のポテンショメータは、回路を校正するために使用されます。導かれたは空気の流れを示すのに役立ち、押しボタンと DC ファンの両方を使用してフィラメント全体に空気供給を流します。

エアフローセンサーの種類

エアフローセンサーにはさまざまなタイプがありますが、これについては以下で説明します。

ボリュームエアフローセンサー

体積空気流量センサーは、体積流量の測定、フィルター監視、差圧および液体レベルの検出に使用されます。これらのタイプの気流センサーは、医療、クリーンルーム、空調ダクト、換気、スプレーブース、工業用キッチン内のフィルター技術で、主にフィルターの監視とレベルの測定、または周波数変換器の制御に適用されます。

ボリュームAFS

MAFセンサー

MAFセンサーは空気質量流量センサーとしても知られており、自動車のエンジンを通過する空気の質量流量や燃料噴射量を検出するために自動車に使用されています。
車両のエンジンコントロールユニットの場合、空気質量データは、バランスをとり、正確な燃料質量をエンジンに供給するために必要です。空気は温度だけでなく圧力によっても密度が変化します。空気密度は、高度、周囲温度、強制誘導の利用状況などにより、自動車用途内で変化するため、これらのセンサーは、各シリンダーの吸入空気量を決定するのに、体積流量センサーと比較してより適しています。

MAFセンサー

ベーン型マスエアフローセンサー

空気の流れ方向に沿って配置された計量羽根を備えたセンサーは、一種の空気流量センサーとして知られています。このタイプのエアフローセンサーは、通過する空気の量を測定するために使用されます。

このセンサーのベーンは単純にスプリングに接続され、静止位置に配置されています。しかし、空気が流れ始めるたびに、ベーンはバネの圧力によって再配置されます。したがって、この偏向は、ポテンショメータを使用して電圧信号に変換できます。その後、気流の速度を決定するために使用されます。

ベーン型MAFセンサー

熱線エアフローセンサー

このタイプのエアフローセンサーは、エンジンに入る空気の質量を測定するためにいくつかの最新の車両で使用されています。このセンサーは、非常に効率的な燃焼を実現するために空気と燃料の混合を調整するための情報を ECU (エンジンコントロールユニット) に提供するだけで、エンジンの管理と最適化において重要な役割を果たします。

“光依存抵抗器とは ”

このセンサーの主な機能は、流入する空気の量と密度を測定することです。したがって、このデータは、主にエンジン制御ユニットが正しい空燃比を維持するために燃焼室に注入する燃料の量を決定するために重要です。

空気密度は主に高度、温度、強制誘導アプリケーションに依存します。これらのセンサーは、体積流量型センサーと比較して、各シリンダー内の吸入空気量を決定するのにより役立ち、適しています。

熱線エアフローセンサー

エアフローセンサーの配線図

構造、年式、タイプ、需要、モデルに基づいて設計されたエアフローセンサー (マスエアフローセンサー) の配線図を以下に示します。これらの配線図は、3 線、4 線、5 線の 4 つの形式で利用できます。したがって、ここでは、以下のセクションで説明する 4 線式エアフローセンサーを配線します。

4 線式エアフローセンサーの配線図には、12V 正電源 (熱線)、IAT (吸気温度信号) 信号、MAF 信号、および MAF GND が含まれています。

12V 正電源 (ホットワイヤ) はヒューズボックス内のヒューズとリレーに接続されています。次に、空気流量信号線を車両の ECU に接続できます。この信号線はセンサー信号を ECU に送信するだけです。 MAF センサーのアース線は、車両の ECU とセンサーの両方の共通の GND 接続として使用できます。

エアフローセンサーの信号回路を MAF センサー内に設計して、センサー全体に流れる電流の量を測定し、この電流供給を電圧に変換することができます。その後、MAF信号ケーブルを介して車両のECUに送信されます。したがって、この信号回路は個別に接地されます。さらに、センサーには統合された IAT センサーが含まれており、吸気温度信号を認識するための IAT 信号を提供します。

Arduinoとインターフェースするエアフローセンサー

エアフローセンサー（風速計センサー）はArduino対応の低コストセンサーです。このセンサーは風センサー Rev. p とも呼ばれ、主に周囲温度に対するハードウェア補償があり、PTC サーミスターの略です。この気流センサーは、時速 0 ～ 150 マイルの範囲の飽和暴風を除くハリケーン級の暴風雨を検出するために使用されます。あらゆる範囲の電圧に最適な最大 3.3V の出力センス電圧を提供します。 Arduino開発ボード &マイクロコントローラー。

このセンサーは、熱風速計ベースの方法または熱線方法によって簡単に動作し、要素の加熱を通じて感知するだけでなく、風の流れ全体にわたって発熱要素の熱を維持するために必要な電力変化を提供します。空気の流れが増加すると、突然発熱体が熱を失い、暖かさを維持するためにより多くの電力が必要になります。風がないときは、発熱体は安定した状態を保ちます。したがって、発熱体全体を流れる電流と電力の間の変化を測定し、導き出すこともできます。

このセンサーの技術仕様には主に次のものが含まれます。

供給電圧の範囲は 4 ～ 5 ボルトです。
供給電流の範囲は 20 ～ 40mA です。
風速は時速 0 から 60 マイルの範囲です。

ピンの説明:

の エアフロセンサーのピン配置 (または) Rev. P バージョンの風センサーは、以下に示す 5 ピン構成で利用できます。

GND ピンは回路の共通 GND 接続に使用されます。
V+ ピンはセンサーの入力電圧ピンで、Arduino に接続されています。
OUT または Ao ピンは、エアセンサー全体に流れる電流供給の合計を決定するために使用されるエアセンサーのアナログ O/P 信号です。
TMP ピンは、サーミスターと抵抗を介した単純な分圧器である温度出力を提供します。このピンの出力は、低温では高く、高温では減少します。
RV ピンは、校正された出力に使用される基準電圧です。このピンは室温でも 1.8V 以下に電圧が降下しません。この電圧は校正ポテンショメータの影響を受けることはありません。

このインターフェースの接続は次のようになります。

このセンサーの GND ピンを Arduino の GND ピンに接続します。
センサーの V+ ピンは Arduino の Vin ピンに接続されています。
センサーの OUT ピンは Arduino の Ao ピンに接続されています。
センサーのTMPピンはArduinoのA2ピンに接続されています。
センサーの RV ピンが接続されていません。

Arduinoボードとインターフェースするエアフローセンサー

コード

このインターフェースに必要な Arduino コードには次のものが含まれます。

const int OutPin = A0; // 風力センサーのアナログピンが風力 P センサーの「OUT」ピンに接続されています
const int TempPin = A2; // 温度センサーのアナログピンが Wind P センサーの「TMP」ピンに接続されています
void setup() {
シリアル.begin(9600);
}
void ループ() {
// 風を読み取る
int WindADunits =analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW”); // デバッグ用に生の A/D を出力します
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// 風洞データ、風速計、およびいくつかの派手な Excel 回帰から導出された風の公式
//このスケーリングにはまだ温度補正が含まれていません
float WindMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(” MPH\t”);
// temp ルーチンと raw および temp C を出力します
int tempRawAD = アナログ読み取り(TempPin);
// Serial.print(“RT”); // デバッグ用に生の A/D を出力します
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// ボルトに変換し、データシートの式を使用します
// Vout = ( TempC * .0195 ) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC V0c と TC については MCP9701 データシートを参照してください。
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(”C”);
遅延(750);
}

Arduino ボードは外部電源ボードを使用して 9V で給電され、センサーは Arduino ボードの Vin ピンから給電されます。上記のコードをArduinoにアップロードし、風速を検出するエアフローセンサーのOUTピンとTMPピンのアナログO/P電圧と温度の変化を監視します。
アナログセンサーの出力は対数であるため、センサーは低域でごくわずかな気流を拾って監視しますが、気流が時速約 60 マイルに達するまで完全な出力で飽和することはありません。

センサーのアナログピン (Ao ピン) から得られる電圧信号は風速に直接比例します。エアセンサーの基本原理は従来の熱線技術と同様です。したがって、この技術は弱風から中程度の風速に優れており、室内の気流の方向を測定するのに適しています。

メリットとデメリット

の エアフローセンサーの利点 以下のものが含まれます。

エアフローセンサーの取り付けは非常に簡単です。
これらは高価ではありません。
このセンサーは全圧と空気流の静圧と平均風速を測定します。
より多くのデザインオプションが入手可能です。
これらのセンサーには可動部品がないため、メンテナンスが簡単です。
これは、気流の測定に使用される最も一般的なタイプのセンサーです。

の エアフローセンサーのデメリット 以下のものが含まれます。

このセンサーは、不適切に取り付けられると、ガスの混入や振動感度の影響を受ける可能性があります。
これらは他のセンサーと比較して高価です。
吸気量が減少し、パフォーマンスも向上します。
これらのセンサーは校正が必要です。
エアフローセンサーは汚れやすく、故障や誤動作の原因となります。
このセンサーは、パワーの損失、軽度から重度の躊躇、ラフアイドリングに限らず、燃費の悪化など、さまざまな問題を引き起こします。
エアフローセンサーが不良であると、エンジンの停止、ためらい、加速時のぎくしゃく感など、車両の運転性能が低下する問題が発生します。

用途・用途

エアフローセンサーの用途には次のようなものがあります。

エアフローセンサーは、換気やエアコン内の空気の流速を測定および制御するために使用されます。
このセンサーは、燃料噴射式燃焼エンジン内の空気の流速を分析するのに役立ちます。
自動車、産業、商業用途で使用されています。
これらのセンサーは分析化学装置内で頻繁に見られます。
エアフローセンサーは、ガスクロマトグラフィーで未確認の化合物を識別するために使用されます。
これらのセンサーは、医療機器、化学工場、試験、分析用途で使用されます。
このセンサーは、装置へのサンプルの注入手順と分離カラム全体の流速の両方の流速データを追跡するために使用されます。
エアフローセンサーの用途は、燃料噴射式燃焼エンジン内の空気の質量流速解析です。
ガス分析装置、換気装置、酸素濃縮装置、密度検査装置、空気質サンプラー測定装置などに適用されます。
MAF センサーは自動車エンジン内で燃焼効率の制御に利用されています。
センサーは、車が大気圏の底にいるのか、それとも酸素の少ない山頂 (またはその中間) にいるのかをエンジンコンピューターに伝えます。
このセンサーにより、HVAC システムの効率的かつ正確な制御が可能になります。
このセンサーは、患者の呼吸サイクルを監視するための換気システムで利用されます。

したがって、これはエアフローセンサーの概要、動作、回路、種類、配線、インターフェース、およびその応用。エアフローセンサーは、換気および空調内の空気供給の測定および制御に適しています。これらのセンサーは取り付けが非常に簡単で、全体の圧力、定常空気流圧力、平均空気速度を測定できます。ここで質問なのですが、フローセンサーとは何ですか?