Sensors per a un banc de flux: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Un banc de cabal en aquesta aplicació és un dispositiu per mesurar el cabal d’aire a través dels ports i vàlvules d’entrada i sortida del motor IC. Aquests poden adoptar moltes formes que van des de les ofertes comercials costoses fins a exemples de bricolatge de dubtosa qualitat. No obstant això, amb els moderns sensors de baix cost de diversos tipus, és del tot factible que els exemples de bricolatge siguin iguals a les màquines comercials. No hi ha res que sigui difícil de fer i no es requereix una gran habilitat. Les fotografies anteriors mostren el banc que vaig fer i que forma el centre d’aquest Instructible.

Aquest document no tracta de fer un banc de flux, sinó de la instrumentació i els sensors que faig servir al meu propi banc. Un banc de flux utilitza algun tipus de font de buit, tot i que el buit és una exageració perquè la depressió de succió sol estar per sota del mesurador d’aigua de 28”que és d’1 psi o ~ 7000 Pa.

Només hi ha dos paràmetres essencials que necessiten mesurar per calcular el cabal d’aire volumètric, tots dos són mesures de pressió diferencial. Una d'elles és la pressió de depressió que provoca que l'aire flueixi pel port del motor, és a dir, que mesura la quantitat de "xuclar". L’altra és la pressió diferencial a través d’una restricció de cabal per mesurar el cabal real. Una placa d’orifici és la més utilitzada, però prefereixo un tub venturi perquè és més eficient. El principal és el mateix independentment de la naturalesa de la restricció. També es fan servir comptadors de turbines i sensors MAP (Pressió Absoluta de Col·lecció) rescatats dels cotxes moderns, però no són tan freqüents i no en parlaré.

Hi ha diversos altres paràmetres i sensors coincidents que poden millorar la utilitat d'un banc de flux, com ara la temperatura, i els examinaré en els passos següents.

Subministraments

Materials;

Diversos sensors descrits en els passos individuals.

Tauler Vero o tauler revestit de coure per a circuit imprès.

Diversos resistors, condensadors i altres components electrònics utilitzats en circuits simples.

Una forma d’adquisició de dades. Jo faig servir un LabJack, però els micròfons com ara Arduino o Pi serien adequats.

Un PC, faig servir un portàtil amb Windows.

Soldar.

Eines;

Soldador.

La col·lecció habitual d’eines per a la fabricació de circuits com talladors / separadors de cables, etc.

Pas 1: Sensors de pressió diferencial

Utilitzo les il·lustrades. Podeu trobar fulls de dades i altra informació a www.analogmicro.de. Aquests sensors poden emetre les seves lectures com a senyal de tensió analògica o mitjançant un bus IC2. Faig servir la sortida analògica.

Mesuren la pressió diferencial, que requereix dues entrades de pressió, és a dir, emeten un valor que és la diferència de pressió entre les dues entrades. L’esbós mostra que un sensor està connectat a dos taps d’un venturi per mesurar el cabal real. Un altre sensor mesura la depressió al ple. Això es fa referència a la pressió baromètrica ambiental i, per tant, es deixa obert un toc a l'atmosfera.

Aquests dos sensors per si sols són suficients per proporcionar mesures útils de cabal, però els resultats es veuen afectats per les condicions ambientals i, per repetir-los, cal ajustar les lectures mitjançant la pressió baromètrica, la temperatura i la humitat relativa.

Pas 2: Sensors de temperatura

N’utilitzo dos. Són del tipus semiconductor, LM34, que tinc en epoxi dins d’una carcassa d’alumini per a la seva robustesa. Jo en vincle un al venturi que mesura el cabal i l’altre a la culata que es mesura. Les imatges ho mostren millor que les paraules. A la primera imatge es mostra una lligada al venturi, tingueu en compte també les presions de pressió que passen als sensors de pressió del pas anterior.

Pas 3: Sensors d'humitat i pressió baromètrica

Aquests es munten en una placa juntament amb diverses connexions a un altre sensor i font d'alimentació, a més de connectar-se a un LabJack que faig servir per recollir les sortides del sensor i enviar les dades a un PC per analitzar-les.

Pas 4: remolí

El flux a través d’un port no és l’únic paràmetre d’interès que podem mesurar amb un banc de flux si tenim els sensors adequats. El remolí és una mesura de l’aspecte rotacional del flux d’aire cap al motor. És d’interès perquè el remolí ajuda a barrejar el combustible amb l’aire i afecta la combustió del motor.

Vaig fer un impulsor que, després d’un període de sedimentació, gira a prop de la RPM del remolí de gas. A l’altre extrem de l’eix hi ha una roda dentada. Els moviments d’escotadura són percebuts per dos sensors tipus gap gap. N’utilitzo dos perquè amb un posicionament adequat proporcionen els senyals A i B d’un codificador de quadratura. Això permet al meu programari calcular RPM i direcció. La imatge de l'oscil·loscopi mostra la sortida dels dos sensors.

Pas 5: una eina per a un sensor

Aquest pas no consisteix en un sensor com a tal, sinó en una eina local per mesurar la velocitat de flux que està connectada a un tercer sensor de pressió. És un tub pitot com els dispositius que s’utilitzen als avions per mesurar la velocitat de l’aire. Es dobla 180 graus. de manera que es pot inserir a l'interior d'un port i mesurar les velocitats locals per construir un mapa de la distribució de la velocitat a les diferents parts del port.

Pas 6: ajuntar-ho tot

He esmentat que utilitzo un LabJack (labjack.com) per recopilar les dades. Es tracta d’un sistema d’adquisició de dades a un preu raonable que envia les dades a un PC i rep instruccions del PC. He connectat la majoria de les entrades LabJack, etc. a un connector D25 que em permet canviar-lo ràpidament de feina a feina.

Totes les sortides del sensor s’introdueixen en una caixa dedicada (una caixa de projecte de components RS) per protegir-la i proporcionen una única ubicació perquè un cable es pugui connectar al LabJack. Els sensors de pressió també es troben en aquesta caixa.

Pas 7: Com està connectat tot

Aquests són alguns esbossos de circuits que vaig fer per a un amic. Potser no és net o complet, però mostren el disseny general. Es van presentar aquí sobre una base FWIW.

Pas 8: programari

Vaig escriure alguns programes a Delphi (Pascal per a Windows) per controlar la recopilació de dades per part del LabJack i proporcionar funcions de processament de dades. Les fotos són captures de pantalla d’un parell de finestres. El primer mostra com es tabulen i es representen les dades. El LabJack ve amb controladors de Windows que faciliten la inclusió de funcions de control als vostres propis programes. El LabJack té dos mètodes per enviar dades, el primer és el que anomeno "demanar i rebre". El programari del PC demana dades i el LabJack les envia. Aquest és el mode que faig servir amb el banc de flux. L'altre mode és "streaming" i és més ràpid, les dades s'envien contínuament i només cal demanar-les al principi. Utilitzo aquest mode al meu xinès que es descriu breument en un altre instructable recent que es pot trobar a

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