Sensorer för en flödesbänk: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:43

En flödesbänk i denna applikation är en enhet för mätning av luftflöde genom IC -motorns inlopps- och avgasportar och ventiler. Dessa kan ha många former, allt från dyra kommersiella erbjudanden till DIY -exempel på tvivelaktig kvalitet. Men med moderna lågkostnadssensorer av olika typer är det helt möjligt att DIY -exemplar är lika med kommersiella maskiner. Det finns inget som är svårt att göra och hög skicklighet krävs inte. Bilderna ovan visar bänken som jag gjorde och som utgör centrum för denna Instructable.

Det här dokumentet handlar inte om att göra en flödesbänk utan det handlar om instrumentering och sensorer som jag använder på min egen bänk. En flödesbänk använder någon form av vakuumkälla, även om vakuum är en överdrift eftersom sugfördjupningen oftast är under 28”vattenmätare som är 1 psi eller ~ 7000 Pa.

Det finns bara två väsentliga parametrar som behöver mätas för att beräkna det volymetriska luftflödet, båda är differenstrycksmätningar. Det ena är trycket som gör att luft flödar genom motorporten, med andra ord ett mått på mängden "sug". Det andra är differenstryck över en flödesbegränsning för att mäta det faktiska flödet. En öppningsplatta är den mest använda men jag föredrar ett venturirör eftersom det är mer effektivt. Huvudmannen är densamma oavsett begränsningens art. Turbinmätare och MAPs (Manifold Absolute Pressure) sensorer som räddas från moderna bilar används också men dessa är inte så utbredda och jag kommer inte att diskutera dem.

Det finns flera andra parametrar och matchande sensorer som kan förbättra användbarheten för en flödesbänk, till exempel temperatur, och jag kommer att titta på var och en i följande steg.

Tillbehör

Material;

Olika sensorer som beskrivs i de enskilda stegen.

Vero -bräda eller kopparklädd bräda för kretskort.

Olika motstånd, kondensatorer och andra elektroniska komponenter som används i enkla kretsar.

En form av datainsamling. Jag använder en LabJack men hobbymikroer som Arduino eller Pi skulle vara lämpliga.

En dator, jag använder en bärbar dator med Windows.

Löda.

Verktyg;

Lödkolv.

Den vanliga samlingen av verktyg för att göra kretsar som trådskärare/strippare etc.

Steg 1: Differentialtryckssensorer

Jag använder de illustrerade. Datablad och annan information finns på www.analogmicro.de. Dessa sensorer kan mata ut sina avläsningar antingen som en analog spänningssignal eller via en IC2 -buss. Jag använder den analoga utgången.

De mäter differenstryck, vilket kräver två tryckingångar, det vill säga att de matar ut ett värde som är skillnaden i tryck mellan de två ingångarna. Skissen visar att en sensor är ansluten till två avlyssningar på en venturi för att mäta det faktiska flödet. En annan sensor mäter depressionen i plenum. Detta hänvisas till omgivande barometertryck och så en tryckning lämnas öppen för atmosfären.

Dessa två sensorer räcker ensamma för att ge användbara flödesmätningar, men resultaten påverkas av miljöförhållanden och för repeterbarhet är det nödvändigt att justera avläsningarna med barometertryck, temperatur och relativ luftfuktighet.

Steg 2: Temperatursensorer

Jag använder två av dessa. De är av halvledartyp, LM34, som jag innesluter i epoxi inuti ett aluminiumhus för robusthet. Jag fäster en till flödesmätningsventurin och den andra till cylinderhuvudet som mäts. Bilderna visar detta bättre än ord kan. Den första bilden visar en som är fastspänd på venturin, observera också tryckknappar som går vidare till trycksensorerna i föregående steg.

Steg 3: Luftfuktighets- och barometriska trycksensorer

Dessa är monterade på ett kort tillsammans med olika anslutningar till annan sensor och strömförsörjning samt anslutning till en LabJack som jag använder för att samla sensorutgångarna och skicka data till en dator för analys.

Steg 4: Virvelmätare

Flöde genom en port är inte den enda parameter av intresse som vi kan mäta med en flödesbänk om vi har rätt sensorer. Virvel är ett mått på den roterande aspekten av luftflödet in i en motor. Det är av intresse eftersom virvel hjälper till att blanda bränslet med luften och påverkar motorns förbränning.

Jag gjorde ett pumphjul som efter en avvecklingsperiod snurrar nära gasvarvets varvtal. I andra änden av axeln finns ett skårat hjul. Hakrörelserna avkänns av två sensorer av optisk spalt. Jag använder två eftersom de med lämplig positionering ger A- och B -signalerna från en kvadraturkodare. Detta gör att min programvara kan beräkna varvtal och riktning. Oscilloskopbilden visar utsignalen från de två sensorerna.

Steg 5: Ett verktyg för en sensor

Detta steg handlar inte om en sensor som sådan utan ett lokalt flödeshastighetsmätverktyg som är anslutet till en tredje trycksensor. Det är ett pitotrör som de enheter som används på flygplan för att mäta lufthastighet. Den är böjd 180 grader. så att den kan sättas in i en port och mäta lokala hastigheter för att bygga upp en karta över hastighetsfördelningen i olika delar av porten.

Steg 6: Sätta ihop allt

Jag nämnde att jag använder en LabJack (labjack.com) för att samla in data. Detta är ett förnuftigt prissatt datainsamlingssystem som skickar data tillbaka till en dator och tar emot instruktioner från datorn. Jag har anslutit de flesta LabJack -ingångarna etc. till en D25 -kontakt som gör att jag snabbt kan ändra det från jobb till jobb.

Alla sensorutgångar förs in i en dedikerad låda (en projektor för RS -komponenter.) För skydd och ger en enda plats för en kabel för anslutning till LabJack. Trycksensorerna finns också i denna låda.

Steg 7: Hur allt är anslutet

Här är några grova kretsskisser som jag gjorde för en vän. Kanske inte snyggt eller omfattande men de visar den allmänna layouten. De presenterade här på FWIW -basis.

Steg 8: Programvara

Jag skrev en del programvara i Delphi (Pascal för Windows) för att styra datainsamlingen från LabJack och tillhandahålla funktioner för databehandling. Bilderna är skärmdumpar av ett par fönster. Den första visar hur data tabelleras och plottas. LabJack levereras med Windows -drivrutiner som gör det enkelt att inkludera kontrollfunktioner i dina egna program. LabJack har två metoder för att skicka data, den första är vad jag kallar "fråga och ta emot". PC -programvaran ber om data och LabJack skickar den. Det är det läget som jag använder med flödesbänken. Det andra läget är "streaming" och är snabbare, data skickas kontinuerligt och behöver bara fråga vid starten. Jag använder det läget på min chock -dyno som kort beskrivs i en annan nyligen instruerbar som finns på

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