Датчики для стенда Flow: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Стенд для измерения расхода в этом приложении представляет собой устройство для измерения расхода воздуха через впускные и выпускные отверстия и клапаны двигателя внутреннего сгорания. Они могут принимать самые разные формы - от дорогих коммерческих предложений до самодельных изделий сомнительного качества. Тем не менее, с современными недорогими датчиками различных типов вполне возможно, что домашние образцы могут сравниться с коммерческими машинами. Нет ничего сложного в изготовлении и не требуется высокого мастерства. На фотографиях выше показана скамейка, которую я сделал и которая составляет центр этого руководства.

Этот документ не о создании стенда для потока, а об инструментах и датчиках, которые я использую на своем собственном стенде. На проточном стенде используется какой-то источник вакуума, хотя вакуум - это преувеличение, потому что депрессия всасывания чаще всего ниже 28 дюймов водяного столба, что составляет 1 фунт / кв. Дюйм или ~ 7000 Па.

Есть только два основных параметра, которые необходимо измерить для расчета объемного расхода воздуха, оба являются измерениями перепада давления. Один из них - это давление разрежения, которое заставляет воздух проходить через порт двигателя, другими словами, это мера количества «всасывания». Другой - перепад давления на ограничителе потока для измерения фактического потока. Чаще всего используется диафрагма, но я предпочитаю трубку Вентури, потому что она более эффективна. Принцип один и тот же независимо от характера ограничения. Также используются турбинные измерители и датчики MAP (абсолютное давление в коллекторе), спасенные из современных автомобилей, но они не так распространены, и я не буду их обсуждать.

Есть несколько других параметров и подходящих датчиков, которые могут повысить полезность измерительного стенда, например, температуры, и я рассмотрю каждый из них на следующих этапах.

Запасы

Материалы;

Различные датчики, как описано в отдельных шагах.

Плата Vero или плата с медным покрытием для печатной платы.

В простых схемах используются различные резисторы, конденсаторы и другие электронные компоненты.

Форма сбора данных. Я использую LabJack, но подойдут хобби-микросхемы, такие как Arduino или Pi.

ПК, использую ноутбук с Windows.

Припой.

Инструменты;

Паяльник.

Обычный набор инструментов для создания схем, таких как кусачки / стрипперы и т. Д.

Шаг 1: датчики перепада давления

Я использую проиллюстрированные. Технические паспорта и другую информацию можно найти на сайте www.analogmicro.de. Эти датчики могут выводить свои показания в виде аналогового сигнала напряжения или через шину IC2. Я использую аналоговый выход.

Они измеряют перепад давления, для чего требуются два входа давления, то есть они выдают значение, которое представляет собой разность давлений между двумя входами. На рисунке показано, что один датчик подключен к двум отводам трубки Вентури для измерения фактического расхода. Другой датчик измеряет депрессию в камере статического давления. Это относится к атмосферному атмосферному давлению, поэтому одно отверстие остается открытым для атмосферы.

Одних этих двух датчиков достаточно, чтобы обеспечить полезные измерения расхода, но на результаты влияют условия окружающей среды, и для воспроизводимости необходимо корректировать показания с использованием атмосферного давления, температуры и относительной влажности.

Шаг 2: датчики температуры

Я использую два из них. Они относятся к полупроводниковому типу LM34, которые я залил эпоксидной смолой внутри алюминиевого корпуса для повышения прочности. Я прикрепляю один к трубке Вентури для измерения расхода, а другой - к головке блока цилиндров, где производится измерение. На фотографиях это видно лучше, чем на словах. На первом изображении показан один, прикрепленный к трубке Вентури, обратите внимание также на отводы давления, которые идут к датчикам давления на предыдущем шаге.

Шаг 3. Датчики влажности и атмосферного давления

Они устанавливаются на плате вместе с различными соединениями с другим датчиком и источником питания, а также подключаются к LabJack, который я использую для сбора выходных сигналов датчиков и отправки данных на ПК для анализа.

Шаг 4: измеритель завихрения

Поток через порт - не единственный интересующий параметр, который мы можем измерить с помощью измерительного стенда, если у нас есть подходящие датчики. Завихрение - это мера вращения воздушного потока в двигателе. Это интересно, потому что завихрение помогает смешивать топливо с воздухом и влияет на сгорание двигателя.

Я сделал крыльчатку, которая после периода стабилизации вращается со скоростью, близкой к частоте вращения газового вихря. На другом конце вала находится зубчатое колесо. Перемещение паза регистрируется двумя оптическими датчиками щелевого типа. Я использую два, потому что при соответствующем позиционировании они обеспечивают сигналы A и B квадратурного энкодера. Это позволяет моему программному обеспечению вычислять обороты и направление. Изображение осциллографа показывает выходной сигнал двух датчиков.

Шаг 5: Инструмент для датчика

Этот шаг касается не датчика как такового, а инструмента для измерения локальной скорости потока, который подключен к третьему датчику давления. Это трубка Пито, похожая на устройства, используемые в самолетах для измерения скорости воздуха. Он изогнут на 180 градусов. чтобы его можно было вставить внутрь порта и измерить локальные скорости, чтобы построить карту распределения скоростей в различных частях порта.

Шаг 6: Собираем все вместе

Я упоминал, что использую LabJack (labjack.com) для сбора данных. Это недорогая система сбора данных, которая отправляет данные обратно на ПК и получает инструкции от ПК. Я подключил большинство входов LabJack и т. Д. К разъему D25, который позволяет мне быстро менять его от работы к работе.

Все выходы датчиков помещены в специальный блок (блок проекта компонентов RS) для защиты и обеспечивают единое место для кабеля для подключения к LabJack. Датчики давления также находятся в этой коробке.

Шаг 7: Как все связано

Вот несколько набросков схем, которые я сделал для друга. Может быть, не очень аккуратно и не всесторонне, но они показывают общий план. Они представлены здесь на основе FWIW.

Шаг 8: Программное обеспечение

Я написал некоторое программное обеспечение на Delphi (Pascal для Windows) для управления сбором данных LabJack и обеспечения функций обработки данных. Фотографии - это скриншоты пары окон. Первый показывает, как данные представлены в виде таблиц и графиков. LabJack поставляется с драйверами для Windows, которые упрощают включение функций управления в ваши собственные программы. LabJack имеет два метода отправки данных, первый из которых я называю «спросить и получить». Программное обеспечение ПК запрашивает данные, и LabJack отправляет их. Это тот режим, который я использую со стендом Flow. Другой режим - «потоковый», он быстрее, данные отправляются непрерывно, и их нужно запрашивать только в начале. Я использую этот режим на своем шоковом динамометрическом стенде, который кратко описан в другой недавней инструкции, которую можно найти на

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