Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, die in Automobilen verwendet werden, um den gesamten Fahrzeugbetrieb zu steuern und auch vor Schäden zu schützen, z. MAP, Motorklopfen, Drosselklappenstellung, Nockenwellenposition , Luftstrom, Motordrehzahl, Sauerstoff, Spannung und vieles mehr. Unter diesen ist ein Luftstromsensor eine Art Automobilsensor. Der erste Plug-in-Luftmassenmesser wurde 1996 von DENSO erfunden. Daher sind ihre kontinuierlichen Weiterentwicklungen innerhalb der Automobiltechnologie wegweisend für hochwertige Autoteile. Dieser Sensor erfasst die in den Fahrzeugmotor angesaugte Luftmenge und leitet ein Signal an die ECU (Motorsteuereinheit) weiter. In diesem Artikel wird ein Überblick über eine gegeben Luftstromsensor oder MAF-Sensor, seine Funktionsweise und seine Anwendungen.
Was ist ein Luftstromsensor?
Ein Luftstromsensor ist eine Art Automobilsensor, der zur Messung der Luftstromgeschwindigkeit in einem System wie HVAC, Verbrennungsmotoren und auch industriellen Prozessen verwendet wird. Die ECU (Motorsteuereinheit) schätzt also einfach die Menge an Kraftstoffmasse, die erforderlich ist, um sowohl Luft als auch Kraftstoff im Gleichgewicht zu halten, abhängig von den Echtzeiteingaben. Ein alternativer Name für einen Luftstromsensor ist MAF-Sensor (Mass Air Flow), MAF oder Luftmesser, der die in den Motor des Fahrzeugs eintretende Luftmenge in ein Spannungssignal zur Messung seiner Last umwandelt. Darüber hinaus kann die Luftdichte durch verschiedene Faktoren wie Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und viele mehr verändert werden.
Funktionsprinzip des Luftstromsensors
Ein Luftstromsensor misst einfach die Widerstandsänderung eines heißen Drahtes, wandelt sie in elektrische Signale um und leitet sie an die ECU (Motorsteuereinheit) weiter. Dieses Signal wird verwendet, um die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die dem Motor zugeführt werden soll.
Der Luftstromsensor verfügt über zwei Drähte wie elektrisch beheizt, der andere Draht jedoch nicht. Immer wenn ein dünner Draht dieses Sensors auf eine stabile Temperatur erhitzt wird und sich im Luftstrompfad befindet, kühlt er ihn auf eine Weise ab, die einfach proportional zur Geschwindigkeit des Luftstroms ist.
Immer wenn der Temperaturunterschied zwischen den Sensordrähten variiert, erhöht oder verringert der Sensor automatisch den Stromfluss durch den Draht. Anschließend wird der Strom an das Steuergerät übertragen und in Spannung (oder Frequenz) umgewandelt, um ihn in einen Luftstrom umzuwandeln.
Schaltplan des Luftstromsensors
Im Allgemeinen ist die Luftstromerkennung in verschiedenen Kreisläufen sehr nützlich. Daher ist unten eine einfache Luftstromsensorschaltung dargestellt, die zur Erkennung des verfügbaren Luftstroms verwendet wird. Dieser Luftstromkreislauf benötigt keinen RTD (oder) Zenerdiode Diese Schaltung verwendet jedoch einen einfachen Wechselstrom-Glühfaden, der einige Komponenten zur Lufterkennung enthält. Zu den erforderlichen Komponenten zur Herstellung dieses Luftsensorschaltkreises gehören hauptsächlich: LM358 IC , LM7805, Widerstände wie; 680 Ohm, 100 Ohm, 10 K & 330 Ohm, 100 uF Kondensator, 50 K variabler Widerstand , LED, 12V Stromversorgung , Glühlampe, Überbrückungskabel, Druckknopf und Gleichstromventilator. Schließen Sie diesen Stromkreis gemäß dem unten gezeigten Stromkreis an.


Arbeiten
Unten ist dieser Luftstromsensorschaltkreis dargestellt, der zur Erkennung des Luftstroms verwendet wird. Diese Schaltung arbeitet mit einer 12-V-Gleichstromversorgung. Die in diesem Schaltkreis verwendete Hauptkomponente ist der Glühfaden der Glühbirne, da dieser für einen Spannungsunterschied verantwortlich ist, wann immer Luft vorhanden ist. Der Glühfaden der Glühbirne in diesem Stromkreis hat den NTC (negativer Temperaturkoeffizient), also seinen Glühfaden Widerstand ändert sich umgekehrt zur Temperatur. Sobald die Temperatur höher ist, ist der Filamentwiderstand gering.
Wenn standardmäßig keine Luft vorhanden ist, ist der Widerstandswert des Glühfadens aufgrund der darin enthaltenen Hitze niedrig. Wenn der Luftstrom von dort aus zugeführt wird, sinkt die Temperatur des Glühfadens der Glühbirne und der Glühfadenwiderstand erhöht sich.
Aufgrund dieser Widerstandsänderung entsteht am Glühfaden der Glühbirne eine Spannungsschwankung, die vom LM358-IC erfasst wird und ein niedriges Signal erzeugt. Dieser IC ist im Komparatormodus angeschlossen, sodass er die Eingangsspannung mit der Referenzspannung vergleicht und den entsprechenden Ausgang bereitstellt.
Ein Potentiometer in dieser Schaltung dient zur Kalibrierung der Schaltung LED ist nützlich, um den Luftstrom anzuzeigen, und sowohl der Druckknopf als auch ein Gleichstromventilator werden verwendet, um die Luftzufuhr durch das Filament zu leiten.
Arten von Luftstromsensoren
Es gibt verschiedene Arten von Luftstromsensoren, die im Folgenden erläutert werden.
Volumenluftstromsensor
Der Volumenluftstromsensor wird zur Messung des Volumenstroms, zur Filterüberwachung, zum Differenzdruck und zur Erkennung von Flüssigkeitsständen verwendet. Diese Art von Luftstromsensoren werden in der Medizin-, Reinraum- und Filtertechnik in Klimakanälen, Lüftungsanlagen, Spritzkabinen und Industrieküchen hauptsächlich zur Überwachung von Filtern und Füllstandmessungen oder zur Steuerung von Frequenzumrichtern eingesetzt.

MAF-Sensor
Der MAF-Sensor ist auch als Luftmassenmesser bekannt und wird in Automobilen zur Erfassung des Luftmassenstroms, der durch den Motor eines Fahrzeugs strömt, sowie der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet.
Für das Motorsteuergerät des Fahrzeugs werden die Luftmassendaten zum Ausgleich und zur Bereitstellung der genauen Kraftstoffmasse an den Motor benötigt. Luft ändert ihre Dichte sowohl durch Druck als auch durch Temperatur. Die Luftdichte ändert sich bei Automobilanwendungen mit der Höhe, der Umgebungstemperatur und der Nutzung der Zwangsansaugung. Daher sind diese Sensoren im Vergleich zu Volumenstromsensoren besser geeignet, um die Menge der Ansaugluft in jedem Zylinder zu bestimmen.

Luftmassenmesser vom Flügelradtyp
Der Sensor mit einem Dosierflügel, der entlang der Strömungsrichtung der Luft angeordnet ist, wird als eine Art Luftmassenmesser bezeichnet. Diese Art von Luftstromsensor wird verwendet, um die durch sie strömende Luftmenge zu messen.
Der Flügel dieses Sensors ist einfach mit einer Feder verbunden und in seiner Ruheposition angeordnet. Aber sobald die Luft zu strömen beginnt, wird der Flügel unter dem Federdruck verschoben. Dieser Ausschlag lässt sich also über ein Potentiometer in das Spannungssignal umwandeln. Anschließend wird die Geschwindigkeit des Luftstroms bestimmt.

Hitzdraht-Luftstromsensor
Diese Art von Luftstromsensor wird in mehreren modernen Fahrzeugen zur Messung der in den Motor einströmenden Luftmasse eingesetzt. Dieser Sensor spielt eine Schlüsselrolle bei der Motorsteuerung und -optimierung, indem er einfach Informationen an die ECU (Motorsteuereinheit) weiterleitet, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch für eine sehr effiziente Verbrennung anzupassen.
Die Hauptfunktion dieses Sensors besteht darin, das einströmende Luftvolumen sowie die Dichte zu messen. Daher sind diese Daten vor allem für das Motorsteuergerät von Bedeutung, um zu entscheiden, wie viel Kraftstoff in die Brennkammern eingefüllt werden muss, um das richtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten
Die Luftdichte hängt hauptsächlich von der Höhe, der Temperatur und der Anwendung der Zwangsinduktion ab. Diese Sensoren sind im Vergleich zu Volumenstromsensoren hilfreicher und geeigneter für die Bestimmung der Lufteinlassmenge in jedem der Zylinder.

Schaltplan des Luftstromsensors
Unten ist der Schaltplan des Luftstromsensors (Luftmassenmesser) dargestellt, der auf der Grundlage von Bauart, Baujahr, Typ, Bedarf und Modell ausgelegt ist. Diese Schaltpläne sind in vier Formen erhältlich: 3-Draht, 4-Draht und 5-Draht. Hier verkabeln wir also einen 4-Draht-Luftstromsensor, der im folgenden Abschnitt erläutert wird.
Der Schaltplan des 4-Draht-Luftstromsensors verfügt über eine positive 12-V-Stromversorgung (Heißdraht), ein IAT-Signal (Ansauglufttemperatursignal), ein MAF-Signal und MAF-Masse.
Eine 12-V-Plus-Stromversorgung (Heißdraht) ist mit einer Sicherung und einem Relais im Sicherungskasten verbunden. Als nächstes kann das Signalkabel für den Luftmassenstrom an die ECU des Fahrzeugs angeschlossen werden. Dieses Signalkabel überträgt einfach das Sensorsignal an das Steuergerät. Das Erdungskabel des MAF-Sensors kann als gemeinsamer GND-Anschluss sowohl für das Steuergerät als auch für den Sensor des Fahrzeugs verwendet werden.
Der Signalkreis des Luftstromsensors kann in den MAF-Sensor integriert werden, um die Menge des durch den Sensor fließenden Stroms zu messen und diese Stromversorgung in Spannung umzuwandeln. Anschließend wird es über das MAF-Signalkabel an das Steuergerät des Fahrzeugs übertragen. Daher ist dieser Signalkreis separat geerdet. Darüber hinaus verfügt der Sensor über einen integrierten IAT-Sensor, der das IAT-Signal zur Erfassung des Ansauglufttemperatursignals liefert.
Luftstromsensor-Schnittstelle mit Arduino
Der Luftstromsensor (Anemometersensor) ist ein kostengünstiger Sensor mit Arduino-Unterstützung. Dieser Sensor wird auch Windsensor Rev. p genannt, der hauptsächlich über eine Hardwarekompensation für die Umgebungstemperatur verfügt und für PTC-Thermistoren steht. Dieser Luftstromsensor wird zur Erkennung von Hurrikan-Stürmen mit Ausnahme von Sättigungsstürmen mit einer Geschwindigkeit von 0 bis 150 Meilen pro Stunde verwendet. Es bietet eine Ausgangsmessspannung von bis zu 3,3 V, was für alle Bereiche am besten geeignet ist Arduino-Entwicklungsboards & Mikrocontroller.
Dieser Sensor funktioniert einfach nach der Methode des thermischen Anemometers oder der Hitzdrahtmethode, die durch die Erwärmung eines Elements sowie die Leistungsschwankung, die erforderlich ist, um die Wärme auf dem Heizelement während der gesamten Windströmung aufrechtzuerhalten, eine Erkennung liefert. Immer wenn der Luftstrom zunimmt, verliert das Heizelement plötzlich Wärme und benötigt mehr Leistung, um warm zu bleiben. Bei Windstille bleibt das Heizelement stabil. Somit misst und zeichnet es auch die Variation zwischen dem Strom und der Leistung auf, die durch das Heizelement fließt.
Zu den technischen Spezifikationen dieses Sensors gehören hauptsächlich:
- Seine Spannungsversorgung reicht von 4 bis 5 Volt.
- Seine Stromversorgung reicht von 20 bis 40 mA.
- Die Windgeschwindigkeit liegt zwischen 0 und 60 Meilen pro Stunde.
Pin-Beschreibung:
Der Pin-Konfiguration des Luftstromsensors (oder) Der Windsensor in der Rev. P-Version ist in einer 5-Pin-Konfiguration erhältlich, die unten gezeigt wird.
- Der GND-Pin wird für die gemeinsame GND-Verbindung der Schaltung verwendet.
- Der V+-Pin ist der Eingangsspannungspin des Sensors und ist mit dem Arduino verbunden.
- Der OUT- oder Ao-Pin ist das analoge O/P-Signal des Luftsensors, das zur Bestimmung der Summe der fließenden Stromversorgung durch den Luftsensor verwendet wird.
- Der TMP-Pin stellt den Temperaturausgang bereit, bei dem es sich um einen einfachen Spannungsteiler über einen Thermistor und einen Widerstand handelt. Die Leistung dieses Pins ist bei niedrigeren Temperaturen hoch und nimmt bei hohen Temperaturen ab.
- Der RV-Pin ist die Referenzspannung, die für den kalibrierten Ausgang verwendet wird. An diesem Pin fällt die Spannung auch bei Raumtemperatur nicht unter 1,8 V ab. Diese Spannung kann durch das Kalibrierpotentiometer nicht beeinflusst werden.
Die Verbindungen dieser Schnittstelle folgen wie folgt:
- Verbinden Sie den GND-Pin dieses Sensors mit dem GND-Pin des Arduino.
- Der V+-Pin des Sensors ist mit dem Vin-Pin des Arduino verbunden.
- Die OUT-Pins des Sensors sind mit dem Ao-Pin des Arduino verbunden.
- Der TMP-Pin des Sensors ist mit dem A2-Pin des Arduino verbunden.
- Der RV-Pin des Sensors ist nicht angeschlossen.

Code
Der erforderliche Arduino-Code für diese Schnittstelle umfasst Folgendes.
const int OutPin = A0; // Analoger Pin des Windsensors mit dem „OUT“-Pin des Wind-P-Sensors verbunden
const int TempPin = A2; // Analoger Pin des Temperatursensors ist mit dem „TMP“-Pin des Wind-P-Sensors verbunden
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// Wind lesen
int windADunits = analogRead(OutPin);
// Serial.print(“RW“); // rohes A/D zum Debuggen ausgeben
// Serial.print(windADunits);
// Serial.print(“\t”);
// Windformel abgeleitet aus Windkanaldaten, Anemometer und einigen ausgefallenen Excel-Regressionen
//Diese Skalierung enthält noch keine Temperaturkorrektur
float windMPH = pow((((float)windADunits – 264.0) / 85.6814), 3.36814);
Serial.print(windMPH);
Serial.print(“ MPH\t“);
// Temp-Routine und Raw und Temp C drucken
int tempRawAD = analogRead(TempPin);
// Serial.print(„RT“); // rohes A/D zum Debuggen ausgeben
// Serial.print(tempRawAD);
// Serial.print(“\t”);
// in Volt umwandeln und dann die Formel aus dem Datenblatt verwenden
// Vout = (TempC * .0195) + .400
// tempC = (Vout – V0c) / TC siehe MCP9701-Datenblatt für V0c und TC
float tempC = ((((float)tempRawAD * 5.0) / 1024.0) – 0.400) / .0195;
Serial.print(tempC);
Serial.println(“ C“);
Verzögerung (750);
}
Das Arduino-Board wird über eine externe Stromversorgungsplatine mit 9 V versorgt und der Sensor wird über den Vin-Pin des Arduino-Boards mit Strom versorgt. Laden Sie den obigen Code in den Arduino hoch und überwachen Sie die analoge O/P-Spannung und Temperaturänderungen am OUT-Pin und TMP-Pin des Luftstromsensors zur Erkennung der Windgeschwindigkeit.
Der Ausgang des analogen Sensors ist logarithmisch, sodass der Sensor in niedrigen Bereichen nur sehr geringe Luftströmungen erfasst und überwacht, obwohl er bei voller Leistung erst dann die Sättigung erreicht, wenn die Luftströmung etwa 60 Meilen pro Stunde erreicht.
Das vom Analogpin (Ao-Pin) des Sensors erhaltene Spannungssignal ist direkt proportional zur Windgeschwindigkeit. Das Grundprinzip des Luftsensors ähnelt der herkömmlichen Hitzdrahttechnik. Daher eignet sich diese Technik hervorragend für schwache bis mäßige Windgeschwindigkeiten und diese Methode eignet sich zur Messung der Richtung des Luftstroms in Innenräumen.
Vorteile Nachteile
Der Vorteile von Luftstromsensoren das Folgende einschließen.
- Der Luftstromsensor ist sehr einfach zu installieren.
- Diese sind nicht teuer.
- Dieser Sensor misst den gesamten Druck sowie den statischen Luftströmungsdruck und die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit.
- Es stehen weitere Gestaltungsmöglichkeiten zur Verfügung.
- Diese Sensoren sind einfacher zu warten, da keine beweglichen Teile vorhanden sind.
- Dies ist der am häufigsten verwendete Sensortyp zur Messung des Luftstroms.
Der Nachteile von Luftstromsensoren das Folgende einschließen.
- Dieser Sensor kann bei unsachgemäßer Installation durch Gaseinschlüsse und Vibrationsempfindlichkeit beeinträchtigt werden.
- Diese sind im Vergleich zu anderen Sensoren teuer.
- Es hat den Lufteinlass und auch die Leistung reduziert.
- Diese Sensoren müssen kalibriert werden.
- Luftstromsensoren können leicht verunreinigt werden, was zu Ausfällen und Fehlfunktionen führt.
- Dieser Sensor verursacht verschiedene Probleme wie Leistungsverlust, leichtes bis starkes Ruckeln, das nicht auf unruhigen Leerlauf beschränkt ist, schlechter Kraftstoffverbrauch usw.
- Ein defekter Luftstromsensor führt dazu, dass Ihr Fahrzeug Probleme mit dem Fahrverhalten hat, z. B. Motorabwürgen, Verzögerungen oder Ruckeln beim Beschleunigen.
Anwendungen/Verwendungen
Zu den Anwendungen von Luftstromsensoren gehören die folgenden.
- Der Luftstromsensor wird zum Messen und Steuern der Luftströmungsgeschwindigkeit in Lüftungs- und Klimaanlagen verwendet.
- Dieser Sensor hilft bei der Analyse der Strömungsgeschwindigkeit der Luft in Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffeinspritzung.
- Es wird in Automobil-, Industrie- und Gewerbeanwendungen eingesetzt.
- Diese Sensoren sind häufig in Geräten für die analytische Chemie zu finden.
- Luftstromsensoren werden in der Gaschromatographie verwendet, um nicht identifizierte Verbindungen zu identifizieren.
- Diese Sensoren werden in medizinischen Geräten, Chemiefabriken, Tests und Analyseanwendungen eingesetzt.
- Dieser Sensor wird verwendet, um Strömungsgeschwindigkeitsdaten sowohl des Injektionsvorgangs der Probe in die Maschine als auch der Strömungsgeschwindigkeiten in den Trennsäulen zu verfolgen.
- Die Anwendung eines Luftstromsensors ist die Massenstromgeschwindigkeitsanalyse für Luft in Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffeinspritzung.
- Sie gilt für Gasanalysegeräte, Beatmungsgeräte, Sauerstoffkonzentratoren, Dichteprüfgeräte und Luftqualitätsprobenehmermessgeräte.
- Ein MAF-Sensor wird in Automotoren eingesetzt, um die Verbrennungseffizienz zu steuern.
- Der Sensor teilt dem Motorcomputer mit, ob sich das Auto am Boden der Atmosphäre oder hoch auf einem Berggipfel (oder dazwischen) befindet, wo es weniger Sauerstoff gibt.
- Dieser Sensor ermöglicht eine effiziente und präzise Steuerung von HVAC-Systemen.
- Dieser Sensor wird in Beatmungssystemen zur Überwachung des Atemzyklus von Patienten eingesetzt.
Das ist also so eine Übersicht über den Luftstromsensor , Funktionsweise, Schaltung, Typen, Verkabelung, Schnittstellen und ihre Anwendungen. Luftstromsensoren eignen sich zur Messung und Steuerung der Luftzufuhr in Lüftungs- und Klimaanlagen. Diese Sensoren sind sehr einfach zu installieren und messen den Gesamtdruck, den stationären Luftströmungsdruck und die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist ein Durchflusssensor?