Что такое дмрв датчик: ▷Датчик расхода воздуха: устройство, принцип работы, проверка

▷Датчик расхода воздуха: устройство, принцип работы, проверка

Для оптимальной работы инжекторного двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) следует учитывать, сколько воздушной смеси поступает в камеры сгорания цилиндров. На основании этих данных электронным блоком управления (далее ЭБУ) определяет условия подачи топлива. Помимо информации с датчика массового расхода воздуха, учитывается его давление и температура. Поскольку ДМРВ являются наиболее значимыми, рассмотрим их виды, конструктивные особенности, возможности диагностики и замены.

Назначение и расшифровка аббревиатуры

Расходомеры, они же волюметры или ДМРВ (не путать с ДМРТ и ДВРМ), расшифровываются как датчики массового расхода воздуха, устанавливаются в автомобилях на дизеле или бензиновых ДВС. Место расположения данного датчика найти несложно, поскольку он контролирует подачу воздуха, то и искать его следует в соответствующей системе, а именно, после воздушного фильтра, на пути к дроссельной заслонке (ДЗ).

Место установки ДМРВ на Газель 405

Подключение устройства осуществляется к блоку управления ДВС. В тех случаях, когда ДМРВ находится в неисправном состоянии или отсутствует, грубый расчет может быть произведен исходя из положения ДЗ. Но при таком способе измерения нельзя обеспечить высокую точность, что незамедлительно приведет к перерасходу топлива. Это еще раз указывает на ключевую роль расходометра при расчете подаваемой через форсунки топливной массы.

Помимо информации с ДМРВ, блок управления также обрабатывает данные, поступающие со следующих устройств: ДРВ (датчик распределительного вала), ДД (измеритель детонации), ДЗ, датчик температуры системы охлаждения, измеритель кислотности (лямбда зонд) и т.д.

Виды ДМРВ их конструктивные особенности и принцип работы

Наибольшее распространение получили три вида волюметров:

• Проволочные или нитевые.
• Пленочные.
• Объемные.

В первых двух принцип работы построен на получении сведений о массе воздушного потока путем измерения его температуры. В последних может быть задействовано два варианта учета:

1. Путем изменения положения ползунка, приводимого в действие специальной лопастью, на которую воздействует воздушный поток, проходящий через прибор. Учитывая наличие трущихся механизмов, уровень надежности таких конструкций довольно низкий. Это стало основной причиной для отказа производителей авто от датчиков данного типа. Для ознакомления приведем упрощенный пример конструкции объемного расходомера. Устройство ДМРВ объемного типа
2. Подсчетом вихрей Кармана. Они образуются в том случае, если ламинарный воздушный поток будет омывать препятствие, кромки которого достаточно острые. Частота срывающихся с них вихрей напрямую связана со скоростью потока воздуха, проходящего через устройство.

Конструкция вихревого датчика (широко используется производителем Mitsubishi Motors)

Обозначения:

• А – датчик измерения давления, для фиксации прохождения вихря. То есть, частота давления и образования вихрей буде одна и та же, что дает возможность измерить расход воздушной смеси. На выходе при помощи АЦП аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой, и передается в ЭБУ.
• В – специальные трубки, формирующие воздушный поток, близкий по свойствам к ламинарному.
• С – обводные воздуховоды.
• D – колона с острыми кромками, на которых формируются вихри Кармана.
• Е – отверстия, служащее для замера давления.
• F – направление воздушного потока.

Проволочные датчики

Нитевой ДМРВ до недавнего времени был наиболее распространенным типом датчика, устанавливаемый на отечественных автомобилях модельного ряда ГАЗ и ВАЗ. Пример конструкции проволочного расходомера показан ниже.

Конструкция волюметра ИВКШ 407282.000

Обозначения:

• А – Электронная плата.
• В – Разъем для подключения ДМРВ к ЭБУ.
• С – Регулировка CO.
• D – Кожух расходомера.
• Е – Кольцо.
• F – Проволока из платины.
• G – Резистор для термокомпенсации.
• Н – Держатель для кольца.
• I – Кожух электронной платы.

Принцип работы и пример функциональной схемы нитевого волюметра.

Разобравшись с конструкцией устройства, перейдем к принципу его работы, она основана на термоанемометрическом методе, при котором терморезистор (RT), нагреваемый проходящим через него током, помещают в воздушный поток. Под его воздействием изменяется теплоотдача, а соответственно, и сопротивление RT, что позволяет вычислить объемный расход воздушной смеси? используя уравнение Кинга:

I²*R=(K₁+K₂*_⎷Q)*(T₁-T₂) ,

где I – ток, проходящий через RT и нагревающий его до температуры Т₁. При этом Т₂ — температура окружающей среды, а К₁ и К₂ – неизменные коэффициенты.

Исходя из приведенной выше формулы, можно вывести величину объемного расхода воздушного потока:

Q = (1/К₂)*(I²*R_T/(T₁ — T₂) — K₁)

Пример функциональной схемы с мостовым включением термоэлементов приведен ниже.

Типовая функциональная схема проволочного ДМРВ

Обозначения:

• Q- измеряемый воздушный поток.
• У – усилитель сигнала.
• R_T – проволочное термосопротивление, как правило изготавливается из платиновой или вольфрамовой нити, толщина которой находится в пределах 5,0-20,0 мкм.
• R_R – термокомпенсатор.
• R₁-R₃ – обычные сопротивления.

Когда скорость потока близка к нулю, RT нагревается до определенной температуры проходящим через него током, что позволяет мосту удерживаться в равновесии. Как только поток воздушной смеси усиливается, терморезистор начинает охлаждаться, что приводит к изменению его внутреннего сопротивления, и, как следствие, нарушению равновесия в мостовой схеме. В результате этого процесса на выходе усилительного блока образуется ток, который частично проходит через термокомпенсатор, что приводит к выделению тепла и позволяет компенсировать его потерю от потока воздушной смеси и восстанавливает равновесие моста.

Описанный процесс позволяет рассчитать расход воздушной смеси, оперируя величиной тока, проходящего через мост. Чтобы сигнал воспринимался ЭБУ, он преобразовывается в цифровой или аналоговый формат. Первый позволяет определить расход по частоте выходного напряжения, второй – по его уровню.

У данной реализации есть существенный недостаток – высокая температурная погрешность, поэтому многие производители добавляют в конструкцию терморезистор аналогичный основному, но не подвергают его воздействую воздушного потока.

В процессе работы на проволочном терморезисторе могут накапливаться пылевые или грязевые наслоения, чтобы не допустить этого, данный элемент подвергается краткосрочному высокотемпературному нагреву. Он производится после отключения ДВС.

Пленочные воздухомеры

Пленочный ДМРВ работает по тому же принципу, что и нитевой. Основные отличия заключаются в конструктивном исполнении. В частности, вместо проволочного сопротивления из платиновой нити используется кремневый кристалл. Он покрыт несколькими слоями платинового напыления, каждый из которых играет определенную функциональную роль, а именно:

• Температурного датчика.
• Термосопротивления (как правило, их два).
• Нагревательного (компенсационного) резистора.

Данный кристалл устанавливается в защитный кожух и помещается в специальный канал, через который проходит воздушная смесь. Геометрия канала выполнена таким образом, чтобы температурные измерения снимались не только с входного потока, а и отраженного. Благодаря созданным условиям достигается высокая скорость движения воздушной смеси, что не способствует отложению пыли или грязи на защитном корпусе кристалла.

Конструктивные особенности пленочного ДМРВ

Обозначения:

• А – Корпус расходомера, в который вставляется измерительное приспособление (Е).
• В – Контакты разъема, который подключается к ЭБУ.
• С – Чувствительный элемент (кремневый кристалл с несколькими слоями напыления, помещенный в защитный кожух).
• D – Электронный контролер, при помощи которого производится предварительная обработка сигналов.
• Е – Корпус измерительного приспособления.
• F – Канал, сконфигурированный таким образом, чтобы снимать тепловые показатели с отраженного и входного потока.
• G – Измеряемый поток воздушной смеси.

Как уже упоминалось выше, принцип работы нитевых и пленочных датчиков аналогичны. То есть, первоначально производится нагрев чувствительного элемента до температуры. Поток воздушной смеси охлаждает термоэлемент, что делает возможным произвести расчет массы воздушной смеси, проходящей через датчик.

Как и в нитевых устройствах, исходящий сигнал может быть аналоговым или преобразовываться при помощи АЦП в цифровой формат.

Следует заметить, что погрешность нитевых волюметров порядка 1%, у пленочных аналогов данный параметр около 4%. Тем не менее, большинство производителей перешли на пленочные датчики. Это объясняется как более низкой стоимостью последних, так и расширенным функционалом ЭБУ, обрабатывающих информацию с данных устройств. Эти факторы отодвинули на второй план точность приборов и их быстродействие.

Следует отметить, что благодаря развитию технологии изготовления флэш-микроконтроллеров, а также внедрению новых решений удалось существенно понизить погрешность увеличить быстродействие пленочных конструкций.

Взаимозаменяемость

Данный вопрос довольно актуален, особенно принимая во внимание стоимость оригинальных изделий импортного автопрома. Но здесь не все так просто, приведем пример. В первых серийных моделях горьковского автозавода на инжекторные волги устанавливался ДМРВ БОШ (Bosh). Несколько позже импортные датчики и контролеры заменили отечественные изделия.

А –импортный нитевой ДМРВ производства Bosh (pbt-gf30) и его отечественные аналоги В — АОКБ «Импульс» и С – АПЗ

Конструктивно эти изделия практически не отличались за исключением нескольких конструктивных особенностей, а именно:

• Диаметр провода, используемого в проволочном терморезисторе. У бошевских изделий Ø 0,07 мм, а у отечественной продукции – Ø0,10 мм.
• Способ крепления провода, он отличается типом сварки. У импортных датчиков это контактная сварка, у отечественных изделий – лазерная.
• Форма нитевого терморезистора. У Bosh он имеет П-образную геометрию, АПЗ выпускает приборы с V-образной нитью, изделия АОКБ «Импульс» отличаются квадратной формой подвески нити.

Все приведенные в качестве примера датчики были взаимозаменяемые, пока Горьковский автозавод не перешел на пленочные аналоги. Причины перехода были описаны выше.

Пленочный ДМРВ Сименс (Simens) для ГАЗ 31105

Приводить отечественный аналог изображенному на рисунке датчику не имеет смысла, поскольку внешне он практически не отличается.

Следует отметить, что при переходе с нитевых приборов на пленочные, скорее всего, потребуется менять всю систему, а именно: сам датчик, соединительный провод от него к ЭБУ, и, собственно сам контролер. В некоторых случаях контроль может быть адаптирован (перепрошит) под работу с другим датчиком. Такая проблема связана с тем, что большинство нитевых расходомеров посылают аналоговые сигналы, а пленочные – цифровые.

Следует отметить, что на первые серийные автомобили ВАЗ с инжекторным двигателем устанавливался нитевой ДМРВ (производства GM) с цифровым выходом, в качестве примера можно привести модели 2107, 2109, 2110 и т.д. Сейчас в них устанавливается ДМРВ БОШ 0 280 218 004.

Для подбора аналогов можно воспользоваться информацией с официальных источников, или тематических форумов. Для примера ниже представлена таблица взаимозаменяемости ДМРВ для автомобилей ВАЗ.

Таблица совместимости ДМРВ для модельного ряда ВАЗ

Представленная таблица наглядно показывает, что, например, датчик ДМРВ 0-280-218-116 совместим с двигателями ВАЗ 21124 и 21214, но не подходит к 2114, 2112 (в том числе и на 16 клапанов). Соответственно можно найти информацию и по другим моделям ВАЗ (например, Лада Гранта, Калина, Приора, 21099, 2115, Нива Шевроле и т.д.).

Как правило, не возникнет проблем и с другими марками авто отечественного или совместного производства (УАЗ Патриот ЗМЗ 409, ДЭУ Ланос или Нексия), подобрать замену ДМРВ для них не составит проблемы, это же касается и изделий китайского автопрома (КIA Ceed, Спектра, Спортейдж и т.д.). Но в этом случае велика вероятность, что распиновка ДМРВ может не совпадать, исправить ситуацию поможет паяльник.

Значительно сложнее обстоит дело с европейскими, американскими и японскими авто. Поэтому, если у вас Тойота, Фольксваген Пассат, Субару, Мерседес, Форд Фокус, Нисан Премьера Р12, Рено Меган или другое европейское, американское или японское авто, прежде, чем производить замену ДМРВ, необходимо тщательно взвесить все варианты решения.

Если интересно, можете поискать в сети эпопею с попыткой замены на Ниссане Альмера Н16 «родного» воздухомера аналогом. Одна из попыток привела к чрезмерному расходу топлива даже на холостом ходу.

В некоторых случаях поиск аналого будет оправданным, особенно, если принять во внимание стоимость «родного» волюметра (в качестве примера можно привести БМВ Е160 или Ниссан Х-Трейл Т30).

Проверка работоспособности

Прежде, чем проводить диагностику ДМРВ, необходимо знать симптомы, позволяющие определить степень работоспособности МАФ (аббревиатура с английского названия прибора) сенсора в автомобиле. Перечислим основные признаки неисправности:

• Существенно увеличился расход топливной смеси, одновременно с этим замедлился разгон.
• ДВС на холостом ходу работает с рывками. При этом может наблюдаться в холостом режиме снижение или увеличение оборотов.
• Двигатель не стартует. Собственно, данная причина сама по себе не говорит о том, что расходомер в автомобиле неисправен, могут быть и другие причины.
• Выводится сообщение о проблеме с двигателем (Cheeck Engine)

Пример высветившегося сообщения «Cheeck Engine» (отмечено зеленым)

Эти признаки указывают на возможную неисправность ДМРВ, чтобы точно установить причину поломки необходимо выполнить диагностику. Это несложно сделать своими руками. Значительно упростить задачу поможет подключение к ЭБУ диагностического адаптера (если данная опция возможна), после чего по коду ошибки определить исправность или неисправность сенсора. Например, ошибка p0100 указывает на неисправность цепи расходомера.

Поиск ошибки с помощью диагностического адаптера

Но если предстоит провести диагностику на отечественных авто, выпушенных 10 лет назад или более, то проверка ДМРВ может быть осуществлена одним из следующих способов:

1. Тестирование в процессе движения.
2. Диагностика с применением мультиметра или тестера.
3. Внешний осмотр сенсора.
4. Установка однотипного, заведомо исправного устройства.

Рассмотрим каждый из перечисленных способов.

Тестирование в процессе движения

Проще всего произвести проверку, анализируя поведение ДВС при отключенном сенсоре МАФ. Алгоритм действий следующий:

• Необходимо открыть капот, отключить расходомер, закрыть капот.
• Заводим машину, при этом ДВС переходит в аварийный режим работы. Соответственно, на приборной доске высветится сообщение о проблеме с двигателем (см. рис. 10). Количество подаваемой топливной смеси будет зависеть от положения ДЗ.
• Проверьте динамику авто и сравните ее с той, что была до отключения сенсора. Если автомобиль стал более динамичен, а также выросла мощность, то это с большой долей вероятности указывает на то, что датчик массового расхода воздуха неисправен.

Заметим, что можно ездить и дальше при отключенном устройстве, но делать это крайне не рекомендуется. Во-первых, увеличивается расход топливной смеси, во-вторых отсутствие контроля над регулятором кислорода приводит привод к повышению загрязнений.

Диагностика с применением мультиметра или тестера

Признаки неисправности ДМРВ можно установить, подключив черный щуп к заземлению, а красный на вход сигнала сенсора (распиновку можно посмотреть в паспорте к устройству, там же указаны и основные параметры).

Пример измерения мультиметром напряжения на ДМРВ в автомобиле ВАЗ 2114

Далее устанавливаем границы измерения в пределе 2,0 В включаем зажигание и производим измерения. Если прибор ничего не отображает, необходимо проверить правильность подключения щупов к массе и сигналу расходомера. По показаниям прибора можно судить об общем состоянии устройства:

• Напряжение 0,99-1,01 В говорит о том, что сенсор новый и работает исправно.
• 1,01-1,02 В — прибор БУ, но состояние его хорошее.
• 1,02-1,03 В – указывает, что устройство все еще работоспособное.
• 1,03 -1,04 состояние приближается к критическому, то есть в ближайшее время необходима замена ДМРВ на новый сенсор.
• 1,04-1,05 – ресурсы прибора практически исчерпались.
• Свыше 1,05 – однозначно нужен новый ДМРВ.

То есть, правильно судить о состоянии сенсора можно по напряжению, низкий уровень сигнала свидетельствует о работоспособном состоянии.

Внешний осмотр сенсора

Данный способ диагностики является не менее действенным, чем предыдущие. Все, что необходимо, — снять сенсор и оценить его состояние.

Осмотр датчика на предмет повреждений и наличия жидкости

Характерные признаки неисправности – механические повреждения и жидкость в приборе. Последнее свидетельствует о том, что не отрегулирована система подачи масла в двигатель. Если сенсор сильно загрязнен, то следует произвести замену или очистку воздушного фильтра.

Установка однотипного, заведомо исправного устройства

Данный способ дает практически всегда ясный ответ на вопрос работоспособности сенсора. На данный способ на практике довольно сложно реализовать, не приобретая новый прибор.

Кратко о ремонте

Как правило, пришедшие в негодность сенсоры МАФ не подлежат ремонту, за исключением тех случаев, когда требует их промывка и чистка.

В некоторых случаях можно произвести ремонт платы объемного ДМРВ, но этот процесс ненадолго продлит жизнь прибору. Что касается плат в пленочных сенсорах, то без специального оборудования (например, программатора для микроконтроллера), а также навыков и опыта, пытаться их восстановить бессмысленно.

Всё, что нужно знать о датчиках массового расхода воздуха

 2610 |  10.12.2019

Датчик массового расхода воздуха необходим двигателю, точнее электронному блоку управления двигателем, для правильного расчёта количества впрыскиваемого топлива. Сразу отметим, что ДМРВ давно используются на всех бензиновых двигателях с электронным впрыском, а также на поздних дизелях под экологические нормы Евро-4 и выше. Но выполняемые задачи разные. Дизелям ДМРВ нужен в первую очередь для того, чтобы ЭБУ мог корректно рассчитать объем подачи рециркулирующих отработавших газов.

Бензиновым моторам ДМРВ крайне необходим для соблюдения стехиометрической смеси. Напомним, что для успешного и полного сгорания смеси воздуха и бензина их пропорция по массе должна составлять 14,7 к 1. Т.е. на 14,7 кг должно приходиться 1 кг топлива. При такой пропорции все образуемые двигателем продукты сгорания нейтрализуются катализатором.

Если топливная смесь богатая, то в выхлопных газах будет много как несгоревшего топлива (углеводородов), так и угарного газа (СО, монооксид углерода).

Если топливная смесь бедная, то избыток кислорода, не участвующего в окислении топлива, соединяется с азотом. Напомним, что воздух, которым мы дышим и который попадает в цилиндры, на 78% состоит из азота. В условиях камеры сгорания кислород окисляет азот, образуются оксиды азота, приносящих много вреда экологии.

Сделаем небольшое лирическое отступление и отметим, что блок управления двигателем не во всех режимах придерживается стехиометрической смеси. Например, при разгоне блок управления сознательно немного «богатит» смесь, чтобы обеспечить достаточный объем паров топлива. Добавим, что при разгоне показания с лямбда-зондов также не учитываются. Также во время прогрева для компенсации плохой испаряемости топлива двигатель работает на богатой смеси без учета лямбда-регулирования.

 

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про датчики массового расхода топлива.

 

 

Выбрать и купить датчик массового расхода воздуха (ДМРВ, MAF-сенсор) для интересующей вас модели автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

 

НЕМНОГО ПРО ДАД

Для измерения расхода воздуха также используются датчики абсолютного давления. Их устанавливают во впускном коллекторе, они работают в паре с датчиком температуры воздуха. На атмосферных моторах по разряжению во впускном коллекторе эти датчики измеряют количество фактически попавшего в цилиндры воздуха. В одиночку, т.е. без ДМРВ, они применяются на простых бензиновых моторах и, кстати, обеспечивают более резвые отклики на газ, т.к. расположены близко ко впускным клапанам.

В паре с ДМРВ датчики абсолютного давления обязательно используются на моторах с турбонаддувом. Они просты и очень надежны, могут пострадать только от саже-масляного налета, но легко чистятся.

 

 

Выбрать и купить датчик абсолютного давления (ДАД, MAP-сенсор) для интересующей вас модели автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

 

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РАСХОДОМЕРОВ

Итак, для измерения массы поступающего в двигатель воздуха используется ДМРВ. На моторах используется два основных типа «расходомеров». Это датчики с нитью и с плёночным чувствительным элементом. Они работают по приблизительно одинаковой схеме: измеряют объем проходящего воздуха нагреваемым элементом.

 

В ДМРВ с нитью чувствительным элементом является тонкая проволока (нить) из платины. Она расположена во впускном тракте после воздушного фильтра и до дроссельной заслонки в потоке воздуха. Ток нагревает нить, воздух ее охлаждает. Температура нити – всегда поддерживается на уровне 120°…150° выше температуры проходящего воздуха. Каким же образом нагретая проволока измеряет массу проходящего воздуха?

 

 

Все очень просто. Электрическое сопротивление нити зависит от ее температуры, а температуру «сбивает» поток воздуха. Следовательно, поддерживая температуру нити электрическим током, можно делать вывод об объеме проходящего через впускной тракт воздуха. Собственно показания с ДМРВ с нагреваемой нитью представляют собой значения напряжения. Показания напряжения передаются в блок управления в виде выходного напряжения. Далее ЭБУ по заложенным в программу значениям пересчитывает Вольты в объем поступающего в камеры сгорания кислорода.

 

На смену ДМРВ с нитью пришел пленочный датчик, он же термоанемометрический. Он появился еще в начале 1990-х как более точный измеритель массы воздуха и используются до сих пор. Чувствительный элемент с двумя терморезисторами и нагревательным резистором между ними. Также в нем присутствует датчик температуры воздуха, что дополнительно увеличивает его точность.

 

 

Пленочный ДМРВ работает очень просто: поток воздуха проходит вдоль терморезисторов (каждый из которых равномерно нагревается), охлаждает первый терморезистор, а ко второму воздух попадает уже подогретым. В результате фиксируется разница температур терморезисторов, связанная с ней разница в электрическом сопротивлении, которую фиксирует электроника. Таким образом измеряется объем проходящего воздуха. Т.к. у пленочного ДМРВ два чувствительных терморезистора, то они способны измерять как прямой, так и обратный поток воздуха.

 

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ДМРВ ДВУХ ТИПОВ

ДМРВ с нагреваемой нитью простой, неприхотливый, но неточный. Точность измерения массы воздуха не очень высокая, также он не учитывает обратный поток воздуха, из-за чего в некоторых режимах формируется бедная ТВС. Двигатели с таким датчиком не отвечают экологическим нормам Евро-4 и даже Евро-3. Зато с таким датчиком ничего не случается, даже загрязнение ему не страшно.

Для сохранения теплообмена при выключении зажигания на нить подается высокое напряжение, разогревающее нить до 500 градусов на несколько секунд. При этом сгорает вся оседающая на ней пыль и сажа. Если такого самоочищения недостаточно, нить ДМРВ прекрасно очищается спецсредствами.

 

Пленочные ДМРВ способны измерить обратный поток воздуха, который практически постоянно присутствует при работе двигателя. Обратный поток образуется при отражении воздуха от закрытых впускных клапанов. Обратный поток измеряется просто: при охлаждении чувствительных элементов в обратном направлении, т.е. от двигателя к фильтру. Однако с обратным потоком в сторону ДМРВ летит сажа, масляные пары и другая грязь, производимая двигателем. Бывают случаи попадания на чувствительный элемент соринок и даже насекомых через старый или некачественный воздушный фильтр.

 

СИМПТОМЫ НЕИСПРАВНОГО ДМРВ

Пленочный ДМРВ с покрытым грязью чувствительным элементом датчик начинает врать. Проблема с загрязнением очень серьезная и чистке он не поддается.

Если датчик врет, то блок управления двигателя выбирает неадекватное количество топлива и выставляет некорректный угол опережения зажигания. В итоге, нарушается работа двигателя. Машина тупит, льет много топлива или вообще не заводится из-за перелива топлива.

Двигатель будет относительно нормально работать с полностью неисправным или отключенным ДМРВ. Если сигнал с расходомера отсутствует, то блок управления двигателя использует расчетную модель массы воздуха, которая используется как раз в случае полной неисправности ДМРВ.

 

 

КАК ПРОВЕРИТЬ ДМРВ?

Еще раз упомянем, что ДМРВ с нитью, пока она цела, обычно никаких проблем не вызывают и в крайних случаях прекрасно чистятся бесконтактными чистящими средствами. Исправный ДМРВ при включенном зажигании и неработающем двигателе выдает напряжение в 1 Вольт. Это напряжение можно измерить мультиметром между двумя сигнальными проводами. Как правило, это провода 3 и 5 (на датчиках Bosch) или 3 и 4 на датчиках Denso. Если напряжение выше 1,03 Вольта, то он уже врет, но скорее всего, чистка нити может восстановить точность его показаний.

Таким же образом датчик можно проверить и снятый датчик без автомобиля. Нужно только подать на него 12 Вольт для питания по соответствующим проводам.

 

Капризные пленочные ДМРВ можно проверить мультиметром. Сам производитель, компания Bosch, рекомендует проверку напряжения покоя при неработающем двигателе и включенном зажигании: напряжение должно составлять 1 Вольт ровно. Разбежка может составлять до 0,02 Вольта. Если напряжение на ДМРВ меньше 0,98 Вольт, то он точно подлежит замене. Если напряжение больше 1,02 Вольта, то ДМРВ скорее всего нужно менять. Дело в том, как показывает практика, ДМРВ с напряжением в до 1,3 Вольта может оказаться исправным, и в то же время с напряжением в правильные 1 Вольт – неисправным.

Эту проверку нужно комбинировать со вторым способом. Второй способ подразумевает измерение пикового напряжения. Но тут есть нюансы. Если двигатель оборудован дроссельной заслонкой с троссовым приводом, то нужно на работающем на холостом ходу двигателе вручную резко открыть дроссель. При этом на исправном ДМРВ напряжение подскочит до 4 Вольт и более. Если напряжение будет меньше 4 Вольт, то ДМРВ точно неисправен. Правда, такой способ не подходит для диагностики турбомоторов, где ускорение потока воздуха происходит с заметной задержкой и может не вырастать до пиковых значений при прогазовках на неподвижном автомобиле.

 

На моторах с электронным дросселем проверка выполняется таким же образом, но есть два нюанса. Во-первых, открыть дроссель можно только нажатием акселератора. Во-вторых, нужно точно знать пиковое напряжение конкретного исправного ДМРВ при такой проверке. Это значением может быть и ниже 4 Вольт. Т.е. фактическое значение нужно измерять с неким корректным значением, которое вам известно из практики или из рекомендаций производителя автомобиля.

 

Самые современные пленочные расходомеры (типа HFM6) подают в ЭБУ цифровой частотный сигнал. Оценить работоспособность такого расходомера проверкой напряжения невозможно. Правда, такие датчики хорошо диагностируются встроенными средствами, и появляются ошибки, указывающие на слабый сигнал с расходомера.

ДМРВ или Датчик Массового Расхода Воздуха: что это такое

Современный автомобиль воплощает в себе сгусток инженерной мысли. Каждый агрегат в нем снабжен датчиками, которые считывают информацию и отправляют ее в электронный блок управления. ЭБУ руководит всеми системами авто, обеспечивая тем самым бесперебойную и эффективную его работу.

Датчики контролируют температуру охлаждающей жидкости, давления масла в двигателе, положение дроссельной заслонки, количество подаваемого воздуха в камеры сгорания двигателя и многие другие параметры работающих систем автомобиля. От исправности этих маленьких приборов зависит работоспособность авто.

Среди датчиков, к исправности которых у автомобилистов внимание должно быть пристальным, особое место занимает ДМРВ. Что такое ДМРВ? ДМРВ — это датчик массового расхода воздуха (в английской терминологии Mass Air Flow Sensor или MAF), предназначение которого состоит в определении количества воздуха, поступающего в двигатель. Он применяется на машинах с впрыском топлива и может использовать вместе с датчиками, определяющими температуру воздуха и атмосферное давление. 

Для чего нужен ДМРВ

На фото датчик массового расхода воздуха. Она всегда находится на выходе воздушного фильтра

Как уже было сказано, главная задача ДМРВ – проинформировать ЭБУ о том, сколько воздуха в данный момент проходит в камеры сгорания силового агрегата автомобиля. Эта информация важна, поскольку в отличие от карбюраторного двигателя, рабочая смесь в котором создается карбюратором, инжекторный двигатель формирует смесь в цилиндрах. Воздух в инжекторе всасывается в цилиндры разрежением, а бензин впрыскивается форсунками.

Каждый впрыск строго дозированный, и подачу порции топлива регулирует электроника на основании информации, полученной от датчиков. Доза топлива зависит от положения коленвала, скорости, с которой он вращается, от положения дросселя, а также от количества воздуха, заходящего в цилиндры. Датчик ДМВР помогает ЭБУ сбалансировать горючую смесь и обеспечить тем самым оптимальную работу двигателя в данных условиях.

Как устроен датчик массового расхода воздуха

Воздух, как компонент горючей смеси, поступает в цилиндры через воздушный фильтр по патрубку. ДМРВ монтируется в корпусе воздушного фильтра и соединяется с патрубком. Соединения герметичны, подсос воздуха недопустим, благодаря этому датчик может точно определять количество воздуха, которое выходит после очистки фильтром, и передавать информацию на блок электроники.

Внутренне устройство ДМРВ, использовавшегося в Ford Windstar

Датчики массового расхода воздуха, устанавливаемые на автомобили, бывают нескольких типов:

• Первые датчики (расходомеры воздуха) базировались на принципе изменения сопротивления резистора под воздействием изгибаемой пластины. Пластинка-лопаточка закрепляется в корпусе расходомера и под потоком воздуха изгибается – чем мощнее поток, тем больше изгиб. Меняющееся сопротивление резистора при этом сигнализирует блоку управления автомобиля о количестве поступающего воздуха в двигатель.
• Самые распространенные сегодня расходомеры базируются на работе термоанемометрических измерителей. В корпусе датчика встроены две тонкие платиновые нити: одна рабочая, а вторая – контрольная. Обе нити нагреваются током и имеют одинаковую температуру. Рабочая нить обдувается потоком воздуха и для поддержания температуры на ней, равной температуре на контрольной нити, автоматика увеличивает проходящий через рабочую нить ток. Разность показателей проходящего через рабочую нить тока определяет количество воздуха, всасываемого двигателем.
• В расходомерах воздуха нового поколения в качестве измерителей используют кремневые пластинки с напылением платиновым покрытием.

Признаки неисправности ДМРВ

Check engine — может сигнализировать о проблемах с ДМРВ

Корректные данные с ДМРВ обеспечивают двигателю постоянное эффективное смесеобразование, и малейшее отклонение в работе устройства тут же сказывается на мощностных и ходовых качествах мотора. Поломка датчика может привести к невозможности запустить двигатель в работу.

Признаки неисправности ДМРВ на автомобиле могут проявляться в следующих ситуациях:

• трудно запустить двигатель;
• загорелся сигнал «Check engine»;
• увеличился расход бензина;
• ухудшилась динамика набора скорости;
• обороты в режиме холостого хода плавают.

Эти же проявления могут говорить и о поломке других устройств на машине, поэтому нужно обратиться на СТО и провести обследование состояния датчика.

Как проверить ДМРВ

Отключение датчика массового расхода воздуха

Определить неисправность датчика массового расхода воздуха можно попытаться самостоятельно. Есть несколько способов проведения регламентных работ для этой цели.

• На работающем двигателе отключить колодку с проводами от датчика. ЭБУ будет питать двигатель по показаниям, исходящим от датчика дросселя. Обороты мотора вырастут. Затем нужно осуществить тест-драйв– улучшение работы силового агрегата укажет на неисправность ДМРВ.
• С помощью вольтметра проверить напряжение между проводами «сигнал датчика» и «масса». При включенном зажигании (двигатель не работает) напряжение на вольтметре должно быть в пределах 0,9-1,4 вольта. Повышенное напряжение свидетельствует о проблемном датчике.
• Можно попытаться почистить внутренности датчика от грязи, применив для этой цели аэрозоль, с помощью которого промывают карбюратор.

Современные расходомеры – это сложные и неподдающиеся ремонту приборы, поэтому устранять самостоятельно поломку в них не получится. Восстановить корректную работу двигателя при поломке ДМРВ можно только его заменой.

Видео о ДМРВ

Читайте также: Что такое Интеркулер и как он влияет на поступающий воздух.

Как поменять датчик самостоятельно

Установить новый расходомер на место старого можно самостоятельно. Для это нужно:

• отключить зажигание;
• отсоединить от датчика колодку с проводами;
• отсоединить впускной патрубок, идущий от воздушного фильтра, предварительно ослабив отверткой крепежный хомут;
• ключом на 10 открутить два болта крепления устройства к корпусу фильтра;
• извлечь датчик;
• проверить плотность прилегания уплотнительного кольца в посадочном месте расходомера;
• установить новый прибор и закрепить его на фильтре;
• надеть патрубок на корпус датчика и затянуть хомут.

На последнем этапе ремонта проверяется работа двигателя в различных режимах.

Похожие публикации

ДМРВ, что это такое в автомобиле?

Автор Вячеслав Вяткин На чтение 4 мин. Просмотров 211 Опубликовано 15/01/2018 Обновлено 15/01/2018

Автомобиль представляет собой совокупность агрегатов и механизмов, каждый из которых снабжается специальными датчиками. Датчики передают всю необходимую информацию о работоспособности механизмов и агрегатов на главный блок управления, именно с него выполняется управление всеми основными системами автомобиля. Датчики выполняют контролирующую функцию, в разных системах они контролируют разные параметры (температуру, давление, положение заслонки, количество воздуха и т.д.).

Особое внимание автомобилисты уделяют датчику ДМРВ. Это специальный датчик массового расхода воздуха, который предназначен для контроля подачи воздуха в двигатель автомобиля. Этот датчик используется на транспортных средствах, которые имеют специальную систему впрыска горючей смеси. Он работает в совокупности с другими датчиками (давления и температуры воздуха).

Основные функции ДМРВ

Главная задача ДМРВ – это передача информации о количестве воздуха, которое поступает непосредственно в камеры цилиндров двигателя. Вся информация передается на центральный блок управления, а там она анализируется в совокупности с сигналами от других датчиков. Эта информация является очень важной для правильной работы инжекторного двигателя, потому что горючая смесь формируется непосредственно в самом цилиндре. Бензин впрыскивается форсунками, а воздух поступает достаточно разжиженным. Чтобы горючая смесь получалось надлежащего качества, необходима своевременная подача определенного количества воздуха.

Процедура впрыскивания имеет определенные дозировки, все это регулируется за счет сигналов поступающих от датчиков, в том числе и от ДМВР. На количество вбрызгиваемого топлива в цилиндры будет оказывать влияние множество факторов (положение коленчатого вала и скорость его вращения, объема воздуха и положения дроссельной заслонки). Благодаря датчику ДМРВ происходит приготовление горючей смеси, он помогает сбалансировать смесь воздухом для оптимального воспламенения, а соответственно и стабильной работы двигателя внутреннего сгорания.

Устройство и разновидность ДМРВ

Для создания обогащенной горючей смеси воздух поступает в рабочие камеры сгорания по специальным патрубкам проходя через систему воздушной фильтрации. Вам датчик устанавливается в корпусе воздушного фильтра и соединяется при помощи специального патрубка. Соединение должно быть полностью герметичным,  необходимо полностью исключить даже малейший подсос воздуха. Если соединение будет негерметичным, то датчик не сможет точно учитывать количество воздуха.

Существует несколько разновидностей ДМРВ:

• Самые первые датчики, которые начали устанавливаться в современных автомобилях, основаны на работе по принципу изменения резисторного сопротивления. Сопротивление меняется от силы воздействия специальной пластины. Она изгибается под силой проходящего потока воздуха. Чем сильнее поток воздуха, тем больше будет изгибаться пластина. Пластина будет подавать сигнал о количестве подаваемого воздуха;
• После первых датчиков стали производить новые, принцип действия которых основан на термоанемометрических показателях. Внутри датчика устанавливаются две специальные нити из платины (контрольная и рабочая). Нити подключены к питанию и нагреваются до определенной температуры. Каждая нить нагревается одинаково. Рабочая нить обдувается проходящим потоком воздуха. Система автоматического учета анализирует показатели температур на рабочей и контрольной нити и на основании этих данных определяет объем подаваемого воздуха;
• Последнее время стали производить датчики нового поколения, в которых применяются специальные кремневые пластинки с платиновым покрытием.

Признаки, которые будут свидетельствовать о неисправности ДМРВ

Только когда корректная информация от ДМРВ поступает на блок управления, выполняется эффективное и своевременное образование горючей смеси в цилиндрах двигателя. Даже при малейших отклонениях в подаче воздуха общая мощность двигателя начнет падать. Если датчик частично или полностью выйдет из строя, то двигатель автотранспортного средства не заведется.

Вот основные признаки, которые будут прямо указывать на неисправности ДМРВ:

• Двигатель авто стал очень тяжело запускаться;
• На панели загорелся специальный индикатор «Check engine»;
• Скорость при движении значительно уменьшилось. Очень медленно происходит разгон;
• Расход бензина значительно вырос;
• При движении на холостом ходу обороты плавают.

Эти признаки могут свидетельствовать о поломке не только ДМРВ, но и о поломках ряда других систем и механизмов. Поэтому необходимо обратиться на станцию технического обслуживания, для проведения полной диагностики вашего автомобиля.

Определить поломку датчика можно самостоятельно используя специальные приспособления. Вот несколько основных способов:

• При работающем двигателе отсоединяем колодку, на которой находятся провода от датчика. В этом случае произойдет перераспределение, и блок управления будет питать двигатель, опираясь на показания, которые будут исходить от дроссельного датчика. Теперь необходимо будет выполнить своеобразный тест-драйв. Если работа двигателя значительно улучшилась, то это явный признак неисправности ДМРВ;
• Можно проверить работоспособность датчика с помощью вольтметра. Для этого необходимо будет проверить напряжение между минусом и основным сигналом датчика. Двигатель должен быть нерабочим, но зажигание включено. Если показания прибора больше 0,9-1,4 вольта, то датчик неисправен.

способы, стоит ли это делать

Любой сложный электронный датчик стоит достаточно дорого. Поэтому, при выходе из строя, например, ДМРВ, автолюбители стремятся минимизировать расходы на ремонт. Тот факт, что двигатель без расходомера работать не будет, сомнению не подлежит. Многочисленные экспериментаторы по отключению датчика предсказуемо терпят фиаско, хотя и рассказываю байки об успешном «улучшайзинге» мотора. И все-таки, можно ли вернуть к жизни «уставший» расходомер, если продувка и очистка самыми современными средствами не помогла? Есть ли в продаже пресловутая обманка ДМРВ ВАЗ, или ее нужно делать своими руками?

Мы рекомендуем вспомнить пословицу «скупой платит дважды» перед тем как включать «смекалку», ведь часто сомнительная и небольшая экономия приводит в дальнейшем к более высоким расходам, которые возникают по причине этой самой экономии.

Представим ситуацию, когда тестовое напряжение (в идеале 1 ± 0.02 В) не соответствует норме?

Информация: Восстановить функционал неисправного датчика расхода воздуха можно только при увеличеном напряжения на выходе АЦП. Если расходомер не показывает признаков жизни (напряжения нет), обмануть ЭБУ невозможно.

Как обмануть сломанный ДМРВ с помощью резистора

Рассмотрим вариант «восстановления» на примере ВАЗ 2110. После необоснованного увеличения расхода топлива, вы решили проверить датчик массового расхода мультиметром. Показания в состоянии покоя существенно превышают идеальные «не выше 1.02 В» и даже допустимые «1.05 В».

Соответственно, двигатель видит обедненную топливно-воздушную смесь и добавляет в пропорцию больше бензина. Результат — увеличение расхода без прибавки мощности.

Как снизить напряжение на выходе АЦП расходомера? Мы знаем, что на основе тарировки ДМРВ в электронном блоке управления двигателем, каждое значение в вольтах соответствует объему воздуха в кг/час.

Как снизить напряжение? Любой начинающий электрик скажет, что необходимо добавить сопротивление (добавочный резистор). Разумеется, угадать (или даже вычислить) требуемое значение не получится, поэтому лучше использовать переменный резистор в диапазоне от 1 кОм до 2 кОм. Подходят старые советские переменники СП-1. Они не развалятся от влаги или температуры под капотом.

Резистор включается в разрыв провода, идущего от контакта № 5 ДМРВ ВАЗ, до контроллера ЭБУ двигателя.

Важно: Все работы на жгуте провода выполняем с отключенным аккумулятором.

После подключения выполняем проверку расходомера в состоянии покоя:

• соединяем мультиметр с контактами № 3 (масса) и № 5 (сигнал АЦП) разъема ДМРВ;
• включаем зажигание, не запуская двигатель;
• подкручивая регулятор переменного резистора, добиваемся значение 1 вольт.

После этого необходимо механически закрепить резистор, чтобы он не оборвался в движении. Выполняем тестовую поездку, убеждаемся в снижении расхода бензина.

Как обманывают ДМРВ с помощью прошивки ЭБУ

Предыдущий способ хорош тем, что для его реализации не требуется сложного оборудования и кропотливой работы. Если вы смогли проверить мультиметром напряжение на выходе расходомера (значит, он у вас как минимум есть), и умеете держать в руках паяльник, установить резистор в разрыв провода не составит труда. Однако зависимость напряжения от массы воздушного потока нелинейная. И при открытии дроссельной заслонки, погрешность сигнала, скорректированного резистором в состоянии покоя, будет расти. Соответственно, топливно-воздушная смесь не будет идеальной.

Значит надо скорректировать тарировку ДМРВ в прошивке ЭБУ.

Внимание! Если у вас нет опыта работы с программным обеспечением автомобиля, лучше доверить эту операцию профессионалам.

1. Устанавливаем на ноутбук специализированную тюнинг программу «ДМРВ Корректор».
2. Подключаем автомобильный сканер к разъему OBD-II, устанавливаем связь между ЭБУ и компьютером.
   

   Важно! Во время операций с прошивкой контроллера ЭБУ не должно пропасть питание 12 вольт. Поэтому надо убедиться в полноценном заряде аккумулятора.

3. Корректируем напряжение АЦП ДМРВ в состоянии покоя (масса воздуха 0 кг/час) до требуемых 1 В.
4. Сохраняем изменения прошивки.

После проведенной тарировки, данные о массовом расходе воздуха будут корректными во всем диапазоне оборотов двигателя.

Внимание: После того, как вы все-таки установите новый расходомер, необходимо вернуть тарировку в заводское (штатное) состояние.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

Что такое дистанционное зондирование? | Earthdata

Дистанционное зондирование — это получение информации на расстоянии. НАСА наблюдает за Землей и другими планетными телами с помощью удаленных датчиков на спутниках и самолетах, которые обнаруживают и регистрируют отраженную или излучаемую энергию. Дистанционные датчики, которые обеспечивают глобальную перспективу и большой объем данных о системах Земли, позволяют принимать решения на основе данных, исходя из текущего и будущего состояния нашей планеты.

Орбиты

Есть три основных типа орбит, на которых находятся спутники: полярные; неполярная, низкоорбитальная и геостационарная.

Плоскость орбиты Совместной полярной спутниковой системы (JPSS) NOAA / NASA с обозначениями, описывающими наклон орбиты 98,69 градусов.

Спутники на полярной орбите находятся в плоскости орбиты, которая наклонена почти на 90 градусов к экваториальной плоскости. Этот наклон позволяет спутнику ощущать весь земной шар, включая полярные регионы, обеспечивая наблюдение за местами, до которых трудно добраться с земли. Многие спутники на полярной орбите считаются солнечно-синхронными, что означает, что спутник проходит над одним и тем же местом в одно и то же солнечное время каждый цикл.

Полярные орбиты могут быть восходящими или нисходящими. По восходящей орбите спутники движутся с юга на север, когда их путь пересекает экватор. По нисходящим орбитам спутники движутся с севера на юг. Совместное Национальное полярно-орбитальное партнерство NASA / NOAA Suomi (Suomi NPP) является примером спутника на полярной орбите, который обеспечивает ежедневное покрытие земного шара.

Космический аппарат на геостационарной орбите.

Неполярные околоземные орбиты обычно находятся на высоте менее 2 000 км над поверхностью Земли.(Для справки, Международная космическая станция находится на орбите на высоте ~ 400 км.) Эти орбиты не обеспечивают глобального покрытия, а покрывают лишь частичный диапазон широт. Global Precipitation Mission (GPM) является примером неполярного спутника на низкой околоземной орбите, охватывающего от 65 градусов северной широты до 65 градусов южной широты.

Геостационарные спутники следят за вращением Земли и движутся с той же скоростью вращения; из-за этого спутники кажутся наблюдателю на Земле зафиксированными в одном месте.Эти спутники захватывают один и тот же вид Земли при каждом наблюдении и поэтому обеспечивают почти непрерывное покрытие одной области. Метеорологические спутники, такие как серия геостационарных оперативных спутников наблюдения за окружающей средой (GOES), являются примерами геостационарных спутников.

Наблюдения с помощью электромагнитного спектра

Электромагнитная энергия, создаваемая вибрацией заряженных частиц, распространяется в форме волн через атмосферу и космический вакуум. Эти волны имеют разные длины волн (расстояние от гребня волны до гребня волны) и частоты; чем короче длина волны, тем выше частота.Некоторые, такие как радио, микроволновые и инфракрасные волны, имеют более длинную волну, в то время как другие, такие как ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, имеют гораздо более короткую длину волны. Видимый свет находится в середине диапазона длинноволнового и коротковолнового излучения. Эта небольшая порция энергии — все, что человеческий глаз способен обнаружить. Инструменты необходимы для обнаружения всех других форм электромагнитной энергии. Приборы НАСА используют весь спектр спектра для исследования и понимания процессов, происходящих здесь, на Земле, и на других планетах.

Диаграмма электромагнитного спектра

Некоторые волны поглощаются или отражаются элементами атмосферы, такими как водяной пар и углекислый газ, а некоторые длины волн позволяют беспрепятственно перемещаться в атмосфере; видимый свет имеет длины волн, которые могут передаваться через атмосферу. Микроволновая энергия имеет длины волн, которые могут проходить сквозь облака; многие наши метеорологические спутники и спутники связи используют это преимущество.

Спектральные характеристики различных объектов Земли в видимом спектре света. Кредит: Джинни Аллен

Основным источником энергии, наблюдаемой со спутников, является Солнце. Количество отраженной солнечной энергии зависит от шероховатости поверхности и ее альбедо, то есть от того, насколько хорошо поверхность отражает свет, а не поглощает его. Снег, например, имеет очень высокое альбедо, отражая до 90% энергии, которую он получает от солнца, тогда как океан отражает только около 6%, поглощая остальную часть. Часто, когда энергия поглощается, она повторно излучается, обычно на более длинных волнах.Например, энергия, поглощенная океаном, переизлучается в виде инфракрасного излучения.

Все вещи на Земле отражают, поглощают или передают энергию, количество которой зависит от длины волны. У всего на Земле есть уникальный спектральный «отпечаток пальца», так же как ваш отпечаток уникален для вас. Исследователи могут использовать эту информацию для определения различных особенностей Земли, а также различных типов горных пород и минералов. Количество спектральных полос, обнаруженных данным прибором, его спектральное разрешение, определяет, насколько исследователь может различать материалы.

Для получения дополнительной информации об электромагнитном спектре с сопутствующими видеороликами см. Обзор НАСА по электромагнитному спектру.

Подобно тому, как железо и медь по-разному выглядят в видимом свете, минералы, богатые железом и медью, отражают различное количество света в инфракрасном спектре. На этом графике сравнивается коэффициент отражения гематита (железной руды) с малахитом и хризоколлой (минералы, богатые медью) от 200 до 3000 нанометров. (Изображение НАСА Роберта Симмона с использованием данных из спектроскопической лаборатории Геологической службы США.)

Датчики

Датчики или инструменты на борту спутников и самолетов используют солнце в качестве источника освещения или обеспечивают собственный источник освещения, измеряя энергию, которая отражается назад. Датчики, использующие естественную энергию солнца, называются пассивными датчиками; те, которые обеспечивают собственный источник энергии, называются активными датчиками.

Диаграмма пассивного датчика в сравнении с активным датчиком. Кредит: Тренинг по прикладному дистанционному зондированию

Пассивные датчики включают в себя различные типы радиометров (инструменты, которые количественно измеряют интенсивность электромагнитного излучения в выбранных диапазонах) и спектрометры (устройства, предназначенные для обнаружения, измерения и анализа спектрального состава отраженного электромагнитного излучения).Большинство пассивных систем, используемых в приложениях дистанционного зондирования, работают в видимой, инфракрасной, тепловой инфракрасной и микроволновой частях электромагнитного спектра. Эти датчики измеряют температуру поверхности земли и моря, свойства растительности, свойства облаков и аэрозолей, а также другие физические свойства.

Обратите внимание, что большинство пассивных датчиков не могут проникать сквозь плотный облачный покров и, таким образом, имеют ограничения при наблюдении за такими районами, как тропики, где плотный облачный покров является частым.

Активные датчики включают в себя различные типы радиодатчиков и датчиков дальности (радаров), высотомеры и рефлектометры.Большинство активных датчиков работают в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра, что дает им возможность проникать в атмосферу в большинстве условий. Эти типы датчиков полезны для измерения вертикальных профилей аэрозолей, структуры леса, осадков и ветра, топографии морской поверхности и льда, среди прочего.

На странице данных о Земле «Дистанционные датчики» представлен список всех пассивных и активных датчиков НАСА для наук о Земле. Что такое радар с синтезированной апертурой? предоставляет конкретную информацию об этом типе активного радарного датчика.

Разрешение

Разрешение играет роль в том, как можно использовать данные с датчика. В зависимости от орбиты спутника и конструкции датчика разрешение может варьироваться. Для любого набора данных необходимо учитывать четыре типа разрешения: радиометрическое, пространственное, спектральное и временное.

Радиометрическое разрешение — это количество информации в каждом пикселе, то есть количество битов, представляющих записанную энергию. Каждый бит записывает показатель степени 2. Например, разрешение 8 бит составляет 2 ⁸ , что указывает на то, что датчик имеет 256 потенциальных цифровых значений (0–255) для хранения информации.Таким образом, чем выше радиометрическое разрешение, тем больше значений доступно для хранения информации, что позволяет лучше различать даже малейшие различия в энергии. Например, при оценке качества воды необходимо радиометрическое разрешение, чтобы различать тонкие различия в цвете океана.

Достижения в технологии дистанционного зондирования позволили значительно улучшить спутниковые изображения. Среди достижений были улучшения радиометрического разрешения — или того, насколько чувствителен инструмент к небольшим различиям в электромагнитной энергии.Датчики с высоким радиометрическим разрешением могут различать большие детали и вариации света. (Снимки обсерватории Земли НАСА, сделанные Джошуа Стивенсом с использованием данных Landsat Геологической службы США.)

Пространственное разрешение определяется размером каждого пикселя в цифровом изображении и площадью поверхности Земли, представленной этим пикселем. Например, большинство полос, наблюдаемых спектрорадиометром среднего разрешения (MODIS), имеют пространственное разрешение 1 км; каждый пиксель представляет собой участок земли размером 1 км x 1 км.MODIS также включает диапазоны с пространственным разрешением 250 м или 500 м. Чем выше разрешение (чем ниже число), тем больше деталей вы видите. На изображении ниже вы можете увидеть разницу в пикселизации между изображением 30 м / пиксель, изображением 100 м / пиксель и изображением 300 м / пиксель.

Данные Landsat 8 от 7 июля 2019 г. над Рейкьявиком, Исландия. Предоставлено Обсерваторией Земли НАСА.

Верх куба представляет собой изображение в искусственных цветах, которое подчеркивает структуру воды и пруда-испарителя справа.Стороны куба представляют собой срезы, показывающие края вершины всех 224 спектральных каналов AVIRIS. Верхние стороны сторон находятся в видимой части спектра (длина волны 400 нанометров), а нижние — в инфракрасном (2500 нанометров).

Спектральное разрешение — это способность датчика различать более тонкие длины волн, то есть иметь больше и более узкие полосы. Многие датчики считаются мультиспектральными, то есть имеют от 3 до 10 диапазонов.Датчики с сотнями и даже тысячами полос считаются гиперспектральными. Чем уже диапазон длин волн для данной полосы, тем точнее спектральное разрешение. Например, бортовой спектрометр видимого / инфракрасного изображения (AVIRIS) собирает информацию в 224 спектральных каналах. Куб справа представляет детали в данных. На этом уровне детализации можно различать типы горных пород и минералов, типы растительности и другие особенности. В кубе небольшая область высокого отклика в правом верхнем углу изображения находится в красной части видимого спектра (около 700 нанометров) и обусловлена ​​наличием 1-сантиметрового (полдюймового) ) красные рассольные креветки в пруду-испарителе.

Временное разрешение — это время, за которое спутник совершает полный оборот по орбите и повторно посещает ту же зону наблюдения. Это разрешение зависит от орбиты, характеристик датчика и ширины полосы захвата. Поскольку геостационарные спутники соответствуют скорости вращения Земли, временное разрешение намного лучше, примерно 30 с — 1 мин. Спутники на полярной орбите имеют временное разрешение, которое может варьироваться от 1 до 16 дней. Например, MODIS имеет временное разрешение 1-2 дня, что позволяет нам визуализировать Землю, как она меняется день ото дня.Landsat, с другой стороны, имеет более узкую полосу обзора и временное разрешение 16 дней; показывает не ежедневные изменения, а изменения раз в два месяца.

тайлов MODIS против тайлов Landsat. MODIS имеет гораздо больший образец, чем Landsat; и, следовательно, временное разрешение 1-2 дня по сравнению с 16 у Landsat. Красные точки обозначают центральную точку каждого тайла Landsat.

Почему бы не создать датчик с высоким пространственным, спектральным и временным разрешением? Сложно объединить все желаемые функции в один удаленный датчик; для получения данных наблюдений с высоким пространственным разрешением (например, Landsat) требуется более узкая полоса обзора, что, в свою очередь, требует больше времени между наблюдениями данной области, что приводит к более низкому временному разрешению.Исследователям приходится идти на компромисс. Вот почему очень важно понимать, какие данные необходимы для той или иной области исследования. При исследовании погоды, которая очень динамична во времени, очень важно иметь точное временное разрешение. При исследовании сезонных изменений растительности можно пожертвовать прекрасным временным разрешением ради более высокого спектрального и / или пространственного разрешения.

Обработка, интерпретация и анализ данных

Данные дистанционного зондирования, полученные с помощью приборов на борту спутников, требуют обработки, прежде чем они станут доступны большинству исследователей и пользователей прикладных наук.Большинство необработанных спутниковых данных НАСА (уровень 0, см. Уровни обработки данных) обрабатываются на объектах систем обработки данных под руководством научных исследователей (SIPS). Все данные обрабатываются как минимум до Уровня 1, но большинство из них имеют связанные продукты Уровня 2 (производные геофизические переменные) и Уровня 3 (переменные, отображаемые в единых масштабах пространственно-временной сетки). У многих даже есть продукты уровня 4. Данные НАСА по науке о Земле хранятся в одном из Центров распределенного активного архива (DAAC).

Большинство данных хранятся в формате иерархических данных (HDF) или общей сетевой форме данных (NetCDF).Доступны многочисленные инструменты данных для подмножества, преобразования, визуализации и экспорта в различные другие форматы файлов.

После обработки данных их можно использовать в различных приложениях, от сельского хозяйства до водных ресурсов, здоровья и качества воздуха. Отдельный датчик не может ответить на все вопросы исследования в рамках данного приложения. Пользователи часто нуждаются в использовании нескольких датчиков и продуктов данных для решения своего вопроса, принимая во внимание ограничения данных, предоставляемых с различным спектральным, пространственным и временным разрешением.

Создание спутниковых изображений

Многие датчики собирают данные на разных спектральных длинах волн. Например, первый диапазон Landsat 8 собирает данные при 0,433–0,453 мкм, а диапазон MODIS — 0,620–0,670 мкм. Landsat 8 имеет в общей сложности 11 диапазонов, тогда как MODIS имеет 36 диапазонов, все из которых измеряют различные области электромагнитного спектра. Полосы можно комбинировать для получения изображений данных, чтобы выявить различные особенности ландшафта. Часто изображения данных используются для выделения характеристик изучаемого региона или для определения области исследования.

Для полноцветного (красного, синего, зеленого (RGB)) изображения со спутника Landsat полосы 4, 3, 2 объединяются соответственно; с совместным НАСА / NOAA Национальным полярно-орбитальным партнерством Суоми (Suomi NPP) Набор радиометров для визуализации видимых инфракрасных изображений (VIIRS), истинное цветное изображение: красный = диапазон I1, зеленый = диапазон M4, синий = диапазон M3. На полноцветных изображениях Земля изображена так, как вы видите ее сверху. Однако другие комбинации могут быть использованы для конкретных научных приложений — от мониторинга наводнений до определения границ урбанизации и картографирования растительности.Например, с данными VIIRS создание изображения в ложных цветах (R = M11, G = I2, B = I1) полезно для различения шрамов от ожогов от невысокой растительности или голой почвы, а также для выявления затопленных территорий. Чтобы увидеть больше комбинаций диапазонов от Landsat, ознакомьтесь с ремиксом диапазонов NASA Scientific Visualization Studio Landsat Band Remix или в статье Earth Observatory Many Hues of London. Чтобы узнать о других распространенных комбинациях полос, см. «Как интерпретировать распространенные изображения в ложных цветах» Earth Observatory; в статье представлены общие комбинации полос, а также даны подробные сведения об интерпретации изображений.

Шрамы от пожара сильно отражаются в диапазоне 7 от спутника Landsat, который собирает данные в коротковолновом инфракрасном диапазоне. Его невозможно пропустить на правом изображении ниже в виде красноватого пятна, тогда как на стандартном изображении RGB слева шрам от огня даже не распознается. Предоставлено: НАСА.

Интерпретация изображений

После обработки данных в изображения с различными комбинациями диапазонов они могут помочь в принятии решений по управлению ресурсами и оценке стихийных бедствий; образы просто нужно интерпретировать.Для начала есть несколько стратегий (адаптированных из книги «Как интерпретировать спутниковое изображение» Обсерватории Земли).

1. Знайте масштаб — существуют разные масштабы, основанные на пространственном разрешении изображения, и каждый масштаб обеспечивает разные важные функции. Например, при отслеживании наводнения подробный вид с высоким разрешением покажет, какие дома и предприятия окружены водой. Более широкий вид ландшафта показывает, какие части округа или мегаполиса затоплены и, возможно, откуда идет вода.Еще более широкий вид показал бы весь регион — затопленную речную систему или горные хребты и долины, контролирующие течение. Вид в полушарии покажет движение погодных систем, связанных с наводнениями.
2. Ищите узоры, формы и текстуры — многие особенности легко определить по их узору или форме. Например, сельскохозяйственные угодья имеют очень геометрическую форму, обычно это круги или прямоугольники. Прямые линии обычно представляют собой искусственные сооружения, такие как дороги или каналы.
3. Определите цвета — при использовании цвета для различения деталей важно знать комбинацию полос, использованную при создании изображения. Истинные или естественные цветные изображения — это в основном то, что мы могли бы увидеть собственными глазами, глядя вниз из космоса. Вода поглощает свет, поэтому обычно кажется черной или синей; однако солнечный свет, отражающийся от поверхности, может сделать ее серой или серебристой. Осадок может влиять на цвет воды, делая ее более коричневой, как и водоросли, делая ее более зеленой. Цвет растений варьируется в зависимости от сезона: весной и летом обычно ярко-зеленый; осень может иметь оранжевый, желтый и коричневый цвета; а зимой может быть больше коричневых.Голая земля обычно имеет оттенок коричневого; однако это зависит от минерального состава осадка. Городские районы обычно серые из-за обширного бетона. Лед и снег белые, но облака тоже. При использовании цвета важно идентифицировать предметы, чтобы использовать окружающие элементы, чтобы поместить предметы в контекст.
4. Подумайте о том, что вы знаете — знание области, которую вы наблюдаете, помогает идентифицировать эти особенности. Например, знание того, что эта территория недавно была сожжена лесным пожаром, может помочь определить, почему растительность может выглядеть немного иначе.

Количественный анализ

Различные типы земного покрова легче различать с помощью алгоритмов классификации изображений. Классификация изображений использует спектральную информацию о каждом отдельном пикселе. Программа, использующая алгоритмы классификации изображений, может автоматически группировать пиксели в так называемой неконтролируемой классификации. Пользователь также может указать области известного типа земного покрова, чтобы «обучить» программу группировать подобные пиксели; это называется контролируемой классификацией.Карты или изображения также можно интегрировать в географическую информационную систему (ГИС), а затем каждый пиксель можно сравнить с другими данными ГИС, такими как данные переписи населения. Для получения дополнительной информации об интеграции данных НАСА о Земле в ГИС посетите страницу Earthdata GIS.

Спутники

также часто оснащены различными датчиками, измеряющими биогеофизические параметры, такие как температура поверхности моря, двуокись азота или другие атмосферные загрязнители, ветер, аэрозоли и биомасса. Эти параметры можно оценить с помощью методов статистического и спектрального анализа.

Следопыты данных

Чтобы помочь приступить к исследованиям на основе приложений с использованием данных дистанционного зондирования, Data Pathfinders предоставляет руководство по выбору продуктов данных, ориентированное на конкретные научные дисциплины и области применения, такие как упомянутые выше. Следопыты предоставляют прямые ссылки на наиболее часто используемые наборы данных и продукты данных из коллекций данных НАСА по науке о Земле и ссылки на инструменты, которые предоставляют различные способы визуализации или разбивки данных на части, с возможностью сохранения данных в различных форматах файлов.

.

Что такое датчик? Различные типы датчиков, приложения

Мы живем в мире датчиков. Вы можете найти различные типы датчиков в наших домах, офисах, автомобилях и т. Д., Которые облегчают нашу жизнь, включая свет, обнаруживая наше присутствие, регулируя температуру в помещении, обнаруживая дым или огонь, готовя нам вкусный кофе, открывая двери гаража. как только наша машина у дверей и много других задач.

Все эти и многие другие задачи автоматизации возможны благодаря датчикам.Прежде чем перейти к деталям того, что такое датчик, каковы различные типы датчиков и области применения этих различных типов датчиков, мы сначала рассмотрим простой пример автоматизированной системы, которая возможна благодаря датчикам ( а также многие другие компоненты).

Применение датчиков в реальном времени

Пример, о котором мы говорим, — это система автопилота в самолетах. Почти все гражданские и военные самолеты имеют функцию автоматического управления полетом или иногда называются автопилотом.

Система автоматического управления полетом состоит из нескольких датчиков для различных задач, таких как контроль скорости, высоты, положения, дверей, препятствий, топлива, маневрирования и многого другого. Компьютер берет данные со всех этих датчиков и обрабатывает их, сравнивая с заранее заданными значениями.

Затем компьютер передает управляющий сигнал различным частям, таким как двигатели, закрылки, рули направления и т. Д., Которые помогают обеспечить плавный полет. Комбинация датчиков, компьютеров и механики позволяет управлять самолетом в режиме автопилота.

Все параметры, то есть датчики (которые предоставляют входные данные для компьютеров), компьютеры (мозги системы) и механики (выходные данные системы, такие как двигатели и моторы) одинаково важны для построения успешной автоматизированной системы.

Но в этом руководстве мы сконцентрируемся на сенсорной части системы и рассмотрим различные концепции, связанные с сенсорами (например, типы, характеристики, классификация и т. Д.).

Что такое датчик?

Существует множество определений того, что такое датчик, но я хотел бы определить датчик как устройство ввода, которое обеспечивает выход (сигнал) по отношению к определенной физической величине (вход).

Термин «устройство ввода» в определении датчика означает, что он является частью более крупной системы, которая обеспечивает ввод данных для основной системы управления (например, процессора или микроконтроллера).

Еще одно уникальное определение датчика заключается в следующем: это устройство, которое преобразует сигналы из одной энергетической области в электрическую. Определение сенсора можно понять, если мы рассмотрим пример.

Простейшим примером датчика является LDR или светозависимый резистор.Это устройство, сопротивление которого зависит от интенсивности света, которому оно подвергается. Когда свет, падающий на LDR, больше, его сопротивление становится намного меньше, а когда света меньше, ну, сопротивление LDR становится очень высоким.

Мы можем подключить этот LDR к делителю напряжения (вместе с другим резистором) и проверить падение напряжения на LDR. Это напряжение можно откалибровать по количеству света, падающего на LDR. Следовательно, датчик освещенности.

Теперь, когда мы узнали, что такое датчик, мы продолжим классификацию датчиков.

Классификация датчиков

Существует несколько классификаций датчиков, составленных разными авторами и экспертами. Некоторые из них очень простые, а некоторые очень сложные. Следующая классификация датчиков может уже использоваться специалистом в данной области, но это очень простая классификация датчиков.

В первой классификации датчиков они делятся на активные и пассивные. Активные датчики — это датчики, которым требуется внешний сигнал возбуждения или сигнал мощности.

С другой стороны, пассивные датчики

не требуют внешнего сигнала питания и напрямую генерируют выходной сигнал.

Другой тип классификации основан на средствах обнаружения, используемых в датчике. Некоторые из средств обнаружения: электрические, биологические, химические, радиоактивные и т. Д.

Следующая классификация основана на явлении преобразования, то есть на входе и выходе. Некоторые из распространенных явлений преобразования: фотоэлектрические, термоэлектрические, электрохимические, электромагнитные, термооптические и т. Д.

Окончательная классификация датчиков — аналоговые и цифровые датчики. Аналоговые датчики выдают аналоговый выходной сигнал, то есть непрерывный выходной сигнал в зависимости от измеряемой величины.

Цифровые датчики

, в отличие от аналоговых датчиков, работают с дискретными или цифровыми данными. Данные в цифровых датчиках, которые используются для преобразования и передачи, имеют цифровой характер.

Различные типы датчиков

Ниже приводится список различных типов датчиков, которые обычно используются в различных приложениях.Все эти датчики используются для измерения одного из физических свойств, таких как температура, сопротивление, емкость, проводимость, теплопередача и т. Д.

• Датчик температуры
• Датчик приближения
• Акселерометр
• ИК-датчик (инфракрасный датчик)
• Датчик давления
• Датчик освещенности
• Ультразвуковой датчик
• Датчик дыма, газа и алкоголя
• Датчик касания
• Датчик цвета
• Датчик влажности
• Датчик наклона
• Датчик расхода и уровня

Мы вкратце рассмотрим некоторые из вышеупомянутых датчиков.Дополнительная информация о датчиках будет добавлена ​​позже. Список проектов, использующих вышеуказанные датчики, приведен в конце страницы.

Датчик температуры

Одним из самых распространенных и популярных датчиков является датчик температуры. Датчик температуры, как следует из названия, определяет температуру, то есть измеряет изменения температуры.

В датчике температуры изменения температуры соответствуют изменению его физических свойств, таких как сопротивление или напряжение.

Существуют различные типы датчиков температуры, такие как микросхемы датчиков температуры (например, LM35), термисторы, термопары, резистивные датчики температуры и т. Д.

Датчики температуры

используются везде, например, в компьютерах, мобильных телефонах, автомобилях, системах кондиционирования воздуха, в промышленности и т. Д.

В этом проекте реализован простой проект с использованием LM35 (датчик температуры по шкале Цельсия): СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ .

Датчики приближения

Датчик приближения — это датчик бесконтактного типа, который определяет присутствие объекта.Датчики приближения могут быть реализованы с использованием различных методов, таких как оптические (например, инфракрасные или лазерные), ультразвуковые, на эффекте Холла, емкостные и т. Д.

Некоторые из применений датчиков приближения: мобильные телефоны, автомобили (датчики парковки), промышленность (выравнивание объектов), определение расстояния до земли в самолетах и ​​т. Д.

В данном проекте реализован датчик приближения

при парковке задним ходом: ЦЕПЬ ДАТЧИКА ЗАДНЕЙ ПАРКОВКИ .

Инфракрасный датчик (ИК-датчик)

Инфракрасные датчики

или инфракрасный датчик — это датчик на основе света, который используется в различных приложениях, таких как обнаружение приближения и объектов.ИК-датчики используются в качестве датчиков приближения почти во всех мобильных телефонах.

Существует два типа инфракрасных или инфракрасных датчиков: пропускающий и отражающий. В ИК-датчике пропускающего типа ИК-передатчик (обычно ИК-светодиод) и ИК-датчик (обычно фотодиод) расположены лицом друг к другу, так что, когда объект проходит между ними, датчик обнаруживает объект.

Другой тип ИК-датчика — ИК-датчик отражающего типа. При этом передатчик и детектор располагаются рядом друг с другом лицом к объекту.Когда объект приближается к датчику, датчик обнаруживает объект.

Различные приложения, в которых используется ИК-датчик: мобильные телефоны, роботы, промышленная сборка, автомобили и т. Д.

Небольшой проект, в котором ИК-датчики используются для включения уличных фонарей: УЛИЧНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК-ДАТЧИКОВ .

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик — это устройство бесконтактного типа, которое можно использовать для измерения расстояния, а также скорости объекта.Ультразвуковой датчик работает на основе свойств звуковых волн с частотой выше, чем у человеческого слышимого диапазона.

Используя время распространения звуковой волны, ультразвуковой датчик может измерить расстояние до объекта (аналогично SONAR). Свойство звуковой волны Доплеровский сдвиг используется для измерения скорости объекта.

Дальномер на базе Arduino — это простой проект, использующий ультразвуковой датчик: ПОРТАТИВНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАМЕТР .

Ниже приводится небольшой список проектов, основанных на нескольких из вышеупомянутых датчиков.

Датчик освещенности — СВЕТИЛЬНИК, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ LDR

Датчик дыма — ЦЕПЬ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЫМОВОГО ДЕТЕКТОРА

Датчик алкоголя — КАК ЗАВОДИТЬ КОНТУРУ ДЫХАТЕЛЬНОГО АЛКОГОЛЯ?

Датчик касания — ЦЕПЬ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ СЕНСОРНОГО ДИММЕРА, ИСПОЛЬЗУЯ ARDUINO

Датчик цвета — ДЕТЕКТОР ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ARDUINO

Датчик влажности

— ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ DHT11 НА ARDUINO

Датчик наклона — КАК СДЕЛАТЬ ДАТЧИК НАКЛОНА С ARDUINO?

В этой статье мы узнали о том, что такое датчик, какова классификация датчиков и различные типы датчиков, а также их практическое применение.

.

Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Различные типы датчиков с приложениями

Введение в датчики

В мире полно датчиков. В своей повседневной жизни мы сталкиваемся с автоматизацией во всех сферах деятельности. Автоматизация включает в себя включение света и вентиляторов с помощью мобильных телефонов, управление телевизором с помощью мобильных приложений, регулировку температуры в помещении, датчики дыма и т. Д. Все это осуществляется с помощью датчиков.В наши дни любой продукт на базе встроенной системы имеет встроенные датчики.

Существует множество приложений, таких как камера видеонаблюдения с мобильным управлением, приложения для мониторинга и прогнозирования погоды и т. Д. Датчики играют очень важную роль в мониторинге и обнаружении в здравоохранении. Поэтому, прежде чем создавать датчик, использующий приложение, мы должны понять, что именно делает датчик и сколько типов датчиков доступно.

Что такое датчик?

Датчик определяется как устройство или модуль, который помогает обнаруживать любые изменения физических величин, таких как давление, сила или электрическая величина, такая как ток или любая другая форма энергии .После наблюдения за изменениями датчик отправляет обнаруженный ввод на микроконтроллер или микропроцессор.

Наконец, датчик выдает читаемый выходной сигнал, который может быть оптическим, электрическим или любым другим сигналом, который соответствует изменению входного сигнала. В любой системе измерения датчики играют главную роль. Фактически, датчики — это первый элемент в блок-схеме системы измерения, который вступает в прямой контакт с переменными для получения достоверных выходных данных. Теперь вы знаете Что на самом деле означает датчик ? дайте нам знать о некоторых его типах и их применениях, как показано ниже.

Классификация датчиков

1. Активные и пассивные датчики
2. Аналоговые и цифровые датчики

Активные датчики:

Активные датчики — это типы датчиков, которые выдают выходной сигнал с помощью внешнего источника возбуждения. Собственные физические свойства датчика меняются в зависимости от приложенного внешнего воздействия. Поэтому их еще называют самогенерирующимися датчиками.

Примеры: LVDT и тензодатчик.

Пассивные датчики:

Пассивные датчики — это датчики, вырабатывающие выходной сигнал без помощи внешнего источника возбуждения. Им не нужны дополнительные стимулы или напряжение.

Пример: термопара, которая генерирует значение напряжения, соответствующее приложенному теплу. Не требует внешнего источника питания.

Аналоговые и цифровые датчики

Различные типы цифровых и аналоговых датчиков перечислены ниже один за другим с указанием их приложений.

Различные типы датчиков

Существуют различные типы датчиков, используемых для измерения физических свойств, таких как сердцебиение и пульс, скорость, теплопередача, температура и т. Д. Типы датчиков перечислены ниже, и мы обсудим обычные типы один за другим подробно с использованием и приложениями.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Типы датчиков

Аналоговые датчики

Датчик, вырабатывающий непрерывный сигнал по времени с аналоговым выходом, называется аналоговыми датчиками.Генерируемый аналоговый выход пропорционален измеренному или входному сигналу, подаваемому в систему. Как правило, на выходе создается аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 5 В или ток. Различные физические параметры, такие как температура, напряжение, давление, смещение и т. Д., Являются примерами непрерывных сигналов.

Примеры: акселерометры, датчики скорости, датчики давления, световые датчики, датчики температуры.

ИК-датчик (инфракрасный датчик)

Когда мы смотрим на электромагнитный спектр, инфракрасная область делится на три области: ближняя инфракрасная, средняя инфракрасная и дальняя инфракрасная области.Инфракрасный спектр имеет более высокий частотный диапазон, чем микроволновый, и меньшую частоту, чем видимый свет. Инфракрасный датчик используется для испускания и обнаружения ИК-излучения. По этому принципу ИК-датчик может использоваться как детектор препятствий. Есть два типа ИК-датчиков: активные и пассивные ИК-датчики.

Пассивный ИК-датчик: Когда датчик не использует какой-либо ИК-источник для обнаружения энергии, излучаемой препятствиями, он действует как пассивный ИК-датчик. Такие примеры, как термопара, пироэлектрический детектор и болометры, относятся к пассивным датчикам.

Активный ИК-датчик: Когда есть два компонента, которые действуют как ИК-источник и ИК-детектор, они называются активным датчиком. Светодиод или лазерный диод действуют как источник ИК-излучения. Фотодиод или фототранзисторы действуют как ИК-детектор.

Связанное сообщение: Схема, работа и применение инфракрасного датчика движения PIR

Датчики температуры и термопары

Как уже говорилось, аналоговый датчик выдает сигналы, которые непрерывно меняются во времени.Выходное значение датчика будет очень маленьким в диапазоне микровольт или милливольт. По этой причине для усиления требуются схемы формирования сигнала. Аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи используются для преобразования полученного аналогового сигнала в цифровое значение.

Датчик температуры определяет температуру и измеряет ее изменения. Другими типами датчиков температуры являются термопары, термисторы, резистивные температурные устройства (RTD) и микросхемы датчиков температуры (LM35) и т. Д.

Датчик приближения

Датчик приближения — это тип бесконтактного датчика, который используется для обнаружения объектов. Он не имеет физического контакта с объектом. Объект, расстояние до которого необходимо измерить, называется целью. В датчике приближения используется инфракрасный свет или электромагнитное излучение. Существуют различные типы датчиков приближения, такие как индуктивные, емкостные, ультразвуковые и т. Д. Приложения: обнаружение объектов для измерения скорости, идентификация вращения, обнаружение материала, датчик парковки заднего хода, подсчет объектов.

Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики используются для измерения расстояния или времени прохождения с помощью ультразвуковых волн. Источник будет использоваться для излучения ультразвуковой волны. После того, как волна попадает в цель, волны отражаются, и детектор улавливает сигнал. Время прохождения между прошедшей волной и отраженной волной измеряется с помощью ультразвукового датчика. В оптических датчиках используются два разных элемента — передатчик и приемник. В то время как ультразвуковой датчик использует один элемент для передачи и приема.

Акселерометры и датчик гироскопа

Акселерометр — это тип датчика, который используется для обнаружения изменений положения, скорости и вибрации путем определения движения. Он может быть аналогового или цифрового типа. В аналоговом акселерометре, в зависимости от величины ускорения, приложенного к акселерометру, вырабатывается непрерывный аналоговый сигнал напряжения.

Датчик гироскопа для определения и определения ориентации с помощью силы тяжести Земли i.е. он измеряет угловую скорость. Основное различие между акселерометрами и датчиками гироскопа заключается в том, что гироскоп может определять вращение, а акселерометр — нет. Другими словами, гироскоп измеряет любое вращение и не подвержен влиянию ускорения, а акселерометр не может отличить вращение от ускорения и не может работать, когда находится в центре вращения.

Датчик давления

Датчик давления работает при подаче входного напряжения и значения давления.Он выдает аналоговое выходное напряжение.

Датчик Холла

Датчик, работающий по принципу магнитного эффекта, называется датчиком Холла. Магнитное поле является входом, а электрический сигнал — выходом. Для активации датчика Холла применяется внешнее магнитное поле. Все магниты имеют две важные характеристики, а именно: плотность потока и полярность. Плотность магнитного потока всегда присутствует вокруг объекта. Следовательно, выходной сигнал датчика Холла будет функцией плотности потока.

Приложения: Одно из основных применений магнитных датчиков — в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушкой безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Датчики на эффекте Холла используются для определения положения по GPS, определения скорости и управления двигателем.

Датчик веса

Датчик веса используется для измерения веса.Вход — сила или давление, выход — значение электрического напряжения. Весоизмерительная ячейка измеряет вес объекта косвенным методом. Существует несколько типов весоизмерительных ячеек, а именно весоизмерительные ячейки с балкой, одноточечные весоизмерительные ячейки и тензодатчики сжатия.

Весоизмерительный датчик с балкой: Используется в промышленных приложениях , таких как машины, взвешивание резервуаров, медицинское оборудование

Тензодатчик с одной точкой: Они используются для низких приложений измерения веса таких как сборщики мусора и оборудование

Датчик давления сжатия: Используется для приложений измерения большого веса , таких как медицинское устройство, для управления насосом.

Применение аналоговых датчиков

Для обнаружения скрытых следов, неоднородностей в металлах, композитах, пластмассах, керамике, а также для определения уровня воды.

Цифровые датчики

Когда данные преобразуются и передаются в цифровом виде, они называются цифровыми датчиками. Цифровые датчики — это те, которые выдают дискретные выходные сигналы. Дискретные сигналы не будут непрерывными во времени и могут быть представлены в «битах» для последовательной передачи и в «байтах» для параллельной передачи.Величина измерения будет представлена ​​в цифровом формате. Цифровой выход может быть в виде логической 1 или логического 0 (ВКЛ или ВЫКЛ). Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабель используется для передачи на большие расстояния.

Датчик освещенности

Цифровой светодиод или опто-детектор, используемый для создания цифрового сигнала для измерения скорости вращения вала.К вращающемуся валу прикреплен диск. Вращающийся вал имеет по окружности прозрачные прорези. Когда вал вращается с определенной скоростью, вместе с ней вращается и диск. Датчик проходит через каждую прорезь на валу, что создает выходной импульс в виде логической 1 или логического 0. Выходные данные отображаются на ЖК-дисплее после прохождения счетчика / регистра.

Цифровой акселерометр

Цифровой акселерометр генерирует выходной сигнал прямоугольной формы переменной частоты. Метод получения прямоугольной волны — широтно-импульсная модуляция (ШИМ).На выходе из сигнала ШИМ ширина импульса прямо пропорциональна значению ускорения.

Другие типы цифровых датчиков: цифровой датчик температуры, энкодеры и т. Д.

Применение цифровых датчиков

1. Обнаружение утечек в газовых трубах и кабелях с помощью датчика давления
2. Контроль давления в шинах
3. Контроль воздушного потока
4. Уровень измерения
5. Ингаляторы (медицинское устройство)

Применение датчиков в реальном времени

Применение ИК-датчика:

Радиационные термометры: Работает благодаря наличию ИК-датчика.Температура объекта измеряется с помощью радиационных термометров.

Устройства ИК-изображения: ИК-датчики используются для отображения объектов. Они используются в камерах термографии, которые используются в качестве неинвазивной техники визуализации.

ИК-пульт для телевизора: В наши дни ИК-пульты для телевизора используются дома и в кинотеатрах. Они используют инфракрасный свет в качестве источника для общения. Пульт от ТВ состоит из кнопок и печатной платы. Печатная плата состоит из электрической цепи, которая используется для считывания или обнаружения нажатой кнопки.Как только кнопка нажата, сигнал передается в форме кода Морзе. Транзисторы используются для усиления сигнала. Наконец, он достигает ИК-светодиода. Конец печатной платы будет подключен к ИК-светодиоду. Датчик размещается на приемном конце телевизора. ИК-светодиод излучает ИК-свет, и датчик его распознает.

Внутри автомобиля — приложения датчика рулевого управления: В автомобиле датчики рулевого управления очень важны. Они измеряют угол поворота рулевого колеса и помогают в навигации.Эти датчики играют роль в системе электронного рулевого управления и рулевого управления с электроусилителем.

Внутри смартфона — Сенсорные приложения: В современном мире смартфон есть у каждого человека. Мобильные технологии содержат множество датчиков и средств автоматизации. Различные типы датчиков, такие как отпечатки пальцев, магнитометр, гироскоп, акселерометр, барометр, термометр, датчик приближения, монитор сердечного ритма, датчики света и многие другие.

Об авторе: Видья.M

— Бакалавр технологий (B.Tech) в области электроники и приборостроения 2011 — Магистр технологий (M.Tech) в биомедицинской инженерии 2014 — В настоящее время работает доцентом, Департамент контрольно-измерительной техники, Индия.

Вы также можете прочитать:

.

Метод обнаружения и особенности фотоэлектрических датчиков | Основы работы с датчиками: Вводное руководство по датчикам

Сквозная балка

Обнаружение происходит, когда цель пересекает оптическую ось между передатчиком и приемником фотоэлектрического датчика.

• ・ Большое расстояние обнаружения
• ・ Стабильная позиция обнаружения
• ・ Непрозрачные объекты, обнаруживаемые независимо от формы, цвета или материала
• ・ Мощный луч

Световозвращающий

Обнаружение происходит, когда цель пересекает оптическую ось между головкой датчика и отражателем.

• ・ Отражатель позволяет установку в ограниченном пространстве
• ・ Простое подключение
• ・ Более длинное расстояние обнаружения, чем у датчика диффузного отражения типа
• ・ Легко регулируемая оптическая ось
• ・ Непрозрачные объекты, обнаруживаемые независимо от формы, цвета или материала

Диффузное отражение

Обнаружение происходит, когда луч света, излучаемый на цель, отражается целью и принимается.

• ・ Экономия места (требуется только установка сенсорного блока)
• ・ Регулировка оптической оси не требуется
• ・ Обнаруживаемые светоотражающие прозрачные объекты
• ・ Возможна цветовая дифференциация

Отражающий сфокусированный луч

Обнаружение происходит, когда пятно луча, испущенное на цель, отражается целью и принимается.

• ・ Обнаружение мелких объектов
• ・ Маркировка цели обнаруживаемая
• ・ Обнаружение возможно через узкие отверстия между машинами
• ・ Пятно видимого луча

Небольшая определенная отражающая способность

Передающая и приемная части построены под углом, что позволяет обнаруживать в ограниченной области, где пересекаются оптические оси.

• ・ Влияние фона цели минимальное
• ・ Низкий гистерезис
• ・ Обнаруживаются небольшие перепады высот
• ・ Пятно видимого луча

Фиксированное расстояние

Обнаруживает цель на определенном расстоянии в соответствии с углом отраженного светового луча.

• ・ Не подвержен влиянию отражающих целей или фона
• ・ Стабильное обнаружение материалов с различным коэффициентом отражения и цветом
• ・ Высокоточное обнаружение мельчайших объектов
• ・ Пятно видимого луча

Распознавание блеска

Когда луч света попадает в цель, луч отражается по-разному в зависимости от блеска цели.Датчик определяет разницу в блеске в зависимости от отражения луча (зеркального или диффузного).

• ・ Возможно обнаружение в режиме онлайн.
• ・ На обнаружение не влияет целевой цвет.
• ・ Прозрачные цели могут быть обнаружены.

.