Sensoren voor een Flow Bench: 8 stappen

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Een stroombank in deze toepassing is een apparaat voor het meten van de luchtstroom door de inlaat- en uitlaatpoorten en kleppen van de verbrandingsmotor. Deze kunnen vele vormen aannemen, variërend van dure commerciële aanbiedingen tot doe-het-zelfvoorbeelden van twijfelachtige kwaliteit. Met moderne goedkope sensoren van verschillende typen is het echter heel goed mogelijk dat doe-het-zelfvoorbeelden gelijk zijn aan commerciële machines. Er is niets dat moeilijk te maken is en hoge vaardigheid is niet vereist. De foto's hierboven tonen de bank die ik heb gemaakt en die het centrum van deze Instructable vormt.

Dit document gaat niet over het maken van een flowbank maar over de instrumentatie en sensoren die ik op mijn eigen bank gebruik. Een flowbank maakt gebruik van een soort vacuümbron, hoewel vacuüm overdreven is omdat de zuigdepressie meestal lager is dan 28 watermeter, wat 1 psi of ~7000 Pa is.

Er zijn slechts twee essentiële parameters die moeten worden gemeten om de volumetrische luchtstroom te berekenen, beide zijn verschildrukmetingen. Een daarvan is de onderdruk die ervoor zorgt dat lucht door de motorpoort stroomt, met andere woorden dat is een maat voor de hoeveelheid "zuigen". De andere is het drukverschil over een stroombeperking om de werkelijke stroom te meten. Een orifice plate wordt het meest gebruikt, maar ik geef de voorkeur aan een venturibuis omdat deze efficiënter is. De hoofdsom is hetzelfde, ongeacht de aard van de beperking. Turbinemeters en MAP-sensoren (Manifold Absolute Pressure) die uit moderne auto's zijn gered, worden ook gebruikt, maar deze komen niet zo vaak voor en ik zal die niet bespreken.

Er zijn verschillende andere parameters en bijpassende sensoren die het nut van een stroombank kunnen verbeteren, zoals temperatuur, en ik zal ze in de volgende stappen bekijken.

Benodigdheden

materialen;

Verschillende sensoren zoals beschreven in de afzonderlijke stappen.

Vero-bord of met koper bekleed bord voor printplaten.

Verschillende weerstanden, condensatoren en andere elektronische componenten die worden gebruikt in eenvoudige circuits.

Een vorm van data-acquisitie. Ik gebruik een LabJack, maar hobbymicro's zoals de Arduino of Pi zouden geschikt zijn.

Een pc, ik gebruik een laptop met Windows.

Soldeer.

Gereedschap;

Soldeerbout.

De gebruikelijke verzameling gereedschappen voor het maken van circuits zoals draadknippers / strippers enz.

Stap 1: Drukverschilsensoren

Ik gebruik die geïllustreerd. Gegevensbladen en andere informatie vindt u op www.analogmicro.de. Deze sensoren kunnen hun metingen uitvoeren als een analoog spanningssignaal of via een IC2-bus. Ik gebruik de analoge uitgang.

Ze meten de verschildruk, waarvoor twee drukingangen nodig zijn, dat wil zeggen dat ze een waarde afgeven die het drukverschil tussen de twee ingangen is. Op de schets is te zien dat één sensor is aangesloten op twee aftakkingen op een venturi om het werkelijke debiet te meten. Een andere sensor meet de depressie in het plenum. Dit verwijst naar de luchtdruk in de omgeving en dus wordt één keer tikken opengelaten voor de atmosfeer.

Deze twee sensoren alleen zijn voldoende om bruikbare stromingsmetingen te leveren, maar de resultaten worden beïnvloed door omgevingscondities en voor herhaalbaarheid is het noodzakelijk om de metingen aan te passen met behulp van barometrische druk, temperatuur en relatieve vochtigheid.

Stap 2: Temperatuursensoren

Ik gebruik er twee. Ze zijn van het halfgeleidertype, LM34, die ik in epoxy omhul in een aluminium behuizing voor robuustheid. Ik bevestig de ene aan de flowmeetventuri en de andere aan de te meten cilinderkop. De foto's laten dit beter zien dan woorden kunnen. De eerste foto toont een vastgebonden op de venturi, let ook op de drukaftakkingen die in de vorige stap naar de druksensoren gaan.

Stap 3: Vochtigheid en luchtdruksensoren

Deze zijn op een bord gemonteerd samen met verschillende verbindingen met andere sensoren en voedingen, evenals verbinding met een LabJack die ik gebruik om de sensoruitgangen te verzamelen en de gegevens naar een pc te sturen voor analyse.

Stap 4: Wervelmeter

Flow door een poort is niet de enige parameter van belang die we kunnen meten met een flowbank als we de juiste sensoren hebben. Werveling is een maat voor het roterende aspect van de luchtstroom in een motor. Het is interessant omdat werveling helpt om de brandstof met de lucht te mengen en de verbranding van de motor beïnvloedt.

Ik heb een waaier gemaakt die na een rustperiode dicht bij het toerental van de gaswerveling draait. Aan het andere uiteinde van de as zit een ingekeept wiel. De inkepingsbewegingen worden gedetecteerd door twee optische sensoren van het gap-type. Ik gebruik er twee omdat ze met de juiste positionering de A- en B-signalen van een kwadratuur-encoder leveren. Hierdoor kan mijn software RPM en richting berekenen. Het oscilloscoopbeeld toont de output van de twee sensoren.

Stap 5: Een hulpmiddel voor een sensor

Bij deze stap gaat het niet om een sensor als zodanig, maar om een lokaal meetinstrument voor de stroomsnelheid dat is aangesloten op een derde druksensor. Het is een pitotbuis zoals de apparaten die in vliegtuigen worden gebruikt om de luchtsnelheid te meten. Het is 180 graden gebogen. zodat het in een haven kan worden ingebracht en lokale snelheden kan meten om een kaart op te bouwen van de snelheidsverdeling in verschillende delen van de haven.

Stap 6: Alles samenvoegen

Ik zei dat ik een LabJack (labjack.com) gebruik om de gegevens te verzamelen. Dit is een redelijk geprijsd data-acquisitiesysteem dat gegevens terugstuurt naar een pc en instructies ontvangt van de pc. Ik heb de meeste LabJack-ingangen enz. aangesloten op een D25-connector waardoor ik deze snel van taak naar taak kan veranderen.

Alle sensoruitgangen worden ter bescherming in een speciale doos (een projectdoos voor RS-componenten) gebracht en bieden een enkele locatie voor een kabel om aan te sluiten op de LabJack. De druksensoren bevinden zich ook in deze doos.

Stap 7: Hoe alles is aangesloten

Hier zijn enkele ruwe circuitschetsen die ik voor een vriend heb gemaakt. Misschien niet netjes of uitgebreid, maar ze tonen de algemene lay-out. Ze presenteerden hier op FWIW-basis.

Stap 8: Software

Ik heb software geschreven in Delphi (Pascal voor Windows) om de gegevensverzameling door de LabJack te controleren en gegevensverwerkingsfuncties te bieden. De foto's zijn screenshots van een aantal vensters. De eerste laat zien hoe de gegevens worden getabelleerd en geplot. De LabJack wordt geleverd met Windows-stuurprogramma's waarmee u eenvoudig besturingsfuncties in uw eigen programma's kunt opnemen. De LabJack heeft twee methoden om gegevens te verzenden, de eerste is wat ik "vragen en ontvangen" noem. De pc-software vraagt om gegevens en de LabJack stuurt deze. Dat is de modus die ik gebruik bij de flowbank. De andere modus is "streaming" en is sneller, gegevens worden continu verzonden en hoeven alleen aan het begin te worden gevraagd. Ik gebruik die modus op mijn schokdyno die kort wordt beschreven in een andere recente Instructable die te vinden is op:

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