Что за датчик стоит на воздушном фильтре


как проверить мультиметром и ремонт своими руками

Основные признаки неисправности ДМРВ — потеря мощности двигателя, затрудненный пуск, «плавающие» обороты мотора. Чтобы узнать точную причину поломки расходомера, надо визуально осмотреть устройство и потом протестировать его сканером (через Опендиаг), вольтметром или мотортестером.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

К чему приводит неисправность ДМРВ?

Работа двигателя с неработающим/неисправным расходомером вызывает детонацию топливной смеси в камере сгорания. Это влияет на работу КШМ (кривошипно-шатунный механизм) и разрушает поверхность поршня, что может стать причиной «клина» двигателя.

Какие показания должен выдавать исправный ДМРВ?

Напряжение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) расходомера при нерабочем двигателе должно составлять 0,996 V. Показатели 1,016 и 1,025 V приемлемы, но если они достигают более 1,035 вольт, значит, чувствительный элемент ДМРВ засорен.

Чтобы точно определить степень отклонения значений рабочего расходомера от нормальных показателей, необходимо оценить работу двигателя на разных оборотах.

Например, для инжекторного 1,5-литрового двигателя ВАЗ 2111, если он исправен, на холостом ходу (860–920 об/мин) верные показания составляют 9,5–10 кг/час, а на 2 тыс. об/мин — 19–21 кг/час. Если расходомер на 2 тыс. об/мин показывает около 17–18 кг, то автомобиль будет ехать стабильно. Если же значения составляют от 22 до 24 кг/час, то транспортное средство будет двигаться устойчиво, но потребление горючего на 100 км составит приблизительно 10–11 л. Кроме того, автомобиль станет плохо заводиться на морозе из-за перелива топлива при прогреве двигателя.

Признаки неисправности

ДМРВ находится в воздуховоде около воздушного фильтра. Он предназначен для определения количества поступающего воздуха. В зависимости от его показаний БУ будет показывать, сколько нужно топлива для образования качественной топливной смеси. Нормальным считается соотношение 1:14. Поэтому от правильности показаний расходомера зависит качество топливно-воздушной смеси.

Качественная работа ДМРВ зависит во многом от чистоты воздушного фильтра. Поэтому, если появились симптомы неисправности ДМРВ, прежде чем делать ремонт, следует проверить в первую очередь воздушный фильтр. Расходомер обычно не подлежит ремонту. Если он неисправен, то его меняют на новый прибор. Но его стоимость достаточно высока, поэтому следует сначала убедиться, что причины неполадок именно в датчике, не в других неисправностях машины.

Сигналом для диагностики являются следующие признаки неисправности ДМРВ:

  • на панели приборов появляется надпись Check Engine;
  • высвечивается ошибка, сообщающая о низком уровне сигнала ДМРВ;
  • двигатель плохо заводится «на холодную», очень медленно разгоняется, глохнет, падает его мощность;
  • высокий уровень расхода топлива;
  • мотор нестабильно работает на холостом ходу;
  • двигатель глохнет при переключении скоростей;
  • обороты либо повышенные, либо пониженные.

Существуют и другие симптомы «умирающего» датчика. Например, он может иметь трещины в гофрированном шланге, который соединяет дроссельную заслонку с датчиком. Если двигатель глохнет, возможны проблемы с электропитанием или повреждена проводка. Это сигнал для проверки электропроводки. При обнаружении неисправностей нужно выполнить ремонт электрики машины.

Кроме вышеперечисленных возможных признаков выхода из строя ДМРВ, следует провести диагностику уровня сигнала датчика.

Низкий уровень сигнала может означать следующее:

Не стоит делать выводы о неисправности датчика массового расхода воздуха, полагаясь только на перечисленные выше признаки. Следует провести полную диагностику двигателя и машины, так как признаки поломки расходомера, могут появиться при неисправности других устройств (например, из-за забитого воздушного фильтра). Тогда нужен ремонт этих устройств, чтобы восстановить работоспособность авто.

Код ошибки ДМРВ

О наличии неисправности в работе ДМРВ могут сообщать такие ошибки:

  1. Р0100 — повреждение электрической цепи подключения датчика. Для устранения поломки нужно проверить проводку на целостность, поскольку возможно случайное отсоединение разъёма либо повреждение электроконтактов.
  2. Р0102 — на блок управления автомобиля начал поступать низкий сигнал, который зафиксирован на входе электролинии ДМРВ. Чтобы устранить причину поломки, необходимо проверить электропроводку и изоляционный слой кабеля, возможно окисление контактов разъёма проводки (т. н. фишки).
  3. Р0103 — критически высокий сигнал, зафиксированный на входе электролинии ДМРВ. Если причина неисправности заключается не в проводке, то потребуется визуальный осмотр и очистка расходомера или придётся его заменять на новый

Проверка и ремонт в домашних условиях

Существует восемь способов самостоятельной проверки амплитудных и частотных ДМРВ.

Способ №1 — отключение расходомера воздуха

Способ состоит в отключении датчика от топливной системы машины и проверки работоспособности системы без него. Для этого нужно отключить прибор от разъема и завести мотор. Без ДМРВ контроллер получает сигнал переходить в аварийный режим работы. Он готовит воздушно-топливную смесь лишь исходя из положения дроссельной заслонки. Если машина движется «резвее», не глохнет, значит, прибор неисправен и требуется его ремонт или замена.

Способ №2 — перепрошивка электронного блока управления

Если штатную прошивку изменили, то неизвестно, какая реакция контроллера в ней прошита на случай аварийной ситуации. В этом случае под упор дроссельной заслонки нужно попытаться засунуть пластину толщиной 1мм. Обороты должны увеличиться. Теперь нужно выдернуть фишку с расходомера воздуха. Если силовой агрегат будет продолжать работать, то причина неисправности — прошивка.

Способ №3 — установка исправного датчика

Установить заведомо исправную деталь и завести двигатель. Если после замены он стал работать лучше, мотор не глохнет, то требуется замена или ремонт устройства.

Способ №4 — визуальный осмотр

Для этого нужно крестовой отверткой открутить хомут, удерживающей гофру воздухосборника. Затем нужно отсоединить гофру и осмотреть внутренние поверхности гофры воздухосборника и датчика.

Осмотр гофры воздуховода

На них не должно быть следов масла и конденсата, поверхности должны быть в сухом и чистом состоянии. Если не следить за воздушным фильтром и редко его менять, то грязь может попасть на чувствительный элемент датчика и стать причиной его поломки. Это чаще всего встречающаяся неисправность. Следы масла могут появиться в расходомере при повышенном уровне масла в картере, а также если забит маслоотбойник вентиляционной системы картера. При необходимости нужно почистить поверхности с помощью специальных чистящих средств.

Способ №5 — проверка ДМРВ мультиметром

Для этого нужно включить тестер в режим, при котором проверяется постоянное напряжение. Предельное значение для измерений следует выставить 2В.

Схема работы ДМРВ

Распиновка датчика:

  1. Провод желтого цвета расположен ближе к лобовому стеклу. Он служит входом для сигнала с расходомера.
  2. Бело-серый провод – выход напряжения датчиков.
  3. Черно-розовый провод ведет к главному реле.
  4. Провод зеленого цвета служит для заземления датчиков, то есть идет на массу.

Провода могут иметь разные цвета, но их расположение неизменно. Для проверки нужно включить зажигание, но не заводить машину. Щуп красного цвета от мультиметра нужно подключить к желтому проводу, а черный нужно присоединить на массу, то есть к зеленому проводу. Измеряем напряжение между этими двумя выходами. Щупы мультиметра дают возможность присоединиться, не нарушая изоляции проводов.

На новом устройстве напряжение на выходе находится в пределах от 0,996 до 1,01 В.

Во время эксплуатации это напряжение постепенно увеличивается и по его значению можно судить об износе расходомера:

  • при хорошем состоянии датчика – напряжение от 1,01 до 1.02 В;
  • при удовлетворительном состоянии — от 1,02 до 1,03 В;
  • ресурс датчика заканчивается, если напряжение находится в пределах от 1,03 до 1,04 В;
  • о предсмертном состоянии говорит значение в пределах от 1.04 до 1,05, если противопоказаний нет, то можно продолжать пользоваться датчиком;
  • если напряжение превышает 1,05 В, ДМРВ требует замены.
Показания АЦП расходомера

Диагностика ДМРВ «Цешкой» не представляет ничего сложного и может быть выполнена своими руками.

Если на снятом датчике есть загрязнения, его можно почистить самому. Для его промывки можно воспользоваться WD-40. Чтобы почистить ДМРВ, нужно сначала снять с него патрубок, а потом демонтировать сам прибор. Внутри прибора находится сеточка и несколько проволок – датчиков.

На них нужно распылить чистящее средство и промыть. Затем дать высохнуть жидкости. Если грязь осталась, то процедуру следует повторить. Этим же средством нужно почистить патрубок. Он должен быть очищен от грязи и масляных пятен. Заменив воздушный фильтр, все детали нужно вернуть на место. После процедуры чистки в 80% можно восстановить работоспособность прибора, исчезает ошибка о пониженном уровне сигнала датчика (автор видео — «24 часа»).

Промывка датчика поможет избежать дорогостоящего ремонта.

Способ №6 — проверка с помощью сканера

Методика проверки:

  1. Установить на телефон (смартфон), планшет или переносной компьютер программу для диагностики (например, Torque Pro, Opendiag, BMWhat, OBD Авто Доктор).
  2. Подключить с помощью специального кабеля, Bluetooth-канала мобильного устройства либо ноутбук к диагностическому разъёму, расположенному на электронном блоке управления автомобиля.
  3. Запустить на телефоне (смартфоне) или компьютере утилиту для диагностики.
  4. Дождаться окончания сканирования программой всех узлов транспортного средства. В результате утилита проверит исправность каждого агрегата автомобиля.
  5. Расшифровать коды ошибок, которые покажет программа после завершения диагностики.

Для выполнения этого метода используются тестеры:

  • K-Line 409/1;
  • Сканматик;
  • ELM (ЕЛМ) 327;
  • OP-COM.

Способ №7 — проверка Васей Диагностом

Чтобы выявить неисправность ДМРВ, не снимая его с машины, нужно:

  1. Установить на портативный компьютер (ноутбук) программу под названием «ВАСЯ диагност» и запустить её.
  2. Подключить адаптер к диагностическому порту автомобиля.
  3. Выбрать из закладок «Блока управления» пункт «Электроника 1» или «01 – Электроника двигателя» для подключения к БУ автомобиля.
  4. Зайти в «Настраиваемые группы».
  5. Выбрать 211, 212 (значение по паспорту) и 213 (актуальное значение).
  6. Сравнить актуальные показатели с паспортными данными. Если отклонения высокие, значит, необходимо заменить ДМРВ.

Способ №8 — с помощью мотортестера

Данный способ используется для проверки расходомеров частотного типа.

Для проверки ДМРВ мотортестером (осциллографом), необходимо подключить его к датчику (зависит от марки автомобиля) и запустить двигатель.

Параметры проверки ДМРВ:

  • время переходного процесса при включенном зажигании;
  • показания расхода воздуха на холостом ходу и резком повышении оборотов двигателя;
  • напряжение в сети датчика.

Выходные данные индивидуальны для разных типов двигателей. Перед диагностикой следует уточнить актуальные показания у официального представителя.

Замена ДМРВ

Для замены датчика своими руками, нужно приготовить фигурную отвертку и ключ на «10».

Процедура замены состоит из следующих шагов:

  1. Сначала нужно выключить зажигание, открыть капот.
  2. Затем нужно отсоединить минусовую клемму на аккумуляторе.
  3. На следующем этапе нужно ослабить хомут, с помощью которого гофра присоединяется к ДМРВ.
  4. Далее снимаем гофру с патрубка.
  5. Затем нужно отогнуть гребенку и отсоединить разъем датчика.

    Отсоединение разъема датчика

  6. Затем, воспользовавшись ключом на «10», нужно отвернуть крепежные болты датчика к корпусу воздухофильтра.
  7. Теперь можно снять ДМРВ.
  8. Установка датчика своими руками осуществляется в обратной последовательности.

Таким образом, если машина глохнет, имеет все признаки поломки ДМРВ, то перед тем, как начинать его ремонт, следует проверить уровень его сигнала, он не должен быть низким, выполнить полную диагностику машины и отремонтировать все неисправные узлы и детали.

Важно регулярно проходить техосмотр авто и выполнять вовремя техническое обслуживание, тогда детали и узлы будут служить дольше.

Видео «Проверка ДМРВ с помощью мультиметра»

В этом видео от канала «Простое Мнение» демонстрируется, как проверить ДМРВ мультиметром.

 Загрузка ...

Что такое ДМРВ, почему он важен и как диагностировать его неисправность

Что такое ДМРВ


В современных моторах применяются два вида системы питания: при распределённом впрыске форсунка подаёт топливо во впускной патрубок, при непосредственном — в камеру сгорания. Для обеих систем важна корректная работа датчика массового расхода воздуха, который когда-то был механическим (флюгерного типа), а сейчас лишен подвижных механических частей и выполнен термоанемометрическим (от «анемо» — ветер). 

Датчик массового расхода воздуха может стоять не только на бензиновом, но и на дизельном моторе, где на него «завязана» работа клапана EGR (система рециркуляции выхлопных газов)

Как говорили шоферы старой школы, ДВС не работает в двух случаях: нечему гореть или нечем поджечь. ДМРВ как раз и сообщает электронному блоку управления о количестве поступающего воздуха, кислород которого и становится “топливом” для рабочей смеси. Получив такой сигнал, ЭБУ может обеспечить максимально полное сгорание. Устройство, расположенное во впускном тракте, состоит из двух резисторов, которые конструктивно могут быть выполнены в различных вариантах. В первом случае резистор подвергают воздействию проходящего воздуха: при изменении интенсивности потока он охлаждается, его внутреннее сопротивление меняется. Во втором случае он не обдувается — по разности показаний с двух резисторов и вычисляют объём воздуха, который нужно подать в цилиндры. 

На вторичный рынок датчик поставляется с защитными крышками-заглушками, чтобы исключить его загрязнение при транспортировке Так выглядит датчик на обычном вазовском двигателе. Демонтировать его из корпуса без спецключа не получитсяСнятый датчик в «голом виде». Хорошо виден чувствительный элемент

Исходя из данных по массе и температуре поступившего воздуха, ЭБУ определяет его плотность, а также просчитывает длительность открытия форсунок и количество топлива, которое подаётся в камеру сгорания. В общем, ДМРВ важен и для достижения максимальной мощности мотора, и для более полного сгорания (экологичности), и для экономичной езды. Выход из строя этого датчика, как и большинства остальных, приводит к срабатыванию сигнализатора Check Engine.

Check Engine может загореться по любому поводу. Если нет бортового компьютера с функцией диагностики, придется ехать на СТО, где есть сканер

Однако далеко не всегда владелец связывает сработавший "чек" с ДМРВ — особенно если двигатель работает без особых перебоев, а динамические характеристики автомобиля ничуть не ухудшились. Поэтому важно не оставлять загоревшийся индикатор неисправности двигателя без внимания, а считать ошибки диагностическим компьютером.

ДМРВ или ДАД?

Датчик абсолютного давления (ДАД) совместно с датчиком температуры (ДТВ) также контролирует, какое количество воздуха поступает во впускной коллектор. На основании этих показаний контроллер формирует команду-импульс на форсунки. Важное отличие ДАД от ДМРВ — отсутствие воздуха в корпусе, поскольку этот датчик работает на основе измерения показаний разницы давлений на входе и давления в вакуумной камере. Конструктивной особенностью ДАД является высокочувствительная диафрагма, которая растягивается под воздействием давления во впускном коллекторе. Этот процесс влияет на сопротивление тензорезисторов, вследствие чего изменяется напряжение. 

Датчик абсолютного давления (на фото) и ДМРВ работают по разным принципам ​

ДАД намного дешевле датчика массового расхода воздуха, однако алгоритм его работы менее совершенен. Да и вообще далеко не все блоки управления могут корректно работать с ДАД. Более того, при переходе на датчик абсолютного давления мотор может реагировать на открытие дросселя с гораздо большей задержкой, чем с родным ДМРВ. И, конечно же, просто заменить ДМРВ на ДАД без серьезных доработок не получится в силу разности их конструкции и даже расположения.

Есть двигатели, где выбормежду ДАД и ДМРВ не стоит, потому что на моторе присутствуют оба эти датчика сразу!

Обычно мысли об установке ДАД вместо штатного датчика массового расхода воздуха появляются при отказе последнего, а также во время тюнинга мотора — особенно если происходит перевод атмосферника на турбонаддув. Однако некоторые владельцы сознательно отказываются от ДМРВ из-за его высокой стоимости и не самого большого ресурса. Ведь при неудачном стечении обстоятельств датчик может выйти из строя уже через 60-70 тысяч километров пробега, а к цифре 120-130 тысяч на одометре многих бюджетных автомобилей он практически гарантированно "умирает".

Но те, кто не заморачивается доработками двигателя, обычно ездят со штатным датчиком массового расхода воздуха, а не заменяют его связкой ДАД+ДТВ (датчик температуры воздуха). Тем более, что далеко не все блоки управления двигателем работают с датчиком абсолютного давления лучше, чем с родным ДМРВ. Какой из датчиков более совершенен по конструкции, однозначно ответить сложно – тем более, если речь идёт о попытке замены одного (и часто уже неисправного) расходомера другим. Ведь история знает множество примеров, когда счастливые владельцы наматывали по несколько сотен тысяч километров как на двигателе с родным расходомером, так и на моторе с датчиком абсолютного давления, особенно если последний штатно ставили на заводе.

Можно ли обойтись без него?

Отказ ДМРВ приводит к срабатыванию "чека", но двигатель при этом будет работать и дальше. Правда, в зависимости от новизны прошивки ЭБУ, "аварийная" программа, не увидев сигнала, может поднять обороты холостого хода примерно до 1 500 об/мин. На относительно новых версиях программного обеспечения неисправность датчика приводит лишь к повышению расхода топлива или падению динамики. В любом случае, ошибка датчика массового расхода воздуха является важной причиной для того, чтобы проверить его, хотя бы измерив напряжение.

При некорректной работе ДМРВ электроника может начать переобогащать рабочую смесь

Игнорировать неисправность не стоит, поскольку даже на относительно простых автомобилях (переднеприводная линейка Lada первых поколений) отказ ДМРВ грозит заметным перерасходом бензина либо ослаблением выходных характеристик мотора. Именно поэтому ответ на популярный вопрос «Можно ли вообще обойтись без ДМРВ, если он заложен в конструкцию машины?» однозначен и звучит так: нет, нельзя.

Как диагностировать неисправность?

Кроме косвенных признаков, о которых мы упоминали выше, существует вполне объективный параметр, указывающий на состояние датчика и его ресурс — это рабочее напряжение при включенном зажигании. Изучимего на примере «вазовского» датчика как одного из самых распространённых.

Схема подключения ДМРВ на двигателе ВАЗ

Подключив мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения и включив зажигание, можно снять показания по выходному напряжению ДМРВ. Для новой или "эталонной" детали он составляет 0,996 В. 

Такое напряжение указывает на то, что датчик работает как новыйОдин из вариантов измерения напряжения – прямо через разъем подключения датчика

Дальше параметры оцениваются так:

1,010-1,019 В — хорошее состояние, о замене пока не нужно думать
1,020-1,029 В – датчик работоспособен, это примерно половина остаточного ресурса
1,030-1,039 В — еще исправен, но ресурс подходит к концу
1,040-1,049 В – ДМРВ на грани выхода из строя, скоро потребует замены
1,050 В и выше — расходомер требует немедленной замены

При параметре 1,016 В (первое фото) датчик в хорошем состоянии, а вот 1,035 В – уже повод задуматься о покупке нового​

Такой параметр датчик выдает на грани исправности, но нужно точно убедиться в том, что данные соответствуют действительности, а не связаны с погрешностью мультиметра

Нужно учитывать, что многие тестеры завышают показания, поэтому существует риск «приговорить» вполне исправный датчик. К тому же его параметры во многом зависят от чистоты «масс» в цепи. 

Плохой обжим проводов или сгнившая «коса» могут повлиять на корректность работы как ДРМВ, так и ДАД, что особенно характерно для моторов старых автомобилей​

Лучше всего до покупки не самого дешевого датчика установить сначала заведомо исправный «бэушный», одолжив его для проверки на время у коллеги по работе, соседа по стоянке, знакомого по форуму с такой же машиной и т.д. Также стоит больше верить показаниям диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-2, чем дешевому мультиметру.

Промывать или нет?

Многие механики с многолетним стажем и рядовые владельцы автомобилей уверены в том, что «уставший» ДМРВ можно оживить элементарной промывкой – то есть вынуть его из корпуса и хорошенько «пролить» каким-нибудь «карбклинером» или спиртом примерно так же, как 20-30 лет назад это делали с жиклёрами карбюратора. В действительности же существуют специализированные составы для очистки датчиков, которые не имеют ничего общего с растворителями отложений, использующимися для промывки карбюраторов. Поэтому и цена у таких «узкозаточенных» очистителей ДМРВ совсем другая — и, как нетрудно предположить, более высокая. К тому же производители подобных жидкостей прямо указывают, что они не сделают чудес и не превратят "полудохлый" датчик в совершенно новый, а предназначены для профилактической промывки исправных ДМРВ — снять загрязнения, связанные с пылью и масляным туманом, попавшим во впускной тракт из системы вентиляции картера.

Обратите внимание: для промывки используется специализированный состав именно для чистки ДМРВ, а не универсальный очиститель карбюратора или топливной системы

Практический опыт применения подобных "чудо-средств" показывает, что они действительно могут немного снизить показания еще исправного датчика, а вот вышедшему за 1,05 В подобные манипуляции уже будут что мёртвому припарки...

Главное – не повредить снятый датчик, который боится даже пыли, не говоря уже о механическом воздействии​

Многие водители по неопытности сами губят ещё живые датчики при промывке. Чувствительные элементы нельзя трогать руками или протирать ветошью, да и сильный напор жидкости кроме вреда ничего не принесёт. Поэтому к чистке ДМРВ в гаражных условиях нужно относиться с большой осторожностью и помнить:если датчик уже «умер», то это неопасно иему уже не поможет, но, даже если он еще вполне исправен, эта процедура может и не принести заметного результата.

Опрос

Сталкивались ли вы с отказом ДРМВ?

Всего голосов:

▷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*RT/(T— T2) — K1)

Пример функциональной схемы с мостовым включением термоэлементов приведен ниже.

Типовая функциональная схема проволочного ДМРВ

Обозначения:

  • Q- измеряемый воздушный поток.
  • У – усилитель сигнала.
  • RT – проволочное термосопротивление, как правило изготавливается из платиновой или вольфрамовой нити, толщина которой находится в пределах 5,0-20,0 мкм.
  • RR – 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.

Признаки неисправности датчика массового расхода воздуха (ДМРВ). Как проверить дмрв

В случаях, когда на автомобиле выходит из строя датчик массового расхода воздуха, признаки неисправности могут проявляться в виде описанных далее характерных симптомов.

  • индикация «check engine» на панели приборов;
  • затрудненный пуск двигателя;
  • невозможность пуска двигателя при прокручивании стартером;
  • нестабильная работа двигателя на холостых оборотах;
  • провалы оборотов при нажатии на педаль акселератора;
  • падение мощности, затрудненный набор скорости;
  • повышенное потребление топлива.

Автор: Raul_
Механик по ХЧ и сход-развалу; стаж – 3 года.
Консультант по сервисному обслуживанию/ремонту в ДЦ Тойота; стаж – 4 года.

Назначение датчика массового расхода воздуха

ДМРВ, или MAF-сенсор (англ. – Mass Air Flow meter), он же – расходомер воздуха, является одним из компонентов топливно-воздушной системы и измеряет объем воздуха, который поступает непосредственно в камеры сгорания двигателя. Количество забираемого воздуха зависит от положения дроссельной заслонки.

На основании данных датчика, электронный блок управления ДВС высчитывает необходимый объем топлива, который нужно впрыснуть в камеры цилиндра. Корректная работа ДМРВ гарантирует оптимальное соотношение компонентов горючей смеси для ее полного сгорания за такт работы двигателя. В свою очередь, силовой агрегат выдает наилучшие показатели соотношения мощности и расхода топлива.

Датчик массового расхода воздуха присутствует на всех моделях бензиновых двигателей, которые оснащаются электронным впрыском топлива. Конструктивно располагается между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой.

Причины выхода из строя ДМРВ

Датчик MAF (расходомер воздуха) измеряет объем воздуха через воздействие воздушного потока на чувствительный элемент, представляющий собой в ряде случаев пленку, а в других – нить, которые изготавливаются из платины. На рабочий элемент подается определенное напряжение, в результате чего происходит его нагрев. Поток воздуха охлаждает элемент. Измеряя скорость падения температуры, компьютер высчитывает, какой объем воздуха прошел через датчик за расчетную единицу времени. На основании полученных данных подается сигнал системе впрыска о необходимом количестве топлива для создания качественной горючей смеси.

Слабым местом узла является именно нагревательный элемент. Со временем на нем осаждаются мельчайшие частицы пыли, образуя налет, нарушающий нормальное охлаждение. Расчеты объема проходящего через датчик воздуха не соответствуют реальным значениям, что вызывает сбои в системе впрыска. Компьютер льет топливо, основываясь на ложных сигналах, что отражается на общей эффективности работы двигателя.

В некоторых случаях характерные признаки неисправности ДМРВ могут появляться не в результате поломки самого датчика, а вследствие подсоса воздуха в обход него. Например, при нарушении герметичности воздуховода. Таким образом, корректное функционирование системы подачи воздуха становится невозможным. Обычно механическое повреждение легко обнаруживается путем демонтажа и внимательного осмотра патрубка. Особенно часто его целостность нарушается в районе соединительных элементов и на изгибах. В данном случае проблема решается путем замены либо восстановлением поврежденной детали.

Как проверить работоспособность ДМРВ

При появлении в работе двигателя характерных признаков неисправности и выхода из строя расходомера воздуха (ДМРВ), есть несложные методы, как проверить его работоспособность и определить причину неисправности своими силами. Для этого достаточно понимать принципы функционирования данного датчика как компонента системы.

Электронный блок управления двигателем регулирует подачу топлива на основании сигналов MAF-сенсора, а при его отказе переводит систему в аварийный режим. Подача бензина начинает рассчитываться по показаниям датчика положения дроссельной заслонки и датчика коленвала, однако параметры впрыска топлива на основании этих данных получаются очень приблизительными. На некоторых автомобилях в таком режиме работы мотора холостые обороты повышаются до 1500-2000 тысяч.

Для выполнения самостоятельной диагностики достаточно на работающем двигателе отсоединить фишку MAF-сенсора. Если это сопровождается повышением оборотов силового агрегата – датчик работает. Но на некоторых моделях авто подобного может и не происходить, поэтому нужно сделать тест-драйв и обратить внимание на поведение авто. Если динамика разгона заметно улучшилась, значит проблема действительно в ДМРВ.

Дополнительно стоит провести контрольные измерения высокоточным мультиметром, если таковой имеется в наличии. Проверка производится на неработающем двигателе при включенном зажигании. Показания напряжения на выходе исправного датчика должны соответствовать пределам от 0,9 до 1,4 Вольт, превышение этого порога обычно свидетельствует о нарушении работоспособности узла.

Срок службы ДМРВ

Срок службы ДМРВ напрямую зависит от чистоты проходящего через него воздуха. Вероятную причину поломки расходомера в результате загрязненности нагревательных элементов расходомера можно выявить путем снятия датчика и визуального осмотра их состояния. Отложения на рабочих поверхностях будет показателем в необходимости замены узла либо попытки очистить налет.

Продлить срок службы датчика массового расхода воздуха можно, самостоятельно отслеживая состояние фильтрующего воздушного элемента двигателя и своевременно заменяя его на новый. Для очень пыльных российских дорог, что наблюдается в большинстве регионов, замена фильтра может потребоваться несколько раз за один год или каждые пять-шесть тысяч километров. При этом в официальных регламентах техобслуживания для большинства авто прописывается интервал замены не чаще, чем приезд на очередное ТО. В зависимости от производства, межсервисный интервал автомобиля может составлять 10000 км или 15000км.

Забитый пылью воздушный фильтр неизбежно ускорит образование губительного налета на чувствительных элементах ДМРВ и уменьшит срок его службы. Вследствие затрудненного прохождения воздуха и его нехватки для штатной работы двигателя, горючая смесь будет обогащенной, и побочным эффектом станет повышенный расход топлива.

Методы устранения неисправности ДМРВ

В ряде случаев допускается чистка ДМРВ, но это зависит от особенностей конструкции рабочих чувствительных элементов узла. Но даже при благоприятном исходе это временная мера и надолго восстановленного датчика не хватит. Узел при отказе работоспособности обычно заменяется целиком на новый.

При покупке ДМРВ необходимо учитывать, что новый датчик должен в точности соответствовать штатному. Это должна быть оригинальная деталь с таким же каталожным номером. В других случаях нормальная работа ДВС не гарантируется, даже если внешне датчики абсолютно идентичны. Оригинальный расходомер стоит недешево из-за сложности его производства и необходимости применения дорогостоящих компонентов.

Неполадки с силовым агрегатом могут быть вызваны нарушениями в работе целого ряда систем: зажигания, подачи топлива или воздуха, датчиков положения распредвалов, коленвала и еще ряда других. Однако одна из вероятных причин при появлении вышеперечисленных признаков неисправностей автомобиля – выход из строя MAF-сенсора. Расходов на комплексную диагностику двигателя в автосервисе можно попытаться избежать. Для этого достаточно знать, как проверить датчик массового расхода воздуха (дмрв) самостоятельно, путем применения предложенных выше несложных методов.

ДМРВ — как он работает, симптомы, проблемы, проверка

На чтение 7 мин. Просмотров 7.1k. Опубликовано

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ или MAF) является одним из ключевых компонентов электронной системы впрыска топлива в автомобиле. Он установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором двигателя. Датчик массового расхода воздуха измеряет количество воздуха, поступающего в двигатель, или расход воздуха.


В современных автомобилях датчик температуры всасываемого воздуха или IAT встроен в ДМРВ. Существует несколько типов датчиков расхода воздуха, однако в современных автомобилях используется датчик с термосопротивлением. Посмотрим, как это работает.

Как работает ДМРВ

В датчике массового расхода воздуха есть небольшой провод, нагреваемый электрически (термосопротивление). Рядом с измерительным элементом установлен датчик температуры, который измеряет температуру воздуха возле термосопротивления.

Когда двигатель работает на холостом ходу, через измерительный элемент проходит небольшое количество воздуха, поэтому для поддержания температуры термосопротивления требуется очень низкий электрический ток.

Когда вы нажимаете на газ, дроссель открывается, позволяя бОльшему количеству воздуха проходить через измерительный элемент. Проходящий воздух охлаждает термосопротивление.

Чем больше воздуха проходит через провод, тем больше электрического тока необходимо для поддержания его в горячем состоянии. Величина тока пропорциональна воздушному потоку.

Небольшой электронный чип, установленный внутри ДМРВ, преобразует электрический ток в цифровой сигнал и отправляет его на блок управления двигателя (ЭБУ).

Контроллер использует сигнал воздушного потока для расчета количества впрыскиваемого топлива. Цель состоит в том, чтобы поддерживать соотношение воздух / топливо на оптимальном уровне.

Кроме того, ЭБУ использует показания расхода воздуха для определения моментов переключения автоматической коробки передач. Если ДМРВ не работает должным образом, АКПП также может переключаться по-другому.

Проблемы с датчиком массового расхода воздуха

Проблемы с ДМРВ распространены во многих автомобилях, включая BMW, GM, Volkswagen, Mazda, Toyota, Nissan и др. Чувствительный элемент может быть загрязнен или поврежден.

Например, в некоторых двигателях Mazda Skyactiv неисправный датчик массового расхода воздуха может привести к тому, что двигатель будет проворачиваться, но не заводиться.

Неправильно установленный или загрязнённый воздушный фильтр может привести к более быстрому выходу из строя датчика расхода воздуха. Чрезмерное замачивание моющегося воздушного фильтра также может вызвать проблемы с ДМРВ.

Симптомы плохого ДМРВ

Загрязненный или неисправный датчик массового расхода воздуха не может правильно измерить расход воздуха. Это приводит к тому, что компьютер двигателя неправильно рассчитывает количество впрыскиваемого топлива.

В результате плохой датчик массового расхода воздуха вызывает различные проблемы, в том числе незапуск, остановка двигателя, снижение мощности и плохое ускорение. Кроме того, неисправный ДМРВ может вызвать загорание индикатора Check Engine или Service Engine Soon.

Проблема с MAF также может изменить настройку переключения передач АКПП.

Когда сигнал датчика расхода воздуха отличается от ожидаемого диапазона, ЭБУ регистрирует неисправность и сохраняет соответствующий код ошибки, включая индикатор «Check Engine» на приборной панели.

Этот код неисправности можно получить с помощью диагностического сканера или адаптера ELM327 с программой Torque. Обычно с датчиком массового расхода воздуха связаны следующие коды ошибок:

Коды неисправностей P0171 — слишком бедная смесь, блок 1 и P0174 — слишком бедная смесь, блок 2 также часто вызваны плохим или загрязненным датчиком массового расхода воздуха.

Как проверять ДМРВ

В современных автомобилях единственным способом проверки датчика массового расхода воздуха является использование диагностического прибора.

Автомеханики измеряют количество воздуха (показания ДМРВ) на разных оборотах. Они сравнивают показания со спецификацией производителя или с показаниями заведомо исправного датчика.

Показания датчика массового расхода воздуха измеряются на холостом ходу, на 1000 об / мин, 2000 об / мин и 3000 об / мин.

Загрязнённый или неисправный ДМРВ, в большинстве случаев, будет показывать более низкий расход воздуха, чем заведомо исправный. В некоторых редких случаях неисправный датчик может показывать более высокие значения.

Конечно, разные двигатели будут иметь разные показания. Расход воздуха зависит от объёма двигателя, поэтому показания двигателя V6 или V8 будут выше.

Низкие значения массового расхода воздуха не означают, что датчик неисправен. Засоренный воздушный фильтр или забитый каталитический нейтрализатор также могут привести к снижению показаний датчика воздушного потока.

Подсос воздуха также влияет на показания датчика. Вот почему механики используют заведомо исправный датчик для сравнения показаний.

Есть ли способ проверить показания датчика массового расхода воздуха в домашних условиях? Конечно, например, здесь мы использовали приложение Torque для измерения показаний ДМРВ на разных оборотах.

Этот датчик исправный.

Чтобы использовать любое диагностическое приложение для смартфона, вам понадобится адаптер Bluetooth или Wi-Fi, который подключается к разъему OBD.

Иногда плохое электрическое соединение на разъёме датчика также может привести к тому, что показания воздушного потока окажутся вне диапазона. По этой причине клеммы разъёма, а также проводку необходимо тщательно осмотреть.

Часто, если воздушный фильтр не установлен должным образом, или корпус воздушного фильтра не закрыт, часть мусора может засосаться в датчик массового расхода воздуха и вызывать проблемы.

Иногда мусор может попасть во время замены воздушного фильтра. В этом случае ремонт прост. Датчик массового расхода воздуха должен быть очищен, а воздушный фильтр должен быть правильно установлен или заменён.

Проверка ДМРВ мультиметром

Этот способ работает на датчиках Bosch с номерами: 0 280 218 116, 0 280 218 004, 0 280 218 037.

Включаем мультиметр в режим измерения постоянного напряжения, выставляем предел 2 вольта.

Распиновка ДМРВ:

  1. Жёлтый (ближний от лобового стекла) — вход сигнала датчика;
  2. Серо-белый — выход напряжения питания датчиков;
  3. Зелёный — заземление;
  4. Розово-чёрный — к главному реле.

Цвета проводов могут меняться, но их расположение остается неизменным.

Включаем зажигание, двигатель не заводим. Подключаем мультиметр красным щупом к жёлтому проводу, а черным — к зелёному (на массу). Таким образом, мы измеряем напряжение между указанными выводами.

Использовать иголки и прочие дополнительные соединения не рекомендуется, т. к. они вносят погрешность в измерения. Смотрим показания мультиметра.

Напряжение на выходе нового датчика 0,996 — 1,01 вольта.

В процессе эксплуатации оно постепенно меняется, и как правило увеличивается. Чем больше значение этого напряжения, тем больше износ ДМРВ.

Напряжение ДМРВ:

  • от 1,01 до 1,02 — хорошее состояние датчика;
  • от 1,02 до 1,03 — неплохое состояние;
  • от 1,03 до 1,04 — ресурс ДМРВ на исходе;
  • от 1,04 до 1,05 — предсмертное состояние, если негативных симптомов нет, то эксплуатируем дальше;
  • 1,05 и выше — пора заменить ДМРВ.

Эти же показания можно получить и без мультиметра, используя, например, приложение OpenDiag mobile.

Чистка ДМРВ

Если датчик загрязнен, можно попробовать очистить его. Чистка датчика массового расхода воздуха — деликатная процедура и может использоваться в качестве временного решения. Иногда это может помочь.

Что нельзя делать

Нельзя продувать датчик воздухом из компрессора. Можно оборвать проводники от кристалла к плате. Они очень тонкие (ок. 0,01мм) и мягкие. Закреплены гелеобразным компаундом, который растворяется лёгкими растворителями, и деформируется сильным потоком воздуха. Т. е. дунув компрессором, можно компаунд сдуть и оторвать проводники.

Для промывки нельзя использовать кетоны и эфиры. По трём причинам:

  1. Растворяют компаунд.
  2. При высыхании очень сильно охлаждают кристалл. Он может лопнуть, треснуть.
  3. Растворяют «маску» на кристалле.

Нельзя:

  • лазить в измерительный элемент спичками, зубочистками, ватными палочками и пр.;
  • промывать всякими средствами типа Wynn’s;
  • не использовать очистители карбюратора «Абро», «Hi-Gear» и т. п.;
  • не использовать аэрозоли с ацетоном, этиловым эфиром.

Использование очистителя ДМРВ

Для промывки датчика массового расхода воздуха лучше использовать специальный аэрозольный очиститель ДМРВ, например, LIQUI MOLY (арт. 8044) или KERRY (арт. KR9091).

Для этого необходимо снять датчик, по-возможности открутить измерительный элемент и распылить на него очиститель. В зависимости от загрязнений, повторить процедуру несколько раз. Дать высохнуть.

 

Замена датчика расхода воздуха

Если ДМРВ неисправен, его необходимо заменить. Это довольно просто. Деталь стоит от 50 до 350 долларов.

При замене датчика массового расхода воздуха убедитесь, что воздушный фильтр установлен правильно.

Как продлить жизнь ДМРВ

  • Своевременная замена воздушного фильтра.
  • Корпус воздушного фильтра должен быть всегда чистым.
  • Не использовать спортивные (нулевого сопротивления) воздушные фильтры.
  • Ограничить использование пропитанных воздушных фильтров.

Почему не стоит торопиться менять забарахливший датчик расхода воздуха в двигателе - Прилавок

Надо отметить, что сам по себе датчик массового расхода воздуха представляет довольно сложный, прецизионно изготовленный электронный блок с плотной компоновкой всех составляющих элементов. Именно поэтому при ремонте, если ДМРВ признается неисправным, он не подлежит разборке, а меняется целиком. Однако, как свидетельствует сервисная практика, производить подобную замену не всегда оправданно.

По мнению специалистов, занимающихся ремонтом двигателей, если датчик массового расхода воздуха не имеет механических повреждений, то дорогостоящей процедуры его замены вполне можно избежать. Альтернативным вариантом в таких случаях является химическая обработка — тщательная очистка датчика с помощью препаратов автохимии.

В последнее время для выполнения таких сервисных операций стали выпускать специализированные составы, как правило, произведенные в виде компактных аэрозолей. Одной из первых на нашем рынке такое средство под названием Luftmassensensor Reiniger стала предлагать немецкая фирма Liqui Moly.

Исследования датчиков качества воздуха



Мониторинг качества воздуха - это хорошо известная и устоявшаяся наука, которая началась еще в 80-х годах. В то время технология была довольно ограниченной, а решение, используемое для количественной оценки загрязнения воздуха, было громоздким и действительно дорогим. Патент US7947503: Монитор и методы определения характеристик взвешенных в воздухе твердых частиц. К счастью, в наши дни, благодаря новейшим и современным технологиям, решения, используемые для мониторинга качества воздуха, становятся не только более точными, но и более быстрыми в измерениях.Устройства становятся меньше и стоят намного доступнее, чем когда-либо прежде. Например, новые технологии, такие как осциллирующие микровесы с коническим элементом (TOEM), обеспечивают значительные преимущества по сравнению с традиционными мониторами ослабления Beta (BAM)

. Совсем недавно на рынке стали появляться сверхдоступные датчики - многие из них. они связаны с тенденцией IOT все ощущать. В то время как большинство из них - чисто уловка и, безусловно, бесполезные игрушки, некоторые из них начинают достигать производительности, сопоставимой с профессиональными мониторами, при их стоимости в сто раз меньше.Чтобы оценить надежность этих датчиков, Earth Sensing Labs из проекта World Air Quality Index уже много лет проводит и проводит множество исследований датчиков качества воздуха и экспериментов с данными в реальном времени.

.

Как использовать датчики воздуха: Руководство по датчикам воздуха | Ящик для инструментов датчика воздуха

Характеристики датчика воздуха или прибора описывают его общую способность измерять загрязнение воздуха. В этом разделе представлены начальные рекомендации относительно того, насколько хорошо датчик или прибор должен работать, чтобы его можно было использовать для различных типов приложений, связанных с загрязнением воздуха. В частности, мы определяем каждое приложение, предоставляем показатели производительности для ряда различных приложений и приводим несколько реальных примеров.

5.1 Области применения

Мы определили пять областей применения, представляющих интерес для пользователей датчиков. Это: I) Информация и образование, II) Идентификация и характеристика горячих точек, III) Дополнительный мониторинг сети, IV) Мониторинг личного воздействия и V) Регулирующий мониторинг, как описано ниже. Для иллюстрации этих областей применения предоставлено несколько реальных примеров использования датчиков организациями. Для справки, в Приложении C подробно обсуждается ряд технических соображений, включая способы определения точности и смещения конкретного сенсорного устройства.Следует отметить, что никакие недорогие датчики не соответствуют требованиям регулирующего мониторинга, и обсуждение здесь носит исключительно информационный характер.

Уровень I. Образование и информация. Образовательные приложения используют датчики в качестве обучающих инструментов. Эти приложения сосредоточены на информационных измерениях, которые предназначены для повышения неформальной и качественной осведомленности. Например, прибор может указывать на присутствие или отсутствие загрязнителя с помощью такого сигнала, как включение или выключение света.Или устройство может использовать качественные индикаторы, такие как цвета, чтобы передать общее представление о качестве воздуха. Такие измерения можно использовать для относительного сравнения уровней загрязнения воздуха в двух местах или в разное время, а не для измерения абсолютных уровней. Подобные измерения могут помочь ответить на такие вопросы, как: Уровень загрязнения воздуха во время ежедневных поездок на работу выше или ниже, чем у меня дома? Загрязнение воздуха сегодня выше, чем вчера? Где мне сегодня лучше всего бегать или ездить на велосипеде? Иногда эти датчики могут не отображать качество воздуха в традиционных единицах концентрации.Однако пользователи могут по-прежнему находить измерения, сделанные с помощью этих безразмерных шкал или цветов, полезными для проведения относительных сравнений.

Погрешность в этих типах измерений довольно велика. Можно было бы ожидать, что датчик загрязнения воздуха будет точно соответствовать тенденциям в загрязнении; например, свет может постоянно включаться, если концентрация ТЧ составляет 50–100 мкг / м3 или выше, и постоянно выключаться, если измерения ниже этого порогового значения. Даже если «расчетная» концентрация значительно выше или ниже «истинной» концентрации при использовании такого устройства и приводит к ошибке точности в 50% (например.г. 10 частей на миллиард против 15 частей на миллиард), устройство все еще может быть полезно для обучения других людей, где требования к качеству данных менее важны.

Сенсорная технология и использование сенсоров соответствует требованиям научных стандартов нового поколения (NGSS) - новых научных стандартов для учащихся до 12 лет, которые обеспечивают учащимся научное образование, признанное на международном уровне. Использование сенсорных технологий в образовательных учреждениях также может способствовать развитию науки, технологий, инженерии и математики (STEM) на разных уровнях обучения.Предоставление учащимся возможности получить образование в области STEM и практические научные проекты (например, разработка и развертывание датчиков загрязнения воздуха) может улучшить обучение в классе и помочь поддержать поставленную Президентом цель - предоставить учащимся на всех уровнях навыки, необходимые для преуспевания в областях науки. , технологии, инженерия и математика.

Уровень II. Идентификация и характеристика горячих точек обычно использует фиксированные местоположения и / или мобильные сенсорные системы для картирования загрязнителей и определения источников выбросов.Например, это может быть выполнено путем кластеризации сети датчиков с подветренной стороны промышленного объекта или морского порта; размещение сети датчиков приближения вдоль городской автомагистрали между штатами; или размещение датчиков в транспортном средстве для обследования линии промышленных ограждений или на самолете, который влетает в шлейф выбросов электростанции и выходит из него. В большинстве случаев датчики будут производить измерения вблизи места выброса, где концентрация загрязняющих веществ обычно высока. Для приложений уровня II может быть разумным смещение и точность ± 30%.

Уровень III. Дополнительный сетевой мониторинг (также называемый «исследовательским мониторингом») - это использование систем датчиков воздуха в дополнение к существующей сети мониторов качества воздуха. Это достигается путем дополнения регулирующей сети множеством недорогих устройств, заполняющих пространственные пробелы. Эти дополнительные датчики могут находиться в постоянном фиксированном местоположении или на мобильных платформах, в зависимости от целей сети. Данных дополнительного мониторинга может быть недостаточно для нормативных целей, но они могут помочь вам определить потенциальные источники загрязнения, представляющие интерес.Выборочные государственные и региональные чиновники заявили в интервью, что, если бы им были представлены данные групп сообщества с точностью и систематической погрешностью 20% или выше, они были бы готовы исследовать полученные результаты дополнительно (при условии, что дизайн и реализация проекта кажутся разумными). . Этот общий консенсус не следует рассматривать как репрезентативный для всех государственных и федеральных должностных лиц, отвечающих за качество воздуха, или их мнения по этому вопросу. Аналогичным образом, эти описания диапазонов погрешностей точности и систематической ошибки зависят от области применения и, вероятно, в значительной степени зависят от контролируемого загрязнителя и обстоятельств, связанных со сбором данных.Европейские рекомендации предполагают, что может быть применим диапазон точности и смещения 30-50%. Обратите внимание, что в настоящее время в США не существует определенной роли для дополнительных требований к мониторингу, и обсуждение здесь исключительно в информационных целях.

Уровень IV. Мониторинг личного воздействия охватывает любое приложение, в котором отслеживается воздействие загрязнения воздуха на человека, часто для оценки воздействия загрязнения воздуха на здоровье. Это может включать измерения, проведенные для защиты человека, здоровье которого может быть ухудшено из-за повышенного загрязнения воздуха, или эпидемиологическое исследование, помогающее понять влияние загрязнения воздуха на группу людей.Примером одной из таких попыток было Детройтское исследование воздействия на окружающую среду (DEARS) Агентства по охране окружающей среды США, в ходе которого участники носили портативные датчики для документирования воздействия. Исторически исследования личного воздействия были исследовательскими проектами, в ходе которых люди носили устройства, измеряющие качество воздуха, в повседневной жизни. В будущем люди смогут контролировать свое воздействие загрязненного воздуха, чтобы принимать медицинские решения. В настоящее время личное воздействие оценивается с использованием индекса качества воздуха (AQI) Агентства по охране окружающей среды, который отражает риски для здоровья от загрязнения воздуха с использованием цветовой шкалы.Для этого приложения смещение и точность 30% или лучше могут быть целью таких сценариев мониторинга качества воздуха.

Уровень V. Нормативный мониторинг включает мониторинг критериев загрязняющих веществ, чтобы определить, соответствует ли территория национальным стандартам качества окружающего воздуха. В США регулирующий мониторинг осуществляется агентствами по контролю качества воздуха и регулируется требованиями к эффективности, установленными Сводом федеральных нормативных актов. Инструменты или технологии, которые используются для соответствия требованиям регулирующего мониторинга, должны соответствовать требованиям Федеральных эталонных методов или Федеральных эквивалентных методов.Требования включают выполнение строгих требований к качеству измерений и существенные эксплуатационные требования, и поэтому считаются «золотым стандартом». Напротив, таких письменных требований к измерениям на уровнях I-IV нет. Никакие недорогие датчики не были утверждены для сбора данных регулирующего мониторинга.

Агентство по охране окружающей среды США также регулирует качество воздуха, связанное с определенным количеством токсичных веществ в воздухе. Одним из примеров такого загрязнителя является бензол, токсичный воздух, широко распространенный в нашей окружающей среде.Пользователям датчиков рекомендуется просмотреть веб-страницу методов мониторинга токсичных веществ в воздухе для получения конкретной информации о качестве данных по этим загрязнителям. Часто для обеспечения адекватных измерений этих загрязнителей воздуха требуется погрешность точности не более 15%.

.

Ответы на 6 вопросов о воздушных фильтрах

Ежегодно более 50 миллионов американцев страдают от различных типов аллергии. В сочетании с недавним ростом количества пыльцы на большей части территории Соединенных Штатов кажется, что сейчас самое лучшее время подумать о приобретении воздушного фильтра. Но что такое воздушные фильтры и действительно ли они являются правильным решением, помогающим облегчить или предотвратить симптомы различных респираторных заболеваний? Чтобы ответить на некоторые из наиболее распространенных вопросов, касающихся этих устройств, мы спросили мнение трех разных медицинских экспертов: Алана Биггерс, доктор медицины, магистр здравоохранения, сертифицированный терапевт; Стейси Сэмпсон, доктор медицинских наук, сертифицированный врач семейной медицины; и Джудит Марчин, доктор медицины, сертифицированный врач семейной медицины.

Вот что они сказали.

Alana Biggers: К аллергенам из воздуха относятся:

  • пыль
  • грязь
  • пыльца
  • плесень и споры плесени
  • волокна и пух, металл
  • штукатурка или частицы дерева
  • волосы и мех животных
  • бактерии
  • другие микроорганизмы

Стейси Сэмпсон: В воздухе есть невидимые частицы, которые вы не видите невооруженным глазом, и эти частицы могут каким-то образом вызывать раздражение тела.Это может включать приступы кашля, насморк, чихание, тошноту, головные боли или даже аллергические реакции. Со временем вдыхание раздражающих веществ может вызвать долгосрочные проблемы в дыхательной системе и других системах организма.

Джудит Марчин: На качество воздуха в помещении и на улице могут влиять два основных типа веществ: частицы и газ.

На качество воздуха в помещении обычно влияют такие частицы, как пыль, перхоть домашних животных, вредители, такие как тараканы и грызуны, а также вирусы.К газам, как правило, относятся окись углерода, дым, кулинарные и химические пары. Эти типы веществ могут вызывать различные реакции - от легкой аллергии до потенциально опасной для жизни.

На качество наружного воздуха влияют такие частицы, как загрязнение, строительная пыль, зола, выхлопные газы и внешние аллергены, такие как пыльца деревьев и травы. Газы накапливаются в результате сжигания угля или дизельного топлива, выхлопных газов автомобилей и промышленных отходов. Некоторые полезные меры качества наружного воздуха включают индекс качества воздуха и количество пыльцы.

Со временем вещества как в помещении, так и на открытом воздухе могут вызвать воспаление, которое приводит к необратимому повреждению легких, вызывая такие состояния, как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и фиброз легких. Загрязнения внутри и снаружи помещений и аллергены также могут усугубить аллергию и астму.

AB: Воздух фильтруется, когда он возвращается через установку для кондиционирования и последующего перераспределения. В автомобиле воздушный фильтр предотвращает попадание грязи, мусора и примесей в двигатель, а также попадание пыли, пыльцы, грязи и других загрязняющих веществ в ваш воздух и вентиляционные отверстия.

SS: Воздушный фильтр позволяет воздуху из вашего обогревателя и кондиционера проходить в систему воздуховодов в вашем доме, в то же время задерживая мелкие частицы в воздухе в надежде не пропустить их. к остальной части дома. Это позволяет воздуху, проходящему через вашу вентиляционную систему, иметь меньше шансов распространиться вокруг раздражителей, которые можно вдохнуть.

JM: Типы воздушных фильтров, которые люди чаще всего используют в своих домах, известны как механические воздушные фильтры.Это фильтры для использования в системе HVAC. Одноразовые фильтры необходимо регулярно заменять, а системы очищать. Механические воздушные фильтры улавливают частицы из воздуха на фильтре. Высокоэффективные воздушные фильтры (HEPA) представляют собой разновидность высокоэффективных механических фильтров. Хотя механические домашние фильтры могут улавливать все, от пыли до аллергенов тараканов и перхоти домашних животных, они не улавливают газы.

AB: Да, воздушные фильтры могут помочь отфильтровать аллергены, которые могут быть триггером для людей с респираторными заболеваниями, такими как астма или ХОБЛ.

SS: Да, особенно если у них есть какие-либо ранее существовавшие респираторные проблемы, такие как астма, ХОБЛ или аллергия. Воздушные фильтры могут быть полезны в снижении риска острых респираторных приступов, задерживая раздражители, которые пытаются проникнуть в каналы системы вентиляции, позволяя вам легче дышать.

JM: К сожалению, не было последовательно доказано, что улучшение качества воздуха за счет одной только фильтрации поможет облегчить симптомы аллергии или астмы.Вероятно, это связано с тем, что более крупные аллергены часто нелегко переносятся по воздуху, поэтому их нельзя фильтровать. Вместо этого они оседают на поверхности. Регулярная вытирание пыли, чистка пылесосом, стирка простыней и поддержание чистоты твердых поверхностей - лучший способ контролировать эти более крупные частицы. Многие эксперты рекомендуют сочетание методов борьбы с аллергией и астмой, которое включает процедуру очистки, механические фильтры и портативные очистители воздуха. Однако рекомендуется избегать портативных воздухоочистителей или других электронных систем очистки воздуха, выделяющих озон, который, как известно, является раздражителем легких.

AB: Не все фильтры одинаково обрабатывают частицы воздуха. Фильтры более высокого качества более дорогие, но фильтруют очень мелкие частицы. Их преимущества могут перевесить затраты, особенно если у вас аллергия или респираторная проблема.

SS: Да, преимущества перевешивают стоимость. Если посмотреть на стоимость посещения отделения неотложной помощи или кабинета врача для обследования, смешанную со стоимостью и побочными эффектами потенциальных лекарств от респираторных заболеваний, очиститель воздуха определенно является разумным вложением в сравнение.Если в вашем доме несколько жителей, у которых могут быть проблемы с дыханием из-за грязного воздушного фильтра, покупка фильтра каждые несколько месяцев может оказаться дешевле, чем одновременный прием нескольких человек к врачу.

JM: Обзор исследований воздушных фильтров и воздухоочистителей за 2011 год показывает, что фильтр MERV 12 действительно улучшил симптомы астмы в одном из оцениваемых ими исследований. В целом, эти эксперты пришли к выводу, что комбинация фильтров со средней и высокой эффективностью в сочетании с портативными комнатными воздухоочистителями в спальных зонах, по-видимому, обеспечивает лучшее облегчение симптомов с учетом затрат.

AB: Фильтры работают с минимальным отчетным значением эффективности (рейтинг MERV) в диапазоне от 1 до 20. Чем выше рейтинг, тем большее количество твердых частиц в воздухе может фильтровать воздушный фильтр. Однако есть некоторые предположения, что подлинные фильтры HPEA имеют рейтинг от 17 до 20.

SS: Существуют разные системы оценки от фильтра к фильтру и даже от бренда к бренду. Как только вы узнаете размер необходимого фильтра, сравнение различных фильтров лично или в Интернете поможет вам ознакомиться с доступными вариантами и ценовыми диапазонами.Некоторые фильтры рассчитаны на отфильтровывание большего количества типов частиц, чем другие. В рейтинговой системе MERV, как правило, чем выше числовой рейтинг, тем большее количество более мелких частиц он может отфильтровать из воздуха. Однако, в зависимости от возраста вашей системы HVAC, фильтр с более высоким рейтингом MERV может также блокировать эффективное прохождение воздуха через фильтр, что может быть более сложным с точки зрения износа вашей печи или системы переменного тока. Квалифицированный сотрудник в магазине товаров для дома или в компании, занимающейся климатизацией, должен быть в состоянии оказать полезную помощь при поиске подходящего воздушного фильтра для установки.

JM: Система MERV оценивает качество механических фильтров по шкале от 1 до 20 в зависимости от того, что они могут фильтровать. Система была разработана Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха:

  • Классы с 1 по 4 (низкая эффективность) предназначена для защиты системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, но не для улучшения качества воздуха.
  • Степень 5–13 (средняя эффективность) может удалять из воздуха целый ряд мелких и крупных частиц, включая вирусы, некоторые виды плесени, перхоть домашних животных и бактерии.Не так полезен против пылевых клещей. Уровни с 7 по 13 работают на уровне, достаточно близком к высокоэффективным фильтрам для большинства внутренних аллергенов.
  • Классы от 14 до 16 (высокая эффективность) - это лучшие доступные стандартные фильтры. Они могут удалять очень мелкие частицы размером 0,3 микрона и более.

AB : На мой взгляд, воздушные фильтры удаляют частицы воздуха. Они могут быть наиболее полезными для людей с аллергией или респираторными заболеваниями. Воздушные фильтры не удаляют все частицы воздуха и не защищают людей от болезней.Переносные воздушные фильтры могут помочь в одной комнате, но не во всем доме. Портативные воздушные фильтры также ограничены в том, что они могут фильтровать.

SS: Да, воздушные фильтры уменьшают количество потенциально вредных микрочастиц, которые можно вдохнуть из воздуха. Это может предотвратить развитие аллергии на окружающую среду и другие респираторные проблемы, а также появление симптомов.

JM: Воздушные фильтры действительно задерживают частицы, но важно понимать, что они фильтруют.Хотя эти механические фильтры действительно улавливают мелкие и крупные частицы, исследования не смогли доказать, что эффективная фильтрация сама по себе действительно улучшает симптомы астмы или аллергии.

Во многом это связано с тем, что более крупные частицы аллергенов оседают на коврах, поверхностях и постельных принадлежностях, а не циркулируют по воздуху. Фактические данные показывают, что сочетание воздушных фильтров со средней и высокой эффективностью с портативным воздухоочистителем, используемым в спальне, наряду с регулярной очисткой - лучший способ справиться с симптомами астмы и аллергии.

Д-р Алана Биггерс - врач-терапевт, сертифицированный специалистами по внутренним болезням. Окончила Иллинойсский университет в Чикаго. Она доцент Чикагского медицинского колледжа Иллинойского университета, специализируется на внутренних болезнях. Она также имеет степень магистра общественного здравоохранения в области эпидемиологии хронических заболеваний. В свободное время доктор Биггерс любит делиться советами по здоровому образу жизни с подписчиками в Twitter.

Д-р Джудит Марчин - семейный врач с сертификатом качества.Окончила Иллинойсский университет в Чикаго. Она была дипломированным педагогом в течение последних 15 лет. Когда она не пишет и не читает, ей нравится путешествовать в поисках лучших приключений в дикой природе.

Доктор Стейси Сэмпсон - сертифицированный врач семейной медицины. Она окончила колледж остеопатической медицины Университета Де-Мойна в Айове. Она имеет опыт управления использованием и больничной медицины и работает врачом-добровольцем в бесплатной клинике. Она любит проводить время с семьей и является музыкантом-любителем.

.

Бортовые беспроводные сенсорные сети для системы мониторинга самолетов

В традиционной системе мониторинга самолетов (AMS) данные, полученные от деформации, вибрации, ультразвуковых колебаний конструкций или температуры, а также влажности в кабине, передаются в центральное хранилище данных по проводам. Однако недостатки проводного AMS все еще существуют, такие как дорогая установка и обслуживание, а также сложные проводные соединения. В последние годы растет интерес к выполнению AMS через бортовую систему беспроводной сенсорной сети (AWSN), обладающую преимуществами гибкости, низкой стоимости и простоты развертывания.В этом обзоре мы представляем обзор AMS и AWSN и, в частности, демонстрируем требования AWSN для AMS. Кроме того, существующие прототипы беспроводного оборудования и схемы сетевой связи AWSN исследуются в соответствии с этими требованиями. Этот документ улучшит понимание того, как проект AWSN под AMS точно получает данные датчиков и эффективно осуществляет сетевую связь, обеспечивая понимание прогнозов и управления здоровьем (PHM) для AMS в будущем.

1. Введение

В типичном коммерческом / военном воздушном судне AMS включает в себя критически важные с точки зрения безопасности системы (например, систему управления двигателем, систему управления полетом) и небезопасные критически важные системы (например, систему контроля состояния конструкции и двигателя, контроль состояния кабины. система и бортовая развлекательная система) [1]. Традиционно для текущего AMS использовалось большое количество датчиков реального времени, основанных на проводных соединениях. Например, в самолете Airbus A380 более 300 миль кабелей состоят из примерно 40 000 разъемов датчиков и 98 000 проводов [2].Проводная система в AMS имеет следующие отличительные особенности: (а) прокладка кабеля - довольно сложная и сложная задача. Например, маршрутизация питания и маршрутизация электрических сигналов должны быть физически разделены, чтобы предотвратить электромагнитные помехи, мешающие настройке авиакомпании в процессе производства. (b) Использование жгутов проводов ограничено в доступных местах для датчиков и в суровых условиях окружающей среды. (c) Установка более длинных проводов в крупногабаритную конструкцию занимает много времени и трудозатрат.(d) Износ проводки может способствовать незавершению или прекращению полета, даже серьезным катастрофическим сбоям. Согласно отчету ВМС США, около 78 самолетов становятся неработоспособными из-за неисправности проводки, что приводит к прерыванию более 1000 полетов каждый год [3]. Традиционный проводной AMS [4] страдает многими недостатками, в основном из-за длинных проводов, соединяющих каждый датчик с центральным блоком.

К настоящему времени прогресс, достигнутый в технологиях встроенных датчиков и беспроводной передачи данных, расширил возможности мониторинга авиационных конструкций, космических аппаратов и наземного испытательного оборудования, а также окружающей среды кабины [5].Одним из основных потенциальных преимуществ использования AWSN является снижение веса и времени установки авиационной системы, расхода топлива, технического обслуживания и капитального ремонта. AWSN обеспечивает новый подход к решению многих проблем, присущих проводным приборам, таких как топливная эффективность, выброс углерода и полетная масса [6, 7]. Было доказано, что AWSN может привести к 90 фунтам. снижение веса систем управления Cessna 310R, 267 фунтов. снижение веса системы управления военным вертолетом SH60 [8] и уменьшение на 240 фунтов проводов для вертолетов Blackhawk [9].Как правило, планирование кабельной разводки для одного самолета обходится в 2200 долларов за кг [10]. Принятая на вооружение AWSN может обеспечить экономию от 14 до 60 миллионов долларов на один самолет [11].

Наблюдается привлекательное использование AWSN в AMS. В самолетах из-за больших углов атаки при взлете / посадке, внезапных маневров пилота, турбулентности, порывов ветра и нормальных ударных волн на крыле на околозвуковой скорости происходит отрыв пограничного слоя на крыльях, что приводит к явлению паразитного сопротивления. и стойло.По этой причине развертывание беспроводных исполнительных механизмов управления воздушным потоком в стратегических местах, особенно в крыле, для предоставления информации о воздушном потоке в реальном времени и показателей принятия решений в локальную систему проливает свет на создание эффективных операций управления воздушным потоком с обратной связью [12]. AWSN может реализовывать самоконфигурацию, радиочастотную устойчивость и устранение неполадок при обслуживании [13]. В критически важных приложениях, хотя беспроводные каналы не могут полностью заменить кабели в свете требований высокой надежности, они также могут функционировать как резервные каналы, повышая надежность и гибкость AMS.Кроме того, AWSN повысит безопасность и гибкость системы из-за менее сложной обработки распределения неисправностей и опасности возгорания, чем система проводки.

Идея использования AWSN для AMS была впервые предложена исследователями в начале 21 века, и несколько исследователей отметили потенциальные преимущества этой технологии по сравнению с традиционными системами AMS. Тем не менее, проблемы должны быть подчеркнуты, когда эти системы используются в течение длительного времени. Фактически, в первых прототипах AWSN использовались микроконтроллеры с низким уровнем обработки в сочетании с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) с низким разрешением и низкой частотой дискретизации, но эта технология делает доступными сложные элементы измерения и согласования.В последнее время ряд ученых посвятили себя исследованию ключевых вопросов (например, мощный прототип оборудования, сетевой протокол, временная синхронизация и пассивное распознавание) в этой дисциплинарной области, что указывает на то, что AWSN становится все более практичным в AMS [14–19].

Несколько известных исследовательских институтов вложили достаточные средства в AMS на основе AWSN. Например, в проекте беспроводного взаимодействия и управления активными системами (WICAS), финансируемого Советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC), AWSN применяется для активного управления потоком в крыле самолета [20].В рамках проекта беспроводных датчиков Flite Instrumentation Test (FLITE-WISE), поддерживаемого Европейской комиссией, была разработана система AWSN для обеспечения непрерывного мониторинга европейских самолетов. Цель проекта - избавиться от ненужной нагрузки, связанной с проводами, и сделать обслуживание самолетов более эффективным [21]. Проект SAHARA, поддерживаемый компанией ASTECH, - это французский научно-исследовательский проект, нацеленный на беспроводные датчики, применяемые на самолетах, вертолетах и ​​космических транспортных средствах [22]. Военно-воздушные силы США начали программу Advanced Subminiature Telemetry (ASMT) во Флориде на базе ВВС Эглин, направленную на разработку системы AWSN для наземного мониторинга самолетов и их летных испытаний [23, 24].Альянс Fly-by-Wireless (FBW), возглавляемый Исследовательским центром NASA в Лэнгли, объявил, что в основном профинансирует четыре исследовательских проекта по применению AWSN для AMS [25, 26].

Быстрый прогресс в области композитных материалов и пьезоэлектрических датчиков предоставил AMS новые возможности, необходимые для проведения более всестороннего анализа для мониторинга повреждений, ударов и трещин [27]. Обычно интеграция пьезоэлектрических датчиков и AWSN открывает новые возможности для активных AMS [28–30]. Простота, надежность и потенциально низкая стоимость пьезоэлектрических датчиков определяют пригодность их встраивания в композитные конструкции самолета, способствуя возбуждению и распознаванию волн Лэмба в качестве метода онлайн-мониторинга состояния самолета [31, 32].В зависимости от возможностей локального преобразования сигнала, обработки данных и беспроводной связи, а также беспроводной пьезоэлектрический узел может локально выполнять интерпретацию и обработку волны Лэмба, обещая крупномасштабный AMS в реальном времени [33].

Этот документ организован следующим образом: Раздел 2 описывает краткий контекст AMS, AWSN и характеристики AWSN с различных аспектов (точность, реальное время, надежность, временная синхронизация, пропускная способность, долговечность, безопасность и защищенность).В разделе 3 представлены текущие платформы и схемы сетевых коммуникаций AWSN. Наконец, потенциальные пути будущего развития и основные проблемы кратко изложены в Разделе 4, а затем выводы в Разделе 5.

2. Контекст AWSN

В этом разделе обсуждается контекст AWSN, как в общем, так и в конкретная перспектива. Во-первых, представлено краткое описание AMS, чтобы проиллюстрировать роль AWSN в этой новой концепции и структуре. Затем представлена ​​диаграмма AWSN, чтобы показать структуру общей AWSN, в которой демонстрируется архитектура бортовых беспроводных сенсорных узлов, коммуникационных сетей и развертывания узлов.Наконец, мы суммируем характеристики, необходимые для AWSN, чтобы соответствовать новым требованиям AMS.

2.1. Обзор AM

В этом обзоре AMS в основном включает мониторинг состояния конструкции самолета (SHM) и мониторинг окружающей среды в салоне самолета. AMS собирает данные с различных датчиков, размещенных на конструкциях самолета и установленных внутри кабины самолета, обеспечивая, соответственно, мониторинг состояния конструкции и мониторинг окружающей среды в салоне. С быстрым развитием новых материалов и передовых технологий в самолетах современные конструкции становятся все более сложными.Самолет SHM, включая технологию обнаружения повреждений волны Лэмба, оптоволоконное восприятие глобального состояния, мультисенсорную технологию обнаружения слияния и оценку состояния конструкции, обеспечивает подходы к оценке состояния здоровья и обеспечивает безопасность сложных конструкций. В частности, структурный отклик достигается за счет деформации, вибрации, ультразвука и онлайн-мониторинга состояния конструкций с помощью пьезоэлектрических датчиков на конструкциях самолетов. Ответ используется для оценки состояния конструкции и остаточного срока службы конструкции самолета с целью дальнейшей разработки PHM.В целом, SHM призван сэкономить деньги, потраченные на обслуживание или замену, и обеспечить эффективную работу конструкции в течение всего предполагаемого срока службы.

Кабина самолета, заполненная смесью наружного и рециркуляционного воздуха, представляет собой полузамкнутую конструкцию. Как правило, кабина самолета находится в условиях низкой влажности и динамического давления. Кроме того, различные концентрации озона (O 3 ), оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO 2 ) и других химикатов образуются и распространяются по кабине самолета.Различные местоположения (например, на земле, на подъеме, на крейсерском или спуске) самолета определяют уровень загрязняющих веществ, проникших из внешних источников. Если уровень загрязняющих веществ не контролируется и своевременно не корректируется в режиме реального времени, это вредно и опасно для пассажиров и экипажей.

2.2. Обзор AWSN

Для дальнейшей иллюстрации структуры AWSN мы сосредоточимся на беспроводной связи с точки зрения AWSN, развернутого в AMS. Как показано на рисунке 1, коммуникационная система AWSN включает четыре компонента: интеллектуальные датчики, меж-AWSN, за пределами AWSN и удаленные серверы.В AWSN различные интеллектуальные датчики, развернутые на самолетах, подключаются к бортовым беспроводным узлам датчиков. Понятно, что AWSN формируется между всеми узлами датчиков в зависимости от беспроводных трансиверов. Помимо AWSN, узлы точек доступа и шлюз создают мост к другим сетям в самолете, таким как портативные устройства, устройства отображения в кабине и система управления. Наконец, приложения данных более высокого уровня, включая спутниковую сеть, наземную станцию, центр управления воздушным движением и систему управления, основаны на этих конкретных сетях.Для связи и сетей в самолете AWSN стала хорошей дополнительной сетью к бортовой сети проводной связи.


2.2.1. Узлы бортовых беспроводных датчиков

Базовым блоком любой беспроводной сети датчиков является плата бортовых беспроводных датчиков. Правильный выбор платы благоприятен для выполнения беспроводного мониторинга. Как показано на Рисунке 2, типичная бортовая плата беспроводного датчика состоит из трех или четырех функциональных подсистем: чувствительной части, вычислительного ядра, беспроводного приемопередатчика и, для некоторых, дополнительного интерфейса срабатывания.


Вычислительное ядро ​​является основным отличием бортовой беспроводной сенсорной платы от проводного аналога. Наличие микроконтроллера (MCU) позволяет обрабатывать данные на борту, хранить данные и готовиться к обмену данными. Для выполнения этих задач измеренные данные и исполняемая программа (например, процедуры обнаружения повреждений) встраиваются в оперативную память (RAM) и постоянную память (ROM) соответственно. Размер (в битах) внутренней шины данных для микроконтроллера классифицируется как 8-, 16- или 32-битный, что определяет скорость обработки и энергопотребление.Коммерчески доступно множество различных объемов памяти и используемых алгоритмов, которые адаптированы в соответствии с конкретным выполняемым мониторингом.

Секция считывания предназначена для преобразования аналогового вывода в цифровое представление, которое может обрабатываться цифровой электроникой. Некоторые обычно используемые датчики для приложений AMS включают тензодатчики, датчики температуры, акселерометр и пьезоэлектрические датчики. Многие чувствительные секции объединяют более одного типа чувствительных элементов, в то время как другие включают один датчик, концентрирующийся на одной физической величине из соображений точности и экономии энергии.Обычно в секцию входят усилитель, линейный, компенсатор и фильтр. Разрешение измерения зависит от эффективного числа битов АЦП и диапазона измерения в вольтах, а также от чувствительности датчиков. Для большинства приложений AMS для обнаружения сигналов предпочтительнее разрешение АЦП 16 бит или выше. Например, обычно низкие частоты дискретизации (например, менее 500 Гц) подходят для мониторинга состояния конструкции самолета. Однако беспроводные датчики все чаще исследуются для применения в акустическом и ультразвуковом неразрушающем контроле; поэтому растет потребность в более высоких частотах дискретизации, превышающих 500 Гц.

Наличие радиочастотной (RF) связи позволяет каждой плате взаимодействовать с другими узлами и пересылать данные датчиков. По этой причине необходимо сделать больший упор на эффективную связь ради надежности и высокопроизводительной передачи AMS. Это особенно верно, поскольку в AMS часто используются высокая частота дискретизации данных, высокая точность распознавания, высокая скорость передачи и большой диапазон передачи. Радиочастотная связь является реальной проблемой для авиационных конструкций из композитных или стальных компонентов.

Последней подсистемой будет интерфейс управления, основным элементом которого является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Он позволяет преобразовывать цифровые данные, генерируемые микроконтроллером, в непрерывный аналоговый выход напряжения для возбуждения активных датчиков (например, пьезоэлектрических элементов), взаимодействующих с физическими структурами. Приводы и активные датчики, установленные в физической системе, могут управляться через интерфейс срабатывания.

2.2.2. Коммуникационная сеть

В таблице 1 тринадцать стандартов WSN, включая WiFi, Zigbee, Bluetooth, RFID, LoRaWAN, SigFox, NB-IOT, WirelessHART, ISA100.11a, WiMax, 60 ГГц, UWB и беспроводная бортовая электронная связь (WAIC). Также приведены сравнения таких параметров, как стандарты, рабочая частота, максимальный диапазон и максимальная пропускная способность. Очевидно, что большинство стандартов используют одну и ту же структуру (IEEE 802.11.15.4) и радиочастоту. В настоящее время как многообещающий стандарт, основанный на IEEE 802.11, Wi-Fi стал еще одним вариантом в WSN. Однако Wi-Fi не предназначен для приложений AMS. В последнее время в гражданской авиации разрабатываются новые стандарты, такие как WAIC для самолетов.WAIC должен обеспечивать высоконадежную радиосвязь ближнего действия между бортовыми системами и бортовыми подсистемами одного и того же самолета. В 2015 году Всемирная радиоконференция [47] предложила новую полосу частот 5 ГГц [48] или от 4,2 до 4,4 ГГц [49] для WAIC. Системы WAIC также могут использовать части стандарта IEEE 802.15.4 [50]. По сравнению с 5 ГГц полоса частот от 4,2 до 4,4 ГГц больше подходит для WAIC, поскольку WAIC в 5 ГГц и радиовысотомер используют одну и ту же частоту [51]. На сегодняшний день частота 4.Диапазон частот от 2 до 4,4 ГГц стал многообещающим для связи WAIC. Кроме того, электромагнитные волны от беспроводных бортовых устройств внутри самолета страдают от сильного затухания, поскольку они проникают в сложные металлические и композитные пространства. В таблице 1 значения дальности свободного пространства в различных стандартах беспроводной связи не учитывают потери на пути распространения. AWSN унаследовал многие функции от WSN, особенно протокол связи. Таким образом, все протоколы теоретически могут быть применены в AWSN.Однако из-за особенностей бортовой среды в разделе 2.3 будут продемонстрированы некоторые новые ограничения и требования для AWSN.


Стандарты Стандарт Макс.
пропускная способность
Частота Диапазон свободного пространства Спектр

WiFi IEEE 802.11 54 Мбит / с 2,4 ГГц 150 м Без лицензии
Zigbee IEEE 802.15.4 250 Кбит / с 868/915 МГц / 2,4 ГГц 300 м Лицензировано
Bluetooth IEEE 802.15.1 24 Мбит / с 2,4 / 5 ГГц 150 м Без лицензии
RFID ISO / IEC24791 640 Кбит / с 125 кГц / 13,56 МГц 10 см –10 м Без лицензии
LoRaWAN IEEE 802.15,4 50 Кбит / с 433/780/868/915 МГц 14 км Без лицензии
SigFox IEEE 802.15.4 100 Кбит / с 868/902 МГц 17 км Без лицензии
NB-IOT IEEE 802.15.4 200 Кбит / с 900 МГц 22 км Лицензировано
WirelessHART IEEE 802.15.4 250 Кбит / с 2.4 ГГц 150 м Нелицензированный
ISA100.11a IEEE 802.15.4 250 Кбит / с 2,4 ГГц 150 м Нелицензированный
WiMAX IEEE 802.16 300 Мбит / с 11 ГГц 100 м Без лицензии
60 ГГц 60 ГГц 3000 Мбит / с 5–7 ГГц 10 м Без лицензии
UWB UWB 200 Мбит / с 3.1–10,6 ГГц 10 м Без лицензии
WAIC C-Band
IEEE 802.15.4
250 Кбит / с – 200 Мбит / с 2,2–3,4 ГГц,
4,2–4,5 ГГц,
5,0–5,15 ГГц,
5,091–5,15 ГГц
100 м Без лицензии

2.2.3. Развертывание AWSN в AMS

Корпус самолета общего назначения состоит из левого и правого крыла, кабины или кабины, двигателя, вертикального оперения, левого и правого горизонтального стабилизатора, шасси, передней, средней и задней частей, которые установлены в подсистемах самолет.Из-за характеристики рассредоточенного развертывания подсистем топология сети «кластер-звезда» больше подходит для AWSN в AMS [78]. На рисунке 1 показано, как WSN развертывается внутри кабины, топливного бака, на крыльях и других секциях самолета с топологией «кластер-звезда». Для удовлетворения требований AMS в каждой подсистеме или соответствующей области корпуса летательного аппарата создается один или несколько кластеров, а головка кластера и узлы датчиков в каждой кластерной топологии формируются. Размещение сенсорных узлов в определенных оптимальных местах внутри самолета перечисляется следующим образом:

(1) Топливный бак .Узлы датчиков размещены внутри топливных баков, которые расположены в крыльях и хвосте самолета, для измерения уровня топлива.

(2) Выхлоп . Датчики, размещенные внутри выхлопной трубы, будут отслеживать наличие в ней каких-либо препятствий.

(3) Колеса . Профилактический осмотр на исправность и состояние колес следует проводить перед взлетом и после посадки воздушного судна. Кроме того, колеса могут быть повреждены, когда самолет находится на взлетно-посадочной полосе или в воздухе.

(4) Двигатель . Двигатель - это «сердце» самолета, за которым следует следить в режиме реального времени. Для самолетов вредны перегрев или физическое повреждение двигателя. Самые серьезные катастрофические отказы, даже авиакатастрофы, связаны с безопасностью двигателя. Таким образом, узлы датчиков, установленные в двигателе и вокруг него, будут контролировать температуру и состояние окружающей среды двигателя и всех компонентов.

(5) Крылья . Крылья самолета всегда подвержены коррозии, ударам и трещинам из-за различных сложных климатических условий.Сенсорные узлы, установленные в крыльях, будут отслеживать возникающие от них вибрации или деформации, чтобы диагностировать или прогнозировать их локализацию и серьезность.

(6) Пожарная безопасность . В определенных областях внутри самолета, таких как кабина самолета и пассажирская зона, находятся такие предметы, как багаж, кабина, кухня, пассажирская секция и груз, где узлы датчиков дыма могут обнаруживать пожарную сигнализацию и отправлять оповещения через AMS.

2.3. Требования AWSN для AMS

AWSN предъявляет некоторые требования, в частности, для среды AMS.Как правило, архитектура обычного WSN состоит из различных уровней, включая приложение, транспортировку, маршрутизацию, управление доступом к среде (MAC) и физический уровень. Однако эта традиционная многоуровневая архитектура не может удовлетворить требованиям к AWSN, применяемым в AMS. Требования охватывают точность, режим реального времени, надежность, синхронизацию времени, пропускную способность, долговечность, безопасность и безопасность с точки зрения их ограничений, проблем и целей проектирования для реализации AWSN, как показано на рисунке 3.Чтобы соответствовать этим требованиям, необходимо рассмотреть дизайн платформ и схему MAC для AWSN на всех уровнях в разделе 3.


2.3.1. Точность

Точность полученных данных является важным аспектом качества данных. В AWSN точность данных напрямую связана с точностью прогноза самолета и управления состоянием, например обнаружением неисправностей, локализацией неисправностей, прогнозированием неисправностей и прогнозом оставшегося срока службы. Кроме того, точность полученных данных влияет на безопасность самолета, экономическую прибыль и эффективность полета.В AWSN контекст также связан с временной синхронизацией, номером узла, номером перехода и частотой дискретизации.

2.3.2. В режиме реального времени

WSN применяются на умных предприятиях, в мониторинге промышленной среды и на предприятиях автоматизации для беспроводной связи с малой задержкой, что является примером для AWSN. Производительность в реальном времени - важная проблема для AWSN. Связь между беспроводными узлами требует задержки для повышения производительности. Однако разные приложения могут иметь разные требования к работе в реальном времени.В таблице 2 показаны требования к задержке для различных подсистем AMS. Системы управления движением в полете предъявляют самые высокие требования к скорости в реальном времени (<60 мс), в то время как системы мониторинга допускают наибольшее значение задержки (<1 с). Многие исследователи представили методы для достижения хорошей производительности в реальном времени с разных точек зрения и уровней беспроводных сетей. В большинстве этих исследований достигается низкая задержка за счет улучшения уровня маршрутизации, MAC или транспортного уровня. В разделе 3.2 дается сводка различных схем связи для требований реального времени.


AMS Задержка

Система автоматизации <3 мс
Система экологического мониторинга <1 с
Система управления движением в полете <60 мс
Управление крылом <100 мс

2.3.3. Надежность

Потери на пути . Беспроводные бортовые устройства, используемые внутри самолета, передают структурные данные или данные об окружающей среде в центр агрегации данных. К сожалению, электромагнитные волны от устройств внутри самолета должны проникать в сложные металлические и композитные пространства. Например, беспроводное распространение в крыле самолета страдает из-за высокого затухания, поскольку оно проходит через разгрузочные отверстия крыла и промежутки между конструкциями крыла, включая обшивку, лонжерон, стрингеры и нервюры.Однако модели потерь на трассе для связи с окружающей средой крыла самолета исследовались редко. Получить полный бюджет беспроводной связи сложно из-за высокой металлической характеристики крыла самолета. Из-за особенностей крыла самолета традиционные модели потерь на траектории для зданий или вне помещений (например, Альфиш-Икегами [79], Кинан-Мотли [80] и Туркмани [81]) не подходят для эмпирических потерь на траектории крыла самолета. .

Помехи сигнала . Беспроводные бортовые устройства неизбежно сталкиваются с помехами из-за элементов суровой окружающей среды, таких как сильная пыль, вибрация, жара, заморозки, неопределенная температура и влажность, плохая погода в верхних слоях атмосферы и другие радиочастотные сигналы [82], которые противоречат принципам беспроводной связи.Поскольку личные беспроводные мобильные устройства, такие как мобильные телефоны и ноутбуки, не могут работать в салоне самолета, они не будут создавать помехи сигналам. Кроме того, поскольку протоколы Zigbee, Wi-Fi, UWB и Bluetooth могут быть приняты в AMS, они также должны сосуществовать друг с другом. Если у AWSN только один рабочий канал, он обычно страдает от частотных помех и ошибок пакетов. На внешнем воздушном судне источники помех сигнала, как правило, исходят от системы связи "воздух-земля" (A / G), системы связи "воздух-воздух" (A / A), спутниковых систем связи, системы авиационной мобильной связи в аэропорту (AeroMACS) и других системы связи [83].Системы связи A / G используют для передачи данных HF, VHF и L. Системы связи A / A работают в диапазоне HF. Кроме того, спутниковые системы авиационной связи обычно используют диапазоны VHF, X, Ku и Ka. Как показано в Таблице 3, большинство частот S-Band и C-Band в AWSN и WAIC сосуществуют с большинством диапазонов в системе связи A / G, системе связи A / A, спутниковых системах связи и AeroMACS [84]. Однако также следует подчеркнуть перекрывающиеся диапазоны между AWSN, WAIC и другими системами.Например, бортовая GNSS внутри самолета передает положение и скорость самолета в сигналы расширенного сквиттера (ES) и отправляет их по системе связи A / G. Наземные станции принимают сигналы ES, сообщают авиадиспетчеру, а затем отвечают системе связи A / G воздушного судна. ES, работающая в диапазоне 1090 МГц, уязвима для одновременных помех от AWSN. Более того, WAIC и авиационные радиовысотомеры (RA) совместно используют полосу частот от 4,2 до 4,5 ГГц, а WAIC и наземные приложения аэропортов используют полосу 5.091–5,15 ГГц, где существует риск вредных взаимных помех [49]. RA используются для обеспечения точных и надежных измерений минимального расстояния до поверхности земли. Они действуют в процессе полета или в ситуации, когда самолет находится на земле или взлетает. В таблице 3 приведены все диапазоны авиационного спектра и их услуги.


Диапазон Частота Сервисный

HF 3–30 МГц Система связи A / G, A / Система связи
VHF 117.95–137 МГц Система связи A / G, спутниковая система авиационной связи
Диапазон L 960–1215 МГц
1350–1400 МГц
Система связи A / G, сигналы с расширенным сквиттером (ES) и AWSN
X-Band 10 ГГц Спутниковая система авиационной связи
Ku-Band 14,4–14,3 ГГц
15,15–15,35 ГГц
Ka-Band 26 –40 ГГц
S-Band 2.2–3,4 ГГц AWSN, WAIC
Диапазон C 4,2–4,5 ГГц
5,0–5,15 ГГц
WAIC, радиовысотомеры
WAIC
Диапазон C 5,091–5,15 ГГц Наземные приложения в аэропортах, WAIC.

Потеря пакетов и битовая ошибка . Надежность AWSN для AMS - важный показатель оценки. Однако суровые воздушные условия AMS могут создавать больше помех и увеличивать частоту потери пакетов (PLR) и частоту ошибок по битам (BER) AWSN.Механизм повторной передачи - это обычно подход к решению этих проблем, который также увеличивает задержку. Это проблема для AWSN, и поэтому некоторые исследователи предложили эффективные алгоритмы повышения надежности сети в разделе 3.2.

2.3.4. Синхронизация времени

Каждый бортовой беспроводной сенсорный узел имеет свои собственные локальные часы, которые изначально не синхронизированы с другими узлами. Два джиттера, а именно временное дрожание и пространственное дрожание, возникают внутри узла и между различными узлами, соответственно, из-за различий в кристаллах генератора.Ошибки синхронизации времени между различными устройствами означают, что получение правильных форм колебаний без отклонения от реальности или теоретических расчетов структуры невозможно [85]. Как ошибки синхронизации влияют на процесс получения форм колебаний и почему ошибка синхронизации должна быть меньше

.

Может ли этот новый датчик обнаруживать частицы коронавируса в воздухе?

Датчик газа, используемый для обнаружения передаваемого по воздуху вируса SARS-CoV-2 в лаборатории профессора Ниан Сун в Исследовательском центре Игана. Предоставлено: Руби Уоллау / Северо-Восточный университет.

Поскольку школы, предприятия и другие организации планируют свои стратегии по возобновлению работы во время пандемии COVID-19, регулярное тестирование людей на коронавирус станет одним из ключевых компонентов в попытках замедлить и контролировать новые волны случаев заболевания.

Но современные технологии тестирования могут быть медленными - слишком медленными - для быстрого распространения вируса. Положительный тест сегодня не обязательно означает, что кто-то все еще свободен от вируса через два дня, что примерно столько же, сколько потребуется для получения результатов теста, если вы находитесь в США

Вот почему технология, которая может выполнять мгновенное и частое тестирование, может служить важным оружием в борьбе с пандемией, которая уже нанесла значительный ущерб людям, рынкам и правительствам по всему миру.

И это именно та технология, над которой работает Ниан Сан, профессор электротехники и компьютерной инженерии в Северо-Восточном университете.

Sun создала газовый датчик для различных молекул в воздухе. Это устройство, которое может исследовать химический состав переносимых по воздуху патогенов, включая коронавирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19. И, как алкотестер, который может давать результаты в режиме реального времени, он работает за секунды, говорит Sun.

В устройстве используются электрохимические датчики, состоящие из специального материала, на котором отпечатаны полости, которые имеют такую ​​же форму и размер, что и короноподобная структура белков, покрывающих вирус SARS-CoV-2.

Подобно недостающим частям пазла, эти белки (и только эти белки) помещаются в полости материала. Датчики в основном улавливают эти частицы из воздуха. Затем материал вступает в реакцию с белками и посылает электрический сигнал, указывающий на присутствие вируса.

«Когда эта материя витает в воздухе, она может быть очень заразной и приземляться на окружающую среду, например, на стол, унитаз, дверные ручки - на все, - говорит Сан. «Мы используем наши сенсоры для обнаружения тех вирусов, которые находятся в воздухе или на поверхности.«

Поскольку микроскопические отпечатки на датчиках имеют такую ​​же точную форму, что и белки-шипы коронавируса, устройство обеспечивает высокую чувствительность и точность.

В его лаборатории датчики показали, что они столь же эффективны при обнаружении коронавируса, как золотой стандарт в текущих испытаниях с использованием полимеразных цепных реакций. Процесс такого тестирования включает создание миллионов копий генетического материала для обнаружения коронавируса. Но на это могут уйти дни и узкоспециализированные лаборатории.

Датчик газа, используемый для обнаружения передаваемого по воздуху вируса SARS-CoV-2 в лаборатории профессора Ниан Сун в Исследовательском центре Игана. Предоставлено: Руби Уоллау / Северо-Восточный университет.

А из-за логистических ограничений, связанных с необходимостью брать мазки из ноздрей и ожидания отправки этих образцов для анализа, портативные устройства, которые могут мгновенно точно анализировать выдыхаемый воздух, могут изменить правила игры, говорит Сан.

«Это технология, которая может кардинально изменить ситуацию с тестированием COVID-19, потому что она на два порядка быстрее лучших современных технологий», - говорит Сан.«При повторном открытии предприятий, школ, университетов - по сути, это технология, спасающая жизнь».

Sun изначально начала работать над технологией обнаружения газов, чтобы помочь найти запрещенные наркотики и взрывчатые вещества - эту работу часто оставляли собакам, прошедшим специальную подготовку.

«Это обученные собаки-ищейки, и они могут делать свою работу, просто нюхая», - говорит Сан. «Поэтому я подумал:« Почему мы, инженеры, не можем разработать что-то вроде электронного датчика, который может превзойти это? »

В последние годы Сан и его коллеги работали над другими устройствами для обнаружения молекул, находящихся в воздухе, и использования их в качестве биомаркеров для выявления заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и рак легких.

Когда разразилась пандемия, он увидел новое применение своей технологии. Команда недавно получила финансирование от Национального научного фонда для улучшения датчиков и предоставления их клиницистам для тестирования на коронавирус.

Вместе с Джереми Любаном, профессором Медицинской школы Массачусетского университета, Сан работает с медицинским сообществом, чтобы протестировать свое устройство и получить разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США на его использование в различных условиях.

Он говорит, что представляет свой гаджет как портативный инструмент, используемый в больницах, школах и других типах сред, где люди могут подвергаться риску вдыхания вирусных частиц в помещении.

Кроме того, поскольку датчики с молекулярной печатью также могут быть установлены на поверхности, Sun утверждает, что это устройство также может помочь в более эффективном тестировании вирусных частиц, которые падают с воздуха на различные объекты.

«Мы можем легко почувствовать поверхность, просто положив датчик прямо на нее», - говорит Сан.«Мы просто устанавливаем датчик прямо здесь, и он может дать нам [результат] автоматически, удаленно, без проводов».


Портативный многоразовый тест на COVID-19
Предоставлено Северо-Восточный университет

Ссылка : Может ли этот новый датчик обнаруживать частицы коронавируса в воздухе? (2020, 20 июля) получено 15 января 2021 г. из https: // medicalxpress.ru / news / 2020-07-sensor-coronavirus-sizes-air.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Пассивные и активные датчики в дистанционном зондировании

Автор: GIS Geography · Последнее обновление: 3 января 2021 г.

Типы дистанционного зондирования

Если солнце исчезнет, ​​какой датчик пропустит его больше всего? Будет ли это пассивных датчиков или активных?

Если вы ответите на этот вопрос, это поможет вам понять концепцию активных и пассивных датчиков в дистанционном зондировании.

Активные датчики имеют собственный источник света или освещения.В частности, он активно посылает импульс и измеряет обратное рассеяние, отраженное к датчику.

Но пассивные датчики измеряют отраженный солнечный свет, излучаемый солнцем. Когда светит солнце, пассивные датчики измеряют эту энергию. Подробнее об этом позже.

Активные датчики

Когда вы делаете снимок с включенной вспышкой, камера посылает собственный источник света. После того, как он освещает цель, камера улавливает отраженный свет обратно в объектив камеры.

Активные датчики можно представить себе как ручную камеру с включенной вспышкой.

Итак, камеры активных сенсоров , когда фотограф использует вспышку. Он освещает свою цель и измеряет отраженную энергию обратно в камеру.

Но активное дистанционное зондирование принимает разные формы. Например, это могут быть спутники, вращающиеся вокруг Земли, вертолеты в воздухе или что-либо еще на земле. Просто пока у него есть активный датчик.

Пассивные датчики

Камеры пассивные датчики когда фотограф не использует вспышку. Поскольку камера не излучает источник света, она использует естественный свет, излучаемый солнцем.

Пассивные датчики используют естественный солнечный свет. Без солнца не было бы пассивного дистанционного зондирования.

Как вы скоро узнаете, существуют сотни приложений дистанционного зондирования, в которых используются пассивные и активные датчики.Но сначала давайте углубимся в оба типа дистанционного зондирования.

Примеры дистанционного зондирования

Теперь, когда у нас есть четкое представление о пассивном и активном дистанционном зондировании, давайте посмотрим, как это работает для спутниковых датчиков. На схеме ниже вы можете увидеть, как солнце излучает свет. Сначала свет проходит через атмосферное окно. Затем он отражается от Земли на спутниковый датчик, вращающийся вокруг Земли.

Тогда как активные датчики освещают свою цель.В этом примере это датчик бокового обзора, который посылает собственный импульс на поверхность Земли. Сначала он отскакивает от земли. Затем он снова отскакивает от здания. Наконец, он снова возвращается к датчику. Фактически, этот тип обратного рассеяния называется double bounce backscatter . Подробнее об этом позже.

Пример активного дистанционного зондирования

Если вам когда-нибудь представится возможность увидеть радиолокационное изображение с синтезированной апертурой, оно будет выглядеть примерно так:

Для неподготовленного глаза это просто набор черно-белых пикселей.Но реальность такова, что есть еще кое-что, что бросается в глаза. Например, существует 3 основных типа обратного рассеяния:

  • Зеркальное отражение
  • Двойной отскок
  • Диффузное рассеяние

СПЕКУЛЯРНОЕ ОТРАЖЕНИЕ: Зеркальное отражение - это место, где на изображении находятся темные пятна. В данном случае это гладкие поверхности, такие как река, текущая с востока на запад, и мощеные поверхности.

DOUBLE-BOUNCE: Ярко-белый цвет в центре - это двойное обратное рассеяние при работе.Как показано на схеме выше, это городской элемент, похожий на здание, но в таком масштабе он не совсем ясен.

ДИФФУЗНОЕ РАССЕЯНИЕ: Наконец, большая часть радиолокационного изображения представляет собой шероховатую поверхность и диффузное рассеяние. Это может быть связано с растущей растительностью в сельскохозяйственных угодьях.

Пример пассивного дистанционного зондирования

На самом деле, пассивное дистанционное зондирование может быть очень похоже на то, как наши глаза интерпретируют мир. Например, вот Скалистые горы в полном цвете.

Но сила пассивного дистанционного зондирования заключается в том, чтобы видеть свет во всем электромагнитном спектре. Например, это мультиспектральное изображение может иметь различные комбинации полос, например, инфракрасный цвет.

Важно понимать, как ярко-красным цветом подчеркивается здоровая растительность. Мягко говоря, в этой сцене его много. В то время как ярко-белый цвет - это застроенные участки, самый темный оттенок - это вода. На востоке это может быть линия электропередачи, потому что она всегда одинаковой ширины.

Наконец, вы можете увидеть мир намного четче, используя панхроматический диапазон. Если вы хотите увеличить резкость изображения, вы используете именно этот спектральный диапазон. Вот список комбинаций диапазонов для Landsat 8, чтобы увидеть мир по-новому.

Использование и приложения

Использование и приложения пассивного дистанционного зондирования

С точки зрения пассивного дистанционного зондирования миссия Landsat является самой продолжительной программой наблюдения Земли. На протяжении более 40 лет Landsat собирал и документировал нашу изменяющуюся планету.

Наука Landsat помогает понять климат Земли, экосистемы и землепользование.

На протяжении более 40 лет миссии Landsat были свидетелями изменения нашей планеты. Благодаря этому у нас есть исторический барометр, с помощью которого мы измеряем изменения и планируем наше будущее как планеты.

Исследователи опубликовали тысячи публикаций с использованием данных Landsat. Кроме того, DigitalGlobe и Planet Labs являются коммерческими спутниками с сотнями приложений дистанционного зондирования и используют

Активное использование и приложения дистанционного зондирования

Два ключевых преимущества активного дистанционного зондирования:

  • Возможность собирать изображения днем ​​и ночью.
  • Его не беспокоят облака и плохие погодные условия.

Миссия Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) использует вSAR, который измеряет высоту Земли с помощью двух антенн. Всего за пару дней SRTM собрала одну из самых точных цифровых моделей рельефа Земли.

Обнаружение света и дальность (LiDAR) - это активный датчик, измеряющий высоту земли. Используя свет от платформы самолета или вертолета, он измеряет время, необходимое для отражения от датчика.Отсюда вы можете создавать цифровые модели поверхности, которые полезны в лесном хозяйстве.

Активное дистанционное зондирование используется для различных приложений безопасности, включая морской и арктический мониторинг. Как было показано ранее, рассеяние с двойным отскоком дает важную информацию в поисково-спасательных операциях.

Примеры активных датчиков: RADARSAT-1 и RADARSAT-2 Канадского космического агентства и радарный спутник Airbus Defense & Space TerraSAR-X.

Пассивные и активные датчики в дистанционном зондировании

Как вы узнали сегодня, пассивные датчики пропустят солнце, если оно исчезнет.Это связано с тем, что активные датчики генерируют собственный источник освещения.

Но поскольку пассивные датчики используют отраженную энергию солнца, для работы им необходимо солнце.

Если вы хотите узнать больше о пассивном дистанционном зондировании, ознакомьтесь с нашим руководством по мультиспектральным и гиперспектральным датчикам. Или, если вы хотите узнать больше об активном дистанционном зондировании, взгляните на наше руководство по обнаружению света и дальности.

В качестве альтернативы, если вы хотите работать с данными, у нас есть список из 15 бесплатных источников спутниковых данных и 6 лучших бесплатных источников данных LiDAR.

.

Смотрите также