数字输出型热膜式空气流量计的设计与实现.pdf

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1、2015拄仪表技术与传感器2015第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3数字输出型热膜式空气流量计的设计与实现杨文涛，王婷旺，冯则坤，刘长华，戴建飞(1．华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074；2．南昌工控电装有限公司，江西南昌330001)摘要：针对目前国内数字输出型热膜式空气流量计设计较少的现状，设计了一种基于硅MEMS新型热膜式AFS07空气流量传感器和PIC16F1786微控制器的数字输出型车用空气流量计。详细分析了该空气流量计的工作原理和检测电路、恒温差控制电路的设计，通过PI

2、C16F1786微控制器产生了ECU所需频率范围为1．8～11kHz、占空比50％的方波流量信号和频率为19Hz、占空比可变的矩形波温度信号。在此基础上对样机进行了实验。实验结果表明：该样机实现了对不同流量气体和进气温度的检测，且具有良好的温度补偿功能；同时得出该空气流量计输出信号的周期与其对应信号的输出电压之间呈线性关系。关键词：数字输出型；AFS07热膜式空气流量传感器；PIC16F1786；线性关系中图分类号：TH715文献标识码：A文章编号：1002-1841(2015)03—0033—03DesignandImplemen

3、tation0fDigitalThermalAirflowMeterYANGWen—tao，WANGTing—wang，FENGZe．kun，LIUChang．hua，DAIJian．fei(1．SchoolofOpticalandElectronicInformation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China；2．NanchangGongkongElectricalAssembleCo．，Ltd．，Nanchang330001，China)Abstra

4、ct：Aimingattheproblemsthatdigitalthermalairflowmetersweredecreasing，anautomotivedigitalair—flowmeterwhichwasbasedonanewtypeofsiliconMEMSsensorandPIC16F1786microcontrollerwasdeveloped．Theworkingmechanismofair-flowmeter，sensingcircuitandconstanttemperaturedifferencecontr

5、ollingcircuitwereanalyzedindetail．Aflowmasssquarewavesignalwith50％dutyration，thefrequencyvaryingfrom1．8kHzto11kHz，togetherwitha19Hz·frequencyvarying·duty—ratioambienttemperaturesignal，whichelectroniccontrolunit(ECU)needsweregenerated．Experimentsweredoneonprototypes，and

6、theresultsshowthatair—flowmetersuccessfullydetectsthevaryingairmassflowandtheambienttemperaturewithtemperaturewellcompensated．What’Smore，theoutputcycleofsignalsgeneratedbytheairflowmeterarelinearwiththeoutputvoltageofthesen—sor．Keywords：digitaloutput；AFS07seriesthermal

7、airflowsensor；PIC16F1786；linearrelationship；0引言1数字输出型热膜式空气流量计的工作原理空气流量计是电控燃油喷射系统(ECU)中关键部件，安装空气流量传感器是空气流量计的核心部件，测量精度决定在滤清器和节气门之间的进气道上，用于检测发动机的进气了空气流量计的性能。设计中选用新型AFS07系列热膜式空量。ECU根据进气量大小、发动机转速以及发动机运行情况等气流量传感器，它具有功耗低、响应迅速快和测量范围宽等特来确定燃油喷射量和点火时间，使得发动机具有一个最佳空燃点。该空气流量计的检测原理是：

8、通过该膜片表面上的加热电比⋯，从而达到省油和环保的目的。目前，国外对空气流量计阻进行加热使得与片上环境温度检测电阻R的温差时刻的研究比较成熟，其中以热膜式空气流量计为主流；国内的研保持100oC，加热电阻两侧对称布置了4个流量检测电阻