На что влияет датчик дмрв: ДМРВ или Датчик Массового Расхода Воздуха: что это такое

ДМРВ или Датчик Массового Расхода Воздуха: что это такое

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

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

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

Для чего нужен ДМРВ

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

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

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

Как устроен датчик массового расхода воздуха

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

Внутренне устройство ДМРВ, использовавшегося в Ford Windstar

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

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

Признаки неисправности ДМРВ

Check engine — может сигнализировать о проблемах с ДМРВ

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

Признаки неисправности ДМРВ на автомобиле могут проявляться в следующих ситуациях:

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

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

Как проверить ДМРВ

Отключение датчика массового расхода воздуха

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

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

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

Видео о ДМРВ

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

Как поменять датчик самостоятельно

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

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

На последнем этапе ремонта проверяется работа двигателя в различных режимах.

Похожие публикации

как проверить и почистить датчик воздуха

Практически во всех современных авто сегодня используется инжекторная система питания, которая пришла на смену некогда популярным карбюратором. Одним из условий нормальной работы данной системы является использование датчика массового расхода воздуха, отвечающего за дозировку воздушного потока при создании горючей смеси. Подробнее о том, что представляет собой ДМРВ Калина и как его правильно проверить, вы сможете узнать из этого материала.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Характеристика и особенности ДМРВ

Чтобы обеспечить нормальную работы двигателя, блок управления осуществляет множество действий. Одним из основных является подача необходимого объема топлива, а также воздушного потока в цилиндры мотора. Для того, чтобы дозировка этих компонентов была правильной, используются различные датчики и контроллеры и одним из таковых в автомобилях Лада Калина или Лада Гранта является датчик массового расхода воздуха.

Диагностика регулятора тестером

Если в работе девайса проявились неисправности, то функциональность силового агрегата в целом будет нарушена. Неисправный датчик станет причиной некорректной работы двигателя, что приведет к менее комфортному управления автомобилем. Само устройство находится возле воздушного фильтрующего элемента в моторном отсеке авто.

Возможные неисправности датчика

В автомобилях Лада Гранта и Калина расположенный в подкапотном пространстве ДМРВ обычно выходит из строя по причине износа, если ресурс эксплуатации контроллера подходит к концу.

В случае неисправности автовладелец столкнется с такими симптомами:

• на приборной панели появляется индикатор Check Engine, который не гаснет после запуска двигателя;
• при неисправности устройства расход топлива будет повышен;
• мощность силового агрегата в целом снизится;
• динамика авто также будет нарушена, а при нажатии на педаль газа водитель заметит, что машина стала с трудом набирать скорость;
• водитель также может столкнуться с проблемой невозможности запуска двигателя либо же старт мотора будет очень затруднен;
• при движении на холостом ходу обороты двигателя будут плавать (автор видео — канал IZO)))LENTA).

Способы устранения поломок

Вариантов устранения неполадок в работе девайса есть несколько:

1. Замена датчика. Самый верный способ обеспечить нормальную работоспособность системы, установив заведомо рабочий контроллер.
2. Произвести проверку подключения регулятора, а также работоспособности электроцепи. Очень редко, но бывает такое, что регулятор отказывается нормально работать по причине окисления контактов на разъеме. В данном случае можно попытаться отключить датчик и произвести очистку контактов железной щеткой.
3. Произвести промывку устройства. Данный вариант восстановления работоспособности сегодня считается одним из наиболее популярных среди наших соотечественников. Очистка обычно занимает немного времени, но зато у вас есть все шансы восстановить работоспособность регулятора. Наш ресурс уже писал о промывке устройства, подробная пошаговая инструкция представлена в этой статье.

Проверка регулятора на работоспособность

Есть несколько вариантов проверки работоспособности датчика.

Для начала рассмотрим самый простой из них:

1. От контроллера нужно отсоединить разъем питания.
2. Запустите мотор.
3. Попробуйте немного проехаться. Если вы заметили, что двигатель стал работать более нормально, пропали вышеописанные симптомы, то это свидетельствует о том, что демонтированный вами ДМРВ неработоспособный. Учтите, что при отключении контроллера блок управления начинает работать в аварийном режиме, соответственно, расход топлива может быть увеличен (автор видео о демонстрации вышедшего из строя регулятора — канал В гараже у Сандро).

Для осуществления другого способа вам потребуется тестер — мультиметр, а также отвертка и гаечный ключ на 10.

Процедура диагностики с применением мультиметра осуществляется следующим образом:

1. Сначала необходимо включить тестер, настроить его в режим замера постоянного напряжения, при этом надо отметить придел в 2 вольт. На штекере подключения кабеля питания нужно найти проводки желтого и зеленого цветов, это будет выход и масса, учтите, что цвет может отличаться. Желтый провод ближний, он находится ближе к ветровому стеклу, а зеленый — третий по счету, если отсчитывать с того же края. Даже если их цвет будет разным, расположение должно быть таким.
2. Вам необходимо произвести замер напряжения между этими контактами, при этом зажигание должно быть активировано, но мотор запускать не нужно. Щупы тестера необходимо установить через прорезиненные уплотнители, вдоль самих проводов, при этом будьте осторожны, чтобы не нарушить изоляцию. Заранее на щупы можно побрызгать средством WD-40.
3. Выполнив эти действия, вам нужно оценить полученные результаты. Если ДМРАВ исправен, то показатель напряжения будет варьироваться в районе 0,996-1,01 вольта. Если уровень напряжения будет более высоким, то это свидетельствует о выходе из строя или ухудшении технического состояния расходомера. На практике планировать замену устройства необходимо в том случае, если полученное напряжение будет выше 1,04 вольта.

Замена ДМРВ

Процедура замены выглядит следующим образом:

1. Сначала нужно ослабить хомут, который фиксирует воздуховод, для этого используется отвертка с крестовым наконечником. Сам патрубок можно демонтировать.
2. Отключите разъем питания от регулятора, для этого достаточно просто нажать на фиксатор снизу и потянуть сам штекер в сторону.
3. Далее, используя гаечные ключи на 10, нужно выкрутить два болта. На этом этапе могут возникнуть трудности, поэтому можно использовать трещотку, чтобы открутить болты быстро.
4. Затем регулятор можно отвести в сторону и извлечь.
5. Процедура монтажа осуществляется в обратном порядке.

Фотогалерея «Помощь в замене ДМРВ»

1. Отсоедините воздуховод и отключите разъем питания регулятора. 2. Извлеките датчик из посадочного места и поменяйте его на новый.

Видео «Особенности замены регулятора на Калинах и Грантах»

Что необходимо учитывать при замене регулятора в отечественных автомобилях и каких ошибок нельзя допускать — расскажет специалист (автор видео — канал В гараже у Сандро).

 Загрузка …

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Статья была полезнаПожалуйста, поделитесь информацией с друзьями

Да (81.82%)

Нет (18.18%)

Влияние датчика массового расхода воздуха на работу ДВС – Турбобаланс

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) является одним из главных элементов в подготовке смеси топлива мотора, который работает по системе MAF. Он отвечает за количество воздуха, попадающего в цилиндры ДВС. 

Современные инжекторные авто оснащены ДМРВ совместно с измерителем t0C и атмосферного давления, передают информацию об условиях, в которых используется мотор. ДМРВ представляет собой трубу, оснащенную измерительным элементом. 

Назначение ДМРВ и его роль в работе мотора

Датчик МРВ контролирует объем воздуха, который проходит во впускной коллектор. На основании этих данных поддерживается необходимый состав смеси. ДМРВ монтируется в районе фильтра на входе тракта для моторов бензинового типа. На дизельных моторах с блоком EGR данные с ДМРВ являются основой для расчета объема воздуха и объема отработанных газов. Датчик МРВ позволяет осуществлять управление EGR, снижая расход горючего и загрязненных выхлопов. 

Дизельные авто с турбированными двигателями, оснащенные ДМРВ, характеризуются меньшим дымлением. С помощью полученных данных корректируется заполнение цилиндров, предупреждается перенасыщение смеси. 

Почему ДМРВ может выйти из строя?

Неисправности ДМРВ могут быть связаны с качеством воздуха. При попадании в воздушный тракт воздух должен быть чистым, что обеспечивается регулярной установкой нового фильтра. Выполнять замену чаще требуется при использовании авто в пыльных регионах. Также стоит обратить внимание на риск проникновения масла через сапун, что свидетельствует о важности профилактики системы вентиляции. Также, недопустимо проникновение воды в воздушный тракт. При мойке мотора следует укрывать тракт пленкой, либо совсем снимать его. Соблюдая требования эксплуатации можно продолжить срок службы ДМРВ. 

Какие признаки говорят о неполадках в работе датчика?

1. Увеличенный расход топлива. Причем расход нужно определять не по компьютеру, а по мере убывания из бака. Следует залить полный бак, после прохождения 100 км долить топливо. То количество, которое вместится и есть расходом топлива на 100 км. 
2. Сложности при запуске мотора. Запустить мотор удается только при длительной прокрутке стартера.
3. Снижение динамики. Авто медленно разгоняется, при подъеме падает скорость, вынуждая переходить на пониженную передачу, появляется черный дым выхлопа. 
4. Мотор глохнет при остановке. 

Такие «симптомы» не могут на 100% свидетельствовать о поломке ДМРВ. Диагностировать работу датчика можно только после комплексной проверки. Наш центр выполняет диагностику ДМРВ с использованием высокоточного оборудования.

Всё про датчик массового расхода воздуха (расходомер)

14 июля 2016

В тонкой и точной настройке автомобильного двигателя важно всё: и качество автожидкостей, и нормальная работа каждого элемента, и слаженность всех процессов. Одним из элементов, определяющих, насколько правильно в конечном итоге будет работать автомобиль, является датчик массового расхода воздуха, он же расходомер воздуха или MAF-sensor (от Mass Air Flow), как его чаще называют автомобилисты.

 

Зачем нужен ДМРВ?

Для полного сгорания одной части топлива нужно примерно 14,7 частей воздуха, такая смесь называется стехиометрической, оптимальной по соотношению. Будет меньше воздуха, чем нужно – бензин не сгорит полностью, получим грязный выхлоп, не соответствующий современным экологическим нормам. Будет больше воздуха – на обедненной смеси двигатель не сможет развить полную мощность.

Расходомер предназначен для постоянного контроля количества поступающего в цилиндры воздуха и передачи этих данных системе регулировки впрыска топлива. То есть, чем больше воздуха идет в двигатель, тем больше топлива будет подано на форсунки.

Когда водитель нажимает на педаль газа, он регулирует именно подачу воздуха: открывается дроссельная заслонка (непосредственно или от сигнала ЭБУ). Поступает больше воздуха – реагирует ДМРВ, после чего подается больше топлива в камеры сгорания и увеличиваются обороты двигателя.

Нормально работающий расходомер воздуха позволяет не только максимально эффективно использовать топливо, но и максимально эффективно использовать катализатор и сажевый фильтр, а в общей перспективе – сократить расходы на топливо, уменьшить износ узлов автомобиля и продлить время комфортной эксплуатации. Электроника учитывает показатели не только ДМРВ, но и лямбда-зонда, что позволяет более точно контролировать подачу топлива.

 

Виды и принцип действия

Схема ДМРВ в корпусе

Эволюция расходомеров направлена на поиск методов более точного измерения, учета большего количества параметров, чтобы в итоге получить максимально стабильную работу двигателя.

Механические датчики (расходомеры с трубкой Пито) работали по принципу воздушного сопротивления: чем сильней поток воздуха, тем больше отклонялась внутренняя демпфирующая пластина. Эти системы были долговечными и надежными, но недостаточно точными. С появлением более современных топливных систем понадобились более прогрессивные методы измерения.

Следующее поколение – термоанемометрический датчик с платиновой нитью (Hot Wire MAF Sensor). Именно платиновой, так как этот металл дольше всего сопротивляется термической деградации. Принцип действия основан на поддержании постоянной температуры нагретой нити: чем больший поток воздуха проходит через нее, тем быстрей она остывает и тем больше энергии нужно на нагрев. Контроль температуры осуществляется терморезистором, а данные о затраченной на нагрев нити энергии передаются на ЭБУ как информация о количестве проходящего через нить воздуха.

Схема датчика MAF. 1. Кольцо. 2. Платиновая нить.
3. Термокопенсационное сопротивление. 4. Крепление кольца.
5. Корпус электронного модуля.

Для более точного измерения в современных датчиках учитывается еще и температура поступающего воздуха.

Самой частой причиной выхода из строя является загрязнение нити отложениями пыли и моторного масла. Поэтому в таких датчиках предусмотрена функция самоочистки: после каждой остановки двигателя платиновая нить на пару секунд разогревается до 1100^оС. Все органические отложения мгновенно сгорают или обугливаются.

Недостатком нитевых датчиков является ограниченный ресурс работы: платина, несмотря на свою стойкость, рано или поздно выгорает.

Более прогрессивной модификацией стал пленочный датчик (Hot Film Air Flow Sensor, HFM). Принцип работы тот же, что и у проволочного: масса входящего воздуха определяется по степени охлаждения нагревательного элемента. На керамическую основу (подложку) устанавливаются все необходимые элементы в виде тонкопленочных резисторов, в том числе и нагревательный элемент в виде платинового напыления. Сенсор устанавливается в воздушном канале, через который проходит только входящий поток воздуха (измерения получаются более точными за счет отсутствия обратных воздушных волн от работающих клапанов и поршней двигателя). В пленочных датчиках отсутствует проблема загрязнения: пыль и моторное масло не попадают на нагревающийся слой, а значит, нет необходимости в самоочистке. В пленочных сенсорах учитывается и плотность воздуха, которая также влияет на скорость охлаждения нагревательного элемента.

Схема датчика HFM. 1. Электрический разъем. 2. Внешний корпус.
3. Электронная схема. 4. Термоэлемент. 5. Корпус датчика. 6. Канал воздушного потока.

В самых новых моделях автомобилей конструкторы уже отказались от ДМРВ, заменив их датчиками абсолютного давления. Но расходомеры воздуха, основанные на нагревательном элементе, в настоящее время используются наиболее широко.

 

Место установки

Поскольку датчики чувствительны к загрязнениям, их устанавливают в воздуховоде после воздушного фильтра перед дроссельной заслонкой. Сам датчик расположен в корпусе – пластиковой трубке, закрытой с одной стороны сетчатым фильтром, предотвращающей завихрения воздушного потока. Продаваться датчики могут как вместе с корпусом, так и отдельно, если конструкция датчика предусматривает замену центрального элемента.

Разъем на датчике подключается в бортовую сеть: к источнику напряжения и ЭБУ.

 

Поломки расходомеров

Чаще всего датчики расхода воздуха выходят из строя просто от износа: платиновая нить (и платиновое напыление не кремниевой пластине) постепенно истончается от нагрева. У проволочного ДМРВ ресурс составляет примерно 150 тыс. км, но эта цифра может стать и больше, и меньше, в зависимости от состояния других узлов автомобиля.

Поврежденное напыление дорожек на расходомере

Причиной досрочной поломки датчика чаще всего является грязь на нагревательном элементе: пыль и моторное масло искажают показания и вызывают перегрев.

Сломанный датчик не ремонтируется, его меняют на новый. Учитывая, что это не самая дешевая деталь, будет нелишним позаботиться о максимальном продлении срока эксплуатации. На работу расходомера воздуха влияют:

• Состояние воздушного фильтра. Если фильтры регулярно менять и использовать только качественные, можно не беспокоиться о попадании пыли в воздуховод. Если же фильтр вышел из строя или не соответствует техническим требованиям, поломка расходомера покажется ерундой по сравнению со стоимостью ремонта двигателя.
• Состояние двигателя. Из работающего мотора в воздуховод могут попадать пары масла. Масляные отложения, загрязняющие платиновый элемент, ускоряют его износ. На концентрацию моторного масла в картерных газах влияет состояние поршневых колец и сальников клапанов.
• Состояние проводки. Одна из возможных причин поломки датчика – нарушение электрических контактов. Эту причину иногда можно устранить, если повреждение не серьезное.

Когда расходомер выходит из строя, нарушается баланс между поступающим в двигатель бензином и воздухом. Соответственно, проблемы будут отражаться на работе двигателя:

• Повышается расход топлива,
• Нарушаются показатели разгона, возникают провалы при наборе скорости,
• Нетипичная работа двигателя на холостом ходу (слишком высокие или слишком низкие обороты),
• Горит Check Engine,
• Двигатель плохо заводится или не заводится вообще.

Причиной перечисленных проблем не обязательно будет поломка ДМРВ: более точно можно определить только после диагностики. Самостоятельно можно разве что осмотреть место подключения датчика (иногда сбой в работе двигателя появляется из-за повреждения воздуховода) и, если есть подходящие инструменты, то снять сам датчик и заменить его заведомо рабочим. Если после замены проблемы с двигателем остались – дело не в расходомере, а в другой неисправности.

Сильно загрязненный датчик можно попытаться «реанимировать» — очистить нагревательный элемент, чтобы он смог проработать еще немного, до покупки нового. Используют для этой цели специальные очистители (карбоклинер или очиститель для ДМРВ), что позволяет ненадолго продлить «жизнь» детали. Однако нужно помнить, что элементы датчика повреждаются от малейшего воздействия, так что протирать чувствительный элемент (даже слегка!) нельзя.

Неисправный расходомер воздуха влияет не только на режим работы двигателя, но и на ресурс выхлопной системы: сажевый фильтр и катализатор весьма чувствительны к чистоте выхлопа, которая невозможна без оптимального соотношения воздуха и топлива. В современных автомобилях все компоненты взаимозависимы, и поломка даже такого маленького датчика может вызвать «цепную реакцию» неисправностей. А значит, поломки лучше устранять сразу, чтобы и дальше ездить без проблем.

 

О том, как выбрать новый ДМРВ, читайте наш «Гид покупателя».

 

чистка, ремонт и проверка датчика массового расхода воздуха

Оптимальная работа силового агрегата в «Десятке» зависит от многих параметров и характеристик, в частности, от качества топливовоздушной смеси. Для отслеживания правильного отношения при формировании горючей смеси используется в ВАЗ 2110 ДМРВ — датчик массового расхода воздуха. Подробнее о том, что это за устройство, как произвести его диагностику и замену, вы сможете узнать из этого материала.

Принцип работы

Что такое ДМРВ и в чем заключается его принцип действия? Сразу же скажем — путать датчик массового расхода воздуха с контроллером температуры наружного воздуха нельзя, поскольку это два совершенно разных устройства. Первостепенное предназначение расходомера заключается в подсчете необходимого объема воздушного потока, который поступает в цилиндры мотора. Этот воздух является одной из составляющих при образовании топливовоздушной смеси. Сам ДМРВ в «Десятке» располагается за воздушным фильтрующим элементом.

Чтобы двигатель работал в нормальном режиме, при формировании горючей смеси должны четко соблюдаться соотношения веществ — 1:14. В том случае, если эти пропорции не соблюдается, то работа мотора будет некорректной, что в итоге приведет к перерасходу бензина или понижению динамики и мощности транспортного средства. Благодаря расходомеру воздушный поток передается в цилиндры мотора определенными порциями. Данные о подсчете объема воздушного потока, поступившего в двигатель, поступают на электронный блок управления. В соответствии с полученными данными, ЭБУ вычисляет необходимый объем топлива.

Когда водитель жмет на педаль газа, значительно возрастает объем подающегося воздушного потока, соответственно, это приводит к увеличению расхода бензина. В том случае, если транспортное средство передвигается равномерно, то порции горючего и воздушного потока, которые попадают в цилиндры, также будут одинаковыми на каждом цикле. При нажатии на педаль газа происходит открытие дросселя, что в итоге прив

Формирование беспроводных сенсорных сетей: подходы и методы

В настоящее время беспроводные сенсорные сети (WSN) становятся активной областью исследований, в которой сложные темы включают потребление энергии, алгоритмы маршрутизации, выбор местоположения датчиков в соответствии с заданной предпосылкой, надежность, эффективность и т.д. и так далее. Несмотря на открытые проблемы в WSN, уже доступно большое количество приложений. Во всех случаях при разработке любого приложения одной из основных целей является поддержание работоспособности и работоспособности WSN как можно дольше.Ключевым фактором при этом является способ формирования сети. В этом обзоре представлены самые последние методы и механизмы формирования WSN. В данной статье рецензируемые работы классифицируются на распределенные и централизованные методы. Анализ сосредоточен на том, используются ли один или несколько приемников, узлы являются статическими или мобильными, формирование основано на обнаружении событий или нет, а также сформирована сетевая магистраль. Акцентируем внимание на последних работах и ​​обсуждаем их достоинства и недостатки.Наконец, в документе рассматривается ряд открытых вопросов, которые побуждают к дальнейшим исследованиям в этой области.

1. Введение

Несмотря на открытые области исследований беспроводных сенсорных сетей (WSN), уже существует большое количество текущих проблем, в которых эти сети могут быть применены. Некоторые области применения включают отслеживание, мониторинг, наблюдение, автоматизацию зданий, военные приложения и сельское хозяйство. Во всех случаях при разработке любого приложения одной из основных целей является поддержание работоспособности и работоспособности WSN как можно дольше.Ключевым фактором при этом является способ формирования сети. Фактически, топология в основном определяется на основе среды и контекста приложения. Информация датчиков обычно собирается через доступные шлюзы в данной топологии. Затем эта информация пересылается на ведущий узел или на базовую станцию, известную как приемник .

Сложность конструкции WSN зависит от конкретных требований приложения, таких как количество узлов, энергопотребление, срок службы датчиков, информация, которую необходимо воспринимать, и ее время, география расположения датчиков, окружающая среда , и контекст.

В этом обзоре представлены самые последние методы и механизмы формирования WSN. В данной статье рецензируемые исследования разделены на распределенных и централизованных методик. В первом случае узлы являются автономными, и связь осуществляется только между соседними узлами, а во втором случае формирование сети контролируется одним устройством.

Анализ сосредоточен на том, используются ли один или несколько приемников, узлы являются статическими или мобильными, формирование основано на обнаружении событий или нет, а также сформирована сетевая магистраль.Обзор посвящен недавним работам и содержит обсуждение их достоинств и недостатков.

Этот документ организован следующим образом: Раздел 2 представляет общие положения WSN и способ классификации рецензируемых работ по нескольким признакам. Раздел 3 посвящен классификации централизованных сетей; Раздел 4 описывает классификацию распределенных сетей. В разделе 5 показаны обычно используемые стандарты и протоколы для WSN. В разделе 6 показаны достоинства и недостатки рецензируемых работ; наконец, в Разделе 7 представлены заключительные замечания с рядом открытых вопросов, которые побуждают к дальнейшим исследованиям в этой области.

2. Беспроводные сенсорные сети

Беспроводные сенсорные сети (WSN) состоят из конечного набора сенсорных устройств, географически распределенных в заданной внутренней или внешней среде (обычно заранее заданной). WSN направлен на сбор данных об окружающей среде, и размещение узловых устройств может быть известно или неизвестно априори. Сетевые узлы могут иметь фактическую или логическую связь со всеми устройствами; такое общение определяет топологию в соответствии с приложением. Например, может существовать WSN с одинаковыми топологиями обоих типов (сетка, звезда и т. Д.).). Однако это может быть не для всех приложений. Логическая топология в основном определяется на основе логической роли узлов (задач и т. Д.). Это может быть как спонтанное, так и стратегическое (самоорганизация, кластеризация, отслеживание феромонов и т. Д.). Стратегия определяется на основе доступных ресурсов сети.

Централизованные методы формирования подходят для сетей, в которых вычислительная мощность зависит в основном от уникального устройства. В таких случаях это устройство отвечает за обработку, координацию и управление обработанной информацией.Он также пересылает эти данные в узел-приемник (рисунок 1). Основные преимущества этого подхода заключаются в следующем: (i) централизованные схемы позволяют более эффективное управление энергопотреблением (см. Раздел 5). (Ii) разрешен роуминг внутри сети. (Iii) упрощается анализ покрытия сети. (Iv) контекстная информация доступность позволяет улучшить дизайн приложения (размещение узлов, осведомленность о приложении и т. д.).

В методах формирования Distributed информация управляется каждым узлом, и решения принимаются локально и ограничиваются его соседством (односкачковые соседи).Основные характеристики распределенных сетей включают следующее: (i) Существуют автономные устройства. (Ii) Каждый узел обменивается информацией со своим окружением. (Iii) Он подходит для распределенных приложений (многоагентные системы, самоорганизующиеся системы и т. Д.) (iv) Информация в основном пересылается на один узел. (v) Устройства межсоединения (маршрутизаторы, мосты и т. д.) не требуются. (vi) Их гибкость позволяет ориентироваться в суровых условиях.

Сложность процесса пересылки информации требует надежных алгоритмов.Первые должны гарантировать выполнение конкретных задач с сопоставимой производительностью с централизованными решениями.

Одним из наиболее важных распределенных методов в последние годы была самоорганизация . Сенсорная сеть, использующая эту стратегию, способна достичь возникающего поведения , в котором узлы взаимодействуют индивидуально и автономно координируют свои действия (рисунок 2). Целью является достижение задач, которые превышают его индивидуальные возможности как единого узла. Примеры этих методов можно найти в природе (колонии насекомых, биологические клетки, стая птиц, кормодобывающее поведение муравьев и т. Д.) [1, 2].

Протоколы, предназначенные для распределенных беспроводных сенсорных сетей, должны обеспечивать эффективное энергопотребление, среди прочего, с учетом мобильности узлов, шума окружающей среды, ограниченного количества батарей и потери сообщений. Это предмет обсуждения в следующем разделе.

На рисунке 3 показана таксономия предложенной нами классификации. Видно, что все методы организации WSN можно разделить на одну из обсуждаемых групп: централизованных или распределенных .В следующих разделах представлена ​​дальнейшая классификация для каждой группы и связанных с ними основных работ.

3. Централизованные беспроводные сенсорные сети

Централизованные сети принимают направления от уникального устройства. Этот центральный узел отвечает за предоставление сетевых сервисов, таких как локализация узла, обнаружение событий и маршрутизация трафика. Подходящей логической топологией для этого подхода является звезда . Централизованные сети можно классифицировать по способу обработки информации.Эти группы включают следующее: (i) Single Sink . Цель стратегии формирования — сократить время пересылки и направить информацию к уникальному приемнику. Основным недостатком систем с одним приемником является отсутствие резервирования. (Ii) Multisink . Несколько приемников используются для сценариев, в которых предыдущие задачи распределяются на несколько узлов. Это делается по ряду причин, таких как плотность сети, зона покрытия, избыточность, распределение потоков трафика, срок службы сети и возможное потребление энергии.(iii) Многофункциональные устройства . Недавние исследования предполагают использование вспомогательных сетевых устройств; эти устройства могут нести ответственность за выполнение определенных действий внутри сети, таких как знание всей среды для определения маршрута, управления перемещениями узлов и определения целевого узла, чтобы улучшить общую производительность приложения WSN.

Дальнейшая классификация также может быть сделана в соответствии с динамикой ролей узлов. Классы: иерархических сетей , статических сетей, и определенных операционных сетей .Краткое обсуждение этого типа сетей приведено ниже.

3.1. Иерархические сети

Датчик определяет приоритеты в соответствии с его ролью в сети. Узлы пересылки трафика имеют более низкий приоритет, чем полностью функциональные узлы (считывание, координация, обработка и пересылка информации). Управление сетью осуществляется иерархически и определяется на основе ролей. Такие сети обычно реализуются с использованием протокола 802.15.4 [3].

Например, [4] представляет архитектуру среды с несколькими каналами (ICatchYou) [5], основанную на протоколе 802.15.4. Он использует стратегию пересылки с несколькими переключениями и решает проблему локализации датчика. Они предложили централизованный метод, гарантирующий высокую мобильность между узлами-приемниками.

Самоконфигурация используется для поиска подходящего приемника для процесса регистрации; есть некоторые метрики, используемые для выбора подходящего приемника, способа сбора информации и так далее. Каждый сенсорный узел получает все сообщения непосредственно через принимающий узел. Они рассматривают два сценария; первый — закрытый с препятствиями и помехами, а второй — без препятствий и помех.Второй сценарий дает лучшие результаты, потому что узлы достигли лучшей производительности на большем расстоянии.

В этом предложении авторы не представляют окончательных результатов и не гарантируют полную функциональность датчика в окружающей среде, хотя множественный переход дает некоторые преимущества, а также проще гарантировать эффективную быструю передачу обслуживания между узлами-приемниками. Их алгоритмы неэффективны, потому что все узлы отправляют широковещательные сообщения и могут вызвать переполнение сети.Этот метод может быть применен к мобильным сценариям, но его реализация в этой статье не описывается. Кроме того, не учитывается энергопотребление или масштабируемость. В этой работе учитывается только качество связи, что делает неэффективным принятие решения по выбору приемного узла.

В других предложениях [6] представлен протокол маршрутизации на основе дерева (TBRP), в котором каждый узел имеет возможность выполнять задачи измерения и вычисления окружающей среды или поддерживает связь с другими узлами в сети.Узлы мобильные; движения узла определяются после цели. Алгоритм маршрутизации состоит из разных этапов: первый — это формирование дерева широковещательными сообщениями, второй — сбор и передача данных и обрабатывается по расписанию TDMA, а последний — сбои, уровень энергии или перемещение родительский узел.

Протокол TBRP увеличивает срок службы узлов и сети, переводя узлы на следующий более высокий уровень при достижении порогового значения энергии.Этот алгоритм работает централизованно, и потребление энергии не учитывается, когда узел отправляет сообщения. Этот алгоритм сравнивается с LEACH [7], хотя этот алгоритм не работает с формированием дерева и протоколом TEEN [8]. Этот алгоритм также можно разделить на стратегии на основе сетей маршрутизации или древовидной топологии. Методы формирования в соответствии с этим протоколом рассматриваются в разделе 5.2.

3.2. Статические сети

Обычно узлы размещаются на стратегических позициях до запуска приложения.Цель состоит в том, чтобы повысить производительность сбора и обработки данных. Методы формирования обсуждаются ниже.

В [9] представлено оптимальное решение для балансировки энергии с несколькими линиями. Общее количество отображаемых узлов обозначается как. Местоположение каждого узла известно, и вся сеть разбита на непересекающиеся кластеры. Центроиды кластеров рассматриваются вместо положений стоков. Положение узла выбирается по некоторым метрикам. Формирование кластеров основано на оптимизации роя частиц (PSO) [10].Сенсорная сеть представлена ​​в виде связного графа

Новый датчик для измерения напряженности электрического поля

Крошечный новый датчик — по сравнению с монетой в один цент. Предоставлено: TU Wien.

Точное измерение электрических полей важно в различных приложениях, таких как прогнозирование погоды, управление процессами промышленного оборудования или обеспечение безопасности людей, работающих на высоковольтных линиях электропередач. Однако с технологической точки зрения это непростая задача.

В отход от принципа конструкции, используемого всеми другими измерительными устройствами до настоящего времени, исследовательская группа из TU Wien разработала кремниевый микроэлектромеханический (MEMS) датчик. Этот датчик, разработанный совместно с Департаментом интегрированных сенсорных систем Дунайского университета в Кремсе, имеет главное преимущество в том, что он не искажает само электрическое поле, которое он в настоящее время измеряет.Введение в новый датчик также было опубликовано в журнале по электронике Nature Electronics .

Измерительные приборы искажающие

«Оборудование, используемое в настоящее время для измерения напряженности электрического поля, имеет ряд существенных недостатков, — поясняет Андреас Кайнц из TU Wien. «Эти устройства содержат части, которые становятся электрически заряженными. Проводящие металлические компоненты могут значительно изменить измеряемое поле, эффект, который становится еще более заметным, если устройство также необходимо заземлить, чтобы обеспечить точку отсчета для измерения.»Такое оборудование также является относительно непрактичным и сложным для транспортировки.

Схема датчика: подвижная и неподвижная сетка. Предоставлено: TU Wien.

Датчик, разработанный командой TU Wien, сделан из кремния и основан на небольших кремниевых структурах в форме сетки, размером всего несколько микрометров, прикрепленных к небольшой пружине. Когда кремний подвергается воздействию электрического поля, на кристаллы кремния действует сила, в результате чего пружина слегка сжимается или растягивается.

Эти крошечные движения становятся видимыми с помощью оптического решения — дополнительная сетка, расположенная над подвижной кремниевой решеткой, выстроена так точно, что отверстия решетки на одной решетке скрыты за другой. Когда присутствует электрическое поле, структура немного отклоняется от идеального выравнивания с фиксированной сеткой, позволяя свету проходить через отверстия. Этот свет измеряется, по которому можно рассчитать напряженность электрического поля с помощью надлежащим образом откалиброванного устройства.

Прототип достигает впечатляющего уровня точности

Новый кремниевый датчик измеряет не направление электрического поля, а его силу. Его можно использовать для полей относительно низкой частоты до одного килогерца. «Используя наш прототип, мы смогли надежно измерить слабые поля менее 200 вольт на метр», — говорит Андреас Кайнц. «Это означает, что наша система уже работает примерно на том же уровне, что и существующие продукты, хотя она значительно меньше и намного проще.Другие методы измерения — это уже зрелые подходы — мы только начинаем. В будущем, безусловно, можно будет добиться значительно лучших результатов с нашим микроэлектромеханическим датчиком ».

Подвижная сетка из кремния перемещается в электрическом поле относительно другой сетки, которая закреплена. Предоставлено: Венский технологический университет.

---

Команда разрабатывает новую технологию обработки полупроводников

---

Дополнительная информация: Витторио Феррари, Датчики электрического поля без искажений, Nature Electronics (2017).DOI: 10.1038 / s41928-017-0013-9 Предоставлено Венский технологический университет

Ссылка : Новый датчик для измерения напряженности электрического поля (25 января 2018 г.) получено 10 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2018-01-sensor-electric-field-Strength.html

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

Как влажность может повлиять на исход COVID-19

По мере того, как мы переходим от более холодной зимы к более теплой весне, исход пандемии COVID-19 может в значительной степени зависеть от уровней влажности — в помещении и на улице, — говорится в новом обзоре.

Все данные и статистика основаны на общедоступных данных на момент публикации. Некоторая информация может быть устаревшей. Посетите наш центр по коронавирусу и следите за нашими обновлениями на странице , чтобы получить самую свежую информацию о вспышке COVID-19.

Проф. Акико Ивасаки, иммунобиолог из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, является старшим автором статьи, опубликованной в Ежегодном обзоре вирусологии .

Как отмечают проф. Ивасаки и соавторы, сезонные циклы, как известно, играют решающую роль в передаче респираторных вирусных заболеваний.

Простуда и грипп зимой достигают масштабов эпидемии. Основные вспышки SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2 — вирусов, вызывающих SARS и COVID-19 соответственно, — также произошли зимой.

Связь между вирусной вспышкой и сезоном является темой многих исследований. По мнению авторов нового обзора, двумя основными факторами, способствующими этой связи, являются «изменения параметров окружающей среды и поведения человека».

В частности, разница в температуре и влажности влияет на стабильность и передаваемость вирусов.Например, некоторые данные, рассмотренные в новом документе, предполагают, что холодный, сухой, невентилируемый воздух может способствовать передаче гриппа зимой.

«Девяносто процентов нашей жизни в развитом мире мы проводим в помещении в непосредственной близости друг от друга. […] О чем не говорилось, так это о взаимосвязи температуры и влажности воздуха в помещении и на открытом воздухе и о передаче вируса по воздуху », — говорит профессор Ивасаки.

В документе она и команда объясняют, как холодный и сухой воздух зимой может повлиять на передачу нового коронавируса.

Будьте в курсе последних новостей о текущей вспышке COVID-19 и посетите наш центр по коронавирусу для получения дополнительных рекомендаций по профилактике и лечению.

Во-первых, они говорят, что когда холодный сухой воздух поступает в помещение и нагревается, относительная влажность в помещении падает примерно на 20%. Такое падение влажности облегчает перемещение переносимых по воздуху вирусных частиц.

Во-вторых, волосковидные органеллы за пределами клеток, выстилающих дыхательные пути тела, называемые ресничками, не работают так же хорошо в сухих условиях — они не могут вытеснять вирусные частицы так хорошо, как в противном случае.

Например, в новом обзоре цитируется одно исследование, которое показало, что у мышей в среде с относительной влажностью 10% нарушен клиренс вируса гриппа по сравнению с мышами в среде с относительной влажностью 50%.

Кроме того, согласно новому анализу, исследования показали, что «воздействие сухого воздуха на мышей ухудшает восстановление эпителиальных клеток в легких после инфицирования вирусом гриппа».

Наконец, авторы указывают, что несколько исследований на мышах показали, что иммунный ответ на вирусы менее эффективен в более сухих условиях.

Например, одно исследование показало, что грызуны в среде с относительной влажностью 10–20% «заболевают вирусом гриппа быстрее, чем грызуны, содержащиеся при относительной влажности 50%».

Однако исследователи отмечают, что слишком высокая влажность на открытом воздухе также может способствовать распространению вируса. Например, в тропических регионах воздушные капли, содержащие вирус, падают на поверхности помещений, где вирус может выжить в течение более длительного периода времени.

«Многие дома и здания [в этих областях] плохо вентилируются, и люди часто живут в непосредственной близости, и в этих случаях преимущества более высокой влажности уменьшаются», — сказал проф.- говорит Ивасаки.

Исследователь подчеркивает, что люди могут передавать вирус в любое время года через контакт друг с другом и через загрязненные поверхности.