Question:
Mesurer la température sur une vanne de moteur en mouvement: transfert de tension et lecture sans fil
Vish_evo
2016-04-19 16:16:57 UTC
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Je suis un ingénieur automobile avec très peu ou presque aucune expérience électrique / électronique. Je travaille sur l'enregistrement des valeurs de température en temps réel sur une soupape d'échappement de moteur et sur le montage d'un thermocouple et l'acheminement du câble à travers le train de soupape et le couvercle de soupape. Au lieu de cela, quelqu'un a demandé si les valeurs de tension du thermocouple pouvaient être transférées sans fil (un émetteur monté sur la pointe de la valve, c'est-à-dire le plus sur le truc rose et un récepteur sur le siège à ressort)

A valve's picture

Je voudrais savoir si c'est encore possible et à quel point ce projet sera-t-il difficile pour un ingénieur automobile?

Problème bien intéressant.:) Questions: 1. De quoi sont fabriquées les vannes et quel est leur coefficient de dilatation thermique?2. Les vannes ont-elles été travaillées pour que leur coefficient de dilatation thermique ne soit pas isotrope?3. Si oui, quel est le rapport et la direction de l'anisotropicité ?.
La thermistance peut-elle être placée sur le mur de l'orifice d'échappement pour éviter tout mouvement?Vous devrez faufiler les fils fins (?) Hors du joint du collecteur (peut-être fuir?) Cela peut être une meilleure lecture de la chaleur ressentie par la vanne.Il y a probablement une perte de température le long de la tige de soupape.
Ma plus grande inquiétude serait qu'il n'y ait pas exactement un équilibre thermique.Les gaz d'échappement chauds sont fréquemment remplacés par de l'air froid, dans lequel du carburant est injecté qui s'évapore ensuite en refroidissant encore plus l'intérieur.
Cinq réponses:
#1
+9
Andy aka
2016-04-19 16:47:00 UTC
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Un bon moyen pourrait être d'utiliser un pyromètre. C'est un dispositif optique qui reçoit la chaleur / lumière émise par l'objet dont la température doit être mesurée et utilise ensuite une partie de ce "spectre" pour calculer la température.

Il repose sur la compréhension du rayonnement "corps noir" de l'objet et de son émissivité: -

enter image description here

I Je l'ai utilisé pour des températures aussi basses que 600 ° C sur des aubes de turbine de moteur d'avion mais, en théorie, il peut être utilisé beaucoup plus bas. Vous pouvez canaliser le rayonnement dans une fibre optique appropriée et c'est une méthode sans contact.

Elle repose sur le filtrage d'une petite fraction de la bande passante du rayonnement émis et il existe des filtres optiques qui peuvent le faire pour toi. J'ai utilisé un filtre optique et la réponse spectrale naturelle de la photodiode pour sélectionner la partie 1,7 \ $ \ mu \ $ m de l'émission. Si vous pouvez trouver un appareil et un filtre adaptés au filtrage passe-bande d'environ 3 \ $ \ mu \ $ m, vous devriez être en affaires.

Le seul domaine dont je ne suis pas sûr est le sous Région de 600 degrés Celsius, mais si vous cherchez à mesurer des températures égales ou supérieures à ce point, cela peut certainement être fait.

Une recherche rapide sur Google suggère [650 C] (http://www.iitg.ernet.in/scifac/qip/public_html/cd_cell/chapters/uk_saha_internal_combustion_engine/qip-ice-24-engine%20heat%20transfer.pdf) _peak_.
Et un peu plus de recherche a révélé [this] (http://www.omega.com/pptst/OS4000_Series.html#related) - 200 à 1600 degrés, taille de point de 0,6 mm à une distance de l'objectif de 50 mm, capteur réel d'environ un mètreun moyen.
#2
+6
Olin Lathrop
2016-04-19 16:31:00 UTC
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C'est délicat, donc la première chose à faire est de trouver quelqu'un qui sait ce qu'il fait avec l'électronique. Les températures élevées et les vibrations rendent cela difficile, quelle que soit la façon dont vous acheminez finalement les données d'un capteur vers le monde extérieur.

Je voudrais minimiser ce qui doit aller sur la vanne mobile. Cela signifie probablement juste une thermistance à haute température avec des fils flexibles qui fonctionnera assez longtemps pour vous donner quelques lectures utiles. Ensuite, placez tout le reste de l'électronique là où il fait plus froid, ne bouge pas et n'est pas recouvert d'huile sale.

Une sorte d'émetteur sans fil puis un récepteur sans fil, même si seul un transformateur semble beaucoup plus problème que sa valeur à première vue. Encore une fois, je voudrais minimiser l'électronique dans cet environnement difficile. Gardez-le à une thermistance et des fils.

La raison pour laquelle je dis thermistance (capteur de température à résistance variable) et non thermocouple est que, avec un thermocouple, vous êtes coincé avec certains matériaux pour les fils. Vous voulez choisir le meilleur matériau pour résister à beaucoup de flexion, qui sera le cuivre multi-brins. Vous ne pouvez pas avoir les deux fils d'un thermocouple dans le même matériau. Les thermistances de type "platine RTD" haute température devraient fonctionner ici.

Je m'attends à ce qu'il y ait des éclaboussures d'huile, sinon je suggérerais une détection de température infrarouge.

@EMFields Respecter la loi de Godwin si rapidement?Je considérerai cela comme un échec de votre part pour proposer quelque chose de constructif à dire.
#3
+6
Spehro Pefhany
2016-04-19 17:31:03 UTC
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Je pense que cela pourrait être fait avec un thermocouple à ruban ou à fil fin attaché au sommet de la vanne.

Je suggérerais d'envisager de faire un trou borgne (par exemple via une plongée EDM) dans la vanne et de placer un capteur isolé au polyimide (vérifier les températures attendues) au fond de la vanne elle-même. Un thermocouple de type K ou N (ce sont des types d'alliage de nickel, par opposition à, disons, J ou T) peut avoir les caractéristiques requises, mais vous devrez comparer la durée de vie à la fatigue par rapport au temps d'exécution prévu du test.

Un tel thermocouple peut s'insérer dans un trou de très petit diamètre et donnera une lecture précise et fiable de la température à la jonction tant que durent les connexions (et une rupture est facilement détectée en quelques millisecondes).

Je ne pense pas que l'électronique attachée à une tige de valve sera très pratique, du moins pas à première vue, mais il y a quelques puces de capteur RFID qui pourraient être prometteuses si l'environnement n'était pas excessivement rude - s'il fonctionne bien au-dessus de 120 ° C, ce n'est probablement pas pratique.

enter image description here

J'avance donc lentement sur ce projet.L'EDM est-il le seul moyen d'usiner la coupe de la vanne?Y a-t-il d'autres moyens?
#4
+1
Eugene Ryabtsev
2016-04-20 11:26:08 UTC
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Oui, c'est absolument possible.

Ci-dessous, je vais résumer les solutions proposées avec leurs problèmes associés et proposer une idée de ma part.

Solution 1: le pyromètre a été proposé par Andy aka et mentionné par Olin Lathrop. Le problème associé est la saleté collante bloquant les voies optiques.

Solution 2: des fils de cuivre ont été proposés par Olin Lathrop. Le problème associé est beaucoup d'usure sur les fils.

Solution 3: le transformateur / bobine a été mentionné par Olin Lathrop. Cela peut être utilisé avec une thermistance, ou vous pouvez voir si votre vanne a une pente utile de ses caractéristiques magnétiques dans la région que vous souhaitez mesurer. Je préférerais cette approche, surtout si cela fonctionne avec la valve comme noyau et rien d'autre. Peut-être qu'Olin expliquera les problèmes associés.

Solution 4: quelque chose comme une puce de capteur RFID. Le problème associé est le besoin d'une puce de capteur haute température personnalisée en nitrure de gallium ou en un autre matériau semi-conducteur résistant à la température. Un grand fabricant de moteurs peut très bien commander une telle puce, mais vous aurez certainement besoin de conseils professionnels. De plus, je mentionnerai ici qu'il existe de nombreuses options alternatives pour alimenter la puce RFID dans la veine, y compris éventuellement la génération piesoélectrique ou thermoélectrique, de sorte que la puissance n'a pas besoin d'être transférée sans fil, seulement le signal.

Notez que les deux premières solutions tentent de résoudre le problème d'origine, et non de construire un circuit LC.

#5
+1
Guill
2016-04-22 02:35:21 UTC
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Votre question porte sur la mise en œuvre d'une solution particulière au problème de la détermination de la température d'une soupape de moteur en mouvement. Et vous avez reçu diverses solutions. Cependant, une solution plus simple consisterait à installer un (ou plusieurs) thermocouple (s) sur le guide de soupape (non identifié).
Bien que la température de la soupape ne soit pas mesurée directement, une corrélation entre la température de la vanne et son guide peut être déterminée, et les lectures "ajustées" pour refléter la température de la vanne.
Si les fils de la thermocoule doivent être acheminés ou sa tension valeurs sans fil transmises à l'extérieur du couvercle de la vanne, l'une ou l'autre méthode peut être mise en œuvre.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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