Kako narediti natančen senzor pretoka zraka z Arduinom za manj kot 20 funtov ventilatorja COVID-19: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Oglejte si to poročilo za najnovejšo zasnovo tega senzorja pretoka odprtine:

Ta navodila kažejo, kako sestaviti senzor pretoka zraka z nizkocenovnim senzorjem diferenčnega tlaka in lahko dostopnimi materiali. Zasnova je za tipalo pretoka odprtine, odprtina (v našem primeru podložka) zagotavlja omejitev, pretok pa lahko izračunamo z merjenjem razlike v tlaku skozi odprtino.

Ta senzor smo prvotno zasnovali in izdelali za naš projekt OpenVent-Bristol, ki je odprtokodna zasnova hitrega ventilatorja za zdravljenje COVID-19. Ta senzor pa je mogoče uporabiti v skoraj vseh aplikacijah za zaznavanje pretoka zraka.

Ta začetna različica našega dizajna je v celoti izdelana iz delov, ki niso na voljo za prodajo, 3D tiskanje ali lasersko rezanje ni potrebno.

Priložena risba prikazuje prečni prerez zasnove. Zelo preprosto sta 2 dolžini vodovodne cevi s vmesno lepljeno podložko, ki meri diferenčni tlak čez odprtino za izračun pretoka.

Uživajte !! in nam napišite komentar, če ga naredite sami.

1. korak: Kupite dele

Ti deli bodo potrebni:

• 2x 15 cm dolžine 22 mm OD PVC vodovodne cevi
• 1x kovinska podložka ID 5.5 mm OD okoli 20 mm (med 19,5-22 mm je v redu)

• Senzor diferenčnega tlaka (pribl. 10 £). Uporabili smo MPX5010DP, vendar boste morda želeli izbrati drugega, ki bo ustrezal pritiskom v vašem sistemu. Spodaj je navedenih nekaj primerov trgovin, ki prodajajo te senzorje:

  • uk.rs-online.com/web/p/pressure-sensors/71…
  • www.digikey.co.uk/product-detail/en/nxp-us…
  • www.mouser.co.uk/ProductDetail/NXP-Semicon…
• Cevi pod tlakom, razrezane na približno 20 mm Od obupa sem uporabil brizgalno šobo iz pločevinke WD-40, ki je delovala, vendar se super lepilo ni lepo sprijelo
• super lepilo
• Silikonske/PVC cevi za priključitev na tlačne priključke senzorja tlaka. 2-3 mm ID mora biti v redu, če je cev prevelika, boste morda potrebovali majhno kabelsko vezico.

Morda boste želeli kupiti 1 ali 2 vodovodna priključka, če želite cevovod senzorja pretoka namestiti na drugo 22 mm cev:

Opomba: Izbrani materiali ne ustrezajo predpisom o medicinskih izdelkih, zlasti PVC.

Korak: Izrežite vodovodno cev

Iz vodovodne cevi izrežite 2 dolžini. Uporabili smo dolžino 15 cm, vendar se bo morda nekoliko kraje obnesel. Kose sem naredil z mitro žago, saj je pomembno, da dobimo lep kvadratni rez. Uporabite brusni papir, da zgladite vse brazgotine

Korak: Sestavite vodovodne cevi

• Pralni stroj prilepite na konec ene cevi, prepričajte se, da je podložka koncentrična s cevjo, in naredite neprekinjeno kroglico lepila vse do oboda podložke, da zagotovite, da zračni tlak ne bo iztekel.
• Nato drugo dolžino cevi prilepite na drugo stran podložke. Še enkrat, lepite vse do konca, da zrak ne bo iztekel

4. korak: Dodajte tlačne pipe

1. Na razdalji od podložke izvrtajte 2 luknji v skladu s priloženo sliko
2. 2 -milimetrske OD palice potisnite v luknje in se prepričajte, da se tesno prilega (moja cev je bila 2,2 OD, vendar je bil moj sveder 2 mm, zato sem samo vrtal malo, da se cev tesno prilega)
3. Cevko super prilepite v luknjo in se prepričajte, da je zaprta do konca
4. Okrog tlačne pipe zavijte izolacijski trak, da se silikonska cev lepo in tesno prilega

5. korak: Preizkusite in umerite

Senzor tlaka priključite na Arduino in priključite pipe na vrata senzorja tlaka. Prepričajte se, da se fizični analogni pin senzorja ujema s pin programske opreme.

Preizkusite ga s priloženo kodo. Upoštevajte, da so potrebne naslednje knjižnice:

• Wire.h
• in Sensirion_SFM3000_arduino (ta knjižnica je namenjena drugemu senzorju, vendar sem v svojo kodo naredil nekaj sprememb zaradi tega)

V idealnem primeru želite umeriti senzor, uporabili smo Sensirion SFM3300, ki je serijsko povezan z domačim senzorjem. Priključki za SFM3300 so:

• Vcc - 5V
• GND - GND
• SDA - A4
• SCL - A5

V idealnem primeru mora vaš vir zraka za umeritveni preskus oddajati stalen pretok in ga je mogoče nadzorovati, da oddaja nadzorovano potek pretokov. Uporabili smo črpalko za zračno posteljo, ki se je napajala prek elektronskega krtačenega enosmernega regulatorja hitrosti, ki se upravlja s potenciometrom. Če imate enosmerni napajalnik, bo tudi to delovalo dobro.

Koda, ki lahko prebere tlak in pretok iz našega senzorja, lahko prebere tudi iz senzorja SFM3300 prek i2c, ki je senzor, ki smo ga uporabili za kalibracijo. Kodo boste morali ustrezno prilagoditi, če imate drugačno kalibracijski senzor. (Precej neverjetno je, da je senzor DIY dal bolj stabilne in dosledne odčitke kot SFM3300)

Prva različica kode uporablja umerjeno iskalno tabelo za prikaz odčitkov pretoka. To smo naredili s

• beleženje tlaka s celotnim zamahom iz našega vira zraka (kot.csv datoteka)
• sprejemanje podatkov v excel
• prehod skozi enačbo za določitev pretoka
• nato ustvarite iskalno tabelo, ločeno z vejicami, ki je bila kopirana/prilepljena v celoštevilčno matriko Arduino

Excelov dokument z enačbo je shranjen …

Druga različica kode bo uporabila enačbo v kodi iz naslednjih razlogov:

• upoštevati temperaturo (kar bo vplivalo na odčitke pretoka)
• da bi upoštevali spremembo omejitve v spodnjem toku, bo to zaznano z ločenim senzorjem tlaka v spodnjem toku

6. korak: Možnost ustrezne metode umerjanja Janky

Če nimate standardnega senzorja pretoka, ki bi ga umeril s Sensirionom SFM3300, je to eden od načinov, da dobite SUPER grobo predstavo o izhodnem toku. Vendar bo to delovalo le z visokotlačnim virom pretoka (tudi črpalka z zračno posteljo bi lahko napihnila balon) in bo delovala le, če boste lahko večkrat vklopili dovod zraka

• Na izhod sistema pritrdite balon in izmerite premer, ki ga napihne pri vsaki napihnjenosti
• Napolnite merilni vrč z vodo (morda do polovice)
• Napolnite balon do istega premera, nato ga popolnoma potopite v vrč vode in zabeležite razliko v nivoju vode pred in po vstavitvi balona.
• Nato boste morali v svoji kodi izmeriti prostornino na inflacijo balona, to storite tako, da sčasoma vključite tok. Ne morem vam dati natančne kode za to, ker bo morala biti drugačna, odvisno od vira toka in od tega, kako bo vaša koda zaznala začetek in konec toka, vendar sem v besedilno datoteko priložil funkcijo, ki bo dala volumen, samo povedati mu morate, kdaj naj začne in preneha z izračunom glasnosti (tj. za naš test je bilo to na začetku in koncu vsakega vdiha), to je funkciji prikazano z logično spremenljivko, imenovano "dihanjeStatus". Ne pozabite prenesti pretoka v ml/s na to funkcijo, ko jo pokličete.

7. korak: Vključite v svoj sistem

Priključite ga v svojo nastavitev, kar koli že je, in uživajte v merjenju pretoka za manj kot 15 funtov:)

V prilogi je slika nekaterih tokov, tlakov in volumnov iz naše aplikacije ventilatorja.

Vodovodni ravni spojni spoji so odlični za priključitev tega senzorja na drugo 22 mm OD cev.