Si të bëni një sensor të saktë të normës së rrjedhës së ajrit me Arduino për ventilatorin nën 20 COVID COVID-19: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:14

Ju lutemi shikoni këtë raport për modelin më të fundit të këtij sensori të rrjedhës së grykës:

Ky udhëzues tregon se si të ndërtoni një sensor të shpejtësisë së ajrit duke përdorur një sensor presioni diferencial me kosto të ulët dhe materiale të disponueshme. Dizajni është për një sensor të rrjedhës së llojit të grykës, gropa (në rastin tonë një rondele) siguron një kufizim dhe ne mund të llogarisim rrjedhën duke matur ndryshimin e presionit përgjatë gropës.

Fillimisht ne projektuam dhe ndërtuam këtë sensor për projektin tonë të quajtur OpenVent-Bristol i cili është një dizajn me burim të hapur të ventilatorit të prodhimit të shpejtë për trajtimin e COVID-19. Sidoqoftë, ky sensor mund të përdoret në pothuajse çdo aplikim të ndjeshëm të rrjedhës së ajrit.

Ky version fillestar i dizajnit tonë është bërë tërësisht duke përdorur pjesë jashtë raftit, nuk nevojitet printim 3D ose prerje me lazer.

Vizatimi i bashkangjitur tregon një vizatim të seksionit kryq të dizajnit. Veryshtë shumë thjesht 2 gjatësi tubi hidraulik me një rondele të mbërthyer në mes, duke matur presionin diferencial përgjatë gropës për të llogaritur shkallën e rrjedhës.

Shijoni !! dhe na jepni një koment nëse e bëni tuajin.

Hapi 1: Blini Pjesë

Këto janë pjesët që do t'ju nevojiten:

• 2x 15cm gjatësi tubi hidraulik PVC OD 22mm
• 1x rondele metalike ID 5.5mm OD rreth 20mm (midis 19.5-22mm është mirë)

• Një sensor presioni diferencial (përafërsisht £ 10). Ne përdorëm një MPX5010DP, por ju mund të dëshironi të zgjidhni një tjetër për t'iu përshtatur presioneve në sistemin tuaj. Disa dyqane shembull që shesin këta sensorë janë renditur më poshtë:

  • 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…
• Tubat e rubinetit me presion të prerë në gjatësi rreth 20mm: Çdo tub i ngurtë 2mm OD duhet të jetë i përshtatshëm siç është një tub prej bronzi. Nga dëshpërimi kam përdorur hundën e spërkatjes nga një kanaçe WD-40, ajo funksionoi, por super zam nuk u ngjit shkëlqyeshëm
• super ngjites
• Tub silikoni/PVC për t'u lidhur me portat e presionit të sensorit të presionit. ID-ja 2-3 mm duhet të jetë mirë, mund të keni nevojë për një kravatë të vogël kabllo nëse tubi juaj është i madh.

Ju mund të dëshironi të blini 1 ose 2 lidhje hidraulike nëse doni të vendosni tubacionin e sensorit të rrjedhës në një tub tjetër 22 mm:

Shënim: Materialet e zgjedhura nuk plotësojnë rregullat e produktit mjekësor, veçanërisht PVC.

Hapi 2: Pritini tubin hidraulik

Pritini 2 gjatësi nga tubi hidraulik. Ne përdorëm 15 cm gjatësi, por mund të funksionojë mirë pak më shkurt. I bëra prerjet duke përdorur një sharrë mitre pasi është e rëndësishme të marrësh një prerje të bukur katrore. Përdorni letër rëre për të zbutur çdo shirit

Hapi 3: Mblidhni tubat hidraulik

• Ngjiteni rondele tuaj në fund të një tubi, sigurohuni që rondele të jetë koncentrike me tubin dhe sigurohuni që të bëni një rruazë zam të vazhdueshëm përgjatë perimetrit të rondele për të siguruar që presioni i ajrit të mos rrjedhë jashtë.
• Pastaj ngjitni gjatësinë tjetër të tubit në anën tjetër të rondele. Përsëri, sigurohuni që të ngjiteni gjatë gjithë rrugës në mënyrë që ajri të mos rrjedhë jashtë

Hapi 4: Shtoni çezmat e presionit

1. Stërvitni 2 vrima në distanca nga rondele sipas imazhit të bashkangjitur
2. Shtyjini shufrat OD 2mm në vrima, sigurohuni që të jetë e lidhur ngushtë (tubi im ishte 2.2 OD, por stërvitja ime ishte 2mm, kështu që unë vetëm lëviza stërvitjen pak derisa tubi të përshtatet fort)
3. Ngjiteni tubin në vrimë, duke u siguruar që është mbyllur gjatë gjithë rrugës
4. Përfundoni shiritin izolues rreth rubinetit tuaj të presionit derisa tubi silikoni të përshtatet mirë dhe i shtrënguar

Hapi 5: Testoni dhe kalibroni

Lidhni sensorin e presionit me Arduino -n tuaj dhe lidhni çezmat e presionit me portat e sensorit të presionit. Sigurohuni që kunja analoge fizike e sensorit të përputhet me pinin e softuerit.

Provojeni duke përdorur kodin e bashkangjitur. Vini re, bibliotekat e mëposhtme janë të nevojshme:

• Tela.h
• dhe Sensirion_SFM3000_arduino (kjo bibliotekë është për një sensor të ndryshëm, por unë kam bërë disa ndryshime në kodin tim për ta llogaritur atë)

Në mënyrë ideale që dëshironi të kalibroni sensorin tuaj, ne përdorëm një Sensirion SFM3300 të lidhur në seri me sensorin e bërë në shtëpi. Lidhjet për SFM3300 janë:

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

Në mënyrë ideale, burimi juaj i ajrit për testin e kalibrimit duhet të japë një rrjedhë konstante dhe të jetë i kontrollueshëm për të dhënë një spastrim të kontrolluar të normave të rrjedhës. Ne përdorëm një pompë ajri të thyer për t'u mundësuar nëpërmjet një kontrolluesi elektronik të furçës DC të kontrolluar duke përdorur një potenciometër. Nëse keni një furnizim me energji DC që do të funksionojë mirë.

Kodi, si dhe i aftë për të lexuar presionin dhe rrjedhën nga sensori ynë, mund të lexojë edhe nga Sensirion SFM3300 nëpërmjet i2c, i cili është sensori që kemi përdorur për kalibrim. Ju do të duhet të përshtatni kodin në përputhje me rrethanat nëse keni një tjetër sensori i kalibrimit. (Mrekullisht, sensori DIY dha lexime më të qëndrueshme se sa SFM3300)

Versioni i parë i kodit përdor një tabelë të kalibruar të kërkimit për të nxjerrë leximet e shkallës së rrjedhës. Ne e bëmë këtë nga

• regjistrimi i presionit mbi një spastrim të plotë nga burimi ynë i ajrit (si skedar.csv)
• marrja e të dhënave në excel
• duke e kaluar atë përmes një ekuacioni për të përpunuar shkallën e rrjedhës
• pastaj krijimi i një tabele kërkimi të ndarë me presje që u kopjua/ngjit në një grup të plotë Arduino

Dokumenti excel me ekuacionin ruhet…

Versioni i dytë i kodit do të përdorë një ekuacion në kod për arsyet e mëposhtme:

• për të marrë parasysh temperaturën (e cila do të ndikojë në leximet e shkallës së rrjedhës)
• për të marrë parasysh një ndryshim në kufizimin në rrjedhën e poshtme, kjo do të ndihet me një sensor të veçantë të presionit në rrjedhën e poshtme

Hapi 6: Opsioni i duhur i metodës së kalibrimit Janky

Nëse nuk keni një sensor të rrjedhës jashtë raftit për ta kalibruar atë me një Sensirion SFM3300 atëherë kjo është një mënyrë për të marrë një ide SUPER të përafërt të daljes së rrjedhës. Sidoqoftë, kjo do të funksionojë vetëm me një burim të rrjedhës së presionit të lartë (edhe pompa e shtratit të ajrit mund të luftojë për të fryrë një tullumbace) dhe do të funksionojë vetëm nëse mund të fikni në mënyrë të përsëritur furnizimin tuaj me ajër

• Bashkangjitni një tullumbace në daljen e sistemit dhe matni diametrin në të cilin ai fryhet në çdo inflacion
• Mbushni një enë matëse me ujë (ndoshta rreth gjysmës së rrugës)
• Rifillojeni tullumbacin tuaj në të njëjtin diametër, pastaj zhyteni plotësisht në enën tuaj me ujë dhe regjistroni ndryshimin në nivelin e ujit para dhe pas futjes së balonës
• Tjetra do t'ju duhet të matni vëllimin për inflacionin e tullumbaceve në kodin tuaj, kjo bëhet duke integruar rrjedhën me kalimin e kohës. Unë nuk mund t'ju jap kodin e saktë për ta bërë këtë sepse do të duhet të jetë i ndryshëm në varësi të burimit tuaj të rrjedhës dhe sesi kodi juaj do të ndiejë fillimin dhe ndalimin e rrjedhës, por unë kam bashkangjitur një funksion në një skedar teksti që do të dalë vëllimi, ju vetëm duhet të tregoni kur të filloni dhe ndaloni llogaritjen e volumit (dmth. për testin tonë kjo ishte në fillim dhe ndalim të çdo frymëmarrjeje), kjo i tregohet funksionit nëpërmjet ndryshores booleane të quajtur "breathStatus". Mos harroni të kaloni shkallën e rrjedhës në ml/s në atë funksion kur e thërrisni.

Hapi 7: Integrohuni në sistemin tuaj

Futeni atë në konfigurimin tuaj çfarëdo që të jetë dhe shijoni matjen e shkallës së rrjedhës nën 15 £:)

Bashkangjitur është një imazh shembull i disa rrjedhave, presioneve dhe vëllimeve nga aplikimi ynë i ventilatorit.

Nyjet hidraulike të bashkimit të drejtë janë të shkëlqyera për bashkimin e këtij sensori me një tub tjetër OD 22 mm.