Hoe om 'n akkurate lugvloeisensor met Arduino te maak vir minder as £ 20 COVID-19 ventilator: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Sien hierdie verslag vir die mees onlangse ontwerp van hierdie openingvloeisensor:

Hierdie instruksies toon hoe u 'n lugvloeisensor kan bou met 'n goedkoop differensiële druksensor en maklik beskikbare materiaal. Die ontwerp is vir 'n vloeisensor van 'n opening, die opening (in ons geval 'n wasser) bied 'n beperking en ons kan die vloei bereken deur die drukverskil oor die opening te meet.

Oorspronklik het ons hierdie sensor ontwerp en gebou vir ons projek genaamd OpenVent-Bristol, wat 'n open source ontwerp is van 'n vinnige vervaardigingsventilator vir die behandeling van COVID-19. Hierdie sensor kan egter gebruik word in omtrent enige lugvloei -waarnemingstoepassing.

Hierdie aanvanklike weergawe van ons ontwerp word geheel en al gemaak met onderdele wat op die rak geplaas is, geen 3D-drukwerk of lasersnit is nodig nie.

Die aangehegte tekening toon 'n deursneetekening van die ontwerp. Dit is eenvoudig 2 lengtes van 'n loodgieterpyp met 'n wasser tussenin wat die differensiële druk oor die opening meet om die vloeitempo te bereken.

Geniet dit !! en gee ons 'n opmerking as u u eie maak.

Stap 1: Koop onderdele

Dit is die onderdele wat u benodig:

• 2x 15 cm lengtes 22 mm OD PVC -loodgieterpyp
• 1x metaalwasser ID 5.5mm OD ongeveer 20mm (tussen 19.5-22mm is goed)

• 'N Differensiedruksensor (ongeveer £ 10). Ons het 'n MPX5010DP gebruik, maar u kan 'n ander een kies wat by die druk in u stelsel pas. Enkele voorbeeldwinkels wat hierdie sensors verkoop, word hieronder gelys:

  • 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…
• Drukkraanbuis tot ongeveer 20 mm lank gesny: Enige 2 mm OD -buis moet geskik wees, soos 'n koperbuis. Uit desperaatheid het ek die spuitkop uit 'n WD-40-blik gebruik, dit het gewerk, maar die supergom het nie skitterend vasgesteek nie
• wondergom
• Silikon-/PVC -buise om aan te sluit op die drukopeninge van die druksensor. 2-3 mm ID behoort goed te wees; u benodig moontlik 'n klein kabelbinder as u buis te groot is.

U wil dalk 1 of 2 loodgieterverbindings koop as u die buis van die vloeisensor op 'n ander 22 mm pyp wil plaas:

Opmerking: die gekose materiaal voldoen nie aan die regulasies van mediese produkte nie, veral nie die PVC nie.

Stap 2: Sny loodgieterbuise

Sny 2 lengtes van die loodgieterbuis. Ons het 'n lengte van 15 cm gebruik, maar dit werk miskien 'n bietjie korter. Ek het die snitte gemaak met 'n versteksaag, want dit is belangrik om 'n mooi vierkantige snit te kry. Gebruik sandpapier om die borste glad te maak

Stap 3: Monteer loodgieterbuise

• Lijm u wasser aan die einde van een buis, maak seker dat die wasser konsentries met die buis is en maak 'n deurlopende gom om die omtrek van die wasser om te verseker dat geen lugdruk lek nie.
• Lijm dan die ander buislengte aan die ander kant van die wasser. Weereens, maak seker dat u die hele tyd vasgom sodat daar geen lug lek nie

Stap 4: Voeg drukkrane by

1. Boor 2 gate op die afstande van die wasser volgens die aangehegte prent
2. Druk die 2 mm OD -stawe in die gate, maak seker dat dit styf pas (my buis was 2,2 OD, maar my boorpunt was 2 mm, so ek het die boor net 'n bietjie geswaai totdat die buis styf pas)
3. Plak die buis in die gat en maak seker dat dit heeltemal verseël is
4. Draai isolasieband om u drukkraan totdat die silikonbuis lekker styf pas

Stap 5: Toets en kalibreer

Koppel die druksensor aan op u Arduino en koppel die drukkrane aan die poorte van die druksensor. Maak seker dat die sensor se fisiese analoogpen pas by die pen van die sagteware.

Toets dit met behulp van die aangehegte kode. Let daarop dat die volgende biblioteke benodig word:

• Draad.h
• en Sensirion_SFM3000_arduino (hierdie biblioteek is vir 'n ander sensor, maar ek het 'n paar veranderinge in my kode aangebring)

Ideaal gesproke wil u u sensor kalibreer; ons gebruik 'n Sensirion SFM3300 wat in serie gekoppel is aan die tuisgemaakte sensor. Verbindings vir die SFM3300 is:

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

Ideaal gesproke moet u lugbron vir die kalibrasietoets 'n konstante vloei gee en beheerbaar wees om 'n beheerde vloei van vloeistowwe te gee. Ons gebruik 'n gekapte lugbedpomp om aangedryf te word via 'n elektroniese, geborselde gelykstroomspoedbeheerder wat met 'n potensiometer beheer word. As u 'n DC -kragtoevoer het, werk dit ook goed.

Die kode, sowel as die druk en vloei van ons sensor, kan ook gelees word uit die Sensirion SFM3300 via i2c, wat die sensor is wat ons gebruik het vir kalibrasie. U moet die kode dienooreenkomstig aanpas as u 'n ander kalibrasie sensor. (Die DIY -sensor het nogal verbasend meer konsekwente lesings gelewer as die SFM3300)

Die eerste weergawe van die kode gebruik 'n geykte opzoektabel om vloeitempo -lesings af te lewer. Ons het dit gemaak deur

• druk die druk oor 'n volledige sweep uit ons lugbron (as.csv -lêer)
• neem die data in excel
• dit deur 'n vergelyking gaan om die vloeitempo uit te werk
• skep dan 'n deur kommas geskeide opzoektabel wat in 'n Arduino -heelgetalreeks gekopieer/geplak is

Die Excel -dokument met vergelyking word gestoor …

Die tweede weergawe van die kode gebruik 'n vergelyking in die kode om die volgende redes:

• om temperatuur in ag te neem (wat die vloeitempo -lesings sal beïnvloed)
• Om 'n verandering in die stroomafbeperking in ag te neem, word dit gemerk met 'n aparte stroomafwaartse druksensor

Stap 6: Behoorlike Janky Kalibrasie Metode Opsie

As u nie 'n vloeisensor van die rak af het om dit te kalibreer nie, soos 'n Sensirion SFM3300, is dit 'n uitstekende manier om 'n SUPER ruwe idee te kry van die vloei-uitset. Dit werk egter slegs met 'n hoë druk vloei bron (selfs die lugbed pomp kan sukkel om 'n ballon op te blaas) en sal slegs werk as u herhaaldelik u lugtoevoer kan aanskakel

• Heg 'n ballon aan die uitset van die stelsel en meet die deursnee waarteen dit opblaas
• Vul 'n maatbeker met water (miskien ongeveer halfpad)
• Herblaas jou ballon tot dieselfde deursnee, dompel dit dan heeltemal in jou kruik water en teken die verskil in die watervlak aan voor en nadat die ballon ingevoeg is
• Vervolgens moet u die volume per balloninflasie in u kode meet, dit word gedoen deur die vloei oor tyd te integreer. Ek kan u nie die presiese kode gee om dit te doen nie, want dit sal verskillend moet wees, afhangende van die stroombron en hoe u kode 'n begin en stop van die vloei sal voel, maar ek het 'n funksie in 'n tekslêer aangeheg volume, moet u dit net vertel wanneer u die volume moet begin en stop met die berekening van die volume (dit wil sê vir ons toets was dit aan die begin en stop van elke asemhaling). Onthou om die vloeitempo in ml/s na die funksie te gee wanneer u dit noem.

Stap 7: Integreer in u stelsel

Sluit dit aan by u opset, wat dit ook al mag wees, en geniet die meting van die vloeitempo vir minder as £ 15:)

Aangeheg is 'n voorbeeld van sommige vloei, druk en volumes van ons ventilatortoepassing.

Loodgietersverbindings is ideaal om hierdie sensor aan 'n ander 22 mm OD -buis te koppel.