Kuinka tehdä tarkka ilmavirtausanturi Arduinolla alle 20 euron COVID-19-tuulettimella: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Katso tästä raportista tämän aukon virtausanturin viimeisin malli:

Tämä opas näyttää kuinka rakentaa ilmavirtausanturi edulliseen paine -eroanturiin ja helposti saataviin materiaaleihin. Suunnittelu on tarkoitettu aukotyyppiselle virtausanturille, aukko (tässä tapauksessa pesukone) tarjoaa rajoituksen ja voimme laskea virtauksen mittaamalla aukon kokoisen paine -eron.

Alun perin suunnittelimme ja rakensimme tämän anturin OpenVent-Bristol-nimistä projektiamme varten, joka on avoimen lähdekoodin malli pikavalmisteisesta hengityslaitteesta COVID-19: n hoitoon. Tätä anturia voidaan kuitenkin käyttää melkein missä tahansa ilmavirran tunnistussovelluksessa.

Tämä suunnittelumme alkuperäinen versio on valmistettu kokonaan hyllystä saatavista osista, 3D-tulostusta tai laserleikkausta ei tarvita.

Liitteenä olevassa piirustuksessa on esitetty mallin poikkileikkauspiirustus. Se on hyvin yksinkertaisesti 2 putkipituutta, joiden välissä on liimattu aluslevy, joka mittaa paine -eron suuttimen läpi virtausnopeuden laskemiseksi.

Nauttia!! ja kommentoi meille, jos teet oman.

Vaihe 1: Osien ostaminen

Näitä osia tarvitset:

• 2x 15 cm: n pituiset 22 mm: n OD -PVC -putket
• 1x metallinen aluslevy ID 5,5 mm OD noin 20 mm (19,5-22 mm on hyvä)

• Paine -eroanturi (noin 10 €). Käytimme MPX5010DP: tä, mutta saatat haluta valita toisen, joka vastaa järjestelmän paineita. Alla on lueteltu esimerkkejä myymälöistä, jotka myyvät näitä antureita:

  • 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…
• Painehanaletku on leikattu noin 20 mm: n pituiseksi: Kaikkien 2 mm: n OD -jäykkien letkujen tulee olla sopivia, kuten messinkiputki. Epätoivostani käytin suihkusuutinta WD-40-tölkistä, se toimi, mutta superliima ei tarttunut loistavasti
• pikaliima
• Silikoni/PVC -letku paineanturin paineportteihin liittämistä varten. 2-3 mm: n tunnus pitäisi olla kunnossa, saatat tarvita pienen nippusiteen, jos putkesi on liian suuri.

Voit halutessasi ostaa 1 tai 2 putkiliitintä, jos haluat asentaa virtausanturiputken toiseen 22 mm: n putkeen:

Huomautus: Valitut materiaalit, erityisesti PVC, eivät täytä lääkinnällisiä tuotteita koskevia määräyksiä.

Vaihe 2: Leikkaa LVI -putki

Leikkaa 2 pituutta putkesta. Käytimme 15 cm pituutta, mutta se voi toimia hienosti hieman lyhyempänä. Tein leikkaukset leikkaussahalla, koska on tärkeää saada mukava neliömäinen leikkaus. Käytä hiekkapaperia tasoittaaksesi porat

Vaihe 3: Kokoa vesiputket

• Liimaa pesukoneesi yhden putken päähän, varmista, että aluslevy on samankeskinen putken kanssa, ja varmista, että teet jatkuvan liimapalkin koko pesukoneen kehän ympäri, jotta ilmanpaine ei vuoda ulos.
• Liimaa sitten putken toinen pituus aluslevyn toiselle puolelle. Varmista jälleen, että liimaa kokonaan, jotta ilma ei vuoda ulos

Vaihe 4: Lisää painehanat

1. Poraa 2 reikää etäisyydelle aluslevystä liitteenä olevan kuvan mukaisesti
2. Työnnä 2 mm: n OD -tangot reikiin, varmista, että se on tiukka (putkeni oli 2,2 OD, mutta poranteräni oli 2 mm, joten heilutin poraa hieman, kunnes putki istui tiukasti)
3. Liimaa putki reikään varmistaen, että se on suljettu kokonaan
4. Kierrä eristysteippi painehanaasi, kunnes silikoniputki kiinnittyy hyvin ja tiukasti

Vaihe 5: Testaa ja kalibroi

Liitä paineanturi Arduinoon ja painehana hanat paineanturin portteihin. Varmista, että anturin fyysinen analoginen nasta sopii yhteen ohjelmiston tapin kanssa.

Testaa se käyttämällä liitteenä olevaa koodia. Huomaa, että tarvitaan seuraavat kirjastot:

• Johto. H
• ja Sensirion_SFM3000_arduino (tämä kirjasto on eri anturille, mutta olen tehnyt joitakin muutoksia koodiini sen huomioon ottamiseksi)

Ihannetapauksessa, jos haluat kalibroida anturin, käytimme Sensirion SFM3300 -laitetta, joka on kytketty sarjaan kotitekoisen anturin kanssa. SFM3300 -liitännät ovat:

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

Ihannetapauksessa kalibrointitestin ilmalähteesi pitäisi antaa jatkuvaa virtausta ja olla hallittavissa, jotta virtausnopeus voidaan hallita. Käytimme ilmapatjapumppua, joka on hakkeroitu sähköisen harjatun DC -nopeudensäätimen kautta, jota ohjataan potentiometrillä. Jos sinulla on tasavirtalähde, joka toimii myös hyvin.

Sen lisäksi, että koodi pystyy lukemaan anturimme paineen ja virtauksen, se voidaan lukea myös Sensirion SFM3300: sta i2c: n kautta, joka on kalibrointiin käyttämämme anturi. kalibrointianturi. (Melko hämmästyttävän DIY -anturi antoi vakaammat ja tasaisemmat lukemat kuin SFM3300)

Koodin ensimmäinen versio käyttää kalibroitua hakutaulukkoa virtauslukemien tuottamiseen. Teimme tämän

• kirjaamme paineen täydellä pyyhkäisyllä ilmalähteestämme (.csv -tiedostona)
• tietojen vieminen exceliin
• kulkee se yhtälön läpi virtausnopeuden laskemiseksi
• sitten pilkulla erotetun hakutaulukon luominen, joka kopioitiin/liitettiin Arduino -kokonaislukutaulukkoon

Excel -dokumentti ja yhtälö tallennetaan…

Koodin toisessa versiossa käytetään yhtälöä koodissa seuraavista syistä:

• ottaa huomioon lämpötila (joka vaikuttaa virtauslukemiin)
• ottaa huomioon muutos alavirran rajoituksessa, tämä havaitaan erillisellä loppupään paineanturilla

Vaihe 6: Oikea Janky -kalibrointimenetelmä

Jos sinulla ei ole valmiita virtausanturia kalibroitavaksi sen kanssa, kuten Sensirion SFM3300, tämä on yksi tapa saada SUPER karkea käsitys virtauslähdöstä. Tämä toimii kuitenkin vain suurpaineisen virtauslähteen kanssa (jopa ilmapatjapumppu saattaa vaikeuttaa ilmapalloa) ja toimii vain, jos voit kytkeä ilmansyötön toistuvasti pois päältä

• Kiinnitä ilmapallo järjestelmän ulostuloon ja mittaa halkaisija, johon se täyttyy jokaisen täytön yhteydessä
• Täytä mittakannu vedellä (ehkä noin puolessa välissä)
• Täytä ilmapallo uudelleen samaan halkaisijaan ja upota se kokonaan vesikannuusi ja kirjaa vedenpinnan ero ennen ja jälkeen ilmapallon asettamisen
• Seuraavaksi sinun on mitattava koodin tilavuus ilmapalloa kohti, tämä tehdään integroimalla virtaus ajan mittaan. En voi antaa sinulle tarkkaa koodia tämän tekemiseen, koska sen on oltava erilainen riippuen virtauslähteestäsi ja siitä, miten koodisi tuntee kulun alun ja lopun, mutta olen liittänyt toiminnon tekstitiedostoon, joka äänenvoimakkuus, sinun tarvitsee vain kertoa, milloin äänenvoimakkuuden laskeminen aloitetaan ja lopetetaan (eli testissämme tämä oli jokaisen hengityksen alussa ja lopussa), tämä ilmoitetaan toiminnolle boolean -muuttujan "breatStatus" kautta. Muista siirtää virtausnopeus ml/s kyseiselle toiminnolle, kun kutsut sitä.

Vaihe 7: Integroi järjestelmääsi

Liitä se kokoonpanoosi mikä tahansa, ja nauti virtausnopeuden mittaamisesta alle 15 puntaa:)

Liitteenä on esimerkkikuva joistakin hengityslaitesovelluksemme virtauksista, paineista ja tilavuuksista.

Putkiliitännän suorat liitokset sopivat erinomaisesti tämän anturin liittämiseen toiseen 22 mm: n OD -putkeen.