Kaip sukurti tikslų oro srauto jutiklį naudojant „Arduino“už mažiau nei 20 svarų sterlingų COVID-19 ventiliatorių: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Naujausią šio angos srauto jutiklio dizainą rasite šioje ataskaitoje:

Šioje instrukcijoje parodyta, kaip sukurti oro srauto greičio jutiklį naudojant pigų slėgio skirtumo jutiklį ir lengvai prieinamas medžiagas. Konstrukcija skirta angos tipo srauto jutikliui, anga (mūsų atveju - skalbyklė) numato apribojimą ir mes galime apskaičiuoti srautą, išmatuodami slėgio skirtumą visoje angoje.

Iš pradžių šį jutiklį suprojektavome ir pagaminome savo projektui „OpenVent-Bristol“, kuris yra atviro kodo greito gamybos ventiliatorius COVID-19 gydymui. Tačiau šis jutiklis gali būti naudojamas beveik bet kurioje oro srauto jutimo programoje.

Ši pradinė mūsų dizaino versija yra visiškai pagaminta naudojant gatavas dalis, nereikia 3D spausdinimo ar pjovimo lazeriu.

Pridedamame brėžinyje parodytas dizaino skerspjūvio brėžinys. Tai labai paprasta - 2 ilgio vandentiekio vamzdžiai, tarp kurių yra priklijuota poveržlė, matuojant slėgio skirtumą per angą, kad būtų galima apskaičiuoti srautą.

Mėgautis!! ir parašykite mums komentarą, jei sukuriate savo.

1 žingsnis: Pirkite dalis

Šių dalių jums reikės:

• 2x 15 cm ilgio 22 mm OD PVC vandentiekio vamzdis
• 1x metalinė poveržlė ID 5,5 mm OD apie 20 mm (gerai nuo 19,5 iki 22 mm)

• Slėgio skirtumo jutiklis (apie £ 10). Mes naudojome MPX5010DP, bet galbūt norėsite pasirinkti kitą, kuris atitiktų jūsų sistemos slėgį. Toliau pateikiamos kai kurios parduotuvės, kuriose parduodami šie jutikliai:

  • 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…
• Slėginio čiaupo vamzdis supjaustomas maždaug iki 20 mm ilgio: bet koks 2 mm skersmens kietas vamzdis turi būti tinkamas, pavyzdžiui, žalvarinis vamzdis. Iš nevilties panaudojau purškimo antgalį iš WD-40 skardinės, jis veikė, bet super klijai neprilipo puikiai
• Super klijai
• Silicio/PVC vamzdžiai, skirti prijungti prie slėgio jutiklio slėgio prievadų. 2-3 mm ID turėtų būti gerai, jums gali prireikti nedidelio kabelio kaklaraiščio, jei jūsų vamzdis yra per didelis.

Jei norite sumontuoti srauto jutiklio vamzdžius ant kito 22 mm vamzdžio, galbūt norėsite nusipirkti 1 ar 2 santechnikos jungtis:

Pastaba: Pasirinktos medžiagos, ypač PVC, neatitinka medicinos produktų taisyklių.

2 žingsnis: supjaustykite santechnikos vamzdį

Iškirpkite 2 ilgius iš santechnikos vamzdžio. Mes naudojome 15 cm ilgį, tačiau jis gali veikti tik šiek tiek trumpiau. Aš padariau pjūvius naudodami pjautinį pjūklą, nes svarbu gražiai supjaustyti kvadratą. Naudokite švitrinį popierių, kad išlygintumėte visas įbrėžimus

3 žingsnis: Surinkite santechnikos vamzdžius

• Priklijuokite skalbyklę prie vieno vamzdžio galo, įsitikinkite, kad skalbyklė yra koncentriška vamzdžiui, ir įsitikinkite, kad visą skalbyklės apskritimą padarysite ištisinį klijų rutulį, kad oro slėgis neištekėtų.
• Tada priklijuokite kito ilgio vamzdelį prie kitos skalbyklės pusės. Vėlgi, įsitikinkite, kad klijuojate iki galo, kad oras neištekėtų

4 žingsnis: pridėkite slėgio čiaupus

1. Pagal pridėtą paveikslėlį gręžkite 2 skyles atstumu nuo skalbyklės
2. Įstumkite 2 mm OD strypus į skyles, įsitikinkite, kad jie tvirtai priglunda (mano vamzdis buvo 2,2 OD, bet mano grąžtas buvo 2 mm, todėl aš tik šiek tiek pakratiau grąžtą, kol vamzdelis tvirtai priglunda)
3. Supilkite vamzdelį į skylę, įsitikinkite, kad jis yra sandariai uždarytas
4. Apvyniokite izoliacinę juostelę aplink slėgio čiaupą, kol silicio vamzdelis gerai ir tvirtai priglunda

5 žingsnis: išbandykite ir kalibruokite

Prijunkite slėgio jutiklį prie „Arduino“ir prijunkite slėgio čiaupus prie slėgio jutiklio prievadų. Įsitikinkite, kad jutiklio fizinis analoginis kaištis sutampa su programinės įrangos kaiščiu.

Išbandykite jį naudodami pridėtą kodą. Atminkite, kad reikia šių bibliotekų:

• Viela.h
• ir „Sensirion_SFM3000_arduino“(ši biblioteka skirta kitam jutikliui, bet aš padariau keletą pakeitimų savo kode, kad tai atsižvelgčiau)

Idealiu atveju, jei norite kalibruoti jutiklį, mes naudojome „Sensirion SFM3300“, nuosekliai sujungtą su namuose pagamintu jutikliu. SFM3300 jungtys yra šios:

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

Idealiu atveju jūsų oro šaltinis kalibravimo bandymui turėtų skleisti pastovų srautą ir būti valdomas, kad būtų užtikrintas kontroliuojamas srauto srautas. Mes panaudojome oro lovos siurblį, kuris buvo nulaužtas, kad būtų maitinamas per elektroninį šlifuotą nuolatinės srovės greičio reguliatorių, valdomą naudojant potenciometrą. Jei turite nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, kuris taip pat veiks gerai.

Kodas ne tik gali nuskaityti slėgį ir srautą iš mūsų jutiklio, bet ir gali būti nuskaitytas iš „Sensirion SFM3300“per „i2c“, kuris yra jutiklis, kurį naudojome kalibravimui. Jei turite kitokį kodą, turėsite jį pritaikyti. kalibravimo jutiklis. (Gana nuostabiai „pasidaryk pats“jutiklis rodė nuoseklesnius rodmenis nei SFM3300)

Pirmojoje kodo versijoje srauto greičio rodmenims gauti naudojama kalibruota peržiūros lentelė. Mes tai padarėme pagal

• slėgio registravimas per visą srautą iš mūsų oro šaltinio (kaip.csv failas)
• perkeliant duomenis į „Excel“
• praleidžiant ją per lygtį, kad būtų galima apskaičiuoti srautą
• tada sukurkite kableliais atskirtą paieškos lentelę, kuri buvo nukopijuota/įklijuota į „Arduino“sveikųjų skaičių masyvą

Išsaugomas „Excel“dokumentas su lygtimi …

Antrojoje kodo versijoje bus naudojama kodo lygtis dėl šių priežasčių:

• atsižvelgti į temperatūrą (kuri turės įtakos srauto rodmenims)
• siekiant atsižvelgti į pasikeitimus pasroviui, tai bus galima nustatyti naudojant atskirą pasroviui esantį slėgio jutiklį

6 žingsnis: tinkamas „Janky“kalibravimo metodo pasirinkimas

Jei neturite įmontuoto srauto jutiklio, kad galėtumėte jį kalibruoti, pvz., „Sensirion SFM3300“, tai yra vienas iš būdų, kaip SUPER apytiksliai suvokti srauto išvestį. Tačiau tai veiks tik su aukšto slėgio srauto šaltiniu (net oro sluoksnio siurbliui gali būti sunku pripūsti balioną) ir veiks tik tada, jei galėsite pakartotinai išjungti oro tiekimą

• Pritvirtinkite balioną prie sistemos išėjimo ir išmatuokite skersmenį, kuriuo jis pripučiamas kiekvienoje pripūtimo vietoje
• Užpildykite matavimo ąsotį vandeniu (galbūt maždaug iki pusės)
• Iš naujo įpilkite balioną į tą patį skersmenį, tada visiškai panardinkite jį į vandens ąsotį ir užrašykite vandens lygio skirtumą prieš ir po baliono įterpimo
• Toliau turėsite išmatuoti baliono pripūtimo tūrį savo kode; tai daroma integruojant srautą laikui bėgant. Negaliu jums pateikti tikslaus kodo, kaip tai padaryti, nes jis turės skirtis priklausomai nuo jūsų srauto šaltinio ir to, kaip jūsų kodas pajus srauto pradžią ir pabaigą, bet aš pridėjau funkciją teksto faile, kuris apimtis, jums tereikia pasakyti, kada pradėti ir baigti skaičiuoti garsumą (ty mūsų bandymui tai buvo kiekvieno kvėpavimo pradžioje ir pabaigoje), tai funkcijai nurodoma naudojant loginį kintamąjį, vadinamą „breatStatus“. Nepamirškite perduoti srauto greičio ml/s tai funkcijai, kai ją iškviečiate.

7 žingsnis: integruokite į savo sistemą

Prijunkite jį prie savo įrenginio, kad ir koks jis būtų, ir mėgaukitės srauto matavimu už mažiau nei 15 svarų:)

Pridedamas pavyzdinis kai kurių srautų, slėgio ir tūrio vaizdas iš mūsų ventiliatoriaus.

Santechnikos tiesios jungtys puikiai tinka prijungti šį jutiklį prie kito 22 mm skersmens vamzdžio.