20 funt sterlinqdən aşağı olan COVID-19 Ventilatoru üçün Arduino ilə dəqiq bir hava axını sensoru necə hazırlanır: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Zəhmət olmasa bu orifis axını sensorunun ən son dizaynı üçün bu hesabata baxın:

Bu təlimatlar aşağı qiymətli diferensial təzyiq sensoru və hazır materiallardan istifadə edərək hava axını dərəcəsi sensorunun necə qurulacağını göstərir. Dizayn ağız tipli bir axın sensoru üçündür, ağız (bizim vəziyyətimizdə yuyucusu) bir məhdudiyyət təmin edir və ağızdakı təzyiq fərqini ölçərək axını hesablaya bilərik.

Əvvəlcə bu sensoru, COVID-19 müalicəsi üçün sürətli istehsal ventilyatorunun açıq mənbə dizaynı olan OpenVent-Bristol adlı layihəmiz üçün hazırladıq və qurduq. Ancaq bu sensor demək olar ki, hər hansı bir hava axını algılama tətbiqində istifadə edilə bilər.

Dizaynımızın bu ilkin versiyası tamamilə hazır hissələrdən istifadə etməklə hazırlanmışdır, heç bir 3D çapa və ya lazer kəsməyə ehtiyac yoxdur.

Əlavə edilmiş rəsm, dizaynın bir kəsik şəklini göstərir. Su axını hesablamaq üçün ağız boyunca diferensial təzyiqi ölçməklə arasına bir yuyucusu olan 2 santexnika borusu daxildir.

Zövq alın !! və özünüz varsa, bizə bir şərh verin.

Addım 1: hissələri satın alın

Ehtiyac duyacağınız hissələr bunlardır:

• 2x15 sm uzunluğunda 22 mm OD PVC santexnika borusu
• 1x metal yuyucusu ID 5.5mm OD 20mm ətrafında (19.5-22mm arasında yaxşıdır)

• Diferensial təzyiq sensoru (təxminən 10 funt sterlinq). Bir MPX5010DP istifadə etdik, ancaq sisteminizdəki təzyiqlərə uyğun olaraq başqa birini seçmək istəyə bilərsiniz. Bu sensorları satan bəzi nümunə mağazalar aşağıda verilmişdir:

  • uk.rs-online.com/web/p/pressure-sensors/71…
  • www.digikey.co.uk/product-detail/az/nxp-us…
  • www.mouser.co.uk/ProductDetail/NXP-Semicon…
• Təxminən 20 mm uzunluğa qədər kəsilmiş təzyiq borusu borusu: Pirinç boru kimi istənilən 2 mm OD sərt borular uyğun olmalıdır. Çarəsizliyimdən bir WD-40 qutusundakı sprey nozzini istifadə etdim, işlədim amma super yapışqan mükəmməl yapışmadı
• Super yapışqan
• Təzyiq sensorunun təzyiq limanlarına qoşulmaq üçün Silikon/PVC borular. 2-3 mm identifikatoru yaxşı olmalıdır, borunuz böyükdürsə kiçik bir kabel bağlamasına ehtiyacınız ola bilər.

Akış sensoru borularını başqa 22 mm-lik bir boruya yerləşdirmək istəyirsinizsə, 1 və ya 2 santexnika konnektoru almaq istəyə bilərsiniz:

Qeyd: Seçilmiş materiallar tibbi məhsul qaydalarına, xüsusən də PVC -yə uyğun gəlmir.

Addım 2: Santexnika borusunu kəsin

Santexnika borusundan 2 uzunluq kəsin. 15 sm uzunluğunda istifadə etdik, ancaq bir az daha qısa işləyə bilər. Kəsikləri bir mişar testerəsi ilə düzəltdim, çünki gözəl bir kvadrat kəsik əldə etmək vacibdir. Qıvrımları hamarlaşdırmaq üçün qum kağızından istifadə edin

Addım 3: Santexnika borularını yığın

• Yuyucunuzu bir borunun ucuna yapışdırın, yuyucunun boru ilə konsentrik olduğundan əmin olun və heç bir hava təzyiqinin sızmamasını təmin etmək üçün yuyucunun ətrafı boyunca davamlı bir yapışqan boncuk hazırladığınızdan əmin olun.
• Sonra borunun digər uzunluğunu yuyucunun digər tərəfinə yapışdırın. Yenə havanın sızmaması üçün hər tərəfə yapışdırdığınızdan əmin olun

Addım 4: Təzyiq Muslukları əlavə edin

1. Əlavə edilmiş şəklə uyğun olaraq yuyucudan məsafələrdə 2 delik qazın
2. 2 mm OD çubuqlarını çuxurlara itələyin, sıx bir şəkildə oturduğundan əmin olun (borum 2.2 OD idi, amma matkap ucum 2 mm idi, buna görə də boru möhkəm oturana qədər qazmağı bir az yellədim)
3. Tüpü çuxura yapışdırın, hər tərəfə möhürlənmiş olduğundan əmin olun
4. Silikon borusu gözəl və sıx bağlanana qədər təzyiq kranınıza izolyasiya bandı sarın

Addım 5: Test edin və Kalibr edin

Təzyiq sensörünü Arduino -ya bağlayın və təzyiq taplarını təzyiq sensoru portlarına bağlayın. Sensorun fiziki analoq pininin proqram pimi ilə uyğun olduğundan əmin olun.

Əlavə edilmiş kodu istifadə edərək sınayın. Qeyd edək ki, aşağıdakı kitabxanalara ehtiyac var:

• Tel.h
• və Sensirion_SFM3000_arduino (bu kitabxana fərqli bir sensordur, amma bunun üçün kodumda bəzi dəyişikliklər etdim)

İdeal olaraq, sensorunuzu kalibr etmək istəsəniz, evdə hazırlanan sensor ilə seriyaya bağlı bir Sensirion SFM3300 istifadə etdik. SFM3300 üçün bağlantılar aşağıdakılardır:

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

İdeal olaraq, kalibrləmə testi üçün hava mənbəyiniz sabit bir axını təmin etməli və axın nisbətlərini idarə etmək üçün idarə olunmalıdır. Potansiyometrdən istifadə edərək idarə olunan elektron fırçalanmış DC sürət tənzimləyicisi vasitəsi ilə idarə olunan hava yatağı nasosundan istifadə etdik. Bir DC enerji təchizatı varsa, o da yaxşı işləyəcək.

Kod, sensorumuzdan gələn təzyiqi və axını oxuya bilməklə yanaşı, kalibrləmə üçün istifadə etdiyimiz sensor olan i2c vasitəsilə Sensirion SFM3300 -dən də oxuya bilər. kalibrləmə sensoru. (Çox təəccüblü bir şəkildə DIY sensoru, SFM3300 -dən daha sabit və ardıcıl oxu verdi)

Kodun 1 -ci versiyası, axın sürəti oxunuşlarını çıxarmaq üçün kalibrlənmiş bir axtarış cədvəlindən istifadə edir. Bunu biz etdik

• təzyiqi hava mənbəyimizdən (.csv faylı olaraq) tam bir tarama üzərində qeyd etmək
• məlumatları excel -ə köçürmək
• axını öyrənmək üçün bir tənlikdən keçir
• sonra Arduino tamsayı silsiləsinə kopyalanan/yapışdırılmış vergüllə ayrılmış bir axtarış cədvəli yaratmaq

Tənlik ilə Excel doc saxlanılır …

Kodun ikinci versiyası, aşağıdakı səbəblərə görə kodda bir tənlik istifadə edəcək:

• temperaturun nəzərə alınması (axın sürətinin oxunmasına təsir edəcək)
• aşağı axın məhdudiyyətindəki bir dəyişikliyi nəzərə almaq üçün ayrı bir aşağı təzyiq sensoru ilə hiss ediləcəkdir

Addım 6: Düzgün Janky Kalibrləmə Metodu Seçimi

Sensirion SFM3300 kimi kalibrləmək üçün hazır bir axın sensoru yoxdursa, bu, axın çıxışı haqqında SUPER kobud bir fikir əldə etməyin bir yoludur. Ancaq bu yalnız yüksək təzyiqli bir axın mənbəyi ilə işləyəcək (hətta hava yatağı nasosu bir balonu şişirməyə çalışa bilər) və yalnız hava təchizatını təkrarən söndürə bilsəniz işləyəcək.

• Sistemin çıxışına bir balon bağlayın və hər inflyasiyada şişirdiyi diametri ölçün
• Ölçmə qabını su ilə doldurun (bəlkə də təxminən yarısı)
• Balonunuzu eyni diametrdə yenidən şişirin, sonra onu tamamilə su qabınıza batırın və balonun içəri girməsindən əvvəl və sonra su səviyyəsindəki fərqi qeyd edin.
• Bundan sonra, kodunuzdakı balon inflyasiyasına düşən həcmi ölçməlisiniz, bu zamanla axını birləşdirərək edilir. Bunu etmək üçün sizə dəqiq kod verə bilmərəm, çünki axın mənbəyinizdən və kodunuzun axının başlanğıcını və dayandırılmasını necə hiss edəcəyindən asılı olaraq fərqli olmalı olacaq, ancaq mətn sənədinə qoyulacaq bir funksiya əlavə etmişəm. həcmi hesablamaq üçün nə vaxt başlamalı və dayandırmalı olduğunuzu söyləməlisiniz (yəni testimiz üçün bu hər nəfəsin başlanğıcında və dayandırılmasında idi), bu funksiyaya "breathStatus" adlı boolean dəyişən vasitəsi ilə göstərilir. Çağırdığınız zaman axın sürətini ml/s olaraq həmin funksiyaya ötürməyi unutmayın.

Addım 7: Sisteminizə inteqrasiya edin

Nə olursa olsun qurğunuza qoşun və 15 funt sterlinqdən aşağı olan axını ölçməkdən zövq alın:)

Ventilyator tətbiqimizdən bəzi axınların, təzyiqlərin və həcmlərin nümunə görüntüsü əlavə edilmişdir.

Boru kəmərinin düz birləşmələri bu sensoru başqa bir 22 mm OD boruya bağlamaq üçün əladır.