Αισθητήρας ροής αέρα COVID-19 Automotive Hack: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό είναι ένα ταχέως εξελισσόμενο έργο… αυτός ο αισθητήρας εγκαταλείφθηκε επειδή δεν είχε οπές στερέωσης ή εύκολη μέθοδο στεγανοποίησης από έναν σωλήνα. Ένα τρέχον έργο αισθητήρα ροής αέρα είναι εδώ: AFH55M12

Περιγραφή έργου από βοηθητική μηχανική

Ο σκοπός εδώ είναι να δημιουργηθεί μια συσκευή παρακολούθησης, βασισμένη σε μετρητή ροής αέρα μάζας, που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάσπαση ενός αναπνευστήρα σε δύο ή περισσότερους ασθενείς. Αυτό θα επιτρέψει στο προσωπικό να παρακολουθεί μεμονωμένους ασθενείς ενώ ελέγχεται από μία συσκευή σε ακραίες καταστάσεις όπου ο αριθμός των αναπνευστήρων δεν είναι αρκετός για να χειριστεί τον αριθμό των ασθενών. Η ανάγνωση πρέπει να είναι ορατή τοπικά στη συσκευή και μπορεί να χρειαστεί να εισαχθούν παράμετροι από το προσωπικό για να δημιουργήσει ένα ασφαλές εύρος λειτουργίας και ενδεχομένως να δημιουργήσει συναγερμούς όταν το σύστημα μετρά μια παράμετρο εκτός εμβέλειας.

Απαιτήσεις έργου

Αυτή είναι μια γρήγορη μελέτη χρήσης ενός φθηνού αισθητήρα τύπου ροής αέρα αυτοκινήτου εκτός ράφι.

Ανάγνωση από αισθητήρα ροής αέρα μάζας αυτοκινήτου με χρήση μικροελεγκτή 12bit ADC, διάστημα 20ms

Βήμα 1: Η αρχική δοκιμή δεν ήταν επιτυχής

Η αρχική ανάγνωση της προσπάθειας εισπνοής/εκπνοής στον σωλήνα 3 ιντσών ήταν κακή. Μόνο μεσαίες έως μεγάλες αναπνοές θα προκαλούσαν εξόδους στο ADC.

• 12 bit ADC => 4096 - Μόνο οι μεγάλες αναπνοές ενεργοποιούν…
• διαβάστε ~ 200-350 ADC με μεγάλο πλάτος

Βήμα 2: Τροποποιημένος σωλήνας εντός σωλήνα

Τροποποιήθηκε η διάμετρος του σωλήνα σε 1,75”χρησιμοποιώντας ένα ρολό χαρτοπετσέτας

• Μεγάλες ανάσες adc κορυφή 900, 0,725volts
• Οι μέσες αναπνοές κορυφώνονται στα ~ 600
• Η μικρότερη ανάσα που μπορώ να πάρω 400 ~…..
• Γιγάντιες δυνατές αναπνοές.. Ζαλίζομαι μετά από λίγα… φτάνει έως και ~ 3000 (2,4 βολτ)

Βαθμονόμησα τον αισθητήρα χρησιμοποιώντας περίπου 430mL για μέτρια αναπνοή. Η ενσωμάτωση κάτω από την καμπύλη για κάθε αναπνοή δίνει έναν εκτιμώμενο όγκο.

Σημειώσεις:

• Οι εκπνοές είναι θορυβώδεις επειδή ο αισθητήρας δεν είναι κατασκευασμένος να λειτουργεί και προς τις δύο κατευθύνσεις
• Οι εισπνοές είναι στην πραγματικότητα η αντίθετη κατεύθυνση με το βέλος στο σώμα του αισθητήρα. Το δοκίμασα και με τους δύο τρόπους και με τους ρυθμούς ροής που προσπαθούμε να μετρήσουμε, υπάρχει μεγαλύτερη ευαισθησία προς την αντίθετη κατεύθυνση της προβλεπόμενης ροής αέρα.
• Η μείωση της διαμέτρου του σωλήνα ακόμη περισσότερο (από 1,75 "σε ~ 1") θα αυξήσει την ευαισθησία χωρίς πιθανώς αρνητικά.
• Υπάρχει χρόνος που παραλείπεται μεταξύ των εισπνοών και των εκπνοών στο παραπάνω γράφημα (το ADC ενεργοποιεί μόνο πάνω από ένα κατώφλι)
• Τα 300-400mL είναι στην πραγματικότητα πολύ μικρός όγκος! Αυτός είναι ο ίδιος χώρος με έναν σωλήνα 1 "μήκους 38". Έτσι, ο αέρας που διέρχεται από τον αισθητήρα πιθανότατα δεν θα φτάσει στον πνεύμονα του ασθενούς μέχρι τη δεύτερη αναπνοή, ανάλογα με τη θέση του αισθητήρα.

• Χρησιμοποιώντας σωλήνα διαμέτρου 1”και κανονική εισπνοή 500 mL δίνει μέση ταχύτητα αέρα 0,328 m/s

  500 ml / (1,27 cm ^2 * pi) / 3 δευτ. / 100

Βήμα 3: Περίληψη των αποτελεσμάτων

• Η χρήση αυτού του αισθητήρα ή κάτι παρόμοιου και η μείωση της διαμέτρου του σωλήνα για την κάλυψη της απαιτούμενης ευαισθησίας φαίνεται πολλά υποσχόμενη.
• Χρειάζεστε έναν αισθητήρα ροής αέρα για να βαθμονομήσετε έναν αισθητήρα ροής αέρα. Η βαθμονόμηση θα πρέπει να πραγματοποιηθεί σε χαμηλούς, μεσαίους και υψηλούς όγκους αέρα και ενδεχομένως για κάθε μεμονωμένο αισθητήρα που παράγεται.
• Υποθέτω ότι η ακρίβεια θα εξαρτηθεί από την επιλογή του αισθητήρα, τη διάμετρο του σωλήνα και την τοποθέτηση στον σωλήνα. Μόλις βαθμονομηθεί, αυτή η τρέχουσα δοκιμή (με το μεγάλο σώμα διαμέτρου 1,75”) είναι πιθανώς +/- 40mL.
• Εάν η διάμετρος του σωλήνα παραμείνει 1 "ή μεγαλύτερη, οι ρυθμοί ροής θα παραμείνουν χαμηλοί και υποθέτω ότι οι συνθήκες εισόδου και εξόδου (μεγαλύτερες από 2") στον αισθητήρα θα είναι αμελητέες
• Ακολουθεί ένας κατασκευαστής ΗΠΑ παρόμοιου αισθητήρα σε πακέτο στήριξης PCB Degree Controls, inc

Δεδομένα Excel εδώ

Βήμα 4: Δεδομένα αισθητήρα

• Αγοράστηκε τοπικά εδώ για $ 57, Blue Streak #MF21041N
• Τύπος αισθητήρα: ανεμόμετρο θερμού σύρματος (μαντεύοντας εδώ) -
• Αυτός ο αισθητήρας MAF βρίσκεται επίσης κάτω από αυτούς τους αριθμούς εξαρτημάτων OK5771321 8ET009142441 AMMA-751 AMMA751 0891067
• Επίσης στο aliexpress για ~ 22 $ [https://www.aliexpress.com/i/33021814341.html]

Pinout

Ορισμένα μοντέλα έχουν τους αριθμούς ακίδων τυπωμένους στο σώμα

• Καρφίτσα 1 Γείωση
• Pin 2 Σήμα
• Pin 3 Ισχύς 7,5-12 βολτ, 76ma

Βήμα 5: Τελική ρύθμιση δοκιμής

Η ρύθμιση ήταν αρκετά εύκολη. Το Pin 1 (Ground) και το Pin 2 (αισθητήρας) είναι συνδεδεμένα σε μικροελεγκτή. Το σκίτσο Arduino διαβάζει και εκτυπώνει τον Analog 0 pin πάνω από σειριακό.