როგორ გააკეთოთ ჰაერის ნაკადის სიჩქარის სენსორი არდუინოს საშუალებით 20 გრადუსამდე COVID-19 ვენტილატორისთვის: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

გთხოვთ, ნახოთ ეს ანგარიში ამ ხვრელის ნაკადის სენსორის უახლესი დიზაინის შესახებ:

ეს ინსტრუქცია გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ ჰაერის ნაკადის სიჩქარის სენსორი დაბალი ღირებულების დიფერენციალური წნევის სენსორის და ადვილად ხელმისაწვდომი მასალების გამოყენებით. დიზაინი განკუთვნილია დიაფრაგმის ტიპის ნაკადის სენსორისთვის, ხვრელი (ჩვენს შემთხვევაში სარეცხი მანქანა) იძლევა შეზღუდვას და ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ ნაკადი წნევის სხვაობის გაზომვით ორბიტაზე.

თავდაპირველად ჩვენ შევიმუშავეთ და ავაშენეთ ეს სენსორი ჩვენი პროექტისთვის, სახელწოდებით OpenVent-Bristol, რომელიც წარმოადგენს სწრაფი წარმოების ვენტილატორის ღია წყაროს დიზაინს COVID-19– ის სამკურნალოდ. ამასთან, ეს სენსორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას თითქმის ნებისმიერი ჰაერის ნაკადის შემმოწმებელი პროგრამისთვის.

ჩვენი დიზაინის ეს თავდაპირველი ვერსია დამზადებულია მთლიანად თაროზე დამზადებული ნაწილების გამოყენებით, არ არის საჭირო 3D ბეჭდვა ან ლაზერული ჭრა.

თანდართულ ნახატზე ნაჩვენებია დიზაინის განივი ნახაზი. ეს არის უბრალოდ 2 სიგრძის სანტექნიკის მილი გამრეცხი ერთმანეთთან, რომელიც გაზომავს დიფერენციალურ წნევას ორბიტაზე ნაკადის სიჩქარის გამოსათვლელად.

ისიამოვნეთ !! და მოგვცეს კომენტარი, თუ თქვენ თვითონ გააკეთებთ.

ნაბიჯი 1: იყიდეთ ნაწილები

ეს ის ნაწილებია რაც დაგჭირდებათ:

• 2x 15 სმ სიგრძის 22 მმ OD PVC სანტექნიკის მილი
• 1x ლითონის გამრეცხი ID 5.5 მმ OD დაახლოებით 20 მმ (19.5-22 მმ შორის კარგია)

• დიფერენციალური წნევის სენსორი (დაახლ. £ 10). ჩვენ გამოვიყენეთ MPX5010DP, მაგრამ შეიძლება მოგინდეთ აირჩიოთ სხვა, რომელიც თქვენს სისტემაში არსებულ წნევას მოერგება. რამდენიმე მაღაზია, რომლებიც ყიდიან ამ სენსორებს, ჩამოთვლილია ქვემოთ:

  • 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…
• წნევის ჩამოსასხმელი მილები დაახლოებით 20 მმ სიგრძემდე: ნებისმიერი 2 მმ OD ხისტი მილები უნდა იყოს შესაფერისი, როგორიცაა სპილენძის მილი. სასოწარკვეთილების გამო გამოვიყენე სპრეი nozzle WD-40 ქილადან, ის მუშაობდა, მაგრამ სუპერ წებო ბრწყინვალედ არ გამიჯდა
• სუპერ წებო
• სილიკონის/PVC მილები წნევის სენსორის წნევის პორტებთან დასაკავშირებლად. 2-3 მმ პირადობის მოწმობა უნდა იყოს კარგი, შეიძლება დაგჭირდეთ პატარა საკაბელო ჰალსტუხი, თუ თქვენი მილი დიდია.

თქვენ შეიძლება შეიძინოთ 1 ან 2 სანტექნიკის კონექტორი, თუ გსურთ მოათავსოთ ნაკადის სენსორის მილები სხვა 22 მმ მილზე:

შენიშვნა: არჩეული მასალები არ აკმაყოფილებს სამედიცინო პროდუქტის წესებს, განსაკუთრებით PVC- ს.

ნაბიჯი 2: სანტექნიკის მილის გაჭრა

გაჭერით სანტექნიკის მილიდან 2 სიგრძე. ჩვენ ვიყენებდით 15 სმ სიგრძეს, მაგრამ შეიძლება ცოტა უფრო მოკლედ იმუშაოს. მე გავაკეთე ჭრა მიტრის ხერხის გამოყენებით, რადგან მნიშვნელოვანია ლამაზი კვადრატული ჭრის მიღება. გამოიყენეთ ქვიშის ქაღალდი ნებისმიერი ბურუსის გასასუფთავებლად

ნაბიჯი 3: შეიკრიბეთ სანტექნიკის მილები

• მიამაგრეთ სარეცხი მანქანა ერთი მილის ბოლომდე, დარწმუნდით, რომ სარეცხი მანქანა კონცენტრირებულია მილთან და დარწმუნდით, რომ გააგრძელეთ წებოს მძივი სარეცხის გარშემოწერილობის გარშემო, რათა უზრუნველყოთ ჰაერის წნევის გაჟონვა.
• შემდეგ მიამაგრეთ მილის მეორე სიგრძე სარეცხის მეორე მხარეს. ისევ და ისევ, დარწმუნდით, რომ ყველგან წებო, ისე რომ ჰაერი არ გაჟონოს

ნაბიჯი 4: დაამატეთ წნევის ონკანები

1. გაბურღეთ 2 ხვრელი გამრეცხიდან დაშორებით თანდართული სურათის მიხედვით
2. ჩაყარეთ 2 მმ OD წნელები ხვრელებში, დარწმუნდით, რომ ის მჭიდროდ არის მორგებული (ჩემი მილი იყო 2.2 OD, მაგრამ ჩემი საბურღი იყო 2 მმ, ასე რომ, მე უბრალოდ ვიტკინე საბურღი, სანამ მილაკი მჭიდროდ ჯდება)
3. მიაწებეთ მილაკი ხვრელში, დარწმუნდით, რომ იგი დალუქულია ყველგან
4. შემოახვიეთ საიზოლაციო ლენტი თქვენი წნევის ონკანზე, სანამ სილიკონის მილი არ ჯდება ლამაზად და მჭიდროდ

ნაბიჯი 5: ტესტირება და დაკალიბრება

შეაერთეთ წნევის სენსორი თქვენს არდუინოსთან და დააკავშირეთ წნევის სენსორები წნევის სენსორის პორტებთან. დარწმუნდით, რომ სენსორის ფიზიკური ანალოგური პინი შეესაბამება პროგრამულ უზრუნველყოფის პინს.

შეამოწმეთ იგი თანდართული კოდის გამოყენებით. გაითვალისწინეთ, რომ საჭიროა შემდეგი ბიბლიოთეკები:

• მავთული.ჰ
• და Sensirion_SFM3000_arduino (ეს ბიბლიოთეკა არის სხვა სენსორისთვის, მაგრამ მე შევიტანე გარკვეული ცვლილებები ჩემს კოდში ამის გათვალისწინებით)

იდეალურ შემთხვევაში, გსურთ თქვენი სენსორის დაკალიბრება, ჩვენ გამოვიყენეთ Sensirion SFM3300, რომელიც სერიულად არის დაკავშირებული სახლში დამზადებულ სენსორთან. SFM3300 კავშირი არის:

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

იდეალურ შემთხვევაში, თქვენი ჰაერის წყარო კალიბრაციის ტესტისთვის უნდა გამოავლინოს მუდმივი ნაკადი და იყოს კონტროლირებადი, რათა უზრუნველყოს ნაკადის სიჩქარის კონტროლირებადი გაწმენდა. ჩვენ გამოვიყენეთ ჰაერის საწოლის ტუმბო, რომელიც გატეხილია ელექტროენერგიის დავარცხნილი DC სიჩქარის კონტროლერის საშუალებით, რომელსაც აკონტროლებენ პოტენომეტრი. თუ თქვენ გაქვთ DC კვების წყარო, ის ასევე კარგად იმუშავებს.

კოდი, ისევე როგორც ჩვენი სენსორიდან წნევისა და ნაკადის წაკითხვის უნარი, მას ასევე შეუძლია წაიკითხოს Sensirion SFM3300– დან i2c– ს საშუალებით, რაც არის სენსორი, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ დაკალიბრებისთვის. თქვენ დაგჭირდებათ კოდის შესაბამისად ადაპტირება, თუ განსხვავებული კალიბრაციის სენსორი. (საკმაოდ გასაოცრად წვრილმანი სენსორი იძლევა უფრო სტაბილურ და თანმიმდევრულ მაჩვენებლებს ვიდრე SFM3300)

კოდის პირველი ვერსია იყენებს დაკალიბრებულ საძიებო ცხრილს ნაკადის სიჩქარის კითხვის გამოსასვლელად. ჩვენ შევქმენით ეს

• ჩვენი ჰაერის წყაროს ზეწოლის სრული ჩაშვება (როგორც.csv ფაილი)
• მონაცემების აღება ექსელში
• გადის მას განტოლებაში, რათა შეიმუშაოს ნაკადის სიჩქარე
• შემდეგ მძიმით გამოყოფილი საძიებელი ცხრილის შექმნა, რომელიც გადაწერილი/ჩასმული იყო Arduino მთელ მასივში

Excel– ის განტოლება ინახება…

კოდის მეორე ვერსია გამოიყენებს კოდის განტოლებას შემდეგი მიზეზების გამო:

• ტემპერატურის გათვალისწინება (რაც გავლენას მოახდენს ნაკადის სიჩქარის მაჩვენებლებზე)
• ქვემო დინების შეზღუდვის ცვლილების გათვალისწინებით, ეს იგრძნობა ცალკეული ქვედა წნევის სენსორით

ნაბიჯი 6: ჯენკის კალიბრაციის მეთოდის სწორი ვარიანტი

თუ თქვენ არ გაქვთ შელფზე ნაკადის სენსორი, რომ მოახდინოთ მისი დაკალიბრება, როგორიცაა Sensirion SFM3300, მაშინ ეს არის ერთ-ერთი გზა, რათა მიიღოთ სუპერ უხეში წარმოდგენა ნაკადის გამომუშავებაზე. თუმცა ეს იმუშავებს მხოლოდ მაღალი წნევის ნაკადის წყაროსთან (ჰაერის საწოლის ტუმბოსაც კი შეიძლება გაუჭირდეს ბუშტის გაბერვა) და იმუშავებს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ შეგიძლიათ განმეორებით გამორთოთ ჰაერის მიწოდება

• მიამაგრეთ ბუშტი სისტემის გამოსასვლელთან და გაზომეთ მისი დიამეტრი თითოეულ ინფლაციაზე
• შეავსეთ საზომი ქილა წყლით (შესაძლოა ნახევარი გზა)
• გააფართოვეთ თქვენი ბუშტი იმავე დიამეტრზე, შემდეგ მთლიანად ჩაყარეთ იგი თქვენს ქილაში და ჩაწერეთ წყლის დონის სხვაობა ბუშტის ჩასვლამდე და მის შემდეგ
• შემდეგი თქვენ უნდა გაზომოთ მოცულობა თითო ბუშტის ინფლაციის თქვენს კოდში, ეს ხდება ნაკადის ინტეგრირებით დროთა განმავლობაში. მე არ შემიძლია ზუსტი კოდი მოგაწოდოთ ამის გასაკეთებლად, რადგან ის განსხვავებული უნდა იყოს თქვენი ნაკადის წყაროს და იმის მიხედვით, თუ როგორ იგრძნობა თქვენი კოდი ნაკადის დაწყებას და შეწყვეტას, მაგრამ მე დავამატე ფუნქცია ტექსტურ ფაილში, რომელიც გამოჩნდება მოცულობა, თქვენ უბრალოდ უნდა გითხრათ, როდის დაიწყოთ და შეწყვიტოთ მოცულობის გამოთვლა (ანუ ჩვენი გამოცდისას ეს იყო ყოველი ამოსუნთქვის დასაწყისში და გაჩერებაზე), ეს ფუნქციაზეა მითითებული ლოგიკური ცვლადის საშუალებით, სახელწოდებით "breathStatus". დაიმახსოვრე, რომ დარეკვისას გადაუშვი ნაკადი მლ/წმ იმ ფუნქციაზე.

ნაბიჯი 7: ინტეგრირება თქვენს სისტემაში

შეაერთეთ იგი თქვენს კონფიგურაციაში რაც არ უნდა იყოს და ისიამოვნეთ ნაკადის სიჩქარის გაზომვით 15 ფუნტზე ნაკლები:)

მიმაგრებულია მაგალითი ზოგიერთი ნაკადის, წნევისა და მოცულობისა ჩვენი ვენტილატორის აპლიკაციიდან.

სანტექნიკის სწორი დაწყვილების სახსრები შესანიშნავია ამ სენსორის სხვა 22 მმ OD მილსადენთან შეერთებისთვის.