COVID-19 Czujnik przepływu powietrza Automotive Hack: 5 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

To szybko rozwijający się projekt… ten czujnik został porzucony, ponieważ nie ma żadnych otworów montażowych ani łatwej metody uszczelnienia na rurze. Trwający projekt czujnika przepływu powietrza jest tutaj: AFH55M12

Opis projektu od Helpful Engineering

Celem jest tutaj stworzenie urządzenia monitorującego, opartego na mierniku masowego przepływu powietrza, który może być używany podczas dzielenia respiratora na dwóch lub więcej pacjentów. Umożliwi to personelowi monitorowanie poszczególnych pacjentów przy jednoczesnym sterowaniu za pomocą jednego urządzenia w sytuacjach ekstremalnych, gdy liczba respiratorów jest niewystarczająca, aby obsłużyć liczbę pacjentów. Odczyt powinien być widoczny lokalnie na urządzeniu i może zaistnieć potrzeba wprowadzenia parametrów przez personel, aby stworzyć bezpieczny zakres pracy i ewentualnie wywołać alarmy, gdy system mierzy parametr poza zakresem.

Wymagania projektowe

Jest to szybkie badanie wykorzystania niedrogiego, gotowego czujnika przepływu powietrza w samochodach.

Odczyt z samochodowego czujnika masowego przepływu powietrza za pomocą mikrokontrolera 12bit ADC, interwał 20ms

Krok 1: Wstępne testy nie powiodły się

Początkowy odczyt przy próbie wdechu/wydechu do 3” rurki był słaby. Tylko średnie lub duże oddechy wyzwalałyby wyjścia do ADC.

• 12-bitowy ADC => 4096 - Tylko duże oddechy wyzwalają…
• odczyt ~200-350 ADC o dużej szerokości

Krok 2: Zmodyfikowana rurka w rurce

Zmieniono średnicę rurki na 1,75” za pomocą rolki ręcznika papierowego

• Duże oddechy adc szczyt 900, 0,725 wolta
• Szczytowe średnie oddechy przy ~600
• Najmniejszy oddech, jaki mogę wziąć ~400…..
• Gigantyczne, mocne oddechy.. Po kilku chwilach mam zawroty głowy… dochodzi do ~3000 (2,4 wolta)

Skalibrowałem czujnik używając szacunkowo 430 ml dla średniego oddechu. Całkowanie pod krzywą dla każdego oddechu daje szacunkową objętość.

Uwagi:

• Wydechy są głośne, ponieważ czujnik nie jest przystosowany do pracy w obu kierunkach
• Wdechy są w rzeczywistości odwrotnym kierunkiem niż strzałka na korpusie czujnika. Wypróbowałem to w obie strony i przy natężeniach przepływu, które próbujemy zmierzyć, czułość jest większa w kierunku przeciwnym do zamierzonego przepływu powietrza.
• Jeszcze większe zmniejszenie średnicy rurki (z 1,75” do ~1”) zwiększy czułość, prawdopodobnie bez wad.
• Na powyższym wykresie pominięto czas między wdechami a wydechami (ADC wyzwalał tylko powyżej progu)
• 300-400 ml to właściwie bardzo mała objętość! To tyle samo miejsca, co tuba 1” x 38” długości. Tak więc powietrze przechodzące przez czujnik prawdopodobnie nie dostanie się do płuc pacjenta do drugiego oddechu, w zależności od lokalizacji czujnika.

• Użycie rurki o średnicy 1” i normalny wdech 500 ml daje średnią prędkość powietrza 0,328 m/s

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

Krok 3: Podsumowanie wyników

• Zastosowanie tego czujnika lub czegoś podobnego i zmniejszenie średnicy tuby do wymaganej czułości wydaje się obiecujące.
• Potrzebujesz czujnika przepływu powietrza do kalibracji czujnika przepływu powietrza. Kalibracja będzie musiała zostać przeprowadzona dla małych, średnich i dużych objętości powietrza i prawdopodobnie dla każdego wyprodukowanego czujnika.
• Domyślam się, że dokładność będzie zależeć od doboru czujnika, średnicy rurki i umieszczenia w rurce. Po skalibrowaniu ten obecny przyrząd testowy (z korpusem o dużej średnicy 1,75 cala) ma prawdopodobnie +/- 40 ml.
• Jeśli średnica rurki pozostanie 1” lub większa, natężenia przepływu pozostaną niskie i przypuszczam, że warunki wlotowe i wylotowe (większe niż 2”) do czujnika będą pomijalne
• Oto amerykański producent podobnego czujnika w pakiecie do montażu na płytce drukowanej Degree Controls, inc

Dane Excela tutaj

Krok 4: Dane czujnika

• Kupiony lokalnie tutaj za 57 USD, Blue Streak #MF21041N
• Typ czujnika: anemometr z gorącym drutem (tutaj zgadywanie) -
• Ten czujnik MAF można również znaleźć pod tymi numerami części OK5771321 8ET009142441 AMMA-751 AMMA751 0891067
• Również na aliexpress za ~22 USD [https://www.aliexpress.com/i/33021814341.html]

Pinout

Niektóre modele mają nadrukowane numery pinów

• Pin 1 Uziemienie
• Pin 2 sygnał
• Pin 3 moc 7,5-12 woltów, 76ma

Krok 5: Końcowa konfiguracja testu

Konfiguracja była dość łatwa. Pin 1 (masa) i Pin 2 (czujnik) są podłączone do mikrokontrolera. Szkic Arduino po prostu odczytuje i drukuje pin analogowy 0 przez port szeregowy.