COVID-19 Airflow Sensor Automotive Hack: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Detta är ett snabbt utvecklande projekt … denna sensor övergavs eftersom den inte har några monteringshål eller enkel metod att täta mot ett rör. Ett pågående luftflödessensorprojekt finns här: AFH55M12

Projektbeskrivning från hjälpsam teknik

Avsikten här är att skapa en övervakningsanordning, baserad på en massluftflödesmätare, som kan användas när en ventilator delas upp i två eller flera patienter. Detta gör det möjligt för personalen att övervaka enskilda patienter medan de styrs av en enhet i extrema situationer där antalet ventilatorer inte räcker för att hantera antalet patienter. Avläsningen bör vara synlig lokalt på enheten och det kan behöva parametrar som matas in av personal för att skapa ett säkert driftsområde och eventuellt skapa larm när systemet mäter en parameter utanför området.

Projektkrav

Detta är en snabb undersökning av hur man använder en billig luftflödesgivare för bilar på hyllan.

Läser från en fordonsmassluftflödessensor med en 12 -bitars ADC -mikrokontroller, 20 ms intervall

Steg 1: Första testet lyckades inte

Första läsningen som försökte andas in/andas ut i 3”-röret var dålig. Endast medelstora till stora andetag skulle utlösa utgångar till ADC.

• 12 bitars ADC => 4096 - Endast stora andetag utlöser …
• läs ~ 200-350 ADC med stor bredd

Steg 2: Modifierat rör inom ett rör

Ändrade rördiametern till 1,75”med en pappershandduksrulle

• Stora andetag adc topp 900, 0,725 volt
• Medium andas topp på ~ 600
• Minsta andetag jag kan ta ~ 400 ….
• Jätte kraftiga andetag.. Jag blir yr efter några … får upp till ~ 3000 (2,4 volt)

Jag kalibrerade sensorn med uppskattningsvis 430 ml för ett medelhögt andetag. Integrering under kurvan för varje andetag ger en uppskattad volym.

Anmärkningar:

• Utandningar är bullriga eftersom sensorn inte är gjord för att fungera i båda riktningarna
• Inandningarna är faktiskt motsatt riktning som pilen på sensorkroppen. Jag försökte det på båda sätten och vid flödeshastigheterna vi försöker mäta finns det mer känslighet i motsatt riktning av det avsedda luftflödet.
• Att minska rördiametern ännu längre (från 1,75”till ~ 1”) kommer att öka känsligheten utan troligen några nackdelar.
• Det finns tid utelämnad mellan inhalation och utandning på grafen ovan (ADC utlöste bara över en tröskel)
• 300-400 ml är faktiskt väldigt lite volym! Det är lika mycket utrymme som ett 1”rör x 38” långt. Så luften som passerar genom sensorn kommer sannolikt inte att nå patientens lunga förrän i andra andetaget beroende på sensorplats.

• Genom att använda ett rör på 1”diameter och normal inandning på 500 ml ger en genomsnittlig lufthastighet på 0,328 m/s

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

Steg 3: Sammanfattning av resultaten

• Att använda denna sensor eller något liknande och minska rörets diameter för att möta den erforderliga känsligheten verkar lovande.
• Behöver en luftflödessensor för att kalibrera en luftflödessensor. Kalibrering måste ske över låga, medelhöga och höga luftvolymer och eventuellt för varje enskild sensor som produceras.
• Jag antar att noggrannheten beror på sensorval, rördiameter och placering i röret. När den har kalibrerats är den här testjiggen (med den stora kroppen på 1,75”diameter) förmodligen +/- 40 ml.
• Om rörets diameter förblir 1”eller större kommer flödeshastigheterna att förbli låga och jag antar att inlopps- och utgångsförhållanden (större än 2”) till sensorn kommer att vara försumbara
• Här är en amerikansk tillverkare av en liknande sensor i PCB -monteringspaketet Degree Controls, inc

Excel -data här

Steg 4: Sensordata

• Köpt lokalt här för $ 57, Blue Streak #MF21041N
• Sensortyp: varm trådanemometer (gissar här) -
• Denna MAF-sensor finns också under dessa artikelnummer OK5771321 8ET009142441 AMMA-751 AMMA751 0891067
• Även på aliexpress för ~ $ 22 [https://www.aliexpress.com/i/33021814341.html]

Pinout

Vissa modeller har stiftnumren tryckta på kroppen

• Pin 1 Ground
• Pin 2 -signal
• Pin 3 Power 7,5-12 volt, 76ma

Steg 5: Slutlig testinställning

Installationen var ganska enkel. Pin 1 (Ground) och Pin 2 (sensor) är anslutna till en mikrokontroller. Arduino-skissen läser bara och skriver ut den analoga 0-stiftet över serien.