Hack automobilistico del sensore di flusso d'aria COVID-19: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Questo è un progetto in rapida evoluzione… questo sensore è stato abbandonato perché non ha fori di montaggio o un metodo facile per sigillare contro un tubo. Un progetto di sensore di flusso d'aria in corso è qui: AFH55M12

Descrizione del progetto di Helpful Engineering

L'intento qui è quello di creare un dispositivo di monitoraggio, basato su un misuratore del flusso d'aria di massa, che può essere utilizzato quando si divide un ventilatore in due o più pazienti. Ciò consentirà al personale di monitorare i singoli pazienti mentre è controllato da un dispositivo in situazioni estreme in cui il numero di ventilatori non è sufficiente per gestire il numero di pazienti. La lettura dovrebbe essere visibile localmente sul dispositivo e potrebbe essere necessario inserire parametri da parte del personale per creare un intervallo operativo sicuro ed eventualmente creare allarmi quando il sistema sta misurando un parametro fuori intervallo.

Requisiti del progetto

Questo è un rapido studio sull'utilizzo di un sensore di flusso d'aria per autoveicoli poco costoso.

Lettura da un sensore del flusso d'aria di massa automobilistico utilizzando un microcontrollore ADC a 12 bit, intervallo di 20 ms

Passaggio 1: il test iniziale non è andato a buon fine

La lettura iniziale che cercava di inspirare/espirare nel tubo da 3 pollici era scarsa. Solo respiri medio-grandi attiverebbero le uscite all'ADC.

• ADC a 12 bit => 4096 - Attiva solo i respiri grandi…
• leggere ~200-350 ADC con ampia ampiezza

Passaggio 2: tubo modificato all'interno di un tubo

Modificato il diametro del tubo a 1,75 utilizzando un rotolo di carta assorbente

• Grandi respiri adc picco 900, 0,725 volt
• Picco di respiri medi a ~ 600
• Il più piccolo respiro che posso fare ~ 400 …..
• Respiri energici giganti.. Ho le vertigini dopo alcuni … arriva fino a ~ 3000 (2,4 volt)

Ho calibrato il sensore utilizzando una stima di 430 ml per un respiro medio. Integrando sotto la curva per ogni respiro si ottiene un volume stimato.

Appunti:

• Le espirazioni sono rumorose perché il sensore non è fatto funzionare in entrambe le direzioni
• Le inspirazioni sono in realtà nella direzione opposta rispetto alla freccia sul corpo del sensore. L'ho provato in entrambi i modi e alle portate che stiamo cercando di misurare, c'è più sensibilità nella direzione opposta del flusso d'aria previsto..
• Riducendo ulteriormente il diametro del tubo (da 1,75 "a ~ 1") aumenterà la sensibilità senza probabilmente svantaggi.
• C'è del tempo omesso tra le inspirazioni e le espirazioni nel grafico sopra (l'ADC si è attivato solo al di sopra di una soglia)
• 300-400 ml è in realtà un volume molto piccolo! È la stessa quantità di spazio di un tubo da 1 "x 38" di lunghezza. Quindi l'aria che passa attraverso il sensore probabilmente non raggiungerà i polmoni del paziente fino al secondo respiro, a seconda della posizione del sensore.

• Utilizzando un tubo da 1 di diametro e una normale inalazione di 500 ml si ottiene una velocità media dell'aria di 0,328 m/s

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

Passaggio 3: riepilogo dei risultati

• L'utilizzo di questo sensore o qualcosa di simile e la riduzione del diametro del tubo per soddisfare la sensibilità richiesta sembra promettente.
• Hai bisogno di un sensore di flusso d'aria per calibrare un sensore di flusso d'aria. La calibrazione dovrà avvenire su volumi d'aria bassi, medi e alti e possibilmente per ogni singolo sensore prodotto.
• Immagino che la precisione dipenderà dalla selezione del sensore, dal diametro del tubo e dal posizionamento nel tubo. Una volta calibrato, questo jig di prova corrente (con il corpo grande da 1,75 pollici di diametro) è probabilmente +/- 40 ml.
• Se il diametro del tubo rimane 1" o superiore, le portate rimarranno basse e immagino che le condizioni di ingresso e uscita (maggiori di 2") al sensore saranno trascurabili
• Ecco un produttore statunitense di un sensore simile nel pacchetto per montaggio su PCB Degree Controls, incl

Dati Excel qui

Passaggio 4: dati del sensore

• Acquistato localmente qui per $ 57, Blue Streak # MF21041N
• Tipo di sensore: anemometro a filo caldo (indovinando qui) -
• Questo sensore MAF si trova anche sotto questi numeri di parte OK5771321 8ET009142441 AMMA-751 AMMA751 0891067
• Anche su aliexpress per ~$22 [https://www.aliexpress.com/i/33021814341.html]

pinout

Alcuni modelli hanno i numeri dei pin stampati sul corpo

• Pin 1 Terra
• Segnale pin 2
• Pin 3 Potenza 7,5-12 volt, 76ma

Passaggio 5: configurazione del test finale

La configurazione è stata abbastanza semplice. Il pin 1 (terra) e il pin 2 (sensore) sono collegati a un microcontrollore. Lo sketch Arduino legge e stampa solo il pin analogico 0 su seriale.