Piratage automobile du capteur de débit d'air COVID-19 : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Il s'agit d'un projet en évolution rapide… ce capteur a été abandonné car il n'a pas de trous de montage ou de méthode facile à sceller contre un tube. Un projet de capteur de débit d'air en cours est ici: AFH55M12

Description du projet de Helpful Engineering

L'intention ici est de créer un dispositif de surveillance, basé sur un débitmètre d'air massique, qui peut être utilisé lors de la division d'un ventilateur en deux patients ou plus. Cela permettra au personnel de surveiller individuellement les patients tout en étant contrôlé par un seul appareil dans des situations extrêmes où le nombre de ventilateurs n'est pas suffisant pour gérer le nombre de patients. L'affichage doit être visible localement sur l'appareil et il peut être nécessaire de saisir des paramètres par le personnel pour créer une plage de fonctionnement sûre et éventuellement créer des alarmes lorsque le système mesure un paramètre hors plage.

Exigences du projet

Il s'agit d'une étude rapide sur l'utilisation d'un capteur de débit d'air automobile peu coûteux et disponible dans le commerce.

Lecture à partir d'un capteur de débit d'air massique automobile à l'aide d'un microcontrôleur ADC 12 bits, intervalle de 20 ms

Étape 1: le test initial n'a pas réussi

La lecture initiale en essayant d'inspirer/expirer dans le tube de 3 pouces était mauvaise. Seules des respirations moyennes à grandes déclencheraient des sorties vers l'ADC.

• ADC 12 bits => 4096 - Seuls les gros souffles se déclenchent…
• lire ~ 200-350 ADC avec une grande largeur

Étape 2: Tube modifié dans un tube

Modification du diamètre du tube à 1,75 à l'aide d'un rouleau d'essuie-tout

• Grandes respirations adc pic 900, 0,725 volts
• Les respirations moyennes culminent à ~600
• Le plus petit souffle que je puisse prendre ~ 400 …..
• Respirations puissantes géantes.. J'ai des vertiges après quelques-uns.. jusqu'à ~ 3000 (2,4 volts)

J'ai calibré le capteur en utilisant une estimation de 430 ml pour une respiration moyenne. L'intégration sous la courbe pour chaque respiration donne un volume estimé.

Remarques:

• Les expirations sont bruyantes car le capteur n'est pas fait pour fonctionner dans les deux sens
• Les inspirations sont en fait dans la direction opposée à celle de la flèche sur le corps du capteur. Je l'ai essayé dans les deux sens et aux débits que nous essayons de mesurer, il y a plus de sensibilité dans la direction opposée du flux d'air prévu.
• Réduire encore plus le diamètre du tube (de 1,75" à ~1") augmentera la sensibilité sans aucun inconvénient.
• Il y a un temps omis entre les inspirations et les expirations sur le graphique ci-dessus (l'ADC ne se déclenchait qu'au-dessus d'un seuil)
• 300-400 ml, c'est en fait très peu de volume ! C'est le même espace qu'un tube de 1" x 38" de long. Ainsi, l'air passant à travers le capteur n'atteindra probablement pas les poumons du patient avant la deuxième respiration, en fonction de l'emplacement du capteur.

• L'utilisation d'un tube de 1 de diamètre et d'une inhalation normale de 500 ml donne une vitesse moyenne de l'air de 0,328 m/s

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

Étape 3: Résumé des résultats

• Utiliser ce capteur ou quelque chose de similaire et réduire le diamètre du tube pour atteindre la sensibilité requise semble prometteur.
• Besoin d'un capteur de débit d'air pour calibrer un capteur de débit d'air. L'étalonnage devra être effectué sur des volumes d'air faibles, moyens et élevés et éventuellement pour chaque capteur individuel produit.
• Je suppose que la précision dépendra de la sélection du capteur, du diamètre du tube et du placement dans le tube. Une fois calibré, ce gabarit de test actuel (avec le grand corps de 1,75 "de diamètre) est probablement de +/- 40 ml.
• Si le diamètre du tube reste de 1" ou plus, les débits resteront faibles, et je suppose que les conditions d'entrée et de sortie (supérieures à 2") vers le capteur vont être négligeables
• Voici un fabricant américain d'un capteur similaire dans un boîtier de montage PCB Degree Controls, inc.

Données Excel ici

Étape 4: Données du capteur

• Acheté localement ici pour 57 $, Blue Streak #MF21041N
• Type de capteur: anémomètre à fil chaud (à deviner ici) -
• Ce capteur MAF se trouve également sous ces références OK5771321 8ET009142441 AMMA-751 AMMA751 0891067
• Également sur aliexpress pour ~ 22 $ [https://www.aliexpress.com/i/33021814341.html]

Brochage

Certains modèles ont les numéros de broche imprimés sur le corps

• Broche 1 Terre
• Broche 2 Signal
• Broche 3 Alimentation 7.5-12 volts, 76ma

Étape 5: Configuration du test final

La configuration était assez facile. La broche 1 (terre) et la broche 2 (capteur) sont connectées à un micro-contrôleur. L'esquisse Arduino lit et imprime simplement la broche analogique 0 sur série.