Устройство точного измерения давления и расхода воздуха на аналоговом датчике

Компоненты и материалы

• Датчик дифференциального давления NXP MPXM2053GS — 1 шт.
• Инструментальный усилитель Analog Devices AD623ARZ (SO-8, 100 кГц) — 1 шт.
• Керамический конденсатор 0.1 мкФ — 1 шт.
• Электролитический развязывающий конденсатор 10 мкФ — 1 шт.
• LCD-дисплей 16×2 (белый на синем) — 1 шт.
• Arduino UNO — 1 шт.

Инструменты

• Паяльник

О проекте

Устройство измеряет дифференциальное давление датчиком MPXM2053GS, усиливает сигнал инструментальным усилителем AD623 и преобразует в скорость потока воздуха (м/с). Результаты выводятся на LCD и в Serial Monitor. Калибровка выполняется линейной аппроксимацией под конкретный вентилятор/канал.

Схема подключения

Датчик MPXM2053GS подключается к входам усилителя AD623 (пины 2 и 3). Выход усилителя (п. 6) — на аналоговый вход A0 Arduino. Питание усилителя — от 5 В Arduino. Конденсаторы 0.1 мкФ и 10 мкФ ставятся по питанию усилителя. LCD подключается по I2C (адрес 0x27).

Код (Arduino)

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

float CurrentReading;
float Sum;
float Average;
float MeasuresN = 2500;  // число измерений для усреднения
float Flow;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.begin(16, 2);
}

void loop() {
  Sum = 0;
  for (int i = 0; i < MeasuresN; i++) {
    CurrentReading = analogRead(A0);
    Sum += CurrentReading;
    delay(1);
  }
  Average = Sum / MeasuresN;

  // Линейная калибровка: подберите коэффициенты под свою установку
  Flow = (Average - 68) * 0.265 + 2.7;  // м/с

  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Sensor: ");
  lcd.print(Average);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Airflow: ");
  lcd.print(Flow);
  lcd.print(" m/s");

  Serial.print("Avg: "); Serial.print(Average);
  Serial.print("  Flow: "); Serial.print(Flow); Serial.println(" m/s");

  delay(5);
}

Важные замечания

• Формула Flow = (Average - 68) * 0.265 + 2.7 — пример. Для точных измерений постройте калибровочную кривую (например, методом Пито) в вашем диапазоне расходов.
• Усреднение 2500 отсчётов снижает шум, но увеличивает время цикла (~2.5 с). Подберите баланс.
• Датчик MPXM2053GS измеряет дифференциальное давление до ~50 кПа. Для малых скоростей может потребоваться более чувствительный датчик (например, MPXV7002).