Блок управления вентилятором Covid-19: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Этот проект является прототипом краудсорсингового вентилятора Ventilator Crowd.

Общедоступный веб-сайт этого проекта находится здесь:

Он представлен здесь, чтобы другие могли продолжить нашу текущую работу, узнать об этих контроллерах и понять, что мы делаем. Обратите внимание, что этот проект еще не протестирован и не имеет разрешений на использование в медицинских целях. Таким образом, этот контроллер нельзя использовать в каких-либо медицинских или связанных с безопасностью целях. В этой форме он задуман как учебный ресурс, а не как медицинское оборудование.

Этот контроллер предназначен для использования в качестве основного контроллера для ряда наших альтернативных конструкций вентиляторов. Демонстрационная версия для «стендовых испытаний» управляет небольшим сервоприводом 9g - просто для демонстрации поведения управления. Полное устройство prootype выводит сигнал ШИМ, который затем можно использовать в качестве входа для других типов механических приводов. Адаптировать программное обеспечение для работы с шаговым двигателем относительно просто.

Запасы

1. Arduino Uno SMD R3

2. Последовательный 2004 модуль ЖК-дисплея 20 x 4

3. Угловой энкодер KY-040.

4. NXP IC, ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ MPX5010DP

5. 2 светодиода - 1 зеленый, 1 красный (или других контрастных цветов)

6. Паяемая макетная плата (около 90x70 мм)

7. Пластиковый корпус для электронного оборудования 220 x 150 x 64 мм.

8. Болты M3, гайки и стойки для монтажной платы.

9. 2 х 200 Ом, токоограничивающие резисторы для светодиодов.

10. 1 x 10 кОм, подтягивающий резистор для поворотного переключателя.

Шаг 1: Версия для макета

Это базовая макетная версия контроллера - до добавления преобразователя давления и до упаковки.

Шаг 2: Версия макетной доски - Схема

Это схема макетной версии. Более точную версию можно найти по этой ссылке, но обратите внимание, что поворотный переключатель с центральным нажатием требует дополнительного подтягивающего резистора 10 кОм, который не показан на схеме:

www.circuito.io/app?components=512, 9590, 95…

В этой версии показан привод сервопривода, который служит разумной наглядной демонстрацией для настольного тестирования. Этого, конечно, недостаточно для реального управления механикой реального блока ИВЛ, но это помогает сделать ожидаемое действие видимым для настольного тестирования.

Шаг 3: Установите Arduino в опорную пластину коробки

Установка Arduino на опорную пластину коробки приводит к «чистой» и аккуратной отделке передней стороны коробки. Я предполагаю, что это само собой разумеется, но не делайте ошибки, отмечая и просверливая 4 отверстия. Скорее отметьте общее расположение Arduino. Отметьте и просверлите одно отверстие. Затем установите болт, поместите Arduino на болт, затем отметьте и просверлите место второго болта. Повторите это для последних двух болтов, чтобы все выровняли.

Шаг 4: Установите поворотный переключатель и датчик давления на плату прототипа

Не идеально иметь компоненты по обе стороны от прототипной платы. Но в этом случае вариантов было немного; вертикальная высота датчика давления почти такая же, как у поворотного переключателя. Если бы оба компонента были на одной стороне платы, то центральная ось поворотного контроллера не проходила бы через лицевую сторону коробки.

В этом случае мы устанавливаем поворотный переключатель с одной стороны платы, а датчик давления - с другой.

Шаг 5: Установите светодиоды на плату прототипа

Светодиоды используются для индикации циклов вдоха и выдоха. Они должны быть видны через переднюю поверхность коробки и, следовательно, находиться на той же стороне прототипной платы, что и поворотный контроллер.

Шаг 6: прорежьте отверстия на передней стороне коробки

Это подверженный ошибкам шаг, который может легко привести к повреждению блока или к тому, что отображение и элементы управления не согласованы должным образом. Будьте очень осторожны при измерении размера коробки и отметке квадрата с вырезом для дисплея по бокам коробки. Убедитесь, что вокруг отверстия достаточно места для размещения платы дисплея - обратите внимание, что монтажная плата дисплея на несколько миллиметров больше, чем сам дисплей.

Рекомендуется вырезать бумажные шаблоны для всех отверстий, которые необходимо вырезать. Это обеспечит хорошую посадку. Другой распространенной ошибкой является вырезание отверстий «задняя часть вперед» из-за неправильной ориентации компонентов. Четко отметьте свой шаблон как направленный вперед или назад и обратите внимание на левую и правую стороны, как показано на этом рисунке.

Шаг 7. Установите плату прототипа на дно коробки с помощью распорок

Хотя было бы проще прикрутить дисплей и печатную плату к передней стороне коробки, у этого есть два недостатка. Во-первых, это делает некрасивым переднюю часть коробки. Показанный здесь метод приводит к отсутствию винтов на передней стороне коробки - очень «чистый» дизайн. Во-вторых, этот способ упрощает сборку и электромонтаж. Все компоненты могут быть собраны на нижней части корпуса, а затем передняя панель может быть просто размещена наверху основания. Установка компонентов в переднюю часть коробки может быть сложной задачей из-за ограниченного пространства из-за боковых сторон коробки.

Вопрос в том.. как просверлить отверстия в дне коробки, чтобы при сборке все выстраивалось? Мой любимый метод таков: закрепите плату дисплея и печатную плату на передней стороне коробки с помощью ленты. Положите «blu-Tac» или другой съемный «шпатлевочный» материал примерно в том месте, где, по вашему мнению, будут фиксироваться ножки. Закройте коробку - и ножки сделают отпечаток на замазке в правильном положении. Используйте эти отметки, чтобы просверлить и закрепить болтами ножки дисплея и монтажную плату.

Шаг 8: Окончательная фиксация печатной платы и платы дисплея на опорной пластине

Эти два изображения показывают плату дисплея и монтажную плату, установленные на задней панели коробки. На этом этапе можно завершить и проверить окончательную проводку.

Шаг 9: Схема подключения платы, как показано

На схеме здесь показана физическая проводка с цветовой кодировкой, которую мы использовали на нашем прототипе.

Шаг 10: окончательная проверка и закрытие коробки

На изображениях показан заключительный этап сборки и закрытия коробки. Эта конкретная коробка удерживается закрытой с помощью 6 винтов в основании, поэтому конечный результат получается чистым и аккуратным.

Видео представляет собой быструю демонстрацию работы программного обеспечения.

Программное обеспечение для Arduino можно получить из репозитория Ventilator Crowd Git здесь:

github.com/ventilatorcrowd/Ventilator_Ardu…

Проверьте комментарии в каждой версии программного обеспечения, чтобы убедиться, что у вас правильная версия для создаваемого устройства.

Как и ранее, обратите внимание, что это прототип разработки и не тестировался. Не подходит для использования в медицине. Он размещен здесь, чтобы выполнить наше обязательство делиться всей нашей работой по разработке этих важных устройств.