Unitat de control del ventilador Covid-19: 10 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest projecte és el prototipus del ventilador multitudinari Ventilator Crowd.

El lloc web públic per a aquest projecte és aquí:

Es comparteix aquí perquè altres puguin aprofitar el nostre treball actual, conèixer aquests controladors i entendre què estem fent. Tingueu en compte que aquest projecte encara no està provat i no té aprovacions per a ús mèdic. Com a tal, aquest controlador no s’ha d’utilitzar amb cap finalitat mèdica o relacionada amb la seguretat. En aquest formulari, es pretén com un recurs d'aprenentatge i no com un element d'equipament mèdic.

Aquest controlador està pensat per ser el controlador principal de diversos dissenys de ventiladors alternatius. La versió de demostració “bench-test” impulsa un petit servo de 9 g, senzill de demostrar el comportament del control. La unitat prootype completa supera un senyal PWM que després podem utilitzar com a entrada per a altres tipus d’actuadors mecànics. Adaptar el programari perquè funcioni amb un motor pas a pas és relativament senzill.

Subministraments

1. Arduino Uno SMD R3

2. Mòdul de pantalla LCD de sèrie 2004 20x4

3. Codificador rotatiu KY-040

4. IC NXP, SENSOR DE PRESSIÓ MPX5010DP

5. 2 LED: 1 verd, 1 vermell (o altres colors en contrast)

6. Tauler prototip soldable (al voltant de 90x70mm)

7. Tancament de projecte d’electrònica de plàstic 220 x 150 x 64mm

8. Cargols, femelles i separadors M3 per al tauler de muntatge

9. 2 x 200 ohm, resistències de limitació de corrent per a LEDs

10. 1 x 10k ohm, resistència de tracció per interruptor rotatiu

Pas 1: versió del tauler de pa

Aquesta és la versió bàsica de la placa de control del controlador - abans de l'addició del transductor de mesura de pressió i abans de la caixa.

Pas 2: versió del tauler de pa: esquema

Aquest és l’esquema de la versió de panellera. Es pot obtenir una versió més clara a través d’aquest enllaç, però tingueu en compte que l’interruptor rotatiu d’empenta central necessita una resistència addicional de tracció de 10 k ohmis que no es mostra al circuit:

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

Aquesta versió es mostra conduint un servo, que actua com una demostració visual raonable per a les proves de sobretaula. Per descomptat, no és suficient per conduir la mecànica del ventilador real, però ajuda a fer visible l’acció esperada per a les proves de sobretaula.

Pas 3: munteu l'Arduino a la placa base de la caixa

Muntar l'Arduino a la placa base de la caixa dóna com a resultat un acabat "net" i net a la part frontal de la caixa. Suposo que això no fa falta dir-ho, però no cometeu l’error de marcar i foradar 4 forats. Més aviat, marqueu la ubicació general de l'Arduino. Marqueu i practiqueu un forat. A continuació, col·loqueu un cargol, col·loqueu l'Arduino al cargol i, a continuació, marqueu i foradeu la segona ubicació del cargol. Repetiu-ho per als 2 últims parabolts per aconseguir que tot estigui alineat.

Pas 4: Monteu el commutador rotatiu i el transductor de pressió a la placa prototip

No és ideal tenir components a banda i banda d’un prototip de placa. Però en aquests casos hi havia poques opcions; l'alçada vertical del transductor de pressió és gairebé la mateixa que l'interruptor rotatiu. Si tots dos components estiguessin al mateix costat del tauler, l'eix central del controlador rotatiu no s'estendria per la cara de la caixa.

Per tant, en aquest cas, muntem l’interruptor rotatiu per un costat de la placa i el transductor de pressió per l’altre.

Pas 5: munteu els LED al tauler de prototipus

Els LED s’utilitzen per indicar els cicles d’inspiració i espiració. Aquests han de ser visibles a través de la cara frontal de la caixa i, per tant, es troben al mateix costat de la placa prototip que el controlador rotatiu.

Pas 6: talla els forats de la cara frontal de la caixa

Aquest és un pas propens a errors que pot resultar fàcilment en una caixa danyada o en què la pantalla i els controls no estan ben alineats. Tingueu molta cura en mesurar la caixa i marcar el quadrat retallat de la pantalla als costats de la caixa. Comproveu que hi hagi prou espai al voltant del forat perquè hi pugui cabre el tauler de la pantalla, tenint en compte que la placa de la pantalla és de diversos mil·límetres més gran que la mateixa pantalla.

És una bona idea tallar plantilles de paper per a tots els forats que cal tallar. Això garanteix un bon ajustament. Un altre error comú és tallar els forats "de front a front" com a resultat de confondre l'orientació dels components. Marqueu clarament la plantilla mirant cap endavant o cap enrere i anoteu l'esquerra i la dreta tal com es mostra en aquesta imatge.

Pas 7: munteu el tauler Protoype a la part inferior de la caixa amb espaiadors

Tot i que seria més fàcil fixar la pantalla i la placa de circuit a la cara frontal de la caixa, això té dos desavantatges. En primer lloc, fa que la part frontal de la caixa sigui lletja. El mètode que es mostra aquí no provoca cargols a la cara frontal de la caixa, un disseny molt "net". En segon lloc, aquest mètode facilita el muntatge i el cablejat. Tots els components es poden muntar a la part inferior de la caixa i, a continuació, es pot col·locar la cara frontal a la part superior de la base. L'ajust de components a la cara frontal de la caixa pot ser complicat a causa de la restricció d'espai a causa dels laterals de la caixa.

La pregunta és … com perforar els forats de la part inferior de la caixa perquè, quan tot estigui muntat, quedi en línia? El meu mètode preferit és aquest: fixar el tauler de visualització i la placa de circuits a la cara frontal de la caixa amb cinta adhesiva. Poseu "blu-Tac" o algun altre material "massilla" extraïble aproximadament on creieu que es fixaran les potes. Tanqueu la caixa i les cames faran una impressió a la massilla en la posició correcta. Utilitzeu aquestes marques per foradar i forrellar les potes de la pantalla i la placa de circuit.

Pas 8: Fixació final de la placa de circuit i de la placa de visualització a la placa base

Aquestes dues imatges mostren el tauler de visualització i la placa de circuits muntats a la placa posterior de la caixa. En aquest moment es pot completar i comprovar el cablejat final.

Pas 9: Esquema de cablejat de la placa tal com es mostra

El diagrama aquí mostra el cablejat físic amb la codificació de colors que hem utilitzat al nostre prototip.

Pas 10: comprovació final i tancament del quadre

Les imatges aquí mostren l'etapa final del muntatge i el tancament de la caixa. Aquesta caixa es manté tancada amb 6 cargols a la base, de manera que l’efecte final és net i net.

El vídeo proporciona una demostració ràpida del programari.

El programari per a Arduino es pot obtenir al dipòsit Ventilator Crowd Git aquí:

github.com/ventilatorcrowd/Ventilator_Ardu…

Comproveu els comentaris de cada versió del programari per assegurar-vos que teniu la versió correcta del dispositiu que esteu construint.

Com anteriorment, tingueu en compte que aquest és un prototip de desenvolupament i no està provat. No és adequat per a ús mèdic. Es publica aquí per complir el nostre compromís de compartir tot el nostre treball de desenvolupament en aquests dispositius importants.