Bộ điều khiển quạt thông gió Covid-19: 10 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Dự án này là bản xây dựng nguyên mẫu cho Máy thông gió Crowd, máy thông gió lấy nguồn từ đám đông.

Trang web công khai cho dự án này tại đây:

Nó được chia sẻ ở đây để những người khác có thể xây dựng dựa trên công việc hiện tại của chúng tôi, để tìm hiểu về các bộ điều khiển này và hiểu những gì chúng tôi đang làm. Lưu ý rằng dự án này chưa được thử nghiệm và không có phê duyệt để sử dụng trong y tế. Vì vậy, bộ điều khiển này không được sử dụng cho bất kỳ mục đích y tế hoặc an toàn nào. Trong hình thức này, nó được sử dụng như một nguồn tài liệu học tập không phải là một mục của thiết bị y tế.

Bộ điều khiển này được thiết kế để trở thành bộ điều khiển cốt lõi cho một số thiết kế máy thở thay thế của chúng tôi. Phiên bản trình diễn 'thử nghiệm băng ghế dự bị' lái một servo nhỏ 9g - đơn giản để chứng minh hành vi điều khiển. Đơn vị nguyên mẫu hoàn chỉnh vượt qua tín hiệu PWM mà sau đó chúng tôi có thể sử dụng làm đầu vào cho các loại thiết bị truyền động cơ khí khác. Việc điều chỉnh phần mềm để chạy với động cơ bước tương đối đơn giản.

Quân nhu

1. Arduino Uno SMD R3

2. Mô-đun màn hình LCD 20x4 Serial 2004

3. Bộ mã hóa vòng quay KY-040

4. IC NXP, CẢM BIẾN ÁP SUẤT MPX5010DP

5. 2 đèn LED - 1 Xanh lục, 1 Đỏ (hoặc các màu tương phản khác)

6. Bảng nguyên mẫu có thể hàn (khoảng 90x70mm)

7. Vỏ bọc dự án điện tử bằng nhựa 220 x 150 x 64mm

8. Bu lông, đai ốc và chân đế M3 để lắp bảng

9. 2 x 200 ohm, điện trở hạn chế dòng điện cho đèn LED

10. 1 x 10k ohm, điện trở kéo lên cho công tắc xoay

Bước 1: Phiên bản bảng bánh mì

Đây là phiên bản bảng mạch bánh mì cơ bản của bộ điều khiển - trước khi bổ sung bộ chuyển đổi đo áp suất và trước khi quyền anh.

Bước 2: Phiên bản bảng bánh mì - Sơ đồ

Đây là sơ đồ cho phiên bản bread-board. Phiên bản rõ ràng hơn có thể được xử lý thông qua liên kết này nhưng lưu ý rằng công tắc đẩy trung tâm quay cần một điện trở kéo lên 10k ohm bổ sung không được hiển thị trên mạch:

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

Phiên bản này được hiển thị đang lái một servo - hoạt động như một minh chứng trực quan hợp lý cho thử nghiệm trên bàn. Tất nhiên, nó không đủ để thực sự điều khiển cơ học của thiết bị thở thực sự - nhưng nó giúp làm cho hoạt động dự kiến có thể nhìn thấy được đối với thử nghiệm trên bàn.

Bước 3: Gắn Arduino vào tấm đế hộp

Gắn Arduino trên tấm đế hộp dẫn đến kết thúc 'sạch sẽ' và gọn gàng ở mặt trước của hộp. Tôi đoán rằng điều này không cần phải nói - nhưng đừng mắc lỗi khi đánh dấu và khoan 4 lỗ. Thay vào đó, đánh dấu vị trí chung của Arduino. Đánh dấu và khoan một lỗ. Sau đó lắp một bu lông, đặt Arduino vào bu lông, sau đó đánh dấu và khoan vị trí bu lông thứ hai. Lặp lại điều này cho 2 bu lông cuối cùng để mọi thứ được căn chỉnh.

Bước 4: Gắn công tắc quay và bộ chuyển đổi áp suất vào bảng nguyên mẫu

Nó không phải là lý tưởng để có các thành phần ở cả hai mặt của một bảng nguyên mẫu. Nhưng trong trường hợp này, có rất ít lựa chọn; chiều cao thẳng đứng của bộ chuyển đổi áp suất gần giống như công tắc xoay. Nếu cả hai thành phần nằm trên cùng một mặt của bảng, thì trục giữa của bộ điều khiển quay sẽ không mở rộng qua mặt hộp.

Vì vậy, trong trường hợp này, chúng tôi gắn công tắc xoay ở một bên của bảng và bộ chuyển đổi áp suất ở bên kia.

Bước 5: Gắn các đèn LED vào Bảng nguyên mẫu

Các đèn LED được sử dụng để chỉ ra chu kỳ hít vào và thở ra. Chúng cần phải được nhìn thấy qua mặt trước của hộp và do đó nằm ở cùng một phía của bảng nguyên mẫu với bộ điều khiển quay.

Bước 6: Cắt các lỗ ở mặt trước của hộp

Đây là bước dễ xảy ra lỗi, có thể dễ dẫn đến hộp bị hỏng hoặc một trong đó màn hình và bộ điều khiển không được phân bổ tốt. Hãy hết sức cẩn thận trong việc đo hộp và đánh dấu hình vuông đã cắt màn hình ra các cạnh của hộp. Kiểm tra xem có đủ không gian xung quanh lỗ để vừa với bảng mạch màn hình hay không - lưu ý rằng bảng mạch cho màn hình lớn hơn bản thân màn hình vài mm.

Nên cắt các mẫu giấy cho tất cả các lỗ cần khoét. Điều này đảm bảo một sự phù hợp tốt. Một lỗi phổ biến khác là khoét lỗ 'từ sau ra trước' do nhầm lẫn hướng của các thành phần. Đánh dấu rõ ràng mẫu của bạn là hướng về phía trước hoặc phía sau và ghi chú bên trái và bên phải như thể hiện trong hình này.

Bước 7: Gắn bảng Protoype vào đáy hộp bằng cách sử dụng miếng đệm

Trong khi việc bắt vít màn hình và bảng mạch vào mặt trước của hộp sẽ dễ dàng hơn, điều này có hai nhược điểm. Thứ nhất, nó làm cho mặt trước của hộp trở nên xấu xí. Phương pháp hiển thị ở đây dẫn đến không có vít trên mặt trước của hộp - một thiết kế rất 'sạch'. Thứ hai, phương pháp này giúp lắp ráp và đi dây dễ dàng hơn. Tất cả các thành phần có thể được lắp ráp vào đáy của vỏ máy, sau đó mặt trước có thể được đặt lên trên đế một cách đơn giản. Việc lắp các thành phần vào mặt trước của hộp có thể khó khăn vì hạn chế về không gian do các cạnh hộp.

Câu hỏi đặt ra là.. làm thế nào để khoan các lỗ dưới đáy hộp để khi lắp ráp mọi thứ lại thẳng hàng? Phương pháp yêu thích của tôi là: cố định bảng hiển thị và bảng mạch vào mặt trước của hộp bằng cách sử dụng băng dính. Đặt 'blu-Tac' hoặc một số vật liệu 'putty' có thể tháo rời khác gần nơi bạn nghĩ rằng chân sẽ được cố định. Đóng hộp lại - và các chân sẽ tạo ra một bản in vào bột bả ở vị trí chính xác. Sử dụng các dấu này để khoan và bắt vít các chân của màn hình và bảng mạch.

Bước 8: Sửa chữa lần cuối Bảng mạch và Bảng hiển thị đối với tấm nền

Hai hình ảnh này cho thấy bảng hiển thị và bảng mạch được gắn trên tấm sau của hộp. Tại thời điểm này, hệ thống dây điện cuối cùng có thể được hoàn thành và kiểm tra.

Bước 9: Sơ đồ đấu dây cho bảng như được hiển thị

Sơ đồ ở đây cho thấy hệ thống dây điện vật lý với mã màu mà chúng tôi đã sử dụng trên nguyên mẫu của mình.

Bước 10: Kiểm tra lần cuối và đóng hộp

Những hình ảnh ở đây cho thấy công đoạn cuối cùng của quá trình lắp ráp và đóng hộp. Hộp đặc biệt này được đóng bằng 6 vít ở đế, vì vậy hiệu quả cuối cùng là sạch sẽ và gọn gàng.

Video cung cấp một bản trình diễn nhanh về phần mềm.

Phần mềm cho Arduino có thể được lấy từ Kho lưu trữ Crowd Git của Ventilator tại đây:

github.com/ventilatorcrowd/Ventilator_Ardu…

Kiểm tra các nhận xét trong mỗi phiên bản của phần mềm để đảm bảo rằng bạn có phiên bản chính xác cho thiết bị bạn đang xây dựng.

Như trước đây, hãy lưu ý rằng đây là một nguyên mẫu phát triển và chưa được kiểm tra. Nó không thích hợp để sử dụng trong y tế. Nó được đăng ở đây để đáp ứng cam kết chia sẻ tất cả công việc phát triển của chúng tôi trên các thiết bị quan trọng này.