1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

đề tài thiết kế và thi công mạch điều khiển động cơ bằng tín hiệu điện cơ

48 0 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết kế và thi công mạch điều khiển động cơ bằng tín hiệu điện cơ
Tác giả Lê Văn Lương, Võ Trần Gia Bảo
Người hướng dẫn Ts. Nguyễn Thanh Tâm
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM
Chuyên ngành Điện – Điện Tử
Thể loại Báo cáo đồ án điện tử số
Năm xuất bản 2022
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 48
Dung lượng 4,78 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN (9)
    • 1. Đăt vấn đề (9)
    • 2. M ục tiêu (9)
    • 3. Phương pháp nghiên cứu (9)
    • 4. Ý nghĩa khoa h c và th ọ ực tiễ n (0)
    • 5. Nội dung nghiên c u .......................................................................................... 2 ứ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY T ................................................................................ 3Ế 2.1. Giới thiệu v tín hiề ệu điệ cơ n (10)
      • 2.2. Quá trình hình thành điện cơ (11)
      • 2.3. Nguyên lý co cơ (12)
      • 2.4. Phương pháp đo bề mặt (0)
      • 2.5. Giới thiệu v ph n c ề ầ ứng (0)
        • 2.5.1. IC khu ếch đạ i thu ật toán (17)
        • 2.5.2 IC khu ếch đạ i thu ật toán (19)
        • 2.5.3. Module điề u khi ển động cơ L298 (21)
        • 2.5.4. Điện cực dán (23)
        • 2.5.5. IC n áp 7809 .............................................................................................. 16 ổ 2.5.6. IC n áp 7909 .............................................................................................. 17ổ 2.5.7. Động cơ DC RC520 (0)
        • 2.5.8. Pin s c 18650 ............................................................................................... 19 ạ CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THI T K ................................................................. 21ẾẾ 3.1. Thiết kế sơ đồ kh i ........................................................................................... 21ố 3.2. Tính toán và thiết kế m ạch (0)
      • 3.3. Sơ đồ nguyên lý của mạch (35)
  • CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG (36)
    • 4.1. Thi công mạch (36)
    • 4.2. Lắp ráp và ki ểm tra (38)
  • CHƯƠNG 5: KẾ T QUẢ, KẾT LU ẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂN (41)
    • 5.1. Kết quả c a m ch thu tín hi u.......................................................................... 33 ủ ạ ệ 5.2. Kết quả khi điề u khi ển động cơ (0)
    • 5.3. Kết luận ............................................................................................................ 39 5.4. Hướng phát tri n .............................................................................................. 39ể TÀI LIỆU THAM KH O ............................................................................................. 40Ả (47)

Nội dung

, tTín hiệu điện cơelectromyogramEMG là m t tín hiộ ệu y sinh đo các dòng điện được tạo ra trong cơ trong quá trình co lại đại diện cho các hoạt động thần kinh cơ.. Do đó, tín hiệu EMG l

TỔNG QUAN

Đăt vấn đề

Tín hiệu y sinh là m t tín hiộ ệu điện thu nhận được từ ất kỳ các cơ quan b nào mà có sự thay đổ đặi c tính vật lý Tín hiệu này thông thường là m t hàm thộ ời gian và được mô tả trong giới hạn của biên độ ần số và pha , t

Tín hiệu điện cơ(electromyogram(EMG)) là m t tín hiộ ệu y sinh đo các dòng điện được tạo ra trong cơ trong quá trình co lại đại diện cho các hoạt động thần kinh cơ Hệ ầ th n kinh luôn kiểm soát hoạt động của cơ (co/giãn) Do đó, tín hiệu EMG là một tín hi u ph c tệ ứ ạp, được điều khi n bể ởi hệ thần kinh và phụ thuộc vào các đặc tính gi i pả hẫu và sinh lý của cơ.[1]

Tín hiệu EM là một dạng tín hiệu điện sinh học rất quan trọng có giá trị chẩn G đoán cao cho rất nhiều bệnh về cơ và thần kinh Đo điện cơ còn gọi là điện cơ đồ Đo điện cơ có thể được dùng để phát hiện bất thường hoạt động điện của cơ xảy ra ở bất kỳ bệnh lý nào (bao gồm bệnh loạn dưỡng cơ, viêm cơ, bệnh thần kinh gây đau, tổn thương thần kinh ngoại biên(tổn thương thần kinh cẳng tay, chân), teo cơ, nhược cơ, thoát vị đĩa đệm và các bệnh khác) Xuất phát từ đó nhóm quyết định thực ện đề hi tài “Mạch điều kh ển động cơ bằng ti ín hiệu ện đi cơ”.

M ục tiêu

Mục tiêu sau khi th c hi n ự ệ đề t là có th l c các tín hi u ài ể ọ ệ điện c b ng c h s ơ ằ ác ử dụng các mạch lọc đã học và có thể điều khiển động cơ theo cử độ ng của ánh c tay.

Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình th c hiự ện đề tài, nhóm đã sử ụ d ng nh ng phữ ương pháp nghiên cứu ch yêu là phủ ương pháp xử lý tín hi u ệ điện c , phơ ương pháp l c tín hiọ ệu, phương pháp phân tích, tổng hợp so sánh để nâng cao tính thuyết phục cho các vấn đề đặt ra trong đề tài

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Tín hiệu sau khi thu được có th kể ết hợp v i cớ ác vi điều khi n ch t o các ể để ế ạ thiết bị h tr cho ngỗ ợ ười khuyết t t ậ

- Đề tài cũng có th tài li u tham kh o cho c ể ệ ả ác cho ác bc ạn sinh viên sau n ày

Nội dung nghiên cứu của ài bb áo cáo được chia làm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về tín điện tâm đồ

Chương 3: Thiết kế và tính toán

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 5: Kết qu , k t lu n vả ế ậ à hướng phát triển

2.1 Giới thiệu v tín hiề ệu điện cơ Điện cơ (Electromyography - EMG) là một kỹ thuật y học chẩn đoán điện để đánh giá và ghi lại hoạt động điện được tạo ra b i các tế bào thần kinh vận ở động của cơ ắp Những tế bào thần kinh truyền tín hi b ệu điện để ểm soát hoạt ki động và điều kiển cơ bắp EMG chuyển các tín hiệu điện thành biểu đồ hoặc dạng số để thuận ti n cho vi c ệ ệ chuẩn đoán.[2]

EMG là phát hi n, khuệ ếch đại, ghi, x lý, phân tích tín hiử ệu điện cơ được tạo ra bởi sự co cơ Tín hiệu EMG là s t ng hự ổ ợp các điện th hoế ạt động từ các sợi cơ dướ các điệi n cực đặt dưới da Trong Khoa học Máy tính, điện cơ được sử dụng là ph n m m tầ ề rung gian để tương tác giữa người và máy tính Giúp cho nhận d ng c ạ ửchỉ cho phép hành động v t lý vào máy tính ậ

2.2 Quá trình hình thành đ ện cơi

Quá trình hình thành điện cơ chính là quá trình hình thành điện thế hoạt động của tế bào cơ Khi có kích thích thần kinh tác động vào tế bào cơ, có sự thay đổi về tính phân cực qua màng của sợi trục Điện thế hoạt động được hình dựa trên 3 giai đoạn hoạt động sau:

+ Khi bị kích thích thì tế bào thần kinh hoạt động và xuất hiện điện thế hoạt động

+ Khi bị kích thích tính thấm của màng thay đổi cổng Na+ mở, Na+ khuếch tán từ ngoài vào trong màng làm trung hòa diện tích âm ở bên trong

+ Các ion Na+ mang điện dương đi vào trong không những để trung hòa diện tích âm ở bên trong tế bào, mà các ion Na+ còn vào dư

+ Làm cho bên trong mang điện dương so với bên ngoài mang điện tích âm

− Giai đoạn tái phân cực

+ Bên trong tế bào Na+ nhiều nên tính thấm của màng đối với Na+ giảm cổng Na+ đóng

+ Tính thấm đối với K+ tăng nên cổng K+ mở rộng làm cho K+ khuếch tán từ trong tế bào ra ngoài nên bên ngoài mang điện tích dương, khôi phục điện thế nghỉ ban đầu (Hình 2.2)

Hình 2.2: Cơ chế hình thành điện thế màng hoạt động

A: Giai đoạn khử cực và đảo cực

B: Giai đoạn tái phân cực

Nguyên lý co cơ là khi cơ được kích thích bởi các xung điện truyền từ các dây thần kinh, đặc biệt là các motoneurons (dây thần kinh vận động) Khi một sợi cơ xương được kích hoạt bởi một xung thần kinh, các cầu nối gắn với các sợi mỏng và tạo ra lực tác động lên chúng (Hình 2.3.1) Nhằm

5 tạo ra được hiện tượng co cơ, lực tạo ra tác động lên sợi mỏng cần phải lớn hơn lực chống lại sự co giãn.[3]

Hình 2.3.1: Cơ chế co cơ khi có kích thích từ xung thần kinh a Đơn vị vận động của cơ (MUAP)

Các đơn vị ận độ v ng (MU) là các thực thể chức năng của hệ thần kinh cơ Mỗi MU bao gồm một motoneurone và các sợi cơ nhánh tr c c a nó Khi motoneurone có ụ ủ tác động điện, các điện th ế hoạt động được tạo ra tại các điểm nối thần kinh cơ sau đó lan truyền dọc theo t t c các sấ ả ợi cơ, về phía các vùng gân Tổng các điện thế này được gọi là điện thế hoạt động của đơn vị ận độ v ng (MUAP) và ch u trách nhi m v sị ệ ề ự co cơ Các nhóm MU thường phố ợi h p với nhau đểthực hiện động tác co của cơ.[4]

6 b Chọn đơn vị vận động (motor unit recruitment)

Hệ thống thần kinh trung ương chịu trách nhiệm cho việc tuyển chọn có tổ chức các nơ ron vận động, bắt đầu với những đơn vị vận động nhỏ - nhất Quy tắc kích thước của Henneman chỉ ra rằng các đơn vị vận động được tuyển chọn (recruit) từ nhỏ nhất đến lớn nhất dựa trên độ lớn của tải trọng Các đơn vị vận động lớn hơn thường gồm các sợi cơ nhanh hơn tạo ra lực lớn hơn (như Hình 2.3.2).Có 2 cách để chọn đơn vị vận động: theo không gian và theo thời gian

- Chọn theo không gian là sự kích hoạt của nhiều đơn vị vận động để tạo ra một lực cực lớn

Hình 2.3.2: Dạng sóng điện cơ tương ứng với từng loại sợi cơ

A: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại I

B: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại II-a

C: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại II-b

Dạng sóng điện cơ với từng loại cơ ở hình 2.3.3 cho thấy loại cơ II-b cho dạng sóng lớn nhất và có cường độ rõ nhất Còn loại cơ I thì cho dạng sóng nhỏ và khó phát hiện

- Chọn theo thời gian là sự kích hoạt vận động trong thời gian dài hơn

Hinh 2.3.3: Thời gian và lực tác động của các đơn vị vận động của các loại sợi cơ

(chú thích: Tension: Áp lực, Time: thời gian) Thời gian tác động lên loại cơ I là dài nhất và có lực tác động thấp nhất Ngược lại sợi cơ loại II b có thời gian tác động ngắn nhưng lực tác - động lại lớn hớn với 2 loại cơ còn lại

2.4 Phương pháp đo ề mb ặt

EMG bề mặt là phương pháp dùng điện cực đặt trên bề mặt cơ để thu tín hiệu khi có kích thích đến vùng cơ quan tâm Khi các tế bào thần kinh vận động dẫn truyền các tín hiệu điện gây ra sự co cơ, các điện cực được gắn trên vùng cơ sẽ ghi nhận và phát hiện các tín hiệu này EMG bề mặt đánh giá chức năng cơ bằng cách ghi lại hoạt động của cơ từ bề mặt phía trên cơ trên da (Hình 2.4.1) Các điện cực bề mặt chỉ có thể cung cấp một đánh giá hạn chế về hoạt động của cơ [5,6]

Hình 2.4.1: Ghi tín hiệu EMG theo phương pháp bề ặ m t

❖ Các yếu tố ảnh hưởng đến việc đo EMG bề mặt

• Các vùng cơ bề ặt cần đo m

• Độ sâu của mô dưới da tại vị trí đo

• Tuỳ thuộc vào cân n ng cặ ủa bệnh nhân

• Không phân biệt được sự phóng điện c a các vủ ùng cơ lân cận

❖ Đồ thị của tín hiệu điện cơ

Tín hiệu điện cơ EMG được đo và tổng h p t nhi u tín hi u cợ ừ ề ệ ủa đơn vị vận động MU Tín hi u cệ ủa mỗi đơn vị ận độ v ng khác nhau với từng vị trí đặt điện cực đo (như Hình 2.4.2 ).

Hình 2.4.2: Tín hiệu điện cơ thu được của một đơn vị ận độ v ng MU

Gastrocnemius motor unit: đồ thị tín hiệu điện cơ của một đơn vị ận v động MU tại cơ sinh đôi cẳng chân (gastrocnemius)

Soleus motor unit: đồ thị tín hiệu điện cơ của một đơn vị ận độ v ng

MU tại cơ dép(Soleus) Đồ th ghi tín hiị ệu điện cơ EMG đượ ổng hợp từ nhic t ều đơn vị ận v động MU theo phương pháp bề ặt được thể hiện dưới hình sau m

Hình 2.4.3: Tín hiệu đo EMG theo phương pháp bề ặ m t

2.5 Giới thiệu về phần cứng

2.5.1 IC khuếch đại thuật toán

Tín hiệu điện cơ khi thu được có tín hi u r t nhệ ấ ỏ có biên độ ừ – t 0 6mV và tần số từ 0 – 50 HZ Để vi c thu tín hi u và x lý tệ ệ ử ốt hơn cần có m ch ạ khuếch đại tín hiệu đo Trong mạch khuếch đại tín hiệu đo phải cần có IC khuếch đại, IC khuếch đại được sử dụng trong mạch là IC INA 128 IC INA là IC khuếch đạ ới đầu vào th p, cung c p ngõ ra vi v ấ ấ ới độ chính xác cao

Hình 2.5.1: Sơ đồ chân c a ủ IC INA 128

Bảng 2.5.1: Sơ đồ chân IC INA 128

Số chân Tên chân Chức năng

5 Ref Điện áp tham chiếu đầu vào

1,8 RG Chân cài đặt độ lợi Đối với độ lợi lớn hơn 1, đặt một điện trở độ lợi giữa chân 1 và chân 8

2 V-IN Điện áp âm đầu vào

3 V+IN Điện áp dương đầu vào

Những đặc trưng về thông số kỹ thuật của IC INA128 được thể hiện dưới bảng 2.5.2 Để IC hoạt động t t c n tuân thố ầ ủ nh ng thông sữ ố kỹ thu t v ậ ề nguồn điện áp, nhiệt độ hoạt động.[7]

2.5.2 IC khuếch đại thuật toán

Khuếch đại thuật toán được gọi tắt là op-amp là một mạch khuếch đại

Nội dung nghiên c u 2 ứ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY T 3Ế 2.1 Giới thiệu v tín hiề ệu điệ cơ n

Nội dung nghiên cứu của ài bb áo cáo được chia làm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về tín điện tâm đồ

Chương 3: Thiết kế và tính toán

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 5: Kết qu , k t lu n vả ế ậ à hướng phát triển

2.1 Giới thiệu v tín hiề ệu điện cơ Điện cơ (Electromyography - EMG) là một kỹ thuật y học chẩn đoán điện để đánh giá và ghi lại hoạt động điện được tạo ra b i các tế bào thần kinh vận ở động của cơ ắp Những tế bào thần kinh truyền tín hi b ệu điện để ểm soát hoạt ki động và điều kiển cơ bắp EMG chuyển các tín hiệu điện thành biểu đồ hoặc dạng số để thuận ti n cho vi c ệ ệ chuẩn đoán.[2]

EMG là phát hi n, khuệ ếch đại, ghi, x lý, phân tích tín hiử ệu điện cơ được tạo ra bởi sự co cơ Tín hiệu EMG là s t ng hự ổ ợp các điện th hoế ạt động từ các sợi cơ dướ các điệi n cực đặt dưới da Trong Khoa học Máy tính, điện cơ được sử dụng là ph n m m tầ ề rung gian để tương tác giữa người và máy tính Giúp cho nhận d ng c ạ ửchỉ cho phép hành động v t lý vào máy tính ậ

2.2 Quá trình hình thành đ ện cơi

Quá trình hình thành điện cơ chính là quá trình hình thành điện thế hoạt động của tế bào cơ Khi có kích thích thần kinh tác động vào tế bào cơ, có sự thay đổi về tính phân cực qua màng của sợi trục Điện thế hoạt động được hình dựa trên 3 giai đoạn hoạt động sau:

+ Khi bị kích thích thì tế bào thần kinh hoạt động và xuất hiện điện thế hoạt động

+ Khi bị kích thích tính thấm của màng thay đổi cổng Na+ mở, Na+ khuếch tán từ ngoài vào trong màng làm trung hòa diện tích âm ở bên trong

+ Các ion Na+ mang điện dương đi vào trong không những để trung hòa diện tích âm ở bên trong tế bào, mà các ion Na+ còn vào dư

+ Làm cho bên trong mang điện dương so với bên ngoài mang điện tích âm

− Giai đoạn tái phân cực

+ Bên trong tế bào Na+ nhiều nên tính thấm của màng đối với Na+ giảm cổng Na+ đóng

+ Tính thấm đối với K+ tăng nên cổng K+ mở rộng làm cho K+ khuếch tán từ trong tế bào ra ngoài nên bên ngoài mang điện tích dương, khôi phục điện thế nghỉ ban đầu (Hình 2.2)

Hình 2.2: Cơ chế hình thành điện thế màng hoạt động

A: Giai đoạn khử cực và đảo cực

B: Giai đoạn tái phân cực

Nguyên lý co cơ là khi cơ được kích thích bởi các xung điện truyền từ các dây thần kinh, đặc biệt là các motoneurons (dây thần kinh vận động) Khi một sợi cơ xương được kích hoạt bởi một xung thần kinh, các cầu nối gắn với các sợi mỏng và tạo ra lực tác động lên chúng (Hình 2.3.1) Nhằm

5 tạo ra được hiện tượng co cơ, lực tạo ra tác động lên sợi mỏng cần phải lớn hơn lực chống lại sự co giãn.[3]

Hình 2.3.1: Cơ chế co cơ khi có kích thích từ xung thần kinh a Đơn vị vận động của cơ (MUAP)

Các đơn vị ận độ v ng (MU) là các thực thể chức năng của hệ thần kinh cơ Mỗi MU bao gồm một motoneurone và các sợi cơ nhánh tr c c a nó Khi motoneurone có ụ ủ tác động điện, các điện th ế hoạt động được tạo ra tại các điểm nối thần kinh cơ sau đó lan truyền dọc theo t t c các sấ ả ợi cơ, về phía các vùng gân Tổng các điện thế này được gọi là điện thế hoạt động của đơn vị ận độ v ng (MUAP) và ch u trách nhi m v sị ệ ề ự co cơ Các nhóm MU thường phố ợi h p với nhau đểthực hiện động tác co của cơ.[4]

6 b Chọn đơn vị vận động (motor unit recruitment)

Hệ thống thần kinh trung ương chịu trách nhiệm cho việc tuyển chọn có tổ chức các nơ ron vận động, bắt đầu với những đơn vị vận động nhỏ - nhất Quy tắc kích thước của Henneman chỉ ra rằng các đơn vị vận động được tuyển chọn (recruit) từ nhỏ nhất đến lớn nhất dựa trên độ lớn của tải trọng Các đơn vị vận động lớn hơn thường gồm các sợi cơ nhanh hơn tạo ra lực lớn hơn (như Hình 2.3.2).Có 2 cách để chọn đơn vị vận động: theo không gian và theo thời gian

- Chọn theo không gian là sự kích hoạt của nhiều đơn vị vận động để tạo ra một lực cực lớn

Hình 2.3.2: Dạng sóng điện cơ tương ứng với từng loại sợi cơ

A: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại I

B: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại II-a

C: Dạng sóng điện cơ với sợi cơ loại II-b

Dạng sóng điện cơ với từng loại cơ ở hình 2.3.3 cho thấy loại cơ II-b cho dạng sóng lớn nhất và có cường độ rõ nhất Còn loại cơ I thì cho dạng sóng nhỏ và khó phát hiện

- Chọn theo thời gian là sự kích hoạt vận động trong thời gian dài hơn

Hinh 2.3.3: Thời gian và lực tác động của các đơn vị vận động của các loại sợi cơ

(chú thích: Tension: Áp lực, Time: thời gian) Thời gian tác động lên loại cơ I là dài nhất và có lực tác động thấp nhất Ngược lại sợi cơ loại II b có thời gian tác động ngắn nhưng lực tác - động lại lớn hớn với 2 loại cơ còn lại

2.4 Phương pháp đo ề mb ặt

EMG bề mặt là phương pháp dùng điện cực đặt trên bề mặt cơ để thu tín hiệu khi có kích thích đến vùng cơ quan tâm Khi các tế bào thần kinh vận động dẫn truyền các tín hiệu điện gây ra sự co cơ, các điện cực được gắn trên vùng cơ sẽ ghi nhận và phát hiện các tín hiệu này EMG bề mặt đánh giá chức năng cơ bằng cách ghi lại hoạt động của cơ từ bề mặt phía trên cơ trên da (Hình 2.4.1) Các điện cực bề mặt chỉ có thể cung cấp một đánh giá hạn chế về hoạt động của cơ [5,6]

Hình 2.4.1: Ghi tín hiệu EMG theo phương pháp bề ặ m t

❖ Các yếu tố ảnh hưởng đến việc đo EMG bề mặt

• Các vùng cơ bề ặt cần đo m

• Độ sâu của mô dưới da tại vị trí đo

• Tuỳ thuộc vào cân n ng cặ ủa bệnh nhân

• Không phân biệt được sự phóng điện c a các vủ ùng cơ lân cận

❖ Đồ thị của tín hiệu điện cơ

Tín hiệu điện cơ EMG được đo và tổng h p t nhi u tín hi u cợ ừ ề ệ ủa đơn vị vận động MU Tín hi u cệ ủa mỗi đơn vị ận độ v ng khác nhau với từng vị trí đặt điện cực đo (như Hình 2.4.2 ).

Hình 2.4.2: Tín hiệu điện cơ thu được của một đơn vị ận độ v ng MU

Gastrocnemius motor unit: đồ thị tín hiệu điện cơ của một đơn vị ận v động MU tại cơ sinh đôi cẳng chân (gastrocnemius)

Soleus motor unit: đồ thị tín hiệu điện cơ của một đơn vị ận độ v ng

MU tại cơ dép(Soleus) Đồ th ghi tín hiị ệu điện cơ EMG đượ ổng hợp từ nhic t ều đơn vị ận v động MU theo phương pháp bề ặt được thể hiện dưới hình sau m

Hình 2.4.3: Tín hiệu đo EMG theo phương pháp bề ặ m t

2.5 Giới thiệu về phần cứng

2.5.1 IC khuếch đại thuật toán

Tín hiệu điện cơ khi thu được có tín hi u r t nhệ ấ ỏ có biên độ ừ – t 0 6mV và tần số từ 0 – 50 HZ Để vi c thu tín hi u và x lý tệ ệ ử ốt hơn cần có m ch ạ khuếch đại tín hiệu đo Trong mạch khuếch đại tín hiệu đo phải cần có IC khuếch đại, IC khuếch đại được sử dụng trong mạch là IC INA 128 IC INA là IC khuếch đạ ới đầu vào th p, cung c p ngõ ra vi v ấ ấ ới độ chính xác cao

Hình 2.5.1: Sơ đồ chân c a ủ IC INA 128

Bảng 2.5.1: Sơ đồ chân IC INA 128

Số chân Tên chân Chức năng

5 Ref Điện áp tham chiếu đầu vào

1,8 RG Chân cài đặt độ lợi Đối với độ lợi lớn hơn 1, đặt một điện trở độ lợi giữa chân 1 và chân 8

2 V-IN Điện áp âm đầu vào

3 V+IN Điện áp dương đầu vào

Những đặc trưng về thông số kỹ thuật của IC INA128 được thể hiện dưới bảng 2.5.2 Để IC hoạt động t t c n tuân thố ầ ủ nh ng thông sữ ố kỹ thu t v ậ ề nguồn điện áp, nhiệt độ hoạt động.[7]

2.5.2 IC khuếch đại thuật toán

Khuếch đại thuật toán được gọi tắt là op-amp là một mạch khuếch đại

"DCcoupled" (tín hiệu đầu vào bao g m c tín hi u BIAS) v i h s khu ch ồ ả ệ ớ ệ ố ế đại rất cao, có đầu vào vi sai Để khuếch đại tín hiệu cần dùng op-amps, do đó trong mạch dùng IC TL084, IC gồm 4 bộ op-amps riêng biệt

Hình 2.5.2: Sơ đồ chân IC TL084

Bảng 2.5.2: Thông s k ố ỹthuật của IC INA 128

Dòng điện bi n thiế ên ±5 nA

Dòng điện ng n mắ ạch 15 mA

Dựa vào hình 2.5.2 có sơ đồ chân c a IC TL084 Chủ ức năng củ ừa t ng chân trong linh kiện được mô t b ng 2.5.3 ả ở ả

Bảng 2.5.3: Chức năng các chân của IC TL084

Số chân Tên chân Chức năng

3 1IN+ Đầu vào không đảo 1

5 2IN+ Đầu vào không đảo 2

10 3IN+ Đầu vào không đảo 3

12 4IN+ Đầu vào không đảo 4

11 VCC- Nguồn âm đầu vào

Các thông s k thuố ỹ ật của IC TL084 được thể ện dưới bả hi ng 2.5.4.[8]

Bảng 2.5.4: Thông s kố ỹ thuật của IC TL084

Min Typ Max Đơn vị Điện áp đầu vào Vs= VCC+ - VCC- 0 42 V

Dòng điện ngắn mạch ISC ±26 mA

Nhiệt độ môi trường hoạ ộng t đ -55 150 O C

2.5.3 Module điều khiển động cơ L298

THI CÔNG HỆ THỐNG

Thi công mạch

Mạch bao g m kh i bi n ngu n c m bi n và kh i c m biồ ố ế ồ ả ế ố ả ến điện cơ Mạch PCB dựa trên sơ đồ nguyên lý mạch để dễ dàng sắp xếp các linh kiện phù hợp với các kh i chố ức năng Hình 4.1.1 là sơ đồ ạch ở ớp bên dướ ủ m l i c a kh i thu nhố ận tín hiệu

Hình 4.1.1: Sơ đồ ạ m ch in của mạch thu tín hi u ệ điện c ơ Để dễ dàng trong quá trình lắp đặt và tránh sai sót trong việc gắn các linh kiện lên bo mạch, nhóm đã đưa ra sơ đồ bố trí linh kiện như hình 4.1.2

Hình 4.1.2: Sơ đồ ố b trí linh kiện mạch thu tin hi u ệ điện c ơ

Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch thu tín hiệu điện cơ có khối nguồn cung cấp nguồn cho khối thu nh n c m bi n và x lý tín hiậ ả ế ử ệu điện cơ thu được Khối nguồn được thiết kế với 2 nguồn đối xứng nhau là -9VDC và +9VDC cung cấp cho IC INA 128 và IC TL084 hoạt động Để dễ dàng trong việc lắp rắp và gắn linh kiện vào mạch, nhóm đã thống kê các linh kiện được sử dụng trong sơ đồ linh ki n thành b ng 4.1 ệ ả

Bảng 4.1: Danh sách linh ki n ệ được s dử ụng trong mạch

STT Tên linh ki n ệ Giá tr ị Số lượng

❖ Các bước tiến hành thi công bo mạch

1 Li t kê các ệ linh kiện s d ng trong m ch ử ụ ạ

2 Ti n hành in m ch, i mế ạ ủ ạch trên bo đồng và r a m ch (b ng dung ử ạ ằ dịch r a m ch chuyên dử ạ ụng như axit, bột sắt FeCl3)

3 Kiểm tra đường đi dây của mạch, các m i n i trên mố ố ạch bên dưới (sử dụng ng h đồ ồ đo VOM kiểm tra)

4 Tiến hành khoan, hàn linh ki n và ki m tra các linh ki n sau khi hàn ệ ể ệ

Lắp ráp và ki ểm tra

Sau khi hoàn thành m ch PCB, nhóm ti n hành l p r p các linh ki n trong kh i ạ ế ắ ắ ệ ố nguồn Hình 4.2.1 là k t quế ả thi công c a kh i ngu n ủ ố ồ

Hình 4.2.1: Kh i ngu n sau khi l p rápố ồ ắ

Khối ngu n g m 2 IC chính là 7809 và 7909 v i nhi m vồ ồ ớ ệ ụ ổn định điện áp ngõ ra mới điện áp đối x ng nhau -9VDC, +9VDC Ngoài ra còn có h i t 100uF ứ ộ ụ giúp ổn định dòng điện đầu vào và đầu ra cho mạch Nhóm đã kiểm tra k ỹ lưỡng từng chân IC ổn áp, không có lỗi ngắt mạch Tương tự nhóm kiểm tra dòng đầu ra và bắt đầu vào để chắc chắn rằng điện 100uF hoạt động tốt, không bị đánh thủng

Hình 4.2.1: Mặt dưới(a), Mặt trên(b)của mạch khi lắp ráp

Trên hình 4.2.1 là m ch thu tín hi u ạ ệ điện cơ được hàn linh ki n hoàn thi n bao ệ ệ gồm có khối lọc cao, lọc thông thấp, khối khuếch l t ặ điện áp, khối khuếch đại Nhóm đã đo và kiểm tra thông mạch với từng dây và chân linh kiện Các linh kiện v n hoẫ ạt động và không có h mở ạch

Board m ch sau khi thi công và ki m tra lạ ể ỗi được cố định b ng hằ ộp Nhóm s ử dụng các tấm bìa 5mm t o hình thành 1 hạ ộp hình ch nhữ ật với kích thước 16.5×11×11cm được thiết kế ồ g m 2 ph n là n p và thân h p nhầ ắ ộ ư hình 4.2.2

Hình 4.2.2: Thân h p (a), N p hộ ắ ộp(b)đựng bo mạch

Bên trong h p ng m ch thu nh n tín hi u, mộ đự ạ ậ ệ ạch điều khi n ng c , ng c ể độ ơ độ ơ và ngu n cung c p cho m ch hoồ ấ ạ ạt động Hình 4.2.3 mô t bên trong h p ng ả ộ đự mạch

Hình 4.2.3: Bên trong h p ộ đựng mạch Hình 4.2.4: Mặt bên c a h p ủ ộ đựng mạch

Hình 4.2.4 mô t m t bên c a h p có 2 công t t c a 2 kh i ngu n cung c p cho ả ặ ủ ộ ắ ủ ố ồ ấ mạch

KẾ T QUẢ, KẾT LU ẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂN

Kết luận 39 5.4 Hướng phát tri n 39ể TÀI LIỆU THAM KH O 40Ả

Qua nhi u tu n nghiên c u, th c hiề ầ ứ ự ện đề tài nhóm đã thiế ết k và thi công hoàn thành mạch điều khi n ng cể độ ơ bằng tín hiệu điện cơ và mạch đã đáp ng ứ được những yêu cầu ban đầu

• Có thêm kinh nghi m v tín hiệ ề ệu điện cơ, cách thu tín hiệu và x lý tín ử hiệu điện cơ

• Thu được tín hi u ệ điện cơ bằng miếng dán điện cực

• Thiết kế và thi công ho àn chỉnh mạch

• Mạch có th ể điều khiển động cơ theo ử đ c ông của cánh tay.

Ngoài nh ng mữ ục tiêu mà nhóm đã đạt được còn có nh ng h n ch mà nhóm ữ ạ ế gặp ph i khi hoàn thành tả đề ài Tín hi u v n còn ch a m n, ệ ẫ ư ị chưa ổn định khi sử dụng trong th i gian dờ ài

Sau khi hoàn thành t , đề ài nhóm đã phát hi n ra các ph n c i thi n thi n ệ ầ ả ệ ệ và định hướng phát triển Các định hướng phát triển được đề ra bao gồm:

− Kết hợp v i các vi ớ điều khiểu chế tạo các chi giảđể cho các b nh nhân bị ệ khuyết tật

− Sử các linh kiện dán để mạch nhỏ g n họ ơn.

Ngày đăng: 20/04/2024, 10:04

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w