Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật y sinh: Thiết kế và thi công máy massage xung Điện

1.2 MỤC TIÊU Thiết kế máy massage xung điện tần số thấp dùng ESP32 với 4 chế độ massage giảm đau và 6 chương trình tự động cho các vùng cụ thể: vai, gối, cánh tay, chân, lòng bàn chân v

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bệnh lý cột sống cổ đang ngày càng phổ biến trong giới văn phòng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất làm việc và chất lượng cuộc sống Tỷ lệ mắc bệnh này gia tăng đặc biệt ở những người trong độ tuổi từ 20.

Theo khảo sát gần đây, tỷ lệ mắc bệnh ở người 40 tuổi là 59.1%, trong khi ở người trên 60 tuổi con số này đã tăng lên hơn 80% Khoảng 60% người bệnh đã làm công việc văn phòng trên 10 năm, thường xuyên ngồi với tư thế cúi đầu từ 45 - 60 độ và liên tục hơn 3 giờ Tình trạng này phổ biến nhất ở nhân viên văn phòng và kỹ thuật đồ họa, do yêu cầu công việc cần phải cúi đầu thường xuyên.

Tại Việt Nam, khoảng 33% dân số trên 30 tuổi có nguy cơ bị thoái hóa đốt sống cổ, gây khó khăn trong việc quay đầu và cổ Trong số đó, 55% là dân văn phòng, với nhiều người gặp triệu chứng đau mỏi vai gáy Đặc biệt, khoảng 60% nhân viên đã xuất hiện dấu hiệu đau mỏi vai gáy.

Đứng lâu có thể gây ra đau nhức bàn chân và sưng tấy cẳng chân, đặc biệt ở những người làm việc trong các ngành nghề như bán hàng, vận hành máy, và công nhân dây chuyền lắp ráp Mặc dù đứng là tư thế tự nhiên, việc duy trì tư thế này trong thời gian dài dẫn đến giảm lưu lượng máu cung cấp cho các cơ, gây mệt mỏi và đau ở các vùng như cẳng chân, lưng và cổ.

Bên cạnh các bệnh lý như đau cổ vai gáy và xương khớp, người bệnh còn có thể gặp phải cơn đau ở nhiều vị trí cơ khác, thường xảy ra do những hoạt động thể thao hoặc vận động mạnh.

Bộ môn điện tử công nghiệp – y sinh 2 nghiên cứu ảnh hưởng của việc tập luyện quá sức và lao động nặng nhọc đến sức khỏe con người Tình trạng này có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

Đau vai gáy hiện nay là một vấn đề phổ biến, thường do tư thế sai khi làm việc, lái xe, luyện tập thể thao hoặc nằm ngủ Nếu không được điều trị kịp thời, tình trạng này có thể dẫn đến các bệnh xương khớp nghiêm trọng như thoái hóa đốt sống cổ và thoát vị đĩa đệm cổ Để giảm đau, nhiều thiết bị massage, đặc biệt là máy massage dán, đã được phát triển với thiết kế nhỏ gọn và nhiều chức năng Những máy này không chỉ mang lại tiện ích và hiệu quả, mà còn cho phép người dùng tùy chỉnh chế độ trị liệu theo nhu cầu, giúp họ tiết kiệm chi phí cho việc điều trị tại phòng khám.

Máy massage ngày càng trở nên phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, đặc biệt với nhân viên văn phòng và người cao tuổi Tuy nhiên, giá cả của các sản phẩm thương hiệu thường cao, gây khó khăn cho nhiều người tiêu dùng Với mong muốn mang lại lợi ích về sức khỏe và thư giãn cho đông đảo người dùng, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn đề tài này.

Thiết kế và thi công máy massage xung điện với giá cả hợp lý giúp người tiêu dùng Việt Nam dễ dàng tiếp cận sản phẩm Điều này tạo ra sự lựa chọn tiết kiệm và hiệu quả cho việc chăm sóc sức khỏe, phù hợp với thu nhập của đại đa số người dân.

MỤC TIÊU

Máy massage xung điện tần số thấp được thiết kế với vi điều khiển ESP32, cung cấp 4 chế độ massage giảm đau và 6 chương trình tự động cho các vùng cơ thể như vai, gối, cánh tay, chân, lòng bàn chân và eo Thiết bị cho phép điều chỉnh cường độ và thời gian massage, hiển thị thông tin trên màn hình cảm ứng TFT 3.2 inch.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trong quá trình thực hiện Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế và thi công máy massage xung điện”, nhóm đã tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và lắp ráp máy, đảm bảo tính hiệu quả và an toàn trong quá trình sử dụng Các nội dung chính bao gồm phân tích yêu cầu kỹ thuật

• NỘI DUNG 1: Tìm hiểu cách thức hoạt động của xung điện, tác động của nó đến cơ thể người

• NỘI DUNG 2: Phân tích các chức năng của các thiết bị

• NỘI DUNG 3: Thiết kế mạch nguyên lý toàn mạch

• NỘI DUNG 4: Nguyên cứu lập trình để cài đặt các chế độ cho thiết bị

• NỘI DUNG 5: Thiết kế mô hình hệ thống

• NỘI DUNG 6: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị

• NỘI DUNG 7: Viết báo cáo thực hiện

• NỘI DUNG 8: Bảo vệ khóa luận tốt nghiệp.

GIỚI HẠN

Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:

- Nội dung hiển thị gồm ký tự số, hình ảnh và chữ không dấu

- Chỉ hỗ trợ massage và giảm đau, không điều trị bệnh

- Xung điện là xung đơn pha

- Kích thước thiết bị: 120x75x28mm.

BỐ CỤC

Với đề tài “ Thiết kế và thi công máy massage xung điện” bố cục báo cáo như sau:

Chương này giới thiệu lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu, xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu, đồng thời nêu rõ các giới hạn về thông số, phương pháp nghiên cứu và cấu trúc của đồ án.

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương này giới thiệu các lý thuyết liên quan, nghiên cứu một số thiết bị hiện có trên thị trường

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương này tính toán và thiết kế hệ thống, thiết kế sơ đồ khối, chức năng từng khối và nguyên lý hoạt động của từng khối

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương này thực hiện phần thi công của toàn mạch Đồng thời thể hiện phần lưu đồ của từng chức năng đề tài

Chương 5: Kết Quả Thực Hiện – Kiểm tra và đánh giá

Chương này nêu kết quả đã đạt được, nhận xét đánh giá hệ thống

Chương 6: Kết luận và Hướng phát triển

Chương này đưa ra kết luận đề tài sau thời gian thực hiện và hướng phát triển của đề tài

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trương Trần Trân Nhi và Phạm Tấn Thành, thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Y sinh, được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, thể hiện sự nỗ lực và sáng tạo trong lĩnh vực y sinh học.

Dưới sự hướng dẫn của ThS Nguyễn Thanh Nghĩa, sinh viên khóa 2016 tại Hồ Chí Minh đã thiết kế và thi công máy massage sử dụng xung điện sinh học để cải thiện sức khỏe và giảm đau cho người dùng Đồ án nghiên cứu lý thuyết về xung điện sinh học và tác động của nó đến cơ thể, phân tích nguyên lý hoạt động của các thiết bị massage hiện có Mạch điện được thiết kế sử dụng PIC 16F887 và hiển thị qua màn hình LCD 1602, lập trình bằng phần mềm CCS C Compiler Kích thước thiết bị là 120x85x50mm, với hai nút nhấn để điều chỉnh (START/STOP và chuyển đổi chế độ) Máy hoạt động ở ba tần số khác nhau: 15Hz, 40Hz và 50Hz Đồ án cũng đề xuất hướng phát triển để cải tiến tính năng và ứng dụng công nghệ mới trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe.

TỔNG QUAN VỀ XUNG ĐIỆN

Xung điện là dòng điện xuất hiện trong thời gian ngắn, không liên tục, với khoảng nghỉ giữa các xung Có hai loại xung điện: xung không đổi hướng (một chiều) và xung đổi hướng (hai chiều) Điện xung trị liệu, một phương pháp trong vật lý trị liệu, sử dụng các xung điện tần số thấp và trung bình để giảm đau, hỗ trợ chữa trị bệnh và chăm sóc sức khỏe Phương pháp này còn giúp tăng cường tuần hoàn máu, góp phần phục hồi sau chấn thương.

2.2.2 Tính chất vật lý của dòng điện xung

2.2.2.1 Đặc điểm của một xung động điện

Hình 2.1 Các thành phần của xung điện hình thang

Thời gian xung bao gồm bốn yếu tố chính: thời gian đi lên (ta), thời gian duy trì (ti), thời gian xuống (tb) và khoảng thời gian nghỉ (tp) trước khi bắt đầu một xung mới Tổng hợp các yếu tố này tạo thành chu kỳ xung (T) Độ rộng xung được tính bằng công thức tx = ta + ti + tb.

+ Hình dạng xung: hình thang, hình gai nhọn, hình chữ nhật, hình lưỡi cày, hình sin

Hình 2.2 Các hình dạng của dòng điện xung

Thời gian tồn tại của xung (độ rộng xung: tx), thời gian nghỉ (tp) và thời gian của một chu kỳ (T = tx + tp) là những yếu tố quan trọng trong việc phân tích tín hiệu điện Biên độ xung (I) được định nghĩa là mức cường độ của xung điện tại thời điểm mạnh nhất.

- Đặc điểm của dòng điện xung

Dòng xung điện được phân loại dựa trên hình dạng và người phát hiện ra chúng; cụ thể, dòng xung có hình dạng gai nhọn được gọi là dòng xung Faradic, trong khi dòng xung có hình dạng chữ nhật được gọi là dòng Leduc.

+ Cường độ của dòng điện xung được xác định là giá trị trung bình của các xung

+ Tần số xung (f): là số xung điện lặp lại trong một đơn vị thời gian (s)

- Phân loại dòng điện xung:

+ Căn cứ vào tần số:

• Dòng điện xung có tần số f nhỏ hơn < 1.000Hz là dòng điện có tần số thấp

• Dòng điện xung có tần số f nằm trong khoảng 1.000 – 20.000Hz là dòng điện có tần số trung bình

+ Căn cứ vào loại dòng điện: dòng điện xung một chiều, dòng điện xung xoay chiều

+ Căn cứ vào chế độ phát xung:

• Dòng điện xung liên tục

• Dòng điện xung ngắt quãng

• Dòng điện xung biến đổi biên độ

• Dòng điện xung biến đổi tần số

• Dòng điện xung biến đổi cả biên độ và tần số [11]

2.2.2.2 Các dòng điện xung ứng dụng trong điều trị

❖ Dòng điện xung tần số thấp

- Dòng điện có xung hình gai nhọn (dòng Faradic): Đặc điểm: xung hình gai nhọn ; ta và tb ngắn ; ti = 0 ; tx =1 – 1,5ms, ; f = 100Hz

Hình 2.3 Các dạng dòng điện xung hình gai nhọn (dòng Faradic)

- Dòng điện xung hình chữ nhật (dòng xung Leduc): Đặc điểm: xung cơ bản hình chữ nhật có: f = 100 – 1.000Hz; tx = 0,01 – 1ms

Hình 2.4 Dòng điện xung chữ nhật liên tục đều

Dòng điện xung hình chữ nhật cũng có các chế độ phát xung như dòng điện xung hình gai nhọn

Dòng điện xung hình lưỡi cày, hay còn gọi là dòng Lapique, có đặc điểm nổi bật với độ dốc tăng dần và giảm dần từ từ Tần số và độ dốc của xung có thể điều chỉnh linh hoạt, mang lại nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

Hình 2.5 Dòng điện xung hình lưỡi cày

Thời gian một xung tương đối dài, độ dốc tăng dần phù hợp để điều trị các cơ bị tổn thương (giúp kích thích của cơ bị giảm)

Các dòng xung thông dụng như: xung liên tục, xung có biến đổi biên độ và xung có tần số thay đổi

- Dòng điện xung hình sin Diadynamic hay là Bernard

Hình 2.6 Dòng điện xung hình sin một chiều Đặc điểm chung là: xung có dạng hình sin, tần số nằm trong khoảng từ 50 – 100Hz

Có các loại dòng điện xung hình sin sau:

Dòng điện xung một pha cố định (MF) có tần số 50Hz, trong khi dòng điện xung hai pha cố định (DF) có tần số 100Hz Ngoài ra, dòng điện xung có nhịp nghỉ được đặc trưng bởi việc xen kẽ giữa 1 giây có dòng xung và 1 giây không có dòng xung.

– Dòng điện xung xen kẽ chu kỳ ngắn (CP): cứ 2 giây có dòng xung 50Hz, thì sẽ xen kẽ 2 giây có dòng xung 100Hz

– Dòng xung xen kẽ chu kỳ dài (LP): (cứ 6 giây có dòng xung 50Hz thì sẽ được xen kẽ 6 giây có dòng xung 100Hz)

❖ Dòng điện xung tần số trung

Dòng điện xung giao thoa (IF-interferential hay còn gọi là dòng Nemec) sử dụng hai cặp điện cực được đặt chéo nhau theo hình chữ X Trong quá trình điều trị, mỗi cặp điện cực sẽ nhận một dòng điện xung tần số trung khác nhau, tạo ra hiệu ứng giao thoa giữa hai dòng điện này.

Bộ môn điện tử công nghiệp - y sinh nghiên cứu sự giao thoa của các dòng điện với tần số 5.000Hz và 5.100Hz, tạo ra một dòng điện xung mới có tần số thấp 100Hz Dòng điện tần số trung bình không kích thích trực tiếp vào mô tế bào, nhưng dòng điện tần số thấp 100Hz được tạo ra mang lại lợi ích điều trị cho các cấu trúc sâu như cơ, xương, khớp và dây thần kinh mà không gây kích ứng da.

+ Dòng điện xung hình sin xoay chiều:

Hình 2.7 Dòng điện xung hình sin xoay chiều Đặc điểm của xung:

– Xung có dạng hình sin xoay chiều, có tần số thông thường là 5.000Hz

– Biến đổi biên độ thành dạng sóng 100% hoặc biến đổi một phần biên độ: 75%, 50%, 25%…

– Nó có thể chỉnh lưu thành xung hình sin một chiều

– Một số dòng điện xung mới trong điều trị:

Dòng TENS (kích thích điện qua da) là phương pháp hiệu quả trong việc kích thích hoạt động của thần kinh cơ, hỗ trợ phục hồi chức năng thần kinh cơ Phương pháp này thường được áp dụng với ba dạng dòng xung khác nhau.

Bộ môn Điện tử công nghiệp – Y sinh 11 nghiên cứu về các loại xung hình chữ nhật, bao gồm xung hai pha đối xứng có tác dụng kích thích cơ, xung hai pha không đối xứng giúp giảm đau, và xung hình chữ nhật xoay chiều hỗ trợ quá trình lành vết thương nhanh chóng.

- Dòng TENS có nhiều chương trình: hưng phấn kích thích cơ, ức chế giảm đau

- Dòng TENS châm cứu thông thường có tần số thấp nhỏ hơn 10Hz và cường độ dòng cao

Dòng Burst – TENS là một dạng biến đổi của dòng TENS châm cứu, sử dụng tần số dao động từ 1 đến 5Hz để tạo ra các chuỗi xung Dòng điện này kích thích phóng thích endorphin ở trung ương, giúp giảm đau hiệu quả, đặc biệt trong các trường hợp đau sâu như đau cơ, đau cân và đau mãn tính.

- Dòng điện xung 2 – 5 (dòng Trabert, dòng Ultra-reiz): là dòng xung có dạng hình vuông, với thời gian xung 2ms và khoảng thời gian xung nghỉ là 5ms, f

= 143Hz, có tác dụng làm giảm đau tốt

Dòng điện xung một chiều với tần số 8.000Hz và thời gian xung đạt 95% tạo ra dòng điện ngắt quãng, có tác dụng tương tự như dòng điện một chiều liên tục.

2.2.3 Phản ứng của cơ thể với dòng điện xung

❖ Ngưỡng và hiện tượng quen dòng

Tác dụng của một dòng điện xung đối với cơ thể khỏe mạnh bao giờ bao giờ cũng trải qua 3 giai đoạn sau đây:

Giai đoạn cảm giác là giai đoạn đầu tiên với những phản ứng nhanh chóng sau khi thiết lập điện trường trong cơ thể, khi cường độ dòng điện chỉ khoảng vài mA Người bệnh sẽ cảm thấy râm ran như kiến bò trên da, sau đó cảm giác này trở nên rõ ràng hơn như kim châm chích Giai đoạn này thường diễn ra nhanh chóng nếu cường độ dòng điện tiếp tục tăng lên.

Giai đoạn co cơ xảy ra khi cường độ dòng điện đủ mạnh, tạo ra phản ứng co cơ từ nhẹ đến mạnh, mà người bệnh có thể cảm nhận rõ ràng, giống như cơ bắp đang rung lên theo nhịp của dòng điện Đồng thời, người kỹ thuật viên điều trị cũng có vai trò quan trọng trong quá trình này.

Bộ môn Điện tử công nghiệp - Y sinh 12 cho phép quan sát hiện tượng co rút cơ bằng cách sờ trực tiếp vào vùng điều trị, nơi cơ co rút và vồng lên theo nhịp của dòng xung điện.

TỔNG QUAN VỀ TENS

TENS, hay còn gọi là Kích thích Thần kinh Điện qua Da, là phương pháp điều trị cơn đau thể chất bằng cách sử dụng dòng điện để kích thích các dây thần kinh Phương pháp này hoạt động bằng cách gián đoạn tín hiệu đau gửi lên não, từ đó giảm cảm giác đau Ngoài ra, TENS còn giúp cơ thể sản xuất hormone endorphin, một chất giảm đau tự nhiên, và thay đổi cách não phản ứng với tín hiệu đau.

Phương pháp này áp dụng điện áp thấp và cường độ nhỏ để truyền dòng điện dọc theo các sợi thần kinh tại khu vực bị đau, từ đó làm gián đoạn tín hiệu đau gửi đến não và giảm cảm giác đau hiệu quả.

Thiết bị TENS có kích thước nhỏ gọn, tương tự như một chiếc radio, và đi kèm với hai điện cực để dán lên da Người dùng có thể dễ dàng điều chỉnh cường độ và loại dòng điện, giúp tối ưu hóa hiệu quả giảm đau.

TENS là phương pháp hiệu quả trong việc điều trị cơn đau do nhiều tình trạng bệnh khác nhau như đau lưng, đau cổ, viêm khớp, đau đầu gối, đau cơ và đau trong chu kỳ kinh nguyệt Nhiều người áp dụng TENS để giảm đau cấp tính từ chấn thương thể thao hoặc để giảm đau trong quá trình chuyển dạ Ngoài ra, bệnh nhân ung thư cũng sử dụng TENS để kiểm soát cơn đau mãn tính do bệnh lý gây ra.

2.3.2 Một số dòng TENS sử dụng trong giảm đau

Dòng Trabert, hay còn gọi là Dòng điện xung 2 – 5 và dòng Ultra-reiz, là loại dòng xung hình vuông với thời gian xung 2ms và khoảng nghỉ 5ms, tần số 143Hz, có khả năng giảm đau hiệu quả Dòng điện này rất thích hợp để kích thích các sợi thần kinh, giúp giảm đau nhanh chóng và duy trì hiệu quả trong vài giờ điều trị.

Trabert đã đề xuất 4 vị trí đặt điện cực điển hình là:

• EL I: điều trị cho vùng chẩm, vùng cổ và vai

• EL II: điều trị cho vùng ngực và cánh tay

• EL III: điều trị cho vùng ngực và lưng

• EL IV: điều trị cho vùng chân và thắt lưng

Hình 2.11 Vị trí đặt điện cực điển hình của dòng Trabert

Hiện nay, hầu hết các liệu trình điều trị bắt đầu từ một trong bốn vị trí chính, tùy thuộc vào vùng tiết đoạn chi phối bệnh, sau đó mới tiến hành điều trị tại chỗ tổn thương.

Hình 2.12 Dạng sóng dòng Trabert

TENS tần số thấp, hay còn gọi là TENS giống châm cứu, là phương pháp kích thích lặp đi lặp lại các dây thần kinh vận động, tạo ra các co cơ ngắn hoặc giật cơ Phương pháp này cũng kích thích các dây thần kinh dẫn truyền đau A-delta, giúp giảm cảm giác đau và cải thiện sức khỏe.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 19 có khả năng tạo ra cảm giác đau mạnh và ngắn, từ đó kích thích quá trình sản xuất và giải phóng opioid nội sinh.

Tần số xung từ 2-10Hz hiệu quả trong việc giảm nguy cơ đau cơ, vì tần số dưới 10Hz đã được chứng minh là tối ưu trong việc tăng cường nồng độ endorphin và enkephalin.

Hình 2.13 Dạng sóng dòng LOW TENS

HIGH TENS, hay TENS thông thường, là phương pháp TENS phổ biến nhất, thường được bệnh nhân lựa chọn đầu tiên Phương pháp này sử dụng xung ngắn, tần số cao từ 100 đến 150 Hz với cường độ vừa đủ, giúp tạo cảm giác thoải mái mà không gây co cơ để điều chỉnh cảm giác đau HIGH TENS tạo ra cảm giác châm chích và ngứa ran với cường độ dưới 30 mA, và cường độ sẽ được tăng dần cho đến khi bệnh nhân cảm thấy dễ chịu Phương pháp này hoạt động bằng cách ức chế tiền synap theo thuyết cổng kiểm soát, mang lại hiệu quả giảm đau nhanh chóng nhưng tạm thời.

Hình 2.14 Dạng sóng dòng HIGH TENS

BURST TENS là một biến thể của TENS châm cứu, với tần số được điều biến thành chuỗi từ 1 – 5Hz Phương pháp này kích thích phóng thích endorphin tại mức trung ương, mang lại hiệu quả giảm đau mạnh mẽ BURST TENS đặc biệt hiệu quả trong điều trị đau sâu và đau mạn tính.

Hình 2.15 Dạng sóng dòng BURST TENS

MODULATED TENS là một phương pháp TENS đặc biệt với sự điều chỉnh về tần số, biên độ và thời gian xung Chế độ này được phát triển để ngăn chặn hiện tượng thích nghi của cơ thể với các kích thích điện, giúp duy trì hiệu quả điều trị lâu dài.

Hình 2.16 Dạng sóng dòng MODULATED TENS

Bảng 2.1 Một số dòng TENS sử dụng trong giảm đau

Các thông số Tần số xung Thời gian xung

Thời gian điều trị (phút)

Có tác dụng giảm đau nhanh chóng và kéo dài chỉ trong vài giờ sau khi kết thúc điều trị [25]

2 - 10 Hz 200 -300 às 20-30 Được sử dụng nhằm để kích thích các huyệt vị châm cứu và điều trị hiệu quả các chứng đau mãn tính [26]

Tần số của mỗi bó xung là 1-5

Thích hợp cho những vùng đau nằm ở sâu và những trường hợp đau mạn tính

Tác dụng giảm đau nhanh nhưng giảm đau tạm thời

TENS 1 - 150Hz 50 às đến 300 às 10 – 30 Điều trị đau mãn tính hoặc cần duy trì điều trị trong thời gian dài mà không muốn cơ thể thích nghi quá mức với kích thích, tránh hiện tượng quen dòng

PHÂN TÍCH MÁY MASSAGE ĐÃ ĐƯỢC SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG NGOÀI THỊ TRƯỜNG

Máy massage xung điện là thiết bị sử dụng dòng điện sinh học tần số thấp để giảm đau mỏi tại các vị trí có điện cực dán, khác biệt hoàn toàn với các máy massage vật lý thông thường Thiết bị này rất phù hợp cho những người mắc các chứng đau liên quan đến cơ, dây thần kinh và xương khớp.

2.4.1 Máy massage xung điện AST-2012A

Hình 2.17 Máy massage xung điện AST-2012A

Máy massage xung điện AST-2012A sở hữu 25 chế độ massage và 50 mức cường độ xung điện từ thấp đến cao, lý tưởng cho những người thường xuyên gặp phải tình trạng đau nhức, căng thẳng, và đặc biệt phù hợp với người cao tuổi.

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Máy massage xung điện AST-2012A

Tên sản phẩm Máy massage xung điện AST-2012A

Kích thước sản phẩm 24 x 78.4 x150mm

Kích thước miếng dán 89 x 58mm Điện áp định mức 5V

Tần số xung 0-1000Hz Điện áp hoạt động 0-52V Đầu ra 1A

Chất liệu ABS cao cấp

2.4.2 Máy massage xung điện HV-F127

Hình 2.18 Máy massage xung điện HV-F127

Máy massage xung điện HV-F127 là giải pháp lý tưởng để giảm đau hiệu quả cho cơ và dây thần kinh Với dải tần số từ 1 đến 1.200 Hz, thiết bị này tích hợp 9 chương trình massage tự động và 4 chế độ massage đặc biệt, giúp người dùng dễ dàng lựa chọn chương trình phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Máy massage xung điện HV-F127

Tên sản phẩm Máy massage xung điện HV-F127

Hình 2.19 Máy massage xung điện Y-1018

Máy massage điện xung Y-1018 được trang bị 8 chế độ massage và 15 cấp độ điều chỉnh, phù hợp với mọi lứa tuổi Sản phẩm sử dụng 2 cặp dây điện cực và 4 miếng dán có thể thay đổi linh hoạt, cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh ở mọi vị trí trên cơ thể.

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của Máy massage xung điện cầm tay Y-1018

Tên sản phẩm Máy massage xung điện cầm tay Y-1018

Kích thước sản phẩm 9.8 x 7.8 x 2.4cm

2.4.4 Máy massage xung điện SYK-308B

Hình 2.20 Máy massage xung điện 4 miếng dán SYK-308B

Máy massage xung điện 4 miếng dán giúp giảm đau mỏi cổ, đau nhức vai gáy, lưng và các vùng cơ như bắp tay, bắp chân Sản phẩm này có 6 chế độ massage phù hợp cho 6 vị trí khác nhau và 20 cấp độ xung điện, mang lại hiệu quả tối ưu cho người sử dụng.

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của Máy massage xung điện trị liệu SYK-308B

Tên sản phẩm Máy massage xung điện trị liệu SYK-308B

Chất liệu Nhựa ABS cao cấp

Nguồn điện Sử dụng 4 pin AAA hoặc nguồn 12V qua Adapter

Cường độ xung điện 20 cấp độ

Hiển thị Màn hình LCD lớn, hiển thị rõ nét

Công suất kênh đầu ra 0,2W

Cường độ dòng điện 1mA

Biên độ xung điện Mức tối thiểu điện áp: ≤40V

Mức tối đa điện áp: ≤160V ~ 180 V

Tần số xung điện 150Hz

GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

• Kích thước: 18 mm x 20 mm x 3 mm

• CPU: Xtensa Dual-Core 32-bit LX6, hoạt động lên đến 240 MHz

• Bộ chuyển đổi ADC 12 bit, 16 kênh

• Bộ chuyển đổi DAC 8 bit: 2 kênh

• Nhiệt độ hoạt động ổn định: từ -40°C đến 85°C

• Điện áp hoạt động: từ 2.2V đến 3.6V

• Dòng tiêu thụ ổn định: 80mA [24]

2.5.2 Màn hình TFT 3.2 inch ILI9341

Màn hình cảm ứng TFT 3.2 inch ILI9341 sử dụng giao tiếp SPI, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển cảm ứng và hiển thị Hình ảnh mô tả mặt trước và mặt sau của màn hình cảm ứng điện trở này được thể hiện trong hình 3.3 bên dưới [25].

Hình 2.22 Khối hiển thị và giao tiếp

Bảng 3.4 Các chân và chức năng từng chân của màn hình TFT ILI9341

CS Tín hiệu chọn chip LCD , kích hoạt mức thấp

RESET Đặt lại tín hiệu đặt lại LCD, đặt lại mức thấp

D/C Tín hiệu chọn dữ liệu / thanh ghi LCD, mức cao: thanh ghi, mức thấp: dữ liệu SDI Tín hiệu dữ liệu ghi bus SPI

SCK Tín hiệu đồng hồ bus SPI

LED Điều khiển đèn nền LED, kết nối 3.3V

SDO Tín hiệu dữ liệu đọc bus SPI

T_CLK Chạm vào tín hiệu đồng hồ bus SPI

T_CS Tín hiệu chọn chip màn hình cảm ứng, bật mức thấp

T_DIN Chạm vào đầu vào bus SPI

T_DO Chạm đầu ra bus SPI

T_IRQ Tín hiệu ngắt màn hình cảm ứng, mức thấp khi phát hiện cảm ứng

2.5.3 Mạch tăng áp DC-DC 250W

Mạch tăng áp DC-DC 250W là giải pháp lý tưởng để nâng cao điện áp DC với hiệu suất chuyển đổi đạt tới 96% và dòng đầu ra tối đa 5A (250W), phù hợp cho nhiều ứng dụng tăng áp khác nhau.

Hình 2.23 Mạch tăng áp DC-DC 250W

Mạch giảm áp mini 360 3A là một giải pháp chuyển đổi điện áp DC-DC với đầu ra 3A, nổi bật với kích thước nhỏ gọn và hiệu suất cao Sản phẩm này lý tưởng cho việc thiết kế các mạch nguồn cho thiết bị nhỏ như mô hình, thiết bị di động và camera.

Hình 2.24 Mạch giảm áp Mini-360 3A

• Điện áp đầu ra: 1 – 17V (điều chỉnh)

2.5.5 Mạch tăng áp sạc pin 8.4V

Mạch tăng áp sạc pin 8.4V có khả năng sạc một hoặc hai pin Khi không kết nối pin hoặc chỉ gắn một pin, mạch sẽ tự động điều chỉnh điện áp đầu ra xuống 4.2V Nếu kết nối hai pin, điện áp đầu ra sẽ tự động tăng lên 8.4V.

Hình 2.25 Mạch tăng áp sạc pin 8.4V

• Điện áp sạc đầu vào: 4.6 – 5.5V

• Hỗ trợ sạc tối đa 2 pin 4.2V

• Có bảo vệ ngắn mạch, quá dòng, quá áp

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Để thực hiện đề tài trước hết cần phải thiết kế một sơ đồ mạch điện đáp ứng các yêu cần đã đặt ra Hình 3.1 dưới đây là sơ đồ khối của hệ thống mà nhóm sử dụng

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống a Khối khuếch đại

Khối khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại điện áp từ nguồn cung cấp, nhằm tăng điện áp xung điện cho máy massage b Khối đóng ngắt

Khối đóng ngắt có chức năng điều chỉnh điện áp từ khối khuếch đại, hoạt động theo tần số được phát ra từ khối điều khiển Nguồn điện áp đầu ra được lấy từ ngõ ra của khối chỉnh dòng, góp phần tạo ra xung điện massage hiệu quả.

Khối điều khiển nhận tín hiệu từ khối hiển thị và giao tiếp để xuất xung theo giá trị cài đặt Nó thực hiện các chức năng như xuất xung, dừng xuất xung và đếm thời gian một cách chính xác.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 d Khối hiển thị và giao tiếp

Khối hiển thị và giao tiếp của máy massage xung điện có nhiệm vụ hiển thị các nút chức năng và cho phép người dùng thao tác trực tiếp Tín hiệu từ các nút này sẽ được gửi đến khối vi điều khiển để thực hiện các chức năng cần thiết Để máy massage hoạt động, khối nguồn cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống, bao gồm nguồn cho vi điều khiển và khối khuếch đại điện áp.

3.1.2 Tính toán và thiết kế mạch

Khối điều khiển cần thiết để xuất xung và thao tác trên màn hình TFT, với các yêu cầu gồm 15 chân digital, kích thước nhỏ gọn, giá thành hợp lý và tốc độ xử lý nhanh Nhóm đã tiến hành so sánh các vi điều khiển để tìm ra giải pháp tối ưu.

Bảng 3.1 Bảng so sánh vi điều khiển

D0WD EEPROM ESP8266EX ATmega328P Điện áp hoạt động 3.3V, 5V 5VDC 3V ~ 3.6VDC 5V

Tần số hoạt động 240Mhz 16 MHz 80MHz/160MHz 16 MHz

30 chân GPIO 30 chân (22 chân digital)

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

Bảng 3.2 Bảng lựa chọn vi điều khiển

Nhóm quyết định lựa chọn ESP32 làm khối điều khiển cho thiết bị nhờ vào tần số hoạt động cao, giúp cải thiện tốc độ hiển thị và thao tác trên màn hình TFT một cách nhanh chóng.

Để hiển thị và thực hiện các thao tác lựa chọn chức năng của máy massage trực tiếp trên màn hình, cần đảm bảo độ phân giải cao, tính năng cảm ứng và khả năng hiển thị màu sắc bắt mắt Nhóm đã tiến hành so sánh các loại màn hình khác nhau để đáp ứng những yêu cầu này.

Bảng 3.3 Bảng lựa chọn linh kiện cho khối hiển thị và giao tiếp

128x64 TFT 3.2 inch Oled Độ phân giải cao X X ✓ ✓

Khả năng hiển thị màu sắc X X ✓ ✓

Từ bảng so sánh trên, nhóm quyết định chọn màn hình TFT 3.2 inch

Khối khuếch đại là một phần quan trọng trong việc tăng điện áp từ 7.2V lên khoảng 50V để tác động đến các cơ Module tăng áp 250W được thiết kế nhỏ gọn, đáp ứng tốt yêu cầu này Mạch khuếch đại cho phép điều chỉnh điện áp ngõ ra một cách linh hoạt thông qua biến trở tích hợp trên mạch.

Tiêu chí Arduino Uno ESP8266 ESP32

Tốc độ sử lý cao X X ✓

Khối đóng ngắt hoạt động như một công tắc để điều khiển điện áp theo tần số xung điện, với điện áp ngõ ra tối đa 55V và tần số dưới 1000Hz Transistor 2N5551, với tần số chuyển đổi 100 MHz và điện áp cực đại VCBO = 160V, VCEO = 180V, VEBO = 6V, đáp ứng tốt yêu cầu cho việc đóng ngắt điện theo tần số của xung điện.

ESP32 hoạt động với điện áp 3.3V và dòng xung qua cực C đạt 10mA Để đảm bảo transistor hoạt động ở chế độ bảo hòa, cần tăng dòng điện Ib, thường bằng cách giảm giá trị hfe Do đó, giá trị hfe được khuyến nghị là khoảng 40.

Chọn điện trở qua cực B để Transistor 2N5551 hoạt động ở chế độ bảo hòa, ta có:

Nhóm thiết kế được sơ đồ nguyên lý khối đóng ngắt như hình 3.2

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối đóng ngắt

Khối điều chỉnh dòng điện của xung điện đảm bảo ngõ ra được điều chỉnh an toàn cho cơ thể người, với dòng điện an toàn Iat DC = 50mA Mục tiêu là thiết kế mạch có dòng điện thay đổi từ 5 – 20mA, nằm trong vùng an toàn cho cơ thể, nhằm tăng giảm cường độ xung điện cho máy massage Nhóm nghiên cứu đã phát triển sơ đồ thiết kế mạch điều chỉnh dòng điện như thể hiện trong hình 3.3.

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối điều chỉnh dòng

- Nguồn cung cấp từ mạch khuếch đại là VO_BO+ = 55V

- R5, R5, R7, và biến trở VR3 xác định dòng điện qua transistor và điện áp đầu ra

- T1, T2 là 2 transistor pnp mắc darlington nhằm tăng hệ số khuếch đại hfe

Transistor A1013 được lựa chọn cho mạch tăng áp do khả năng chịu điện áp tối thiểu 55V, đảm bảo điện áp đầu ra đạt yêu cầu Các thông số kỹ thuật của A1013 đáp ứng đầy đủ tiêu chí mà nhóm đã đề ra.

• Điện áp cực đại Vcb: 160V

• Điện áp cực đại Vce: 160V

• Điện áp cực đại Veb: 6V

Dòng điện ngõ ra sẽ được điều chỉnh thông qua R6 và biến trở RV3 từ 100Ω đến 10.1kΩ 2 Transistor mắc kiểu Darlington nên hfe = 10000

❖ Khi biến trở về 0Ω (R8 = 0Ω) Ta có:

2.2𝑘+0.38/10000= −21.36𝑚𝐴 Dấu âm trên IE chỉ ra rằng dòng điện giả định trong phân tích Kirchhoff trái ngược với dòng thực tế Từ IE ta có thể xác định IC như sau:

IC = IE = 21.36mA (nằm trong vùng an toàn đối với cơ thể người)

❖ Tương tự, khi biến trở ở mức đối đa 10k Ω (RV3 = 10kΩ) Ta có:

IC = IE = 5.37mA (nằm trong vùng an toàn đối với cơ thể người)

Nhóm thiết kế thiết bị sử dụng pin sạc với 2 pin lipo 3.7V (4.2V khi đầy) mắc nối tiếp, tạo ra điện áp 7.2V (8.4V khi đầy) Mạch giảm áp (U3) cung cấp điện áp ổn định 7.2V cho mạch tăng áp, tạo ra điện áp 55V (OUT_BO) phục vụ cho việc cấp xung điện, đồng thời mạch ổn áp 5V (VCC) cung cấp cho vi điều khiển qua IC7805 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn được trình bày trong hình 3.4.

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn.

THI CÔNG HỆ THỐNG

Dựa trên sơ đồ nguyên lý, sau khi thử nghiệm mạch trên breadboard và làm mạch thủ công bằng linh kiện cắm ổn định, nhóm đã quyết định thiết kế mạch in bằng phần mềm Eagle Việc sử dụng linh kiện dán giúp đảm bảo mạch in có kích thước nhỏ gọn và hiệu quả cao nhất với kiểu đi dây hai lớp Sự tỉ mỉ và cẩn thận trong từng bước thiết kế nhằm tối ưu hóa không gian của mạch.

Hình 4.1 Mạch in mặt trên trên phần mềm Eagle

Hình 4.2 Mạch in mặt dưới trên phần mềm Eagle

Sau khi hoàn tất thiết kế mạch in trên phần mềm Eagle, nhóm đã tiến hành đặt hàng sản xuất để tạo ra sản phẩm mạch in hoàn chỉnh, như thể hiện trong hình 4.3.

Hình 4.3 Mạch in mặt trên sau khi thi công

Hình 4.4 trình bày mạch in mặt dưới sau khi thi công Để đảm bảo quá trình lắp ráp và gắn linh kiện vào mạch diễn ra chính xác, nhóm đã tổng hợp danh sách linh kiện sử dụng thành bảng tổng hợp.

Bảng 4.1 Bảng thống kê các linh kiện

STT Tên linh kiện Giá trị Dạng vỏ Số lượng

1 IC ổn áp 7805 1A TO252 1 IC dán 2.500

8 Điện trở 7.5kΩ R2010 1 Điện trở dán 200

9 Điện trở 470Ω R2010 1 Điện trở dán 200

12 Mạch tăng áp sạc pin 8.4V 5V-2A 1 Xuyên lỗ 55.000

15 Biến trở 10kΩ 0.25W RV09S 1 Xuyên lỗ 2.000

7 tiếp điểm 2.54mm dài 10cm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 cái

Màn hình cảm ứng TFT

4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra

Sau khi hoàn thành thiết kế mạch in PCB, nhóm tiến hành hàn gắn các linh kiện lên board mạch Việc kiểm tra được thực hiện bằng mắt thường kết hợp với đồng hồ VOM để đo thông mạch và kiểm tra ngắn mạch các đường đồng cũng như các chân linh kiện, nhằm đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả.

Hình 4.5 Mặt trước của bo mạch sau khi thi công và hàn dán các linh kiện

Sau khi hoàn tất việc hàn các linh kiện lên bo mạch, nhóm tiến hành kết nối pin, mạch tăng áp, jack sạc và màn hình để tạo thành một hệ thống mạch hoàn chỉnh, như thể hiện trong hình 4.6.

Hình 4.6 Mạch hoàn chỉnh được kết nối tất cả các linh kiện lại với nhau.

ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

4.2.1 Đóng gói bộ điều khiển

Sau khi hàn các linh kiện vào board mạch, nhóm đã sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế vỏ hộp cho thiết bị Hộp có kích thước 120x75x28mm, được chia thành hai phần: nắp và thân hộp Để tạo mẫu thực tế, công nghệ in 3D đã được áp dụng, giúp hiện thực hóa thiết kế một cách chính xác.

Hình 4.7 Thân hộp được thiết kế bằng phần mềm SolidWork

Hình 4.8a Mặt trên nắp Hình 4.8b Mặt dưới nắp

Hình 4.9 Bánh xe dùng để điều chỉnh mức độ

Sau khi hoàn thiện thiết kế mô hình cho hệ thống, nhóm đã tiến hành lắp ráp các thành phần của máy massage theo đúng bản thiết kế, nhằm tạo ra một thiết bị hoàn chỉnh.

Hình 4.10 Hình ảnh bố trí các thành phần chính của máy massage

Sau khi lắp ráp các khối của hệ thống vào trong hộp, nhóm tiến hành bôi keo và vặn ốc để hoàn thiện thiết bị, như mô tả trong các hình ảnh bên dưới.

Hình 4.11 Mặt trên máy massage

Hình 4.12a Mặt cạnh trái máy massage Hình 4.12b Mặt cạnh phải máy massage

Nút nguồn Đèn báo sạc Tăng giảm cường độ

Hình 4.13a Mặt cạnh trên máy massage Hình 4.13b Mặt cạnh dưới máy massage

Hình 4.14 Mô hình máy massage xung điện sau khi hoàn thành.

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG

4.3.1 Lưu đồ giải thuật Để xây dựng quy trình điều khiển, nhóm tiến hành viết lưu đồ giải thuật Lưu đồ mô tả tuần tự các bước mà vi xử lý thực hiện Để thuận tiện trong việc xây dựng lưu đồ, hệ thống được chia làm 2 phần chính gồm lưu đồ chương trình chính và lưu đồ các chương trình con

Jack sạc Jack điện cực

4.3.1.1 Lưu đồ giải thuật chương trình chính

Hình 4.15 Lưu đồ chương trình chính

Khi khởi động, màn hình hiển thị giao diện đầu tiên cho phép người dùng chọn các chế độ như TAP, KNEAD, PUSH và RUB Người dùng cũng có thể chuyển sang giao diện thứ hai để lựa chọn các chế độ khác như SHOULDER, JOINT, ARM, LEG, SOLE và WAIST.

Nhấn giữ nút thời gian (số 15 trên màn hình) trong 1.5 giây để truy cập giao diện cài đặt thời gian massage Nếu không thực hiện thao tác này, thời gian mặc định sẽ là 15 phút.

Sau khi chọn chế độ massage, hệ thống sẽ gán lựa chọn theo thứ tự từ 0 đến 9 tương ứng với từng chế độ Khi nhấn START, hệ thống kiểm tra chế độ đã chọn và xuất xung theo chế độ đó, với thời gian mặc định là 15 phút nếu không thay đổi Giao diện xuất xung sẽ hiển thị theo chế độ tương ứng Nếu nhấn CHANGE sau khi nhấn START, hệ thống sẽ ngừng xuất xung và quay lại chương trình chọn chế độ.

4.3.1.2 Lưu đồ giải thuật các chương trình con

Chương trình con bao gồm các chức năng thiết bị như chọn chế độ, thay đổi thời gian và kiểm tra chế độ Lưu đồ giải thuật cho chương trình "Chọn chế độ" thể hiện quy trình hoạt động rõ ràng và hiệu quả.

Khi người dùng chọn chế độ massage trong chương trình, hệ thống sẽ gán biến “chedo” từ 0 đến 9 tương ứng với từng chế độ Cụ thể, nếu chọn chế độ TAP, biến “chedo” sẽ được gán là 0, và nếu chọn chế độ KNEAD, biến sẽ là 1 Các chế độ khác cũng được gán tương tự, và tên chế độ đã chọn sẽ được hiển thị trên nền màu xanh dương trên màn hình.

Giao diện 1 hiển thị gồm 4 chế độ: TAP, KNEAD, PUSH và RUB Giao diện 2 gồm 6 chế độ cho 6 vùng trên cơ thể: SHOULDER, JOINT, ARM, LEG, SOLE và WAIST

Hình 4.16 Lưu đồ chương trình “chọn chế độ”

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51 b Lưu đồ giải thuật chương trình “Thay đổi thời gian”

Hình 4.17 Lưu đồ chương trình “Thay đổi thời gian”

Trong chương trình thay đổi thời gian, biến "luutg" được sử dụng để cài đặt giá trị thời gian cho một chương trình massage, với đơn vị tính là phút Mặc định, thời gian của chương trình là 15 phút Người dùng có thể điều chỉnh giá trị này bằng cách nhấn nút tăng hoặc giảm trên màn hình.

Biến "luutg" sẽ tăng hoặc giảm một đơn vị mỗi khi nhấn nút, và giá trị sẽ được hiển thị trên màn hình Nếu giá trị "luutg" vượt quá 15 khi nhấn tăng, nó sẽ được đặt lại thành 1 Ngược lại, nếu nhấn giảm khiến "luutg" nhỏ hơn 1, giá trị sẽ không thay đổi Sau đó, nếu nhấn nút SAVE, thời gian massage sẽ được thiết lập bằng giá trị của biến "luutg"; nếu nhấn BACK, biến sẽ trở về giá trị trước đó.

“luutg” sẽ mặc định bằng 15 c.Lưu đồ giải thuật chương trình “Kiểm tra chế độ”

Sau khi nhấn nút START, đầu tiên chương trình sẽ kiểm tra xem giá trị biến

“luutg” có lớn hơn 0 hay không để thực hiện chương trình xuất xung, nếu

Nếu biến “luutg” lớn hơn 0, chương trình sẽ kiểm tra giá trị của biến “chedo” để xác định chế độ xuất xung phù hợp và hiển thị giao diện tương ứng trên màn hình Dựa vào các biến “luutg” và “chedo”, chương trình sẽ tiến hành xuất xung theo lựa chọn của người dùng.

Hình 4.18 Lưu đồ chương trình “Kiểm tra chế độ”

4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã sử dụng phần mềm lập trình Arduino IDE, một công cụ mã nguồn mở giúp viết và biên dịch mã cho module Arduino Khi người dùng viết mã và biên dịch, phần mềm sẽ tạo ra file Hex, là các file thập phân Hexa mà Arduino có thể hiểu Những file này sau đó được gửi đến bo mạch qua cáp USB, đảm bảo rằng mỗi bộ Arduino đều được tích hợp đầy đủ chức năng.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 54 sử dụng bộ vi điều khiển để nhận file hex và thực hiện mã lệnh đã được viết Phần mềm IDE hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình C và C++.

Hình 4.19 Logo phần mềm lập trình Arduino IDE

Hình 4.20 Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

Các thành phần trên Arduino IDE:

1 Verify Sketch: kiểm tra code

2 Upload and compile: nạp code cho board Arduino

3 New sketch: mở sketch mới

4 Open sketch: mở sketch đã có

6 Serial monitor: màn hình gửi dữ liệu từ Arduino lên máy tính

7 Vùng lập trình: soạn thảo chương trình cần dùng cho sản phẩm

8 Output panel: thông báo các thông tin lỗi của chương trình hoặc các vấn đề liên quan đến chương trình được lập.

VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC

❖ Để sử dụng an toàn và hiệu quả máy massage xung điện cần tuân thủ các bước sau đây:

Bước 1: Bật công tắc nguồn

Để đạt hiệu quả massage tốt nhất, hãy dán 2 miếng điện cực lên vùng cần điều trị, đảm bảo chúng cách nhau ít nhất 2.5cm và không chạm hoặc chồng lên nhau Trước khi dán, cần kiểm tra rằng vùng da sạch sẽ, khô ráo và khỏe mạnh.

Để cài đặt thời gian massage, bạn hãy nhấn giữ nút thời gian (số 15 trên màn hình) trong khoảng 1.5 giây cho đến khi giao diện cài đặt hiển thị Sau đó, bạn có thể điều chỉnh thời gian massage mong muốn bằng cách nhấn tăng hoặc giảm Nếu không thực hiện lựa chọn, thời gian mặc định sẽ là 15 phút.

Để bắt đầu, hãy chọn chế độ massage mong muốn trên màn hình Sau đó, xoay bánh xe ở bên phải máy massage để điều chỉnh cường độ xung điện, đảm bảo mang lại cảm giác thoải mái nhất cho bạn.

Để bắt đầu quá trình massage, hãy chạm vào nút START trên màn hình; máy sẽ hiển thị giao diện tương ứng với từng chế độ massage Khi thời gian kết thúc, máy sẽ tự động ngừng xuất xung và hiển thị thông báo “DONE!” Nếu bạn muốn dừng massage ngay lập tức, chỉ cần nhấn nút CHANGE.

Bước 6: Tắt máy khi không sử dụng và cắm sạc nếu thấy màn hình máy massage bị giảm độ sáng

❖ Để đạt được hiệu quả tối ưu, nên dán điện cực theo mô tả như hình 4.21

Hình 4.21 Vị trí đặt miếng dán điện cực

CHƯƠNG 5 KẾT QUẨ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ ĐÁNH GIÁ

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

5.1.1 Kết quả tổng quan đạt được

Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, nhóm đã tích lũy được kiến thức và kỹ năng quan trọng trong thiết kế và thi công Nhóm đã học cách sử dụng ESP32 và module tăng áp, lập trình và điều khiển tín hiệu qua màn hình cảm ứng TFT ILI9341, thiết kế mạch điều chỉnh cường độ dòng điện, và thiết kế bo mạch bằng phần mềm Eagle Ngoài ra, nhóm còn biết cách thiết kế mô hình 3D trên phần mềm SolidWorks Từ những kiến thức và kinh nghiệm này, nhóm đã thành công trong việc xây dựng mô hình máy massage xung điện.

Sau khi hoàn thành đề tài, nhóm đã phát triển thành công máy massage xung điện với các tính năng đáp ứng yêu cầu ban đầu Máy được trang bị màn hình cảm ứng TFT ILI9341 cho phép người dùng dễ dàng lựa chọn chế độ massage theo nhu cầu cá nhân Nhờ vào module tăng áp và thiết kế mạch điện hiệu quả, máy hoạt động ổn định và đảm bảo an toàn cho người sử dụng Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy máy hoạt động đúng thiết kế và mang lại hiệu quả massage tốt, giúp thư giãn cơ bắp.

Nhóm đã thiết kế và thi công bo mạch sử dụng linh kiện dán trên phần mềm Eagle, đảm bảo tính thẩm mỹ và kích thước nhỏ gọn cho sản phẩm.

5.1.2 Kết quả thi công phần cứng

Nhóm đã thành công trong việc thiết kế và thi công bo mạch chính bằng linh kiện dán (SMD) trên phần mềm Eagle Bo mạch tích hợp các thành phần quan trọng như vi điều khiển ESP32, module giảm áp, nguồn 5V, và khối điều chỉnh dòng Kết nối bo mạch với module tăng áp, màn hình và pin là bước tiếp theo trong quy trình phát triển.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 58 chuyên về mạch sạc, với quy trình lắp ráp và hàn linh kiện được thực hiện một cách chính xác Điều này đảm bảo rằng bo mạch hoạt động ổn định và không gặp phải lỗi kỹ thuật nào.

Đèn báo sạc pin có hai trạng thái: đèn đỏ sáng khi máy đang sạc (hình 5.1a) và đèn xanh sáng khi pin đã đầy (hình 5.1b) Khi pin được sạc đầy, đèn đỏ sẽ tắt để chuyển sang đèn xanh, báo hiệu rằng pin đã hoàn tất quá trình sạc.

5.1.3 Giao diện điều khiển hệ thống

Dưới đây là hình ảnh giao diện máy massage xung điện với màn hình TFT ILI9341 3.2 inch, hiển thị rõ ràng các thành phần và chức năng Giao diện chính cung cấp thông tin về các chế độ và chức năng của máy, giúp người dùng dễ dàng thao tác và lựa chọn.

Sau khi cấp nguồn, màn hình sẽ hiển thị giao diện như hình bên dưới để lựa chọn chế độ massage

Hình 5.2 Giao diện hiển thị các chế độ và chức năng

Hình 5.3 Máy đang được lựa chọn chế độ TAP b Giao diện điều chỉnh thời gian

Hình 5.4 Máy đang ở chế độ điều chỉnh thời gian massage

Khi bạn nhấn giữ nút điều chỉnh thời gian trong khoảng 1.5 giây, máy sẽ hiển thị giao diện điều chỉnh thời gian Tại đây, bạn có thể nhấn để tăng hoặc giảm số phút sử dụng máy theo ý muốn.

SAVE để lưu thời gian cài đặt đó, Nhấn BACK để quay lại giao diện chính (thời gian mặc định lại là 15 phút)

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 c Giao diện hiển thị khi máy đang xuất xung

Hình 5.5 Giao diện hiển thị khi máy đang xuất xung ở chế độ SHOULDER

Khi bạn chọn chế độ SHOULDER và nhấn START, màn hình sẽ hiển thị giao diện tương ứng, giống như hình 5.5 Tương tự, các chế độ khác cũng sẽ hiển thị tên chế độ và biểu tượng đã chọn Khung màu xanh dương sẽ hiển thị thời gian đếm ngược, trong khi khung màu đỏ sẽ xuất hiện khi bạn nhấn nút, khiến máy ngừng cấp xung và đếm thời gian, sau đó quay lại giao diện chính.

Hình 5.6a Mô tả vị trí dán điện cực chế độ ARM

Hình 5.6b Giao diện hiển thị khi máy đang xuất xung ở chế độ ARM

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61 d Giao diện hiển thị khi máy đã thực hiện xong chương trình xuất xung

Hình 5.7 Giao diện hiển thị khi máy hoàn thành xuất xung chế độ SHOULDER

Sau khi thực hiện xuất xung trong khoảng thời gian đã lựa chọn, máy ngừng xuất xung và hiển thị “DONE!” như hình 5.7

5.1.4 Kết quả xung điện đo được từ Oscilloscope

Nhóm đã sử dụng máy hiện sóng để kiểm tra dạng sóng và tần số của thiết bị ở từng chế độ khác nhau Kết quả của xung điện phát ra được đo đạc và thể hiện qua các hình ảnh bên dưới.

Chế độ Đấm bóp (TAP) sử dụng xung điện với tần số từ 1-6Hz, nằm trong khoảng tần số thấp mà cơ thể con người có thể cảm nhận dưới dạng các xung riêng biệt Tần số này rất phù hợp để tạo ra cảm giác “vỗ”, giúp người dùng cảm nhận từng xung giống như những cú vỗ tay nhẹ nhàng.

Hình 5.8 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ TAP

Hình 5.9 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ KNEAD

Chế độ xoa bóp (Knead) sử dụng tần số xung điện dao động từ 4 đến 5Hz cho mỗi bó xung, với thời gian nghỉ giữa các bó khoảng 2 giây, nhanh hơn so với chế độ Đấm bóp.

Vì tần số cao hơn sẽ tạo ra xung nhanh và liên tiếp, tạo cảm giác xoa bóp liên tục và nhịp nhàng

Hình 5.10 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ PUSH

Chế độ ấn (Push) sử dụng tần số xung điện từ 4 – 6Hz cho mỗi bó xung, với thời gian nghỉ giữa các bó khoảng 2 giây Mỗi bó xung có nhiều xung hơn so với hai chế độ trước đó và thời gian xung dài hơn (15ms), giúp tạo ra tác động mạnh mẽ và cảm giác chắc chắn hơn.

Hình 5.11 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ RUB

Chế độ day (Rub) sử dụng tần số xung điện khoảng 6 Hz cho mỗi bó xung, với thời gian nghỉ giữa các bó xung là khoảng 2 giây Thời gian xung ngắn và số lượng xung điện trong mỗi bó nhiều, mang lại cảm giác xoa bóp liên tục và hiệu quả.

Hình 5.12 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ SHOULDER

Hình 5.13 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ JOINT

Hình 5.14 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ ARM

Hình 5.15 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ LEG

Hình 5.16 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ SOLE

Hình 5.17 Kiểm tra dạng sóng và tần số của máy ở chế độ WAIST

Các chế độ SHOULDER, JOINT, ARM, LEG, SOLE và WAIST phát ra các xung điện khác nhau, kết hợp giữa các chế độ TAP, KNEAD, PUSH và RUB để tạo ra cảm giác massage đa dạng Ở chế độ SHOULDER, xung điện ít và thời gian nghỉ dài, mang lại cảm giác giật nhịp cho vùng vai Chế độ JOINT với số lượng xung nhiều giúp massage sâu và mạnh, hỗ trợ giảm đau cho các khớp Trong khi đó, chế độ ARM và LEG có sự thay đổi linh hoạt về số lượng xung và khoảng nghỉ, phù hợp với cơ bắp lớn hơn và nhu cầu massage mạnh mẽ hơn Chế độ SOLE tập trung kích thích huyệt đạo trên lòng bàn chân với xung đơn và thời gian nghỉ dài, giúp cải thiện tuần hoàn máu và giảm mệt mỏi Cuối cùng, chế độ WAIST với số lượng xung nhiều và thời gian nghỉ ngắn tạo cảm giác rung mạnh mẽ, giúp giảm đau lưng và căng thẳng cơ.

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

Sau thời gian nghiên cứu và thi công, nhóm đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY MASSAGE XUNG ĐIỆN”

Mô hình máy massage xung điện được thiết kế dựa trên ESP32, với 4 chế độ massage giảm đau và 6 chương trình tự động cho các vùng cụ thể như vai, gối, cánh tay, chân, lòng bàn chân và eo, đã hoàn thành tốt mục tiêu đề ra.

− Có thể điều chỉnh thời gian massage tùy theo nhu cầu mong muốn của người dùng thông qua màn hình cảm ứng TFT ILI9341 3.2 inch

− Phần cứng được thiết kế tương đối nhỏ gọn, dễ sử dụng và bảo quản

− Giao diện thiết kế dễ nhìn, dễ thao tác khi sử dụng

− Đa dạng các chế độ, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

Giao diện trực quan trên màn hình giúp người dùng dễ dàng thao tác và sử dụng máy Tần số xung được tạo ra đã được kiểm tra và xác nhận đúng theo lý thuyết nghiên cứu.

Tác động của dòng điện lên cơ thể con người phụ thuộc vào cơ địa và khả năng cảm nhận riêng của mỗi người Do đó, không thể đánh giá một cách chung cho tất cả mọi người.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh 68 đã tiến hành khảo sát mức độ hài lòng của người sử dụng máy massage xung điện Kết quả cho thấy người dùng rất hài lòng với sản phẩm, đặc biệt về khả năng tương tác, tính dễ sử dụng và hiệu quả trong việc giảm đau mỏi cơ bắp Thông tin chi tiết về kết quả đánh giá được trình bày trong mục Phụ lục.

Tiêu đề	Thiết Kế Và Thi Công Máy Massage Xung Điện
Tác giả	Đoàn Chánh Tính, Đặng Thanh Tuấn
Người hướng dẫn	ThS. Võ Đức Dũng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Y Sinh
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	6,3 MB