4.1.1 Thi công board mạch
Để tránh những thiếu sót trong quá trình thi công board mạch nên sẽ liệt kê tất cả các linh kiện được sử dụng trong mạch và các bước để tiến hành thi công mạch như trong bảng 4.1.
Sau khi liệt kê tất cả các linh kiện được sử dụng trong mạch thì chuyển qua giai đoạn thi công mạch. Sau đây là quy trình thi công mạch:
1. Liệt kê các linh kiện, sắp xếp trên phần mềm mô phỏng Protues. 2. Vẽ mạch in, sắp xếp các linh kiện trên mạch in, xuất file pdf.
3. Tiến hành in mạch, ủi mạch trên board đồng và rửa mạch (bằng dung dịch rửa mạch chuyên dùng).
4. Kiểm tra hở mạch tại tại đường đi dây của từng linh kiện (Sử dụng VOM để kiểm tra)
5. Tiến hành khoan, hàn linh kiện và kiểm tra kỹ lưỡng các linh kiện sau quá trình hàn.
4.1.2Quá trình thi công các khối và kiểm tra
a. Lắp ráp và kiểm tra khối nguồn
(a) (b)
Hình 4.1 Mặt dưới (a) và mặt trên (b) của khối nguồn sau khi hàn xong.
Hình 4.1 thể hiện các linh kiện và vị trí từng linh kiện trong khối nguồn sau khi hàn, hình 4.1a là mặt dưới của khối nguồn, hình 4.1b là mặt trên của khối nguồn.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện được sử dụng trong mạch
STT Tên linh kiện Giá trị Số
lượng Chú thích
1 IC ổn áp 7805 1A 1 Có tản nhiệt 2 Cầu diode KBP 307 50-1000V/3A 1 -
3 Tụ 1000uF, 25V 1 - 4 Tụ 10uF, 25V 1 - 5 Tụ 1nF, 25V 2 - 6 Biến trở 104 1 - 7 Thanh trở 1k 1 - 8 Điện trở 330Ω 3 - 9 LED 5V 2 - 10 PIC16F877A 5V 1 Có đế 11 Thạch anh 20MHz 1 -
12 Domino 2 - 2 Dùng cho Driver và nguồn vào 13 Domino 3 - 1 Dùng để kết nối đất
14 Domino 4 - 1 Dùng cho Driver
15 Domino 8 - 1 Dùng cho 8 nhút nhấn 16 Hàng rào 16 - 1 Dùng kết nối LCD
17 Transistor C1815 - 1 -
18 Buzzer - 1 -
Kết quả kiểm tra nguồn vào và nguồn ra được thể hiện ở hình 4.2. Hình 4.2 a cho thấy kết quả đo nguồn vào là 12.14V và nguồn ra là 4.97V được thể hiện ở hình 4.2b. Cả 2 giá trị đều nằm ở mức cho phép.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
(a) (b)
Hình 4.2 Kết quả đo điện áp ngõ vào (a) và điện áp ngõ ra (b) của khối nguồn. Nhận xét: Kết quả điệp áp ngõ ra của khối nguồn là khoảng 5V, đáp ứng được mục tiêu đặt ra của khối nguồn. Về độ ổn định, nhóm tiến hành đo ngõ ra của khối nguồn nhiều lần, các kết quả điện áp thu được được nhóm trình bày trên bảng 4.2 như sau:
Bảng 4.2 Kết quả điện áp ngõ vào và ngõ ra của khối nguồn.
STT đo Giá trị điện áp ngõ vào (V) Giá trị điện áp ngõ ra (V)
01 12.15 5.01
02 12.1 4.97
03 12 5.0
04 12.13 4.9
05 12.15 5.0
Từ bảng 4.2, ta có thể kết luận độ ổn định của khối nguồn là tương đối cao, tuy không chính xác 100% nhưng kết quả nằm trong mức cho phép và vẫn chấp nhận được. b, Lắp ráp và kiểm tra khối vi điều khiển PIC16f877A.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
(a) (b)
Hình 4.3 Mặt dưới (a) và mặt trên (b) của vi điều khiển sau khi hàn.
Hình 4.3 thể hiện vi điều khiển sau khi được hàn, quá trình hàn thì hàn các chân đế của vi điều khiển (không phải hàn trực tiếp các chân của vi điều khiển lên board mạch, vì như thế sẽ làm phát sinh nhiệt trên các chân dẫn đến bị hỏng).
Nhóm tiến hành kiểm tra các chân của PIC bằng cách sử dụng VOM đo kiểm tra hở mạch từ vị trí các chân PIC đến các linh kiện. Qua quá trình kiểm tra, nhóm xác định các chân đúng vị trí và không có chân nào bị hở mạch trong quá trình thi công.
c, Lắp ráp và kiểm tra khối ngõ vào
(a) (b)
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Hình 4.4 thể hiện vị trí của các nút nhấn, không hàn trực tiếp các nút nhấn lên board mạch vì nút nhấn phải được đặt ở mặt trên của hệ thống để người dùng dễ dàng thao tác. Thay vào đó, domino 8 ngõ ra được sử dụng để kết nối 8 nút nhấn với vi điều khiển.
Qua quá trình hàn và kiểm tra (kiểm tra tương tự như cách kiểm tra chân PIC), nhóm xác định các chân của nút nhấn kết nối đúng với các chân của PIC và không có hiện tưởng hở mạch đối với từng nút nhấn.
d. Lắp ráp và kiểm tra khối ngõ ra (LCD và Driver)
(a) (b)
Hình 4.5 Mặt dưới (a) và mặt trên (b) của khối output sau khi hàn, vị trí số 1 là chân cắm LCD, vị trí số 2 là chân cắm driver.
Hình 4.5 thể hiện vị trí của LCD và driver. Sử dụng hàng rào 16 chân để kết nối với 16 chân của LCD thông qua dây bus tín hiệu (vì LCD phải được đặt ở vị trí mặt trên của hệ thống), đồng thời 2 domino: 1 domino 4 ngõ ra và 1 domino 2 ngõ ra được sử dụng để kết nối với driver thông qua dây tín hiệu.
Nhóm sử dụng tương tự như cách kiểm tra 2 khối trước, xác định khối LCD và Driver không xuất hiện bất kì lỗi nào. Sau khi hàn từng khối lại với nhau thì tạo thành board mạch hoàn chỉnh như được mô tả ở hình 4.6. Trong hình 4.6 b, vị trí số 1 là khối nguồn, vị trí số 2 là khối ngõ vào (8 nút nhấn), vị trí số 3 là vi điều khiển PIC16F877A, vị trí số 4 là driver, vị trí số 5 là dùng để nối đất, vị trí số 6 là thanh rào để kết nối LCD. Như vậy, sau khi thi công board mạch (hàn tất cả các linh kiện trên board mạch) và kiểm tra thì nhóm vẫn chưa phát hiện bất kỳ lỗi nào khi thi công.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
(a) (b)
Hình 4.6 Mặt dưới (a) và mặt trên (b) của board mạch sau khi hàn.
4.2 THI CÔNG MÔ HÌNH
4.2.1 Cố định bộ điều khiển với mô hình
Board mạch sau khi hoàn thành và kiểm tra xong thì được cố định bởi các trụ đồng lên trên tấm mica, đồng thời driver cũng được cố định.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Vị trí số 1 là board mạch sau khi được cố định, vị trí số 2 là driver.
4.2.2 Thi công mô hình
a. Thi công khung cơ khí của hệ thống
Nhóm tiến hành lắp ráp và cố định khung cơ khí mặt trên và dưới cho hệ thống.
(a) (b)
Hình 4.8 Mặt dưới (a) và mặt trên (b) khung cơ khí hệ thống.
Hình 4.8 a là khung cơ khí dùng để cố định mặt dưới và các mặt bên của hệ thống, có kích thước 28cmx24cm; hình 4.8 b là khung cơ khí dùng để cố định mặt trên của hệ thống, có kích thước 28cmx17cm.
Sau khi cố định khung cơ khí, nhóm tiến hành thi công các mặt bên của hệ thống bao gồm 1 mặt sau, một mặt trên và 2 mặt 2 bên. Trong đó, mặt trên cố định LCD và các nút nhấn, mặt sau gồm 1 chân cắm Adapter nguồn, một ngõ ra cho chức năng số 2 và một công tắt nguồn.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
(a) (b)
Hình 4.9 Mặt trên (a) chưa khi nối dây và mặt trên (b) khi đã kết nối các dây dẫn. Hình 4.9 a thể hiện mặt trên của hệ thống, vị trí số 1 là LCD được cố định bằng 4 con ốc, vị trí số 2 là 7 nút nhấn được cố định bằng con tán để hỗ trợ thực hiện các chức năng của hệ thống. Hình 4.9 b là mặt dưới của mặt trên hệ thống, vị trí số 1 là mặt dưới của LCD, vị trí số 2 thể hiện việc hàn dây dẫn vào 7 nút nhấn.
Hình 4.10 Mặt sau của hệ thống.
Mặt sau của hệ thống bao gồm một công tắt nguồn (vị trí số 1), một ngõ cắm nguồn Adapter (vị trí số 3), một vị trí cắm dây tín hiệu cho chức năng kiểm soát đau (vị trí số 2). Sau khi thi công xong 4 mặt bên của hệ thống, nhóm tiến hành cố định lên 2 khung cơ khí.
Hình 4.11 a là góc nhìn thẳng đứng từ trên xuống dưới của hệ thống bao gồm khung cơ khí, board mạch và các mặt bên; hình 4.11 b giống như hình 4.11 a nhưng đã cố định thêm mặt trên của hệ thống; hình 4.11 c là góc chụp nghiêng của hệ thống, sau khi đã cố định tất cả các mặt bên, board mạch và driver.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
(a) (b)
(c)
Hình 4.11 Hệ thống sau khi được cố định các mặt bên.
Nhóm sử dụng giấy màu dán lên các mặt bên để tăng tính thẩm mĩ cho hệ thống. b. Thi công giá đỡ kim tiêm và motor bước
Kết nối motor bước và vitme thông qua khớp nối như được mô tả ở hình 4.12. Vị trí số 1 là 2 thanh bu lông có kích thước 22cm, ɵ5 dùng để cố định hệ thống cơ khí của bơm tiêm điện lên hệ thống, vị trí số 2 là vitme, vị trí số 3 là khớp nối vitme với motor bước, vị trí số 4 là motor bước.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Hình 4.12 Motor bước sau khi kết nối với vitme.
Kết nối giá đỡ kim tiêm: Giá đỡ kim tiêm được chia thành 3 phần (như đã trình bày ở chương 3).
(a) (b) (c)
Hình 4.13 3 phần của giá đỡ kim tiêm.
Hình 4.13 a là phẩn chuyển động tịnh tiến của hệ thống để đẩy bơm tiêm, sở dĩ đẩy được là vì đã được cố định với đai ốc, khi vitme xoay sẽ làm đai ốc chuyển động tịnh tiến; hình 4.13 b là khối đỡ kim tiêm, hình 4.13 c là khối cố địng kim tiêm. Cụ thể hơn sẽ được trình bày ở hình 4.14, vị trí số 1 dùng để làm giá đỡ kim tiêm, vị trí số 2 để cố định kim tiêm khi truyền dịch, vị trí số 3 chuyển động tịnh tiến giúp truyền thuốc. Sau khi cố định khối giá đỡ sẽ tiến hành cố định khối giá đỡ lên khung cơ khí để toàn thành hệ thống hoàn chỉnh (như hình 4.15).
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Hình 4.15 Hệ thống sau khi thi công hoàn chỉnh.
4.3 LƯU ĐỒ VÀ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH4.3.1 Tóm tắt các chức năng của hệ thống bơm tiêm điện 4.3.1 Tóm tắt các chức năng của hệ thống bơm tiêm điện
Để phục vụ cho việc viết lưu đồ và lập trình, cần phải tóm tắt các chức năng của hệ thống bơm tiêm điện. Hệ thống bơm tiêm điện của đề tài 3 chức năng chính:
- Chức năng bơm tiêm thông thường: Đối với chức năng bơm tiêm thông thường, người sử dụng nhập 2 giá trị thể tích muốn truyền và thời gian muốn truyền, bơm tiêm sẽ hoạt động với 2 giá trị được nhập đó. Ví dụ, người dùng muốn bơm tiêm truyền 5ml trong vòng 30s, thì nhập giá trị thời gian là 30s, giá trị thể tích là 5ml, sau khi nhấn OK thì bơm tiêm sẽ bắt đầu truyền, đủ thời gian và thể tích mong muôn thì bơm tiêm sẽ dừng. Trong chức năng này, có 3 loại bơm tiêm được sử dụng là bơm tiêm 5ml, 10ml và 50ml để đa dạng thể tích truyền. - Chức năng kiểm soát đau: Chức năng này dùng để kiểm soát đau cho bệnh nhân sau mỗi lần phẫu thuật. Đa số sau mỗi lần phẫu thuật, khi mà thuốc giảm đau hết tác dụng thì đây là khoảng thời gian bệnh nhân bắt đầu cảm giác đau vì vết mổ. Để kiểm soát điều này, bác sĩ sẽ cài đặt liều lượng thuốc đau để bệnh nhân tự truyền, hay nói cách khác, khi nào bệnh nhân cảm giác đau thì nhấn nút truyền, thuốc giảm đau sẽ tự truyền vào cơ thể. Trong chức năng này, có 2 giá trị được nhập vào tương tự như chức năng bơm tiêm liên tục, đó là thời gian
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
truyền và thể tích truyền. Tuy nhiên, tâm lý của bệnh nhân là mỗi lần thấy đau sẽ nhấn nút để tiêm, điều này sẽ gây nguy hiểm khi bệnh nhân truyền một lượng lớn thuốc giảm đau vào cơ thể trong một thời gian ngắn. Vì vậy, để bảo vệ bệnh nhân, giá trị thời gian giữa 2 lần truyền liên tiếp được cài đặt, nói cách khác, khi bác sĩ cài đặt khoảng thời gian này thì cho dù bệnh nhân có nhấn nút truyền bơm tiêm cũng sẽ không hoạt động (bị khoá chức năng truyền). Sau khi đủ thời gian thì chức năng truyền mới hoạt động trở lại. Ví dụ, người dùng muốn truyền một lượng 5ml thuốc giảm đau trong thời gian 100s, và giá trị cài đặt giữa 2 lần truyền là 10 phút, như vậy kể từ khi nhấn nút truyền thì trong khoảng 10 phút đó, cho dù đã truyền xong 5ml trong thời gian 100s thì người dùng muốn truyền lần nữa cũng không được, phải đợi đủ 10 phút thì mới truyền được lần tiếp theo. Giá trị 10 phút được tính từ thời điểm nhấn nút truyền của lần truyền trước. Đối với chức năng này, nhóm sử dụng 1 loại kim tiêm 10ml.
- Chức năng sử dụng ngân hàng thuốc: Đối với một số thuốc nhất định, quy định về liều lượng và thời gian tiêm thuốc đối với thể trạng mỗi người là điều bắt buộc và khác nhau, trong trường hợp sử dụng sai liều lượng sẽ nguy hiểm đến tính mạng của bệnh nhân. Chức năng sử dụng thư viện thuốc giúp bác sĩ kiểm soát được liều lượng thuốc đối với mỗi bệnh. Người sử dụng chỉ cần nhập cân nặng của bệnh nhân, loại thuốc sử dụng thì bơm tiêm sẽ tự tính ra liều lượng đối với mỗi trường hợp bệnh nhân. Đối với chức năng này, nhóm chỉ lập trình sử dụng một loại thuốc là: Propofol 1% (10mg/ml). Sở dĩ sử dụng loại thuốc này là vì thuộc loại thuốc phổ biến trong phòng phẩu thuật, có chức năng an thần gây ngủ, tạo quá trình khởi mê và duy trì mê. Propofol 1% (10mg/ml) sử dụng trong quá trình gây mê được chia thành 2 giai đoạn, giai đoạn khởi mê và giai đoạn duy trì mê, liều lượng của 2 giai đoạn này là khác nhau, tuy nhiên nhóm sẽ quan tâm đến giai đoạn duy trì mê. Liều lượng của quá trình duy trì mê sẽ là: 8mg/kg thể trọng/giờ (hay 0,8ml/kg thể trọng/giờ) [22]. Chức năng này nhóm sẽ sử dụng loại kim tiêm 30ml vì thể tích truyền trong quá trình duy trì mê là tương đối lớn.
Phần trên chỉ nói về các chức năng của hệ thống bơm tiêm điện, để thuận tiện cho việc lập trình thì cần phải tóm tắt quy trình hoạt động của hệ thống. Sau khi được cấp
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
nguồn hoạt động, cần 2 nút nhấn để điều chỉnh tới hoặc lùi vị trí giá đỡ của bơm tiêm điện. Sỡ dĩ phải cần tới 2 nút nhấn này là vì giúp cố định kim tiêm lên giá đỡ.
Hình 4.16 Vị trí 2 nút nhấn, nút nhấn số 1: dịch chuyển bơm tiêm sang trái, nút nhấn số 2: dịch chuyển bơm tiêm sang phải.
Vị trí số 1 và số 2 là 2 nút nhấn tới lùi để điều chỉnh cố định kim tiêm. Sau khi cố định xong kim tiêm thì thực hiện việc lựa chọn loại kim tiêm, là sử dụng loại kim tiêm 5ml, 10ml hay 50ml, sau khi chọn xong loại kim tiêm thì lựa chọn loại chức năng của hệ thống bơm tiêm điện. Đối với từng loại chức năng sẽ nhập các giá trị theo yêu cầu. Sau khi nhập xong, nhấn nút OK thì quá trình truyền sẽ bắt đầu hoạt động.
4.3.2 Lưu đồ giải thuật chính của chương trình
Sau khi trình bày các chức năng của bơm tiêm điện, tóm tắt quá trình hoạt động và thuật toán của đề tài thì sẽ tiến hành vẽ lưu đồ giải thuật chính cho đề tài. Phần lưu đồ chính chủ yếu sẽ liên quan đến việc chọn loại chức năng và các công thức tính toán giá trị tổng số bước và thời gian quay một bước.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
Hình 4.17 Lưu đồ chính cho đề tài.
Sau khi điều chỉnh xong vị trí và lựa chọn loại kim tiêm, thì tới việc lựa chọn chức năng cho đề tài. Hệ thống có 3 chức năng và sẽ kiểm tra người sử dụng chọn chức năng nào:
- Nếu chọn chức năng 1 là tiêm bình thường thì chương trình bắt đầu chạy các