THIẾT KẾ & CHẾ TẠO THIẾT BỊ CẢNH BÁO
VI.3.2 MẠCH CẢNH BÁO BUỒN NGỦ 2: Nguyên lý:
Nguyên lý:
Dựa trên cơ sở phân tích tín hiệu trong chương V, nhóm sẽ đưa ra dữ liệu để so sánh và mạch cảnh báo. Dữ liệu sau khi thu nhận sẽ được xử lý trong IC chuyên dụng DSPIC30F4013[26]. Đây là một IC với các đặc tính phù hợp với quá trình xử lý số.
Toàn bộ quá trình xử lý tín hiệu như đã trình bày trong chương V sẽ được “nhúng” trên IC DSPIC30F4013. Nghĩa là IC sẽ lần lượt thực hiện lại quá trình xử lý tín hiệu bao gồm: khối ADC khối FFT khối lọc (sóng Alpha, sóng Beta)tính PSDtỉ số BAR.
Các giải thuật trong chương trình xử lý trên IC DSPIC30F4013 hoàn toàn tương tự với các giải thuật xử lý trong chương V.Lưu ý: quá trình thu nhận và xử lý của thiết bị cảnh báo lần lượt sẽ được thực hiện qua các khối mạch như đã trình bày ở trên và IC DSPIC30F4013.
Tín hiệu sau khi được xử lý trong IC sẽ được so sánh với các ngưỡng đã được kết luận trong chương V và xuất ra mạch cảnh báo .
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lý sẽ được tiến hành một cách liên tục theo thời gian. Nếu tín hiệu đạt ngưỡng thì mạch cảnh báo sẽ được kích hoạt và cảnh báo bằng cách chớp đèn và phát âm thanh cảnh báo ra loa.
Các thông số của thiết bị cảnh báo:
Quá trình thu nhận và xử lý analog: được thực hiện bằng các khối mạch
Quá trình xử lý số: được thực hiện trên IC DSPIC30F4013: bao gồm: khối
ADC khối FFT khối lọc (sóng Alpha, và sóng Beta) tính PSD tỉ số BAR.
Khối ADC: tầm hoạt động 5 V, 10 bit biểu diễn, tốc độ lấy mẫu 103 Hz. Ta có: sai số lượng tử:eq_rms = 2A/(√12 * 2n) = 2*5/(√12 * 210) = 2.8 [mV]
Tín hiệu có tầm hoạt động khoảng 0.05 mV3.5 mV. Sau khi khuếch đại 3000 lần, tín hiệu khoảng 0.15 V9 V cho nên sai số lượng tử là không đáng kể.
Khối FFT: dùng giải thuật FFT chia theo thời gian với N = 512
Khối lọc: gồm hai bộ lọc IIR bậc hai với tần số lọc lần lượt là 813 Hz và 1330 Hz.
Khối tính PSD: công thức tính giống trong chương V. Tín hiệu được tính trong 5s (do đặc tính của IC không cho phép tính trong 10s). Trong 5s đầu, IC sẽ thực hiện PSD của 512 điểm (tương ứng với tốc độ lấy mẫu khoảng 103 Hz). Sau đó cứ 1s IC lại tính PSD của 512 điểm bao gồm 409 điểm của 4s trước đó và 103 điểm của 1s sau.
Tỉ số BAR: được tính từ PSD của sóng Alpha và Beta so sánh với ngưỡng liên tục cứ sau mỗi giây để cảnh báo kịp thời.
Lưu ý:toàn bộ quá trình xử lý số được thực hiện trên IC DSPIC30F4013 của hãng Microchip. Giải thuật như đã trình bày các phần trên. Các thuật toán được viết bằng ngôn ngữ C. Trình biên dịch được sử dụng là MPLAB C30 và MPLAB IDE 8.40. Chương trình nạp Winpic800. Mạch nạp được sử dụng là GTP USB. Tất cả mạch nạp và các chương trình đều tương thích với IC DSPIC30F4013.
Hình 6.30: Khối xử lý số trên thực tế