4.3.1 Mạch cách ly tín hiệu từ MCU - vi điều khiển
Hình 4.2. Mạch cách ly tín hiệu từ MCU - vi điều khiển
Nhóm sử dụng mạch điện này để cách ly người dùng khỏi đường dây nối đất 220V và khỏi nguồn điện MCU nhằm đảm bảo an tồn cho người dùng. Bộ ghép quang tuyến tính IL 300 được đưa trở lại bộ khuếch đại điều khiển để xác định đầu ra của đèn LED trong IL 300. Điều này kiểm soát hoạt động của các điốt quang trong bộ ghép quang để đi theo tín hiệu đầu vào. Bằng cách đặt hai điện trở (R1 và R2) bằng nhau, chúng ta thu được độ lợi thống nhất để tín hiệu đầu ra bằng tín hiệu đầu vào. Vì mục đích của mạch này là cách ly tín hiệu đầu vào với người dùng, chúng ta phải đảm bảo sử dụng các thanh ray từ bộ vi điều khiển ở một bên của bộ quang trở và một bộ thanh nguồn riêng biệt cho bên kia.
Nguồn điện cung cấp cho chip sẽ được lấy từ nguồn điện xoay chiều 220v, sau khi được bộ chuyển đổi adapter chuyển thành 5V, 5V đó được cấp cho MCU – vi điều khiển để tạo ra 1 dịng điện 5V DC khác có sóng vng và sẽ được truyền đến người sử dụng.
64
4.3.2 Mạch trở kháng của con người - nhận điện áp trên hai điện cực
Hình 4.3. Mạch trở kháng của con người
Các mơ bao gồm các dịch ngoại bào có chức năng lấp đầy khoảng trống giữa các tế bào, màng chất lỏng và tế bào. Điện, nước trong tế bào, thành phần kháng chất lỏng (kháng), màng tế bào là một thành phần điện dung (điện kháng). Bằng cách đo điện trở và điện kháng, nhóm đã thu thập được các thơng tin của chất lỏng trong tế bào, giải pháp bên ngoài và màng tế bào.
Khi thiết kế hệ thống này, việc đánh giá an toàn phải bao gồm việc đánh giá ảnh hưởng của tiếp xúc của con người với bất kỳ bộ phận hoặc dẫn điện nào có thể tồn tại bằng kim loại hoặc được cấp điện. Bằng bất cứ cách nào có thể như nối đất, cách điện và khoảng cách vật lý phải làm giảm hoặc loại bỏ các nguy cơ điện giật
Giai đoạn đầu của mạch này là nguồn dịng điện nhận tín hiệu 50 kHz cơ lập và tạo ra nguồn dòng 10 uA ở tần số 50 kHz. Điện trở từ cực âm đến đất (R3) song song với trở kháng của con người tạo thành một dải phân cách. Điều này cho phép chúng ta chọn R3 để chúng ta ln có được dịng điện khơng đổi chính xác qua các điện cực. Giai đoạn thứ hai của mạch này là bộ trừ điện áp cung cấp cho chúng ta điện áp trên các điện cực
65
(được biểu thị bằng điện trở có nhãn là trở kháng của con người). Bằng cách tạo ra các điện trở R4 = R5 = R6 = R7, mạch hoạt động như một bộ khuếch đại vi sai độ lợi thống nhất (unity gain) do đó đầu ra của bộ khuếch đại này chỉ đơn giản là hiệu điện thế của hai điện cực.
4.3.3 Mạch cách ly quang với bộ lọc thơng thấp: Cách ly tín hiệu trở lại MCU
Hình 4.4. Mạch cách ly quang với bộ lọc thông thấp
Mạch cách ly này giống như những mạch đã được sử dụng trước đây. Nhóm sử dụng các thanh nguồn của bộ vi điều khiển để cung cấp tín hiệu ổn định cho Atmega1284p. Các điện trở R9 và R10 bằng nhau để đảm bảo độ lợi thống nhất vì Nhóm muốn đầu ra giống với đầu vào. Nhóm cần một bộ lọc thơng thấp được sử dụng để làm mịn tín hiệu để bộ vi điều khiển có thể thực hiện các phép tính trên dữ liệu từ tín hiệu.
Bộ lọc thơng thấp là bộ lọc chuyển tín hiệu tần số thấp và chặn hoặc trở kháng, tín hiệu tần số cao.
Nói cách khác, các tín hiệu tần số thấp đi qua dễ dàng hơn nhiều và với các tín hiệu tần số cao và điện trở thấp hơn sẽ khó khăn hơn nhiều, đó là lý do tại sao nó là một bộ lọc thơng thấp.
Bộ lọc thơng thấp có thể được xây dựng bằng cách sử dụng điện trở với một trong hai tụ điện hoặc cuộn cảm. Một bộ lọc thông thấp bao gồm một điện trở và một tụ điện
66
được gọi là bộ lọc RC qua thấp. Và một bộ lọc thông thấp với một điện trở và một cuộn cảm được gọi là một bộ lọc RL qua thấp.