Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1.1. Thi công vòng tay đo thân nhiệt bệnh nhân
❖ Thi công bo mạch
Sau khi thiết kế xong sơ đồ nguyên lý, nhóm tiến hành thiết kế và thi công mạch PCB một lớp của vòng tay trên phần mềm Proteus.
Hình 4.1 Bản thiết kế mạch PCB của vòng tay đo thân nhiệt bệnh nhân
Mạch có kích thước 3.11cm x 2.83cm như mô tả trên hình 4.1. Mạch được sử dụng kích thước dây từ T30 đến T40 cho phù hợp với kích thước nhỏ của mạch.
Hình 4.2 Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch PCB
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53
Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch gồm vi điều khiển Wemos D1 Mini hàn trực tiếp 16 chân vào mạch, bên dưới vi điều khiển bố trí các linh kiện của mạch nguồn như tụ gốm, tụ hóa và IC LM1117, ngoài ra bên dưới gồm các chân kết nối của cảm biến, vào vào của mạch sạc và công tắc được minh họa ở hình 4.2.
Dựa trên sơ đồ bố trí linh kiện tiến hành liệt kê các linh kiện cần dùng cho mạch và ủi mạch PCB thực tế.
Bảng 4.1 Danh sách linh kiện sử dụng trong mô hình vòng tay
STT Tên linh kiện Số lượng
1 Wemos D1 Mini ESP8266 1
2 Cảm biến nhiệt độ GY-906 1
3 LM1117 1
4 Tụ phân cực 100uF 1
5 Tụ hóa 100nF 1
6 Công tắc gạt 1
7 Pin Lithium 3.7V 500mAh 1
8 Mạch sạc pin lithium cổng type C 1
❖ Lắp ráp và kiểm tra
Sau khi có được mạch PCB và danh sách các linh kiện cần thiết cho vòng đo thân nhiệt, tiến hành sắp xếp các linh kiện ở vị trí tối ưu và hàn mạch.
(a). Mặt trước (b). Mặt sau
(c). Mặt bên trái (d). Mặt bên trên
Hình 4.3 Mạch vòng đo thân nhiệt sau khi hàn và ghép nối linh kiện
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54
Sau khi hàn chân các linh kiện vào mạch PCB, ở mặt trước của mạch là Wemos D1 Mini ESP8266 nằm bên trên các tụ, bên góc trái là cảm biến nhiệt độ, mặt trái là LM1117 và công tắc gạt. Cuối cùng, pin Lithium nằm ở mặt sau và mạch sạc pin nằm bên mặt trên. Phân cách giữa các linh kiện dùng keo cách điện, cách nhiệt dán các chân và các mối hàn để tránh tình trạng chập mạch.
Hình 4.4 Điện áp sau khi qua mạch tăng áp Hình 4.5 Điện áp vào chân Wemos D1 Mini ESP8266
Tiến hành kiểm tra bằng đồng hồ đo, điện áp đầu ra sau khi qua mạch tăng áp là 5.15V (hình 4.4), điện áp vào chân Wemos D1 Mini ESP8266 là 3.3V (hình 4.5).
Điện áp đúng với thiết kế tính toán ban đầu.
4.1.2. Thi công hệ thống điều khiển trung tâm
❖ Thi công bo mạch
Mạch PCB được thiết kế trên phần mềm Proteus có kích thước 10,67x88,9cm, sắp xếp các linh kiện ở vị trí hợp lý, sau đó đi dây kết nối với kích thước T40 cho các kết nối các linh kiện sử dụng nguồn DC và đi dây T50 cho nguồn AC của biến áp như hình bên dưới:
Hình 4.6 Bản thiết kế mạch PCB của hệ thống điều khiển trung tâm
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55
Sơ đồ kết nối được minh họa bằng hình 4.7 gồm vi điều khiển xử lý trung tâm ESP8266, phía bên phải mạch gồm toàn bộ linh kiện sử dụng cho mạch chuyển đổi điện áp còn được gọi là mạch nguồn gồm các thành phần cầu diode, 2 tụ gốm và 2 tụ hóa, IC 7805 và phía cuối bên phải mạch dùng terminal kết nối biến áp. Ngoài ra mạch còn gồm các chân kết nối của terminal của các linh kiện như LCD, nút nhấn, solid state relay và cảm biến nhiệt độ.
Hình 4.7 Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch PCB
Theo hình 4.7 cho thấy sự sắp xếp linh kiện ở các vị trí đã hợp lý, tiến hành liệt kê danh sách linh kiện cần thiết như bảng dưới:
Bảng 4.2 Danh sách linh kiện sử dụng trong mô hình hệ thống trung tâm
STT Tên linh kiện Số lượng
1 ESP8266 1
2 LCD 20x4 1
3 Nút nhấn 2
4 Solid State Relay 1
5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 5
6 Tụ hóa 1000uF 2
7 Tụ gốm 100nF 2
8 IC 7805 1
9 Cầu diode KBPC1010 1
10 Biến áp 220VAC - 12VAC 1
11 Điện trở 4.7k 1
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56
❖ Lắp ráp và kiểm tra
Tiến hành lắp đặt linh kiện đã liệt kê bảng trên lên mạch PCB đã ủi theo sơ đồ bố trí linh kiện ta được mạch hoàn chỉnh để chạy cho hệ thống.
Hình 4.8 Mạch hoàn chỉnh thực tế sau khi đã lắp linh kiện
Ở mạch này, các linh kiện như ESP8266, tụ điện thì được hàn chân trực tiếp vào mạch PCB nhưng các linh kiện như LCD, nút nhấn, cảm biến gồm 5 dây rời được gắn nối tiếp nhau thông qua 1 dây dẫn vào terminal để dễ dàng thay thế, sửa chữa.
Còn ở khối gia nhiệt và khối nguồn, cần kết nối nguồn AC trực tiếp nên khi kết nối với khối xử lý trung tâm thông qua terminal sẽ giúp mạch gọn gàng, tránh hư hỏng.
Hình 4.9 Điện áp sau khi qua mạch nguồn
Kiểm tra bằng đồng hồ đo cho thấy điện áp sau khi qua mạch nguồn là 5V như hình 4.9, đúng với thiết kế ban đầu.
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57