Covid-19 Ventilator Control Unit: 10 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Dette projekt er prototypebygningen til Ventilator Crowd, ventilator fra mængden.

Det offentligt vendte websted for dette projekt er her:

Det deles her, så andre kan bygge videre på vores nuværende arbejde, lære om disse controllere og forstå, hvad vi gør. Bemærk, at dette projekt endnu ikke er testet og ikke har godkendelser til medicinsk brug. Som sådan må denne controller ikke bruges til medicinske eller sikkerhedsrelaterede formål. I denne form er den tænkt som en læringsressource, ikke et element af medicinsk udstyr.

Denne controller er beregnet til at være kernecontroller for en række af vores alternative ventilatordesign. 'Bench -test' demonstrationsversionen driver en lille 9g servo - let at demonstrere kontroladfærden. Den komplette prootype -enhed udsender et PWM -signal, som vi derefter kan bruge som input til andre typer mekaniske aktuatorer. Tilpasning af softwaren til at køre med en trinmotor er relativt enkel.

Forbrugsvarer

1. Arduino Uno SMD R3

2. Serielt 2004 20x4 LCD -displaymodul

3. KY-040 roterende encoder

4. NXP IC, TRYKSENSOR MPX5010DP

5. 2 lysdioder - 1 grøn, 1 rød (eller andre kontrastfarver)

6. Loddbar prototype bord (omkring 90x70mm)

7. Plastelektronik projektkabinet 220 x 150 x 64 mm

8. M3 bolte, møtrikker og stand-offs til montering af bræt

9. 2 x 200 ohm, strømbegrænsende modstande til lysdioder

10. 1 x 10k ohm, pull-up modstand til drejekontakt

Trin 1: Brødbrætversion

Dette er den grundlæggende brødbrætversion af controlleren - før tilføjelse af trykmålertransduceren og før boksning.

Trin 2: Brødbrætversion - skematisk

Dette er skematisk for brødbrætversionen. En klarere version kan få adgang til dette link, men bemærk, at den roterende center-push-switch har brug for en ekstra 10k ohm pull-up-modstand, der ikke vises på kredsløbet:

www.circuito.io/app?components=512, 9590, 95…

Denne version vises ved at køre en servo - hvilket fungerer som en rimelig visuel demonstration for bordtest. Det er naturligvis ikke tilstrækkeligt til faktisk at køre mekanikken i den rigtige ventilatorenhed - men det hjælper med at synliggøre den forventede handling til bordtest.

Trin 3: Monter Arduino i boksens bundplade

Montering af Arduino på boksens bundplade resulterer i en 'ren' og pæn finish på forsiden af kassen. Jeg gætter på, at dette siger sig selv - men tag ikke fejlen med at markere og bore 4 huller. Marker snarere den generelle placering af Arduino. Markér og bor et hul. Monter derefter en bolt, placer Arduino på bolten, markér og bor derefter den anden boltplacering. Gentag dette for de sidste 2 bolte for at få alt justeret.

Trin 4: Monter drejekontakten og tryktransduceren på prototypekortet

Det er ikke ideelt at have komponenter på begge sider af et prototypebræt. Men i disse tilfælde var der få muligheder; tryktransducerens lodrette højde er næsten den samme som drejekontakten. Hvis begge komponenter var på den samme side af brættet, ville den midterste aksel på den roterende controller ikke strække sig gennem kassen.

Så i dette tilfælde monterer vi drejekontakten på den ene side af brættet og tryktransduceren på den anden.

Trin 5: Monter lysdioderne på prototypekortet

Lysdioderne bruges til at angive inhalations- og udåndingscyklusser. Disse skal være synlige gennem boksens forside og er derfor på samme side af prototypekortet som den roterende controller.

Trin 6: Skær hullerne i æskens forside

Dette er et fejl-tilbøjeligt trin, der let kan resultere i en beskadiget boks, eller en, hvor displayet og kontrolelementerne ikke er godt tilpasset. Vær meget omhyggelig med at måle boksen og markere den skærmskårne firkant på kassens sider. Kontroller, at der er tilstrækkelig plads omkring hullet til, at displaykortet kan passe-og bemærk, at printkortet til displayet er flere millimeter større end selve displayet.

Det er en god idé at klippe papirskabeloner til alle huller, der skal klippes. Dette sikrer en god pasform. En anden almindelig fejl er at skære huller 'bag-til-front' som følge af forvirring af komponenternes orientering. Marker tydeligt din skabelon som enten vendt fremad eller bagud, og noter venstre og højre som vist på dette billede.

Trin 7: Monter Protoype -kortet i bunden af kassen ved hjælp af afstandsstykker

Selvom det ville være lettere at bolt displayet og printkortet på boksens forside, har dette to ulemper. For det første gør det forsiden af kassen grim. Metoden vist her resulterer i ingen skruer på boksens forside - et meget 'rent' design. For det andet gør denne metode montering og ledninger lettere. Alle komponenterne kan samles på bunden af kabinettet, så kan forsiden simpelthen placeres oven på basen. Montering af komponenter i kassens forside kan være vanskelig på grund af begrænsningen i rummet på grund af kassens sider.

Spørgsmålet er.. hvordan man borer hullerne i bunden af kassen, så når alt er samlet, står det hele i kø? Min foretrukne metode er denne: Fastgør displaykortet og printkortet i kassens forside ved hjælp af tape. Læg 'blu-Tac' eller et andet aftageligt 'kit' materiale omtrent der, hvor du tror, at benene vil blive fastgjort. Luk kassen - og benene laver et tryk i kittet i den korrekte position. Brug disse mærker til at bore og bolt benene på skærmen og printkortet.

Trin 8: Slutfiksering af printkort og displaykort på bundpladen

Disse to billeder viser displaykortet og printkortet monteret på bagpladen af æsken. På dette tidspunkt kan den sidste ledning gennemføres og kontrolleres.

Trin 9: Ledningsdiagram for tavlen som vist

Diagrammet her viser de fysiske ledninger med den farvekodning, vi brugte på vores prototype.

Trin 10: Afsluttende kontrol og luk boksen

Billederne her viser den sidste fase af samling og lukning af kassen. Denne særlige kasse holdes lukket med 6 skruer i bunden, så den endelige effekt er ren og pæn.

Videoen giver en hurtig demonstration af softwaren.

Softwaren til Arduino kan hentes fra Ventilator Crowd Git Repository her:

github.com/ventilatorcrowd/Ventilator_Ardu…

Kontroller kommentarerne i hver version af softwaren for at sikre, at du har den korrekte version til den enhed, du bygger.

Bemærk som tidligere, at dette er en udviklingsprototype og ikke er testet. Det er ikke egnet til medicinsk brug. Det er lagt ud her for at opfylde vores forpligtelse til at dele alt vores udviklingsarbejde på disse vigtige enheder.