تلگراف اتوماتیک قرص: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

ما اولین دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق و مکانیک در دانشکده مهندسی بروکسل (به طور خلاصه "Bruface") هستیم. این طرح دو دانشگاه واقع در مرکز بروکسل است: Université Libre de Bruxelles (ULB) و Vrije Universiteit Brussel (VUB).

به عنوان بخشی از برنامه ، ما مجبور بودیم یک سیستم مکاترونیکی واقعی برای دوره مکاترونیک بسازیم.

در دوره های نظری آموختیم که چگونه اجزای مختلف باید در کاربردهای واقعی ترکیب شوند. پس از آن ، مقدماتی در مورد مبانی میکروکنترلر آردوینو و نحوه کنترل سیستم مکاترونیک دریافت کردیم. هدف از این دوره این بود که بتوانیم سیستم مکاترونیک را طراحی ، تولید و برنامه ریزی کنیم.

همه اینها باید به صورت گروهی انجام شود. گروه ما یک تیم بین المللی بود که شامل دو دانشجوی چینی ، دو دانش آموز بلژیکی و یک دانشجوی کامرونی بود.

اول از همه ما می خواهیم از حمایت آلبرت دی بیر و پروفسور برام واندربرگت تشکر کنیم.

ما به عنوان یک گروه تصمیم گرفتیم به یک مشکل مربوط به اجتماعی بپردازیم. با افزایش سن جمعیت به یک مسئله جهانی تبدیل می شود ، حجم کار پرستاران و پرستاران بسیار زیاد می شود. با افزایش سن ، افراد اغلب باید داروها و ویتامین های بیشتری مصرف کنند. با استفاده از تلگراف اتوماتیک این امکان برای افراد مسن غیردوز وجود دارد که بتوانند کمی بیشتر به طور مستقل با این کار کنار بیایند. با این کار ، پرستاران و پرستاران می توانند زمان بیشتری را برای بیماران وابسته تر اختصاص دهند.

همچنین برای همه کسانی که گاهی اوقات فراموشکار هستند و قرص های خود را به خاطر نمی آورند بسیار مفید خواهد بود.

بنابراین سیستم مکاترونیک باید راه حلی ارائه دهد که به کاربر یادآوری کند که قرص های خود را بخورد و همچنین قرص ها را توزیع کند. ما همچنین ترجیح می دهیم تلگراف اتوماتیک قرص کاربرپسند باشد تا استفاده از آن برای همه امکان پذیر باشد: صرف نظر از سن آنها!

مرحله 1: مواد

بدنه:

• Mdf: ضخامت 4 میلی متر برای بدنه داخلی
• Mdf: ضخامت 3 و 6 میلی متر برای بدنه بیرونی

مونتاژ

• پیچ و مهره (M2 و M3)
• بلبرینگ کوچک

میکروکنترلر:

آردوینو UNO [پیوند سفارش]

قطعات الکترونیکی

• برد مدار خالی [پیوند سفارش]
• سروو موتور کوچک 9 گرم [پیوند سفارش]
• موتور DC کوچک 5 ولت [پیوند سفارش]
• ترانزیستور: BC 237 (ترانزیستور دو قطبی NPN) [پیوند سفارش]
• دیود 1N4001 (ولتاژ معکوس 50V) [پیوند سفارش]
• زنگ منفعل: Transducteur piezo
• LCD1602

• مقاومت ها:

  • 1 x 270 اهم
  • 1 x 330 اهم
  • 1 x 470 اهم
  • 5 x 10k اهم
• ساطع کننده مادون قرمز
• آشکارساز مادون قرمز

مرحله 2: مورد داخلی

قاب داخلی را می توان به عنوان جعبه ای مشاهده کرد که شامل تمام مکانیک های داخلی و لوازم الکترونیکی است. این شامل 5 صفحه MDF 4 میلی متری است که به صورت مناسب با لیزر برش خورده اند. همچنین یک صفحه ششم اختیاری وجود دارد که می توانید اضافه کنید. این قطعه ششم اختیاری شکل مربعی دارد و می تواند به عنوان درپوش استفاده شود. 5 صفحه (پایین و چهار طرف) به شکل پازل طراحی شده اند تا کاملاً در یکدیگر قرار بگیرند. مونتاژ آنها را می توان با استفاده از پیچ تقویت کرد. هواپیماها در حال حاضر دارای سوراخ هایی هستند که قسمتهای دیگر باید در آن قرار بگیرند یا پیچ ها باید در آن قرار گیرند.

مرحله 3: مکانیسم داخلی

مکانیزم انتشار

سازوکار

مکانیسم توزیع قرص ما به شرح زیر است: کاربر قرص ها را در قسمت ذخیره سازی در بالای جعبه قرار می دهد. همانطور که صفحه پایینی آن قسمت کج است ، قرص ها به طور خودکار به داخل لوله اول می روند ، جایی که روی هم قرار می گیرند. در زیر این لوله یک استوانه با یک سوراخ کوچک وجود دارد که فقط یک قرص کاملاً در آن قرار می گیرد. این سوراخ کوچک درست زیر لوله قرار دارد به طوری که قرص ها بالای آن جمع می شوند ، در حالی که اولین قرص در سوراخ استوانه قرار دارد. هنگامی که باید قرصی مصرف شود ، استوانه (با قرص داخل آن) 120 درجه می چرخد به طوری که قرص در استوانه به داخل استوانه دوم می افتد. این استوانه دوم جایی است که یک سنسور در آن قرار دارد که آیا واقعاً قرصی از استوانه به پایین افتاده است یا خیر. این به عنوان سیستم بازخورد عمل می کند. این لوله یک طرف دارد که بالاتر از طرف دیگر بیرون می آید. این به این دلیل است که این طرف از افتادن قرص بر روی لوله دوم جلوگیری می کند ، و بنابراین تضمین می کند که قرص به داخل لوله می افتد و توسط سنسور تشخیص داده می شود. در زیر این لوله یک سرسره کوچک قرار دارد به طوری که قرص قطره از سوراخ جلوی جعبه داخلی می لغزد.

کل این مکانیسم به چندین قسمت نیاز دارد:

• قطعات برش لیزری

  1. صفحه مورب پایین قسمت ذخیره سازی.
  2. صفحات کج کناری قسمت ذخیره سازی

• قطعات چاپ سه بعدی

  1. لوله فوقانی
  2. استوانه
  3. محور
  4. لوله پایین (لوله پایین و قسمت سنسور را ببینید)
  5. اسلاید

• قسمت های دیگر

  بلبرینگ رول

همه فایلهای قطعات ما که برای برش لیزری یا چاپ سه بعدی مورد نیاز است را می توانید در زیر پیدا کنید.

قطعات مختلف و مونتاژ آنها

صفحات محفظه ذخیره سازی

محفظه انبار شامل سه صفحه است که لیزر آنها را برش می دهد. این صفحات را می توان مونتاژ و به یکدیگر و جعبه داخلی متصل کرد زیرا دارای برخی حفره ها و قطعات کوچک برجسته هستند. این به این دلیل است که همه آنها مانند یک پازل در یکدیگر قرار می گیرند! سوراخ ها و قطعات برجسته در حال حاضر به فایل های CAD اضافه شده اند که می توانید از لیزر برای برش آن استفاده کنید.

لوله فوقانی

لوله بالایی فقط به یک طرف جعبه داخلی متصل است. با کمک صفحه ای که به آن متصل شده است (که در طراحی CAD برای چاپ سه بعدی موجود است) متصل می شود.

سیلندر و بلبرینگ رول

استوانه به 2 طرف جعبه متصل شده است. از یک طرف ، این موتور به سروو موتور متصل است که باعث حرکت چرخشی در هنگام افتادن قرص می شود. از طرف دیگر ، آن

لوله و لوله سنسور پایین

حساسیت یک اقدام مهم در مورد مصرف قرص است. ما باید بتوانیم تأیید کنیم که قرص اختصاص داده شده توسط بیمار در زمان مناسب مصرف شده است. برای به دست آوردن این قابلیت ، مهم است که مراحل مختلف طراحی را در نظر بگیرید.

انتخاب اجزای تشخیص صحیح:

از زمانی که پروژه معتبر بود ، ما مجبور بودیم به دنبال قطعه ای مناسب و مناسب برای عبور قرص از جعبه باشیم. دانستن سنسورها می تواند برای این عمل مفید باشد ، چالش اصلی شناختن نوع سازگار با طراحی بود. اولین م componentلفه ای که پیدا کردیم ، یک فوتو اینترپتور بود که از یک امیتر IR و دیود فوتوترانزیستور IR ترکیب می کرد. Photointeruptor PCB HS 810 slot 25/64 اینچی به دلیل سازگاری آن راه حلی بود که باعث می شد از مشکل احتمالی پیکربندی زاویه اجتناب کنیم. ما تصمیم گرفتیم از این به دلیل هندسه آن استفاده نکنیم ، ترکیب با نازل مشکل خواهد بود. در برخی از پروژه های مرتبط مشاهده کردیم که می توان از یک امیتر IR با یک آشکارساز IR با اجزای کمتری به عنوان سنسور استفاده کرد. این اجزای IR را می توان در اشکال مختلف یافت.

چاپ سه بعدی نازل قرص که سنسور را سوراخ می کند

پس از آنکه توانستید جزء اصلی را که قرار است به عنوان سنسور مورد استفاده قرار گیرد ، مرتب کنید ، زمان آن فرا رسید که نحوه قرارگیری آنها روی نازل را بررسی کنید. نازل دارای قطر داخلی 10 میلی متر برای عبور آزاد قرص از سیلندر چرخان است. با استفاده از برگه اطلاعات عناصر سنجش ، متوجه شدیم که ایجاد حفره هایی در اطراف سطح نازل که مربوط به ابعاد قطعه است ، یک مزیت اضافی خواهد بود. آیا این سوراخ ها باید در هر نقطه از سطح قرار گیرند؟ نه زیرا برای دستیابی به حداکثر تشخیص ، زاویه دار بودن نیاز به ارزیابی دارد. ما نمونه اولیه را بر اساس مشخصات بالا چاپ کردیم و قابلیت تشخیص را بررسی کردیم.

ارزیابی زاویه پرتو احتمالی و زاویه تشخیص

از برگه اطلاعات اجزای حسگر ، پرتو و زاویه تشخیص 20 درجه است ، این بدان معناست که هر دو نور ساطع کننده و آشکارساز دارای گستره وسیعی از 20 درجه هستند. اگرچه اینها مشخصات تولید کننده هستند ، اما آزمایش و تأیید آن هنوز مهم است. این کار به سادگی با اجزای معرفی کننده منبع DC در کنار LED انجام شد. نتیجه گیری این بود که آنها را روبروی هم قرار دهیم.

مونتاژ

طرح چاپ سه بعدی لوله دارای صفحه ای است که با 4 سوراخ به آن متصل شده است. از این سوراخ ها برای اتصال لوله به محفظه داخلی با استفاده از پیچ و مهره استفاده می شود.

مرحله 4: مکانیسم داخلی الکترونیک

مکانیزم پخش:

مکانیزم توزیع با استفاده از یک سرووموتور کوچک برای چرخش استوانه بزرگ به دست می آید.

پین درایو سروو موتور "Reely Micro-servo 9g" مستقیماً به میکروکنترلر متصل است. میکروکنترلر Arduino Uno به راحتی می تواند برای کنترل سروو موتور استفاده شود. این به دلیل وجود کتابخانه داخلی برای عملکرد سرو موتور است. برای مثال با دستور 'write' ، می توان به زوایای دلخواه 0 و 120 درجه دست یافت. (این کار در کد پروژه با 'servo.write (0)' و 'servo.write (120)') انجام می شود.

ویبراتور:

موتور DC بدون برس کوچک با عدم تعادل

این عدم تعادل با قطعه ای از پلاستیک حاصل می شود که محور موتور را با پیچ و مهره کوچک متصل می کند.

موتور توسط یک ترانزیستور کوچک هدایت می شود ، این کار به این دلیل انجام می شود که پین دیجیتال نمی تواند جریانهای بالاتر از 40.0 میلی آمپر را ارائه دهد. با تأمین جریان از پین Vin میکروکنترلر Arduino Uno ، می توانید به جریانهایی تا 200.0 میلی آمپر برسید. این برای تغذیه موتور DC کوچک کافی است.

هنگامی که موتور به طور ناگهانی متوقف می شود ، به دلیل خودالقایی موتور ، اوج جریان را دریافت می کنید. بنابراین یک دیود روی اتصالات موتور قرار می گیرد تا از جریان برگشتی جریان جلوگیری کند که می تواند به میکروکنترلر آسیب برساند.

سیستم حسگر:

با استفاده از یک دیود ساطع کننده مادون قرمز (LTE-4208) و یک دیود آشکارساز مادون قرمز (LTR-320 8) متصل به میکروکنترلر Arduino Uno برای تأیید عبور قرص. هنگامی که یک قرص سقوط می کند ، در مدت کوتاهی نور دیودهای مادون قرمز ساطع می شود. با استفاده از پین آنالوگ آردوینو این اطلاعات را بدست می آوریم.

برای تشخیص:

analogRead (A0)

مرحله 5: مورد بیرونی

• اندازه: 200 x 110 x 210 میلی متر

• جنس: تخته فیبر با چگالی متوسط

  ضخامت ورق: 3 میلی متر 6 میلی متر

• روش پردازش: برش لیزری

برای مورد بیرونی ، ما از انواع مختلف ضخامت به دلیل خطاهای برش لیزری استفاده کردیم. ما 3 میلی متر و 6 میلی متر را انتخاب می کنیم تا مطمئن شویم همه ورق ها محکم با هم ترکیب می شوند.

از نظر اندازه ، با در نظر گرفتن فضای داخلی بدنه و وسایل الکترونیکی ، عرض و ارتفاع بدنه بیرونی بزرگتر از فضای داخلی است. طول بسیار طولانی تر است تا فضا برای وسایل الکترونیکی فراهم شود. علاوه بر این ، برای اطمینان از اینکه قرص ها می توانند به راحتی از جعبه خارج شوند ، قاب داخلی و خارجی را بسیار نزدیک نگه داشتیم.

مرحله 6: الکترونیک خارجی

برای لوازم الکترونیکی خارجی ، ما باید اجازه می دادیم که ربات ما با مردم ارتباط برقرار کند. برای رسیدن به این هدف ، ما یک LCD ، یک زنگ ، یک LED و 5 دکمه را به عنوان اجزای خود انتخاب کردیم. این قسمت از دستگاه تزریق قرص به عنوان یک ساعت زنگ دار عمل می کند. اگر زمان مناسبی برای مصرف قرص نیست ، LCD فقط زمان و تاریخ را نشان می دهد. هنگامی که بیمار باید قرص بخورد ، LED روشن می شود ، زنگ موزیک پخش می شود و LCD "من برای شما سلامتی و خوشبختی آرزو می کنم" را نشان می دهد. همچنین می توانیم از پایین صفحه برای تغییر زمان یا تاریخ استفاده کنیم.

LCD را فعال کنید

ما از LCD-1602 برای اتصال مستقیم به میکروکنترلر استفاده کردیم و از عملکرد: LiquidCrystal LCD برای فعال کردن LCD استفاده کردیم.

زنگ

ما یک زنگ منفعل را انتخاب کردیم که می تواند صداهای فرکانس های مختلف را پخش کند.

برای اینکه صدای آهنگ ها "شهر آسمان" و "شاد آکورا" را پخش کند ، ما چهار آرایه تعریف کردیم. دو مورد از آنها "لحن" نامیده می شوند ، که اطلاعات مربوط به دو آهنگ را ذخیره می کند. دو آرایه دیگر "مدت" نامگذاری شدند. آن آرایه ها ریتم را ذخیره می کنند.

سپس یک حلقه برای پخش موسیقی ایجاد می کنیم که می توانید آن را در کد منبع مشاهده کنید.

زمان سنجی

ما مجموعه ای از توابع را برای ثانیه ، دقیقه ، ساعت ، تاریخ ، ماه ، هفته و سال نوشتیم.

برای محاسبه زمان از تابع: (millis () استفاده کردیم.

با استفاده از سه دکمه "انتخاب" ، "بعلاوه" و "منهای" می توان زمان را تغییر داد.

همانطور که همه می دانیم ، اگر می خواهیم برخی از م componentلفه ها را کنترل کنیم ، باید از پین های آردوینو استفاده کنیم.

پین هایی که استفاده کردیم موارد زیر بودند:

LCD: پین 8 ، 13 ، 9 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7

Bruzzer: پین 10

سرو موتور: پین 11

موتور لرزش: Pin12

سنسور: A0

دکمه 1 (ها): A1

دکمه 2 (به علاوه): A2

دکمه 3 (منهای): A3

دکمه 4 (قرص مصرف کنید): A4

LED: A5

مرحله 7: مجموع مونتاژ

در نهایت ، ما مجموع مجموعه را مانند تصویر نشان داده شده در بالا دریافت می کنیم. ما در بعضی جاها از چسب استفاده کردیم تا مطمئن شویم به اندازه کافی محکم است. در برخی نقاط داخل دستگاه نیز از نوار و پیچ برای محکم کردن آن به اندازه کافی استفاده کردیم. فایل. STEP نقشه های CAD ما را می توانید در انتهای این مرحله بیابید.

مرحله 8: بارگذاری کد

مرحله نهم: پایان نامه

این دستگاه می تواند به کاربر برای مصرف دارو هشدار دهد و مقدار مناسب قرص را تحویل دهد. با این حال ، پس از بحث با داروساز مجرب و با تجربه ، نکاتی برای بیان وجود دارد. اولین مشکل آلودگی قرص هایی است که در طولانی مدت در معرض هوای ظرف قرار می گیرند ، بنابراین کیفیت و اثر بخشی کاهش می یابد. به طور معمول ، قرص ها باید در یک قرص آلومینیومی که به خوبی بسته شده است ، قرار گیرند. همچنین هنگامی که کاربر در طول زمان مشخصی قرص A و پس از آن باید قرص B را پخش کند ، تمیز کردن دستگاه بسیار پیچیده است تا اطمینان حاصل شود که هیچ ذره ای از قرص A آلوده کننده B وجود ندارد.

این مشاهدات نگاهی انتقادی به راه حلی است که این دستگاه ارائه می دهد. بنابراین تحقیقات بیشتری برای مقابله با این کاستی ها لازم است…

مرحله دهم: منابع

[1]

[2] وی چی چانگ. آشکارسازهای نوری گروه مهندسی مکانیک قدرت ، دانشگاه ملی Tsing Hua.