Unité de contrôle de ventilateur Covid-19 : 10 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce projet est la construction du prototype du Ventilator Crowd, un ventilateur participatif.

Le site Web public de ce projet est ici:

Il est partagé ici afin que d'autres puissent s'appuyer sur notre travail actuel, pour en savoir plus sur ces contrôleurs et pour comprendre ce que nous faisons. Notez que ce projet n'est pas encore testé et n'a pas d'approbations pour un usage médical. En tant que tel, ce contrôleur ne doit pas être utilisé à des fins médicales ou liées à la sécurité. Sous cette forme, il est conçu comme une ressource d'apprentissage et non comme un élément d'équipement médical.

Ce contrôleur est destiné à être le contrôleur principal d'un certain nombre de nos modèles de ventilateurs alternatifs. La version de démonstration « test sur banc » entraîne un petit servo 9g - simple pour démontrer le comportement de contrôle. L'unité prototype complète émet un signal PWM qui peut ensuite être utilisé comme entrée pour d'autres types d'actionneurs mécaniques. Adapter le logiciel pour qu'il fonctionne avec un moteur pas à pas est relativement simple.

Fournitures

1. Arduino Uno SMD R3

2. Module d'affichage LCD série 2004 20x4

3. Encodeur rotatif KY-040

4. NXP IC, CAPTEUR DE PRESSION MPX5010DP

5. 2 LED - 1 verte, 1 rouge (ou d'autres couleurs contrastées)

6. Carte prototype à souder (environ 90x70mm)

7. Boîtier de projet électronique en plastique 220 x 150 x 64 mm

8. Boulons, écrous et entretoises M3, pour le panneau de montage

9. 2 résistances de limitation de courant de 200 ohms pour LED

10. 1 x 10k ohm, résistance pull-up pour commutateur rotatif

Étape 1: Version de la planche à pain

Il s'agit de la version de base du contrôleur - avant l'ajout du transducteur de mesure de pression et avant la mise en boîte.

Étape 2: Version de la planche à pain - Schéma

Ceci est le schéma de la version de la planche à pain. Une version plus claire peut être accédée via ce lien, mais notez que le commutateur rotatif central nécessite une résistance de rappel supplémentaire de 10 k ohms qui n'est pas indiquée sur le circuit:

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

Cette version est montrée entraînant un servo - qui agit comme une démonstration visuelle raisonnable pour les tests sur ordinateur. Bien entendu, il ne suffit pas de piloter réellement la mécanique de l'unité de ventilation réelle - mais cela aide à rendre visible l'action attendue pour les tests sur ordinateur.

Étape 3: Montez l'Arduino dans la plaque de base de la boîte

Le montage de l'Arduino sur la plaque de base du boîtier permet d'obtenir une finition «propre» et soignée sur la face avant du boîtier. Je suppose que cela va sans dire - mais ne faites pas l'erreur de marquer et de percer 4 trous. Marquez plutôt l'emplacement général de l'Arduino. Marquez et percez un trou. Installez ensuite un boulon, placez l'Arduino sur le boulon, puis marquez et percez l'emplacement du deuxième boulon. Répétez cette opération pour les 2 derniers boulons pour tout aligner.

Étape 4: Montez le commutateur rotatif et le transducteur de pression sur la carte prototype

Il n'est pas idéal d'avoir des composants des deux côtés d'un prototype de carte. Mais dans ce cas, il y avait peu d'options; la hauteur verticale du transducteur de pression est presque la même que celle du commutateur rotatif. Si les deux composants étaient du même côté de la carte, l'axe central du contrôleur rotatif ne s'étendrait pas à travers la face de la boîte.

Donc dans ce cas, nous montons le commutateur rotatif d'un côté de la carte et le transducteur de pression de l'autre.

Étape 5: Montez les LED sur la carte prototype

Les LED sont utilisées pour indiquer les cycles d'inspiration et d'expiration. Ceux-ci doivent être visibles à travers la face avant du boîtier et sont donc du même côté de la carte prototype que le contrôleur rotatif.

Étape 6: découpez les trous sur la face avant de la boîte

Il s'agit d'une étape sujette aux erreurs qui peut facilement entraîner une boîte endommagée, ou une étape dans laquelle l'affichage et les commandes ne sont pas bien alignés. Prenez grand soin de mesurer la boîte et de marquer le carré découpé d'affichage sur les côtés de la boîte. Vérifiez qu'il y a suffisamment d'espace autour du trou pour que la carte d'affichage s'adapte - en notant que la carte de circuit imprimé pour l'affichage est plusieurs millimètres plus grande que l'affichage lui-même.

C'est une bonne idée de découper des gabarits en papier pour tous les trous qui doivent être découpés. Cela garantit un bon ajustement. Une autre erreur courante consiste à découper des trous « de l'arrière vers l'avant » en raison d'une confusion dans l'orientation des composants. Marquez clairement votre modèle comme étant tourné vers l'avant ou vers l'arrière et notez la gauche et la droite comme indiqué sur cette image.

Étape 7: Montez la carte prototype sur le fond de la boîte à l'aide d'entretoises

Bien qu'il soit plus facile de boulonner l'écran et le circuit imprimé sur la face avant du boîtier, cela présente deux inconvénients. Premièrement, cela rend le devant de la boîte moche. La méthode montrée ici n'entraîne aucune vis sur la face avant de la boîte - une conception très «propre». Deuxièmement, cette méthode facilite l'assemblage et le câblage. Tous les composants peuvent être assemblés sur le fond du boîtier, puis la face avant peut être simplement placée sur le dessus de la base. Le montage des composants dans la face avant du boîtier peut être délicat en raison de la restriction de l'espace due aux côtés du boîtier.

La question est.. comment percer les trous dans le fond de la boîte pour que tout s'aligne lorsque tout est assemblé? Ma méthode préférée est la suivante: fixez le panneau d'affichage et le circuit imprimé sur la face avant de la boîte à l'aide de ruban adhésif. Mettez du « blu-Tac » ou un autre matériau « mastic » amovible approximativement à l'endroit où vous pensez que les pieds seront fixés. Fermez la boîte - et les jambes feront une empreinte dans le mastic dans la bonne position. Utilisez ces marques pour percer et boulonner les pieds de l'écran et du circuit imprimé.

Étape 8: Fixation finale de la carte de circuit imprimé et de la carte d'affichage sur la plaque de base

Ces deux images montrent la carte d'affichage et le circuit imprimé montés sur la plaque arrière du boîtier. À ce stade, le câblage final peut être terminé et vérifié.

Étape 9: Schéma de câblage de la carte comme illustré

Le schéma ici montre le câblage physique avec le codage couleur que nous avons utilisé sur notre prototype.

Étape 10: Vérification finale et fermeture de la boîte

Les images ici montrent la dernière étape de l'assemblage et de la fermeture de la boîte. Cette boîte particulière est maintenue fermée avec 6 vis dans la base, de sorte que l'effet final est propre et soigné.

La vidéo fournit une démonstration rapide du logiciel.

Le logiciel pour l'Arduino peut être obtenu à partir du référentiel Ventilator Crowd Git ici:

github.com/ventilatorcrowd/Ventilator_Ardu…

Vérifiez les commentaires dans chaque version du logiciel pour vous assurer que vous disposez de la bonne version pour l'appareil que vous construisez.

Comme précédemment, notez qu'il s'agit d'un prototype de développement et qu'il n'a pas été testé. Il n'est pas adapté à un usage médical. Il est publié ici pour respecter notre engagement à partager tout notre travail de développement sur ces appareils importants.