Shpërndarës automatik i pilulave: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Ne jemi studentët e parë Master inxhinieri elektro-mekanike në Fakultetin e Inxhinierisë në Bruksel (shkurt "Bruface"). Kjo është një iniciativë e dy universiteteve të vendosura në qendër të Brukselit: Université Libre de Bruxelles (ULB) dhe Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Si pjesë e programit na u desh të krijonim një sistem mekatronik të vërtetë pune për kursin Mekatronikë.

Në kurset teorike kemi mësuar se si komponentë të ndryshëm duhet të kombinohen në aplikime reale. Pas kësaj, ne morëm një hyrje në lidhje me bazat e një mikrokontrolluesi Arduino dhe si të kontrollojmë një sistem mekatronik. Qëllimi i kursit ishte të ishte në gjendje të hartonte, prodhonte dhe programonte një sistem mekatronik.

E gjithë kjo duhet të bëhet në grup. Grupi ynë ishte një ekip ndërkombëtar i cili përbëhej nga dy studentë kinezë, dy studentë belg dhe një student kamerunas.

Para së gjithash ne duam të shprehim falënderimet tona për mbështetjen e Albert De Beir dhe profesorit Bram Vanderborght.

Si grup ne vendosëm të trajtonim një problem social të rëndësishëm. Ndërsa plakja e popullsisë bëhet një çështje globale, ngarkesa e punës së kujdestarëve dhe infermierëve bëhet shumë e madhe. Ndërsa njerëzit po plaken, ata shpesh duhet të marrin më shumë ilaçe dhe vitamina. Me një shpërndarës automatik të pilulave është e mundur që të moshuarit me mendje të munguar ta përballojnë këtë detyrë në mënyrë të pavarur edhe pak më gjatë. Nga kjo kujdestarët dhe infermierët mund të kenë më shumë kohë për të shpenzuar për pacientët më të varur.

Gjithashtu do të ishte shumë i dobishëm për të gjithë ata që ndonjëherë janë pak harrues dhe nuk mbajnë mend të marrin pilulat e tij ose të saj.

Kështu sistemi mekatronik duhet të japë një zgjidhje e cila i kujton përdoruesit të marrë pilulat e tij ose të saj dhe gjithashtu shpërndan pilulat. Ne gjithashtu preferojmë që shpërndarësi automatik i pilulave të jetë miqësor për përdoruesit në mënyrë që të bëjmë të mundur që të gjithë të përdorin: pavarësisht nga mosha e tyre!

Hapi 1: Materialet

Zorrë:

• Mdf: 4 mm trashësi për kasën e brendshme
• Mdf: 3 dhe 6 mm trashësi për kutinë e jashtme

Kuvendi

• Bulona dhe arra (M2 dhe M3)
• Mbajtës i vogël me top

Mikrokontrolluesi:

Arduino UNO [Lidhja e porosisë]

Pjesë elektronike

• Bordi i qarkut të zbrazët [Lidhja e porosisë]
• Servo motor i vogël 9g [Lidhja e porosisë]
• Motor i vogël DC 5V [Lidhja e porosisë]
• Transistor: BC 237 (transistor bipolar NPN) [Lidhja e rendit]
• Dioda 1N4001 (Takimi Inversal Peak prej 50V) [Lidhja e porosisë]
• Zilja pasive: Pitezo e transduktorit
• LCD1602

• Rezistentët:

  • 1 x 270 Ohm
  • 1 x 330 Ohm
  • 1 x 470 ohm
  • 5 x 10k Ohm
• Emetues infra të kuqe
• Detektor infra të kuqe

Hapi 2: Rasti i brendshëm

Rasti i brendshëm mund të shihet si kutia që përmban të gjithë mekanikën e brendshme dhe elektronikën. Përbëhet nga 5 pllaka prej MDF 4mm të cilat janë prerë me lazer në format e duhura. Ekziston edhe një pjatë e gjashtë opsionale që mund të shtoni. Kjo pjesë e gjashtë opsionale ka një formë katrore dhe mund të përdoret si kapak. 5 pllakat (pjesa e poshtme dhe katër anët) janë krijuar në një formë enigme në mënyrë që të përshtaten në mënyrë të përsosur brenda njëra -tjetrës. Montimi i tyre mund të përforcohet duke përdorur vida. Aeroplanët tashmë kanë vrima ku pjesët e tjera duhet të futen ose ku duhet të vendosen bulonat.

Hapi 3: Mekanizmi i brendshëm

MEKANIZMI SHPRNDARS

Mekanizmi

Mekanizmi ynë i shpërndarjes së pilulave është si më poshtë: përdoruesi i vendos pilulat në ndarjen e magazinimit në krye të kutisë. Ndërsa pllaka e poshtme e asaj ndarjeje është e pjerrët, pilulat automatikisht do të rrëshqasin poshtë në tubin e parë, ku grumbullohen lart. Nën këtë tub është një cilindër me një vrimë të vogël ku vetëm një pilulë përshtatet në mënyrë të përkryer. Kjo vrimë e vogël ndodhet pikërisht nën tub, në mënyrë që pilulat të grumbullohen mbi të, ndërsa pilula e parë shtrihet në vrimën e cilindrit. Kur një pilulë duhet të merret, cilindri (me një pilulë brenda) rrotullohet 120 gradë në mënyrë që pilula në cilindër të bjerë poshtë në një cilindër të dytë. Ky cilindër i dytë është vendi ku ndodhet një sensor që zbulon nëse një pilulë ka rënë vërtet nga cilindri. Ky shërben si sistem reagimi. Ky tub ka njërën anë që del më lart se tjetra. Kjo ndodh sepse kjo anë parandalon që pilula të bjerë mbi tubin e dytë, dhe kështu ndihmon në garantimin se pilula do të bjerë në tub dhe do të zbulohet nga sensori. Nën këtë tub është vendosur një rrëshqitje e vogël e tillë që pilula që bie do të rrëshqasë nëpër vrimën në pjesën e përparme të kutisë së brendshme.

I gjithë ky mekanizëm kërkon disa pjesë:

• Pjesë të prera me lazer

  1. Pllaka e pjerrët e poshtme e ndarjes së magazinimit.
  2. Pllakat e pjerrëta anësore të ndarjes së magazinimit

• Pjesë të printuara 3D

  1. Tubi i sipërm
  2. Cilindri
  3. Boshti
  4. Tubi i poshtëm (shihni tubin e poshtëm dhe ndarjen e sensorit)
  5. Rrëshqitja
• Pjesë të tjera

  Duke rrotull

Të gjitha skedarët e pjesëve tona që nevojiten për prerjen me lazer ose printimin 3D mund t'i gjeni më poshtë.

Pjesë të ndryshme dhe montimi i tyre

Pllakat e KOMPANISHME TOR RUAJTJES

Ndarja e magazinës përbëhet nga tre pllaka që i presin me lazer. Këto pllaka mund të mblidhen dhe lidhen me njëra -tjetrën dhe kutinë e brendshme sepse kanë disa vrima dhe pjesë të vogla që dalin në pah. Kjo është në mënyrë që ata të gjithë të përshtaten në njëri -tjetrin si një enigmë! Vrimat dhe pjesët e shquara tashmë janë shtuar në skedarët CAD që mund të përdorni për ta prerë me lazer.

TUBE E EPERME

Tubi i sipërm lidhet vetëm me njërën anë të kutisë së brendshme. Shtë e lidhur me ndihmën e një pllake që është ngjitur në të (është përfshirë në vizatimin CAD për printimin 3D).

CILINDER & ROLL BEARING

Cilindri është i lidhur me 2 anët e kutisë. Nga njëra anë, është e lidhur me motorin servo që shkakton lëvizjen rrotulluese kur një pilulë duhet të bjerë. Nga ana tjetër, ajo

TUBA E POSHTME DHE KOMPARTMENTI I SENSORIT

Ndjenja është një veprim i rëndësishëm kur bëhet fjalë për shpërndarjen e pilulave. Ne duhet të jemi në gjendje të marrim një konfirmim se një pilulë e caktuar është marrë nga pacienti në një kohë të përshtatshme. Për të marrë këtë funksionalitet, është e rëndësishme të merren parasysh hapat e ndryshëm të projektimit.

Zgjedhja e përbërësve të saktë të zbulimit:

Nga seti kur projekti u vlerësua, na u desh të kërkojmë dhe të gjejmë komponentin e duhur që do të konfirmojë kalimin e një pilule nga kutia. Njohja e sensorëve mund të jetë e dobishme për këtë veprim, sfida kryesore ishte njohja e llojit që do të jetë në përputhje me modelin. Komponenti i parë që gjetëm ishte një photointeruptor që përbënte një emetues IR dhe diodë fototransistor IR. Fotointeruptori PCB HS 810 i slotit 25/64’ishte një zgjidhje për shkak të përputhshmërisë së tij që na bën të shmangim problemin e mundshëm të konfigurimit të këndit. Ne vendosëm të mos e përdorim këtë për shkak të gjeometrisë së tij, do të jetë e vështirë të përfshihet me hundën. Nga disa projekte të lidhura ne pamë se është e mundur të përdoret një emetues IR me një detektor IR me më pak përbërës të tjerë si sensor. Këta përbërës IR mund të gjenden në forma të ndryshme.

Shtypja 3D e hundës së pilulës që vrimon sensorin

Duke qenë në gjendje për të zgjidhur përbërësin kryesor që do të përdoret si sensor, atëherë ishte koha për të kontrolluar se si do të vendosen në grykë. Gryka ka një diametër të brendshëm prej 10 mm për kalimin e lirë të pilulës nga cilindri rrotullues. Nga fleta e të dhënave të elementeve ndjerë, ne kuptuam se futja e vrimave rreth sipërfaqes së hundës që korrespondojnë me dimensionin e përbërësit do të jetë një avantazh i shtuar. A duhet të vendosen këto vrima në çdo pikë përgjatë sipërfaqes? jo sepse për të arritur zbulimin maksimal këndorësia duhet të vlerësohet. Ne shtypëm një prototip bazuar në specifikimet e mësipërme dhe bëmë kontroll për zbulueshmërinë.

Vlerësimi i këndit të mundshëm të rrezes dhe këndi i zbulimit

Nga fleta e të dhënave të përbërësve të sensorit, rrezja dhe këndi i zbulimit janë 20 gradë, kjo do të thotë që si drita emetuese ashtu edhe detektori kanë një hapësirë të gjerë prej 20 gradë. Megjithëse këto janë specifikime prodhuese, është ende e rëndësishme të testohen dhe konfirmohen. Kjo u bë thjesht duke luajtur me përbërësit që prezantojnë një burim DC së bashku me një LED. Përfundimi i arritur ishte vendosja e tyre përballë njëri -tjetrit.

Kuvendi

Dizajni i printimit 3D i tubit ka një pllakë të lidhur me të me 4 vrima. Këto vrima përdoren për të lidhur tubin me kutinë e brendshme duke përdorur bulona.

Hapi 4: Mekanizmi i brendshëm elektronik

Mekanizmi i shpërndarjes:

Mekanizmi i shpërndarjes arrihet duke përdorur një servomotor të vogël për rrotullimin e cilindrit të madh.

Pina e makinës për servo motorin 'Reely Micro-servo 9g' është e lidhur drejtpërdrejt me mikrokontrolluesin. Mikrokontrolluesi Arduino Uno lehtë mund të përdoret për kontrollin e servo motorit. Kjo për shkak të ekzistencës së bibliotekës së integruar për veprimet servo motorike. Për shembull me komandën 'shkruaj', mund të arrihen këndet e dëshiruara prej 0 ° dhe 120 °. (Kjo bëhet në kodin e projektit me 'servo.write (0)' dhe 'servo.write (120)').

Vibrator:

Motor DC i vogël pa furça me çekuilibër

Ky çekuilibër arrihet me copë plastike e cila lidh boshtin e motorit me rrufe në qiell dhe arrë të vogël.

Motori drejtohet nga një tranzistor i vogël, kjo bëhet sepse kunja dixhitale nuk mund të japë rryma më të larta se 40.0 mA. Duke siguruar rrymën nga kunja Vin e mikrokontrolluesit Arduino Uno, mund të arrini rryma deri në 200.0 mA. Kjo është e mjaftueshme për të fuqizuar motorin e vogël DC.

Kur motori ndizet papritmas, ju merrni një kulm aktual për shkak të vetë induktancës së motorit. Pra, një diodë vendoset mbi lidhjet motorike në mënyrë që të parandalojë këtë rrjedhje të kundërt të rrymës e cila mund të dëmtojë mikrokontrolluesin.

sistemi i sensorit:

Përdorimi i një diode emetuese infra të kuqe (LTE-4208) dhe një diode detektore infra të kuqe (LTR-320 8) e lidhur me mikrokontrolluesin Arduino Uno për të konfirmuar kalimin e një pilule. Sapo një pilulë të bjerë poshtë, ajo do të errësonte dritën e diodës emetuese infra të kuqe në një kohë të shkurtër. Duke përdorur një analogpin të arduino ne do të merrnim këtë informacion.

për zbulimin:

analogRead (A0)

Hapi 5: Rasti i jashtëm

• Madhësia: 200 x 110 x 210 mm

• Materiali: dërrasa fibrash me densitet të mesëm

  Trashësia e fletës: 3 mm 6 mm

• Metoda e përpunimit: prerja me lazer

Për rastin e jashtëm, ne përdorëm lloje të ndryshme trashësish për shkak të gabimeve të prerjes me lazer. Ne zgjedhim 3 mm dhe 6 mm për t'u siguruar që të gjitha fletët mund të kombinohen fort.

Për nga madhësia, duke pasur parasysh hapësirën për kutinë e brendshme dhe pajisjet elektronike, gjerësia dhe lartësia e kutisë së jashtme është më e madhe se mbeturina e brendshme. Gjatësia është shumë më e gjatë për të lejuar hapësirë për pajisjet elektronike. Për më tepër, për t'u siguruar që pilulat të bien lehtë nga kutia, ne e mbajtëm kutinë e brendshme dhe të jashtme shumë afër.

Hapi 6: Elektronika e jashtme

Për pajisjet elektronike të jashtme, na është dashur ta lejojmë robotin tonë të ndërveprojë me njerëzit. Për të arritur këtë, ne zgjodhëm një LCD, një zile, një LED dhe 5 butona si përbërësit tanë. Kjo pjesë e shpërndarësit të pilulave funksionon si një orë alarmi. Nëse nuk është koha e duhur për të marrë pilula, LCD do të shfaqë vetëm kohën dhe datën. Kur pacienti duhet të marrë një pilulë, LED do të ndizet, zile do të luajë muzikë dhe LCD do të tregojë "Ju uroj shëndet dhe lumturi". Ne gjithashtu mund të përdorim pjesën e poshtme të ekranit për të ndryshuar kohën ose datën.

Aktivizo LCD

Ne përdorëm LCD-1602 për t'u lidhur direkt me mikrokontrolluesin dhe përdorëm funksionin: LiquidCrystal LCD për të mundësuar LCD.

Zile

Ne zgjodhëm një zile pasive e cila mund të luajë tinguj të frekuencave të ndryshme.

Në mënyrë që zile të luajë këngët "Qyteti i Qiellit" dhe "Gëzuar Acura", ne përcaktuam katër vargje. Dy prej të cilave quhen "melodi", të cilat ruajnë informacionin e shënimit të dy këngëve. Dy vargjet e tjera u quajtën "Kohëzgjatje". Ato vargje ruajnë ritmin.

Ne pastaj ndërtojmë një lak që luan muzikë, të cilën mund ta shihni në kodin burimor.

Koha

Ne kemi shkruar një seri funksionesh për sekondën, minutën, orën, datën, muajin, javën dhe vitin.

Ne përdorëm funksionin: millis () për të llogaritur kohën.

Duke përdorur tre butona, 'përzgjedh', 'plus' dhe 'minus', koha mund të ndryshohet.

Siç e dimë të gjithë, nëse duam të kontrollojmë një përbërës, duhet të përdorim kunjat e arduino.

Kunjat që përdorëm ishin këto:

LCD: Pin 8, 13, 9, 4, 5, 6, 7

Bruzzer: Pin 10

Servo motor: Pin 11

Motor për dridhje: Pin12

Sensori: A0

Butoni 1 (a): A1

Butoni 2 (plus): A2

Butoni 3 (minus): A3

Butoni 4 (merrni pilulat): A4

LED: A5

Hapi 7: Asambleja totale

Më në fund, marrim asamblenë totale si fotografia e treguar më sipër. Ne përdorëm zam në disa vende për t'u siguruar që është mjaft i ngushtë. Në disa vende në pjesën e brendshme të makinës ne gjithashtu përdorëm kasetë dhe vida për ta bërë atë mjaft të fortë. Skedari. STEP i vizatimeve tona CAD mund të gjendet në fund të këtij hapi.

Hapi 8: Ngarkimi i Kodit

Hapi 9: Epilogu

Makina është në gjendje të paralajmërojë përdoruesin që të marrë ilaçin dhe jep sasinë e duhur të pilulave. Megjithatë, pas një diskutimi me një farmacist të kualifikuar dhe me përvojë ka disa vërejtje për të bërë. Një problem i parë është kontaminimi i pilulave të cilat ekspozohen për një kohë të gjatë në ajër në enë, kështu që cilësia dhe efikasiteti do të ulen. Zakonisht pilulat duhet të përmbahen në një enë të mbyllur mirë në një tabletë alumini. Gjithashtu kur përdoruesi shpërndan gjatë një pilule të caktuar kohore A dhe më pas duhet të shpërndajë pilulën B, është mjaft komplekse të pastrohet makina në mënyrë që të sigurohet që nuk ka grimca të pilulës A të kontaminimit të pilulës B.

Këto vëzhgime japin një vështrim kritik të zgjidhjes që jep kjo makinë. Pra, nevojiten më shumë kërkime për të kundërshtuar këto mangësi…

Hapi 10: Referencat

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Detektorë optikë. Departamenti i Inxhinierisë Mekanike të Fuqisë, Universiteti Kombëtar Tsing Hua.