Automatski dozator tableta: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Prvi smo studenti master studija elektrotehničkog inženjerstva na Bruxelleskom tehničkom fakultetu (ukratko "Bruface"). Ovo je inicijativa dva sveučilišta koja se nalaze u središtu Bruxellesa: Université Libre de Bruxelles (ULB) i Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Kao dio programa morali smo napraviti pravi radni mehatronički sustav za kolegij Mehatronika.

Na teoretskim tečajevima naučili smo kako različite komponente kombinirati u stvarne aplikacije. Nakon toga smo dobili uvod o osnovama Arduino mikrokontrolera i načinu upravljanja mehatroničkim sustavom. Cilj tečaja bio je osposobiti za projektiranje, proizvodnju i programiranje mehatroničkog sustava.

Sve ovo treba raditi u grupi. Naša grupa bila je međunarodni tim koji se sastoji od dva kineska studenta, dva belgijska studenta i jednog kamerunskog studenta.

Prije svega, želimo se zahvaliti na podršci Alberta De Beira i profesora Brama Vanderborghta.

Kao skupina odlučili smo se pozabaviti društveno relevantnim problemom. Kako starenje stanovništva postaje globalni problem, opterećenje njegovatelja i medicinskih sestara postaje preveliko. Kako ljudi stare, često moraju uzimati više lijekova i vitamina. S automatskim raspršivačem tableta, osobe odsutne duše mogu se malo duže samostalno nositi s ovim zadatkom. Time njegovatelji i medicinske sestre mogu imati više vremena za trošenje više ovisnih pacijenata.

Također bi bilo jako zgodno za sve koji su ponekad pomalo zaboravljivi i ne sjećaju se uzeti svoje tablete.

Stoga bi mehatronički sustav trebao donijeti rješenje koje podsjeća korisnika da uzme svoje tablete, a također i izdaje tablete. Također preferiramo da automatski dozator tableta bude prilagođen korisniku kako bi omogućio upotrebu svima: bez obzira na njihovu dob!

Korak 1: Materijali

Kućište:

• Mdf: debljina 4 mm za unutarnje kućište
• Mdf: debljine 3 i 6 mm za vanjsko kućište

Skupština

• Vijci i matice (M2 i M3)
• Mali kuglični ležaj

Mikrokontroler:

Arduino UNO [Veza za narudžbu]

Elektronički dijelovi

• Prazna ploča [veza za naručivanje]
• Mali servo motor 9g [Naručite vezu]
• Mali istosmjerni motor 5V [Veza za naručivanje]
• Tranzistor: BC 237 (NPN bipolarni tranzistor) [Naručite vezu]
• Dioda 1N4001 (vršni obrnuti napon od 50 V) [Naruči vezu]
• Pasivni zvučni signal: Transdukcijski piezo
• LCD 1602

• Otpornici:

  • 1 x 270 ohma
  • 1 x 330 ohma
  • 1 x 470 ohma
  • 5 x 10 k ohma
• Infracrveni odašiljač
• Infracrveni detektor

Korak 2: Unutarnja futrola

Unutarnje kućište može se vidjeti kao kutija koja sadrži svu unutarnju mehaniku i elektroniku. Sastoji se od 5 ploča od 4 mm MDF -a koje su laserski izrezane u prave oblike. Postoji i izborna šesta ploča koju možete dodati. Ovaj izborni šesti komad ima kvadratni oblik i može se koristiti kao poklopac. Pet ploča (donja i četiri strane) oblikovane su u obliku slagalice tako da se savršeno uklapaju jedna u drugu. Njihov sklop može se ojačati vijcima. Zrakoplovi već imaju rupe u koje bi drugi dijelovi trebali stati ili u koje bi se trebali postaviti vijci.

Korak 3: Unutarnji mehanizam

MEHANIZAM RASPOLAGANJA

Mehanizam

Naš mehanizam izdavanja pilula je sljedeći: korisnik stavlja tablete u pretinac za pohranu na vrhu kutije. Kako je donja ploča tog odjeljka nagnuta, pilule će automatski kliziti prema dolje u prvu cijev, gdje se slažu. Ispod ove cijevi nalazi se cilindar s malom rupom u koju se savršeno uklapa samo jedna pilula. Ova mala rupa nalazi se točno ispod cijevi tako da se pilule slažu iznad nje, dok prva pilula leži u rupi cilindra. Kad je potrebno uzeti tabletu, cilindar (s ugrađenom pilulom) rotira se za 120 stupnjeva tako da pilula u cilindru padne u drugi cilindar. U ovom drugom cilindru nalazi se senzor koji otkriva je li pilula zaista pala iz cilindra. Ovo služi kao sustav povratnih informacija. Ova cijev ima jednu stranu koja strši više od druge. To je zato što ova strana sprječava da pilula padne preko druge cijevi, te na taj način pomaže jamčiti da će pilula pasti u cijev i da će je senzor otkriti. Ispod ove cijevi nalazi se mali klizač tako da će pilula za ispuštanje kliziti kroz rupu na prednjoj strani unutarnje kutije.

Cijeli ovaj mehanizam treba nekoliko dijelova:

• Laserski izrezani dijelovi

  1. Donja kosa ploča pretinca za odlaganje.
  2. Bočne nagnute ploče pretinca za odlaganje

• 3D ispisani dijelovi

  1. Gornja cijev
  2. Cilindar
  3. Os
  4. Donja cijev (pogledajte donju cijev i odjeljak senzora)
  5. Tobogan

• Ostali dijelovi

  Valjkasti ležaj

Sve datoteke naših dijelova koje su potrebne za laserski rez ili 3D ispis možete pronaći u nastavku.

Različiti dijelovi i njihova montaža

TABLICE ZA ODLAGANJE

Odjeljak za pohranu sastoji se od tri ploče koje su izrezane laserom. Ove se ploče mogu sastaviti i spojiti jedna s drugom i s unutarnjom kutijom jer imaju neke rupe i male komade koji se ističu. To je tako da se svi slažu jedno u drugo poput zagonetke! Rupe i istaknuti dijelovi već su dodani u CAD datoteke, možete ih izrezati laserom.

GORNJA CIJEV

Gornja cijev spojena je samo s jedne strane unutarnje kutije. Povezuje se pomoću ploče koja je na nju pričvršćena (uključena je u CAD crtež za 3D ispis).

LEŽAJ CILINDRA I VOLKA

Cilindar je spojen na 2 strane kutije. S jedne strane, spojen je na servo motor koji inducira rotirajuće kretanje kad pilula mora ispasti. S druge strane, to

DONJI ODJELJAK CIJEVI I SENZORA

Osećaj je važna radnja kada je u pitanju izdavanje tableta. Moramo biti u mogućnosti dobiti potvrdu da je pacijent uzeo dodijeljenu tabletu u odgovarajuće vrijeme. Da biste dobili ovu funkcionalnost, važno je razmotriti različite korake projektiranja.

Odabir ispravnih komponenti za otkrivanje:

Od početka snimanja, kada je projekt bio validiran, morali smo tražiti i odgovarajuću komponentu koja će potvrditi prolazak tablete iz kutije. Poznavanje senzora može biti od koristi za ovu akciju, glavni izazov bio je znati vrstu koja će biti kompatibilna s dizajnom. Prva komponenta koju smo pronašli bio je fotointeruptor sastavljen od IC odašiljača i IR fototranzistorske diode. Fotointeruptor s PCB -om HS 810 sa 25/64 '' utorima bio je rješenje zbog svoje kompatibilnosti čime smo izbjegli mogući problem konfiguracije kuta. Odlučili smo to ne koristiti zbog geometrije, bit će teško uklopiti je s mlaznicom. Iz nekog povezanog projekta vidjeli smo da je moguće koristiti IR senzor s IC detektorom s manje drugih komponenti kao senzor. Ove IR komponente mogu se naći u različitim oblicima.

3D ispis mlaznice za pilule koja rupi senzor

Budući da smo mogli razvrstati glavnu komponentu koja će se koristiti kao senzor, došlo je vrijeme da provjerim kako će se postaviti na mlaznicu. Mlaznica ima unutarnji promjer 10 mm za slobodan prolaz tablete iz rotirajućeg cilindra. Tehničkim listom osjetljivih elemenata shvatili smo da će uvođenje rupa oko površine mlaznice koje odgovaraju dimenzijama komponente biti dodatna prednost. Trebaju li se te rupe postaviti na bilo kojem mjestu uz površinu? ne jer za postizanje maksimalne detekcije potrebno je procijeniti kutnost. Odštampali smo prototip na temelju gore navedenih specifikacija i provjerili ima li detektabilnosti.

Procjena mogućeg kuta snopa i kuta detekcije

Iz podatkovnog lista senzorskih komponenti, snop i kut detekcije su 20 stupnjeva, što znači da i emitirajuća svjetlost i detektor imaju široki raspon od 20 stupnjeva. Iako se radi o specifikacijama proizvođača, ipak je važno testirati i potvrditi. To je učinjeno jednostavnom igrom sa komponentama koje uvode DC izvor uz LED. Zaključak je bio postaviti ih jedan nasuprot drugome.

Skupština

3D ispis cijevi ima ploču povezanu s 4 rupe. Ove se rupe koriste za spajanje cijevi s unutarnjim kućištem pomoću vijaka.

Korak 4: Unutarnji mehanizam elektronike

Mehanizam doziranja:

Mehanizam doziranja postiže se korištenjem malog servomotora za rotaciju velikog cilindra.

Pogonski pin za servo motor 'Reely Micro-servo 9g' spojen je izravno na mikrokontroler. Mikrokontroler Arduino Uno lako se može koristiti za upravljanje servo motorom. To je zbog postojanja ugrađene knjižnice za rad servo motora. Na primjer, s naredbom 'write', mogu se postići željeni kutovi od 0 ° i 120 °. (To se radi u projektnom kodu s 'servo.write (0)' i 'servo.write (120)').

Vibrator:

Mali istosmjerni motor bez četkica s neravnotežom

Ta se neravnoteža postiže komadom plastike koji povezuje os motora malim vijkom i maticom.

Motor pokreće mali tranzistor, to je učinjeno jer digitalni pin ne može isporučiti veće struje od 40,0 mA. Pružanjem struje s Vin pina Arduino Uno mikrokontrolera, mogu se doseći struje do 200,0 mA. To je dovoljno za napajanje malog istosmjernog motora.

Kad se napajanje motora naglo prekine, dobit ćete trenutni vrhunac zbog samoindukcije motora. Dakle, dioda se postavlja preko priključaka motora kako bi se spriječilo povratno strujanje koje može oštetiti mikrokontroler.

senzorski sustav:

Korištenje infracrvene diode (LTE-4208) i infracrvene detektorske diode (LTR-320 8) spojene na Arduino Uno mikrokontroler za potvrdu prolaska pilule. Kad tableta padne, u kratkom će vremenu zasjeniti svjetlost infracrvene diode. Koristeći analogni pin arduina dobili bismo ove podatke.

za otkrivanje:

analogno čitanje (A0)

Korak 5: Vanjsko kućište

• Veličina: 200 x 110 x 210 mm

• Materijal: vlaknaste ploče srednje gustoće

  Debljina lima: 3 mm 6 mm

• Način obrade: lasersko rezanje

Za vanjsko kućište koristili smo različite vrste debljina zbog pogrešaka laserskog rezanja. Odabiremo 3 mm i 6 mm kako bismo bili sigurni da se svi listovi mogu dobro spojiti.

S obzirom na veličinu, s obzirom na prostor za unutarnje kućište i elektroničke uređaje, širina i visina vanjskog kućišta veća je od unutrašnjeg. Duljina je mnogo veća kako bi se omogućilo mjesto za elektroničke uređaje. Štoviše, kako bismo bili sigurni da tablete mogu lako ispasti iz kutije, držali smo unutarnje i vanjsko kućište vrlo blizu.

Korak 6: Vanjska elektronika

Za vanjsku elektroniku morali smo dopustiti da naš robot komunicira s ljudima. Da bismo to postigli, za komponente smo odabrali LCD, zujalicu, LED i 5 tipki. Ovaj dio dozatora tableta funkcionira kao budilica. Ako nije pravi trenutak za uzimanje tableta, LCD će samo prikazati vrijeme i datum. Kad pacijent mora uzeti tabletu, LED će zasvijetliti, zujalica će reproducirati glazbu, a LCD će pokazati "Želim vam zdravlje i sreću". Također možemo koristiti dno zaslona za promjenu vremena ili datuma.

Omogući LCD

Koristili smo LCD-1602 za izravno povezivanje s mikrokontrolerom i funkciju: LiquidCrystal lcd za omogućavanje LCD-a.

Zvučni signal

Odabrali smo pasivni zvučni signal koji može reproducirati zvukove različitih frekvencija.

Kako bi zujalica pustila pjesme "City of the Sky" i "Happy Acura", definirali smo četiri niza. Dvije od njih su nazvane "melodija", koje pohranjuju podatke o notama dvije pjesme. Druga dva niza su nazvana "Trajanje". Ti nizovi pohranjuju ritam.

Zatim stvaramo petlju koja reproducira glazbu, što možete vidjeti u izvornom kodu.

Mjerenje vremena

Napisali smo niz funkcija za drugu, minutu, sat, datum, mjesec, tjedan i godinu.

Za izračunavanje vremena koristili smo funkciju: millis ().

Pomoću tri gumba, 'odaberi', 'plus' i 'minus' vrijeme se može promijeniti.

Kao što svi znamo, ako želimo kontrolirati neku komponentu, moramo koristiti pinove arduina.

Igle koje smo koristili bile su sljedeće:

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

Bruzzer: Pin 10

Servo motor: Pin 11

Motor za vibracije: Pin12

Senzor: A0

Gumbi 1 (i): A1

Gumb 2 (plus): A2

Gumb3 (minus): A3

Gumb 4 (uzmite tablete): A4

LED: A5

Korak 7: Potpuna montaža

Konačno, dobivamo ukupnu montažu kao na gornjoj slici. Na nekim smo mjestima koristili ljepilo kako bismo bili sigurni da je dovoljno čvrsto. Na nekim mjestima s unutarnje strane stroja koristili smo i traku i vijke kako bismo ga učinili dovoljno jakim. Datoteka. STEP naših CAD crteža nalazi se na dnu ovog koraka.

Korak 8: Prijenos koda

Korak 9: Epilog

Stroj može upozoriti korisnika da uzme lijek i isporučuje pravu količinu tableta. Međutim, nakon razgovora s kvalificiranim i iskusnim ljekarnikom postoje neke primjedbe. Prvi problem je onečišćenje pilula koje su dugo izložene zraku u spremniku, stoga će se kvaliteta i učinkovitost smanjiti. Obično bi se tablete trebale nalaziti u dobro zatvorenoj aluminijskoj tableti. Također, kada korisnik ispušta tabletu A tijekom određenog vremena, a nakon toga joj je potrebna doza tablete B, prilično je složeno očistiti stroj kako bi se osiguralo da nema čestica pilule A koja zagađuje tabletu B.

Ova zapažanja daju kritički osvrt na rješenje koje ovaj stroj donosi. Stoga je potrebno više istraživanja kako bi se suzbili ti nedostaci …

10. korak: Reference

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Optički detektori. Odsjek za strojarstvo, Nacionalno sveučilište Tsing Hua.