Nghiên cứu và chế tạo khối tạo lực trợ động trong lĩnh vực thiết kế thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng

Khảo sát phân tích nguyên lý của khối tạo lực trợ động trong thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng cho bệnh nhân tập đứng ..... Để có thể tạo nên kết quả phục hồi toàn diện, thiết bị trợ gi

Mục lục

BẢNG VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG 6

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG VÀ THỰC TRẠNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG Ở VIỆT NAM 11

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng 11 1.2 Giới thiệu thiết bị 12

1.3 Phân loại các thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng 15

1.4 Nguyên lý làm việc 19

1.5 Nhu cầu ở Việt Nam 20

1.6 Kết luận chương 22

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ KHỐI TẠO LỰC TRỢ ĐỘNG TRONG THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG ĐỨNG Ở VIỆT NAM 23

2.1 Nguyên lý của 23

2.2 Khảo sát phân tích nguyên lý của khối tạo lực trợ động trong thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng cho bệnh nhân tập đứng 31

2.2.1 Hệ thống điều khiển 32

2.2.2 Khối cảm biến lực 34

2.2.3 Khối chuyển đổi tương tự số ( ADC) 41

2.2 4 Mạch điều khiển trung tâm 52

2.2.5 Khối giao tiếp với người sử dụng và khối hiển thị 56

2.2.6 Khối giao tiếp RS232 61

2.2 7 Động cơ servo ac 69

2.2 8 Mạch nguồn 75

2.3 Thiết kế phần cứng cho mạch điều khiển 79

2.3.1 Thiết kế mạch nguyên lý Khối nguồn 80

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp 80

2.3.3 Khối chuyển đổi tín hiệu 82

2.3.4 Khối xử lý trung tâm 85

2.4 Kết luận chương 97

CHƯƠNG 3 : CHẾ TẠO VÀ GHÉP NỐI KHỐI TẠO LỰC TRỢ ĐỘNG VÀO THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG 98

3.1 Chế tạo khối tạo trợ động lực đứng 98

3.2 Ghép nối 116

3.3 Kết quả thử nghiệm 117

3.4 Kết luận chương 119

KẾT LUẬN 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

6 RISC Reduced Instructions Set Computer

12 UART Universal asinchonus Receiver Transmitter

13 SPI Serial Peripheral Interface

15 ALU Arithmetic and logic unit

17 DRAM Dynamic RAM

19 EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

20 RTD Regional Transportation District

21 JTAG Joint Test Action Group

31 ASCII American Standard Code for Information Interchange

38 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

39 INVDK Đầu vào vi điều khiển

40 OUTVDK Đầu ra vi điều khiển

DANH MỤC BẢNG

Bảng : 1 Bảng phân loại Loadcell theo cách đặt Strain Gauge 36

Bảng : 2 Bảng phân loại Loadcell theo chiều tác dụng lực 38

Bảng : 3 Bảng phân loại Loadcell theo hình dạng 38

Bảng : 4 So sánh ưu điểm, nhược điểm của Loadcell số và Loadcell tương tự 41

Bảng : 5 Bảng chuyển đổi tương tự số của ADC nhanh 3bit 51

Bảng : 6 Bảng chức năng nút bấm 56

Bảng : 7 Mô tả các chân như sau 59

Bảng : 8 Bảng chú thích chi tiết các chân của IC HX711 84

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 1 Thiết bị tạo lực trợ động đơn giản 13

Hình 1 2 Hệ thống Gait Trainer của Mỹ 14

Hình 1 3 Hệ thống Gait Trainer của Mỹ (trái) và Locomat của Thụy Sỹ (phải) 15

Hình 1 4 Dụng cụ tập khớp gối 16

Hình 1 5 Ghế tập mạnh tay chân 17

Hình 1 6 Thanh song song tập đi 18

Hình 1 7 Mô hình hệ thống 20

Hình 2 1 Sơ đồ khối của mạch tạo trợ động lực 23

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống điều khiển PID 24

Hình 2 4 Đáp ứng khâu P 26

Hình 2 5 Sơ đồ khối khâu I 27

Hình 2 6 Đáp ứng của khâu I và PI 27

Hình 2 7 Sơ đồ khối khâu D 28

Hình 2 8 Đáp ứng khâu D và PD 29

Hình 2 9 Sơ đồ khối bộ điều khiển PID 30

Hình 2 10 Đáp ứng bộ đáp PID 30

Hình 2 11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 33

Hình 2 12 Sơ đồ khối của bộ cảm biến 34

Hình 2 13 Cấu tạo của Strain Gauge 35

Hình 2 14 Mạch cầu điện trở Wheatstone 36

Hình 2 15 Sơ đồ khối của một ADC cơ bản 42

Hình 2 16 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số sau khi lấy mẫu 44

Hình 2 17 Mạch lấy mẫu và mạch nhớ mẫu 45

Hình 2 18 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ADC sóng bậc thang 46

Hình 2 19 Sơ đồ khối của ADC liên tiếp xấp xỉ 49

Hình 2 20 Lưu đồ hoạt động của ADC liên tiếp xấp xỉ 50

Hình 2 21 Cấu tạo của ADC nhanh độ phân giải 3 bit 51

Hình 2 22 Khối bàn phím và hiển thị 58

Hình 2 23 Hiển thị LCD 59

Hình 2 24 Sơ đồ chân kết nối cổng com trên PC 63

Hình 2 25 Bộ truyền trục vít - đai ốc 66

Hình 2 26 Trục vít ren hình thang 66

Hình 2 27 Trục vít ren hình chữ nhật 67

Hình 2 28 Trục vít răng ren hình cưa 67

Hình 2 29 Trục Vime- Đai ốc 69

Hình 2 30 Servo AC Mitsubishi MR-J2S 40A 70

Hình 2 31 Optical Encoder 71

Hình 2 32 Hai kênh A và B lệch pha trong encoder 72

Hình 2 33 Nguyên lý đếm xung 74

Hình 2 34 Nguyên lý đếm chu kỳ 75

Hình 2 35 Mạch nguồn dùng ic ổn áp LM723CN điều chỉnh điện áp ra từ 0 ~ 15V 75

Hình 2 36 Mạch ổn áp tuyến tính 5v 78

Hình 2 37 Mạch ổn áp tuyến tính dùng IC 7812 và 7912 78

Hình 2 38 Mạch ổn áp tuyến tính dung IC 7824, 7812 và 7805 79

Hình 2 39 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 80

Hình 2 40 Sơ đồ nguyên lý khối UART 81

Hình 2 41 Mạch kết nối RS232 giữa PC và Vi điều khiển 81

Hình 2 42 Sơ đồ khối của IC HX711 83

Hình 2 43 Sơ đồ chân của IC HX711 83

Hình 2 44 Sơ đồ nguyên lý khối công suất 85

Hình 2 45 Sơ đồ khối của vi điều khiển ATmega128 88

Hình 2 46 Sơ đồ kiến trúc vi điều khiển ATmega128 90

Hình 2 47 Cấu trúc bộ nhớ SRAM vi điều khiển ATmega128 92

Hình 2 48 Tổ chức bit trong thanh ghi EEAR 93

Hình 2 50 Atmega 128 96Hình 2 51 Khối Vi điều khiển AT128 97

Hình 3 1 Hình ảnh thực tế của Loadcell CAS BCL100 99

Hình 3 3 Sơ đồ thiết kế khối chuyển đổi tương tự số sử dụng ADC24-bit 100

Hình 3 14 Lưu đồ thuật toán của chương trình điều khiển bằng AVR 113

Hình 3 17 kết cấu cơ khí tạo lực nâng và mo tơ điều khiển 116Hình 3 18 Kết cấu cơ khí vị trí lắp đặt loadsel 116Hình 3 19kết quả chạy thử ngiệm điều khiển lực nâng 5 kg 117Hình 3 20 Giá trị tín hiệu PWM điều khiển lực nâng 5Kg 117Hình 3 21 Kết quả thử nghiệm điều khiển trợ lực 15Kg cho người đi bộ 3 Km/h 118

MỞ ĐẦU

Ngành Y tế nước ta đang phải đối mặt với thách thức:Y tế phải đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khoẻ ngày càng cao, khám chữa bệnh với kỹ thuật y tế chất lượng cao Cuộc sống ngày càng hiện đại nguy cơ bị tai biến mạch máu não ngày càng cao , do những nguyên nhân chủ quan cũng như khách quan mang lại

Việc giúp đỡ người sau tai biến mạch máu não bị mất đi một phần chức năng vận động hoặc liệt nửa người hồi chức năng bao gồm quá trình tập đứng rất quan trọng

Để có thể tạo nên kết quả phục hồi toàn diện, thiết bị trợ giúp người bệnh tập đứng trong quá trình phục hồi chức năng là một phần không thể thiếu Giúp người bị tai biến có thể hoạt động bình thường

Đã có một số công ty trong nước sản xuất các dụng cụ trợ giúp chức năng đứng như thanh song song, khung tập đứng.Tuy nhiên, các dụng cụ này khá đơn giản, không

có tính tùy biến cao Khi tập luyện, các bệnh nhân phải dùng sức của hai cánh tay

để chống lên khung nhằm đỡ trọng lượng của cơ thể, giảm tải trọng tác dụng lên đôi chân Như vậy, khả năng thay đổi mức độ tải trọng tác dụng lên đôi chân để phục hồi chức năng đứng không hề có chút định lượng nào mà hoàn toàn chỉ là cảm tính, phụ thuộc vào bệnh nhân Mức độ hỗ trợ từ bên ngoài hoàn toàn không có

Chính vì những nguyên nhân như vậy, nhóm chúng tôi đã đề xuất và nghiên cứu:

“kh ối tạo lực trợ động trong thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng đứng ” Ý tưởng

ban đầu là sẽ thiết kế một thiết bị giúp bệnh nhân có thể đứng trên đôi chân của mình ,và tập luyện đi lại trong đó có sụ giúp nâng đỡ một phần khối lượng cơ thể, ,

có chức năng lưu thông tin khối lượng của bệnh nhân khi có yêu cầu

Tôi hi vọng với sự nỗ lực nghiên cứu của mình, cùng với sự hướng dẫn, giám sát của TS Nguyễn Hoài Giangvà các thầy, cô giáo ở Khoa Sau Đại Học ,tôi có thể hoàn thành và đưa vào sử dụng sản phẩm trên Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy,

cô cũng như bạn bè, đồng nghiệp đã giúp chúng tôi trong quá trình thực hiện và hi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG VÀ THỰC TRẠNG THIẾT

BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG Ở VIỆT NAM 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng

Nâng cao sức khỏe, phòng bệnh, điều trị và phục hồi chức năng là bốn yếu tố trong hệ thống chăm sóc sức khỏe toàn diện hiện nay.Phục hồi chức năng (PHCN)

là một lĩnh vực non trẻ, được phát triển muộn nhất sau y học phòng bệnh, y học điều trị và được quan niệm là bước phát triển thứ ba của Y học

PHCN có lịch sử từ lâu nhưng nó thực sự phát triển từ sau hai cuộc chiến tranh Thế giới thứ Nhất và thứ Hai khi có rất nhiều binh sĩ bị thương cần thiết phải được chăm sóc và phục hồi một cách toàn diện mà y học điều trị lúc đó không thể đáp ứng được nhu cầu của người bệnh và người tàn tật Họ đòi hỏi không chỉ chăm sóc để nâng cao sức khỏe mà đi vượt ra ngoài điều trị y tế là giúp những người bị tổn thương và bệnh tật thích nghi đến mức tối đa tình trạng hiện tại của họ để hội nhập xã hội.Thuật ngữ "Phục hồi chức năng" có nguồn gốc từ tiếng La tinh có nghĩa là "làm cho phù hợp lại" (to make fit again).PHCN là một lĩnh vực phải đươc cả cộng đồng tham gia và cũng là một tiêu chí để đánh giá sự phát triển cộng đồng.Sư phát triển của PHCN đã không ngừng góp phần giảm bớt gánh nặng kinh tế của người khuyết tật trong xã hội.Ngày nay, hầu hết các quốc gia quan tâm nhiều đến PHCN

Tại Việt Nam, Trong khoảng 10 năm trở lại đây ngành PHCN được xây dựng và phát triển Hầu hết các bệnh viện Trung ương, các bệnh viện đa khoa các tỉnh, thành phố, các ngành, các viện điều dưỡng, Các viện chuyên khoa có giường bệnh đã thành lập được khoa PHCN hoặc khoaVật lý trị liệu Các khoa PHCN đã tích cực góp phần phục hồi chức năng các rối loạn chức năng về thần kinh và vận động, các

di chứng sau chẩn thương, tai nạn Một số khoa PHCN tuyến tỉnh và huyện được sự giúp đỡ của tuyến trên đã thực hiện được nhiệm vụ giúp đỡ về kỹ thuật cho các địa phương.Chương trình PHCN dựa vào cộng đồng được phát triển từ năm 1987, được

lồng ghép trong hệ thống Chăm sóc sức khỏe ban đầu và hiện nay đang phát triển mạnh ở các địa phương.Trong những năm qua, công tác PHCN đã đạt được nhiều thành tích đáng khích lệ Mạng lưới các đơn vị PHCN được thành lập trên toàn quốc Nhiều kỹ thuật PHCN tiên tiến, hiện đại được áp dụng.PHCN tạo cơ hội giúp người khuyết tật hòa nhập cộng đồng Nhiều người khuyết tật (NKT) đã có thể tự làm việc, tự nuôi sống bản thân, vươn lên trong cuộc sống Hàng nghìn người bệnh

và NKT được PHCN đã trở lại hòa nhập với cuộc sống

Hiện nay, thực trạng đội ngũ cán bộ chuyên môn PHCN thiếu và yếu, trang thiết bị chuyên khoa nghèo nàn, lạc hậu nên công tác PHCN vẫn còn nhiều hạn chế, nhiều NKT nghèo vẫn chưa được tiếp cận với PHCN nên cuộc sống vẫn phải nhờ vào người thân Nguyên nhân của thực trạng này là do nhận thức về vai trò, ý nghĩa của PHCN trong phần lớn cán bộ lãnh đạo chính quyền các cấp chưa đầy đủ, chưa chú trọng đầu tư thường xuyên cho công tác PHCN; công tác đào tạo cán bộ PHCN chưa được quan tâm đúng mức; mạng lưới tổ chức PHCN chưa rộng khắp, chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ, chăm sóc và nâng cao sức khỏe nhân dân Vì thế, để có thêm nhiều NKT tiếp cận được các chương trình PHCN, cần có sự phối hợp đồng

bộ, quan tâm hơn nữa của các cấp, ngành, chính quyền địa phương cùng với việc nâng cao nhận thức của cán bộ y tế, sự ủng hộ của gia đình và nỗ lực của bản thân NKT

1.2 Giới thiệu thiết bị

Tai biến mạch máu não là loại bệnh lý thường gặp do nhiều nguyên nhân khác nhau, có thể gây tử vong nhanh, tỷ lệ tử vong cao Đây cũng là loại bệnh để lại nhiều di chứng nặng nề, đặc biệt là những di chứng về vận động như đi, đứng dẫn đến khuyết tật hay tàn tật về vận động nhiều nhất

Tai biến mạch máu não có thể xảy ra đối với tất cả mọi người, không phân biệt nghề nghiệp, giới tính, địa phương, hoàn cảnh kinh tế, xã hội Tai biến mạch máu

lứa tuổi lao động và những người cao tuổi đã có nhiều cống hiến cho sự nghiệp xây dựng và bảo vệ đất nước Họ đáng được hưởng sự chăm sóc toàn diện vả về y tế và

xã hội

Ngày nay, với sự tiến bộ của y học cùng các phương tiện chẩn đoán và trang thiết bị hiện đại, số người bị tai biến mạch máu não được cứu sống ngày càng nhiều Tuy nhiên, điều đó cũng có nghĩa là số người bị di chứng và tàn tật do tai biến mạch máu não cũng sẽ tăng lên Nhu cầu về phục hồi chức năng cho người bệnh liệt nửa người do tai biến mạch máu não cũng sẽ nhiều hơn và đa dạng hơn Phục hồi chức năng cho người bệnh liệt nửa người do tai biến mạch máu não là để phòng ngừa và làm giảm tối đa các di chứng, tạo cơ hội bình đẳng và sớm đưa người bệnh trở lại hòa nhập với cuộc sống độc lập của họ ở gia đình và cộng đồng

Hình 1.1 Thiết bị tạo lực trợ động đơn giản

Hình 1.2 Hệ thống Gait Trainer của Mỹ

Ở các nước tiên tiến trên thế giới như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật…các nghiên cứu

về mô hình vận động của con người đã được tập trung thực hiện Các thiết bị hỗ trợ tập luyện phục hồi chức năng vận động đã được thử nghiệm thực tế và thương mại hóa.Hiệu quả mà chúng đem lại là to lớn.Bệnh nhân phục hồi chức năng nhanh hơn, hiệu quả hơn (thời gian tập luyện phục hồi rút ngắn được 30%) Các bác sỹ không còn phải mất quá nhiều thời gian để hướng dẫn Đối với các thiết bị hỗ trợ tập luyện phục hồi chức năng vận động của các chi có thể kể đến một số hệ thống điển hình như Gait Trainer của hãng Biodex – Mỹ hay Locomat của hãng Hocoma – Thụy Sỹ (hình 3) Hệ thống Gait Trainer của Mỹ là hệ thống trợ giúp tập luyện phục hồi chức năng vận động đang được sử dụng ở nhiều bệnh viện tại Mỹ Hệ thống này trợ giúp

hệ thống tập luyện phục hồi chức năng vận động tổng thể có kết hợp với bài tập dưới dạng trò chơi Hệ thống này cũng đang được sử dụng ở rất nhiều bệnh viện ở châu Âu và Mỹ Tuy nhiên, giá thành của nó lại rất rất đắt, tầm 15 tỷ

Hình 1.3 Hệ thống Gait Trainer của Mỹ

1.3 Phân loại các thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng

- Dụng cụ tập khớp gối

Hình 1.4Dụng cụ tập khớp gối

Dụng cụ này rất có hiệu quả đối với khớp gối bị giới hạn tầm hoạt động gập

Vì có độ dốc được tăng giảm nên người bệnh có thể tập gập khớp hông, gập gối và khớp cổ chân dễ dàng, nhất là làm kéo dãn gân gót và làm mạnh cơ toàn chi

Người bệnh có thể tự tập dụng cụ này để lấy lại tầm độ gập gối bình thường dần dần mà không cảm thấy đau đớn nhiều vì họ có thể tự kiểm soát mức độ đau của mình Theo độ dốc và trọng lượng cơ thể giúp cho nguời bệnh có thể tập gập hông, gập gối và khớp cổ chân dễ dàng , nhất là kéo dãn gân gót và làm mạnh các

cơ toàn chi

- Ghế tập mạnh tay chân

Hình 1.5 Ghế tập mạnh tay chân Ghế tập mạnh tay chân (hay còn gọi ghế 3 trong 1) rất thích hợp và hiêụ quả nhất để tập đối với người có di chứng liệt bán thân do tai biến mạch máu não và người bệnh cần vận động cơ khớp tứ chi

Sản phẩm được thiết kế nhiều chức năng, tháo ráp dễ dàng và gọn gàng nên rất phù hợp cho luyện tập tại nhà

Ghế tập mạnh tay chân (hay còn gọi ghế 3 trong 1) có 3 chức năng chính như sau:

- Chức năng 1: Người bệnh ngồi trên ghế có tựa lưng an toàn để kéo ròng rọc tập vận động các cơ khớp ở tay như khớp vai, khớp khuỷu tay, cổ tay, bàn tay

Trường hợp người bệnh có 1 bàn tay yếu không thể nắm vào tay cầm , sản phẩm này có kèm thêm bao tay để giữ chặt tay yếu này nắm chắc chắn vào tay cầm nên khi tay mạnh kéo sẽ hổ trợ được tay yếu tập theo

- Chức năng 2: Bộ phận đạp xe để tập mạnh cơ 2 chân, có nút điều chỉnh lực nặng, nhẹ cho phù hợp với sức cơ của từng người bệnh Hai bàn chân được để trên

2 chiếc guốc có quai buộc vững chắc giúp người bệnh tập luyện dễ dàng

- Chức năng 3: Bộ phận tập quay tay, tập được các cơ khớp ở toàn cánh tay

Bộ phận này cũng có thể điều chỉnh được lực nặng nhẹ

Đặc biệt, khi người bệnh tập phối hợp cùng lúc tay và chân thì sẽ tập được cử động tứ chi và tập cử động điều hợp rất hiệu quả trong bệnh Parkinson

- Thanh tập đi song song

Hình 1.6 Thanh song song tập đi Tập đi cho người bị yếu - liệt chi dưới (liệt bán thân, liệt hạ chi, gãy xương,

….) Tập tăng sức chịu đựng chân liệt ở tư thế đứng và sức chịu đựng cơ thể Tập thăng bằng tập mạnh cơ chi trên tập kiểm soát khung chậu tập dáng đi cơ bản… Giữa hai thanh song song có miếng gỗ dài dùng để ngăn 2 bàn chân người bệnh không bắt chéo vào nhau Người bệnh có thể nắm tay vào thanh song song tập đứng lên - ngồi xuống để tập mạnh cơ 2 chân và gia tăng tầm hoạt động gập khớp gối hoặc kéo dãn gân gót nếu người bệnh giữ chặt bàn chân xuống sàn nhà khi ngồi

1.4 Nguyên lý làm việc

Các thiết bị tạo lực trợ động xuất hiện trên thị trường hiện nay đều là thiết bị

cơ học Trong quá trình điều trị cho bệnh nhân các điều trị viên sẽ mặc các bộ bảo hiểm cho bệnh nhân các bộ dây bảo hiểm sau đó tùy theo tình trạng cần điều trị của bệnh nhân mà điều trị viên sẽ quay cơ cấu trục kéo để kéo dây tại phía trên của dây bảo hiểm nhằm nâng cơ thể bệnh nhân

Các thiết bị bằng cơ học như vậy có ưu điểm là khá đơn giản tuy nhiên là tồn tại nhược điểm là không đánh giá được sát hiệu quả của quá trình điều trị bệnh Nhằm nâng cao hiệu quả điều trị việc tích hợp các công nghệ điều khiển tự động cho thiết bị tạo lực trợ đông như trên là rất cần thiết

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các bệnh nhân liệt nửa người do tai biến mạch máu não Ở đây ta tập trung vào việc hỗ trợ tập luyện phục hồi chức năng đứng lại của các bệnh nhân này

Thành phần chính của thiết bao gồm một động cơ SERVO DC liên kết một trục vít me đai ốc, con chạy của vít me được gắn với một puly căng dây cáp để tạo lực nâng đỡ bệnh nhân Khi động cơ quay sẽ làm pu ly căng dây chuyển động lên xuống từ đó có tác dụng nâng hạ bệnh nhân

Hình 1.7Mô hình hệ thống Vấn đề chính cần giải quyếtlà tính toán và tạo lực trợ động chính xác cho bệnh nhân theo từng bài tập trên máy tính và quá trình đó được thực hiện môt cách tự động sau khi đã cố định bệnh nhân Tham số đặt được truyền xuống từ máy tính để

so sánh với lực trợ động sẽ được đọc về từ cảm biến sau đó tính lấy giá trị chênh lệch rồi đưa vào khối điều khiển để điều chỉnh lực trợ động (lực nâng)

Giải thuật điều khiển PID sẽ tính toán giá trị đầu ra (là tham số điều khiển vị trí) dựa vào sự liên hệ giữa đầu vào (là sai lệch giữa lực nâng thực tế và lực nâng cần có được) Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển bao gồm bộ vi điều khiển, cảm biến lực và mạch điều khiển động cơ được thể hiện trong hình 2 Bộ điều khiển sẽ điều khiển lực nâng bằng cách quay động cơ để di chuyển puly tạo lực căng dây cáp

1.5 Nhu cầu ở Việt Nam

Theo thống kê tại Việt Nam có khoảng 7,8% dân số tương đương với 6,1 triệu người là những người bị khuyết tật về một chức năng nào đó như vận động, thị giác, thính giác, ngôn ngữ Trong đó, số người bị khuyết tật về chức năng vận động chiếm tỷ lệ cao nhất lên đến 35,5% Đội ngũ chuyên gia phục hồi chức năng của ta còn chưa đủ, trang thiết bị tập luyện còn rất thiếu thốn, chủ yếu là các thiết bị tập

Trong phục hồi chức năng vận động của người bệnh liệt nửa người do tai biến mạch máu não thì phục hồi chức năng bao gồm quá trình tập đứng rất quan trọng Theo thống kê thì ở Mỹ hàng năm có có khoảng 700000 – 750000 bệnh nhân tai biến mạch máu não mới hoặc tái phát Thống kê tại Việt Nam, tỷ lệ bệnh nhân tai biến mạch máu não là 115/100000 dân còn tỷ lệ mắc mới trung bình hàng năm là 28.25/100000 dân Tỷ lệ này đang gia tăng ở mức đáng lo ngại đối với cả hai giới nam và nữ ở các lứa tuổi Theo thống kê ở các bệnh viện tuyến tỉnh, thành phố qua từng thời kỳ 3-5 năm cho thấy tỷ lệ bệnh nhân vào điều trị nội trú tăng 1,7-2,5 lần

Tỷ lệ tai biến mạch máu não tăng theo thang tuổi

Để có thể tạo nên kết quả phục hồi toàn diện, thiết bị trợ giúp người bệnh tập đứng trong quá trình phục hồi chức năng là một phần không thể thiếu Tại Việt Nam hiện nay, tất cả các bệnh viện đa khoa tuyến tỉnh đều đã có khoa Phục hồi chức năng, 240 quận/huyện, 2500 phường/xã đã triển khai phục hồi chức năng Tuy vậy, phục hồi chức năng nhất là chức năng vận động cho bệnh nhân tai biến mạch máu não còn đang là vấn đề mới đối với chúng ta Chúng ta chưa có đủ các trang thiết bị chuyên môn dùng cho chuyên khoa này Ngoài ra, phục hồi chức năng dựa vào cộng đồng lồng ghép vào hệ thống chăm sóc sức khỏe ban đầu của ngành y tế hiện đang là bước đi chính và là biện pháp chiến lược để giải quyết vấn đề khuyết tật tại Việt Nam Như vậy, nhu cầu về thiết bị trợ giúp phục hồi chức năng vận động nói chung và phục hồi chức năng đứng nói riêng là rất lớn

Đã có một số công ty trong nước sản xuất các dụng cụ trợ giúp chức năng đứng như thanh song song, khung tập đứng.Tuy nhiên, các dụng cụ này khá đơn giản, không có tính tùy biến cao Khi tập luyện, các bệnh nhân phải dùng sức của hai cánh tay để chống lên khung nhằm đỡ trọng lượng của cơ thể, giảm tải trọng tác dụng lên đôi chân Như vậy, khả năng thay đổi mức độ tải trọng tác dụng lên đôi chân để phục hồi chức năng đứng không hề có chút định lượng nào mà hoàn toàn chỉ là cảm tính, phụ thuộc vào bệnh nhân.Mức độ hỗ trợ từ bên ngoài hoàn toàn không có.Thời gian cần thiết để phục hồi chức năng cho bệnh nhân là lâu.Các thiết

bị của nước ngoài thì nhờ có cơ cấu hỗ trợ lực động từ bên ngoài nên tải trọng tác

dụng lên đôi chân là thay đổi được.Nhờ đó khả năng phục hồi của bệnh nhân cao hơn và thời gian phục hồi cũng nhanh hơn (thời gian tập luyện phục hồi rút ngắn được 30%).Tuy nhiên giá thành một thiết bị ngoại nhập là khá đắt Như đã nêu ởgiá của các thiết bị nhập khẩu thì các nước tiên tiến châu Âu hoặc Mỹ thì ít nhất cũng là 1,5 tỷ Trong điều kiện xã hội Việt Nam hiện nay, lượng bệnh nhân là nhiều, thời gian tập luyện lâu mà mỗi thiết bị chỉ sử dụng được cho một bệnh nhân tại một thời điểm nên giá thành như vậy là chưa phù hợp Các thiết bị do Trung Quốc sản xuất thì giá thành cũng rơi vào khoảng 300-400 triệu đồng cho một thiết bị mà lại không

có trợ lực động nên hiệu quả phục hồi chức năng chưa cao

1.6 Kết luận chương

Việc ứng dụng các tiến bộ mới của công nghệ điện tử, điều khiển, cơ khí vào nghiên cứu, chế tạo thiết bị trợ giúp phục hồi chức năng đi đứng cho bệnh nhân liệt nửa người do tai biến mạch máu não là rất cần thiết Thiết bị sau khi chế tạo thành công có thể được ứng dụng tại các khoa, phòng Phục hồi chức năng của các bệnh viện, trung tâm chăm sóc sức khỏe.Ngoài ra, thiết bị này còn có thể được sử dụng

để phục hồi chức năng đứng cho bệnh nhân tại nhà dưới sự chỉ dẫn chi tiết, tỉ mỉ của bác sỹ.Nhờ đó sẽ làm giảm suất đầu tư thiết bị của các bệnh viện, trung tâm chăm sóc sức khỏe (do giá thành thấp hơn nhập ngoại), giảm nhập siêu, đồng thời góp phần phát triển một ngành kinh tế kỹ thuật chuyên dụng có khả năng xuất khẩu

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ KHỐI TẠO LỰC TRỢ ĐỘNG TRONG THIẾT BỊ HỖ TRỢ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG

được tạo ra bằng việc điều khiển vị trí của puly tạo lực căng như trong hình 2.1.Từ

đó bài toán điều khiển lực nâng có thể dựa trên bài toán điều khiển vị trí Để điều khiển vị trí bằng PID có hai bước, bước đầu tiên là tính toán vị trí cần đạt được sau

đó chuyển sang tính toán giá trị vận tốc và hướng quay của động cơ trong quá trình

di chuyển đến vị trí cần đạt được

Phương pháp điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là một bộ điều khiển vòng kín được sử dụng rộng rãi trong

các lĩnh vực điện tử Sử dụng bộ điều khiển PID để điều chỉnh sai lệch giữa giá trị

đo được của hệ thống PV (process variable) với giá trị đặt SP (setpoint) bằng cách tính toán và điều chỉnh giá trị điều khiển ở ngõ ra

Sơ đồ một hệ thống điều khiển dùng PID được minh họa ở hình 2.2

Hình 2.2Sơ đồ hệ thống điều khiển PID Một bộ điều khiển PID gồm 3 thành phần: P (proportional) – tạo tín hiệu điều khiển tỉ lệ với sai lệch (error – e), I (integral) – tạo tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tích phân theo thời gian của sai lệch, và D (derivative) – tạo tín hiệu điều khiển tỉ lệ với

vi phân theo thời gian của sai lệch

* Khâu P

Khâu P tạo ra tín hiệu điều khiển tỉ lệ với giá trị của sai lệch.Việc này được

Khâu P được tính dựa trên công thức:

Pout = KP .e(t)

Với: Pout: giá trị ngõ ra

- Kp: hằng số tỉ lệ

- e: sai lệch: e = SP – PV

Sơ đồ khối của khâu P được minh họa ở hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ khối khâu P Hàm truyền: Gp(s) = Kp

Hằng số tỉ lệ (Kp) lớn thì giá trị ngõ ra (Pout) thay đổi lớn dù sai lệch thay đổi nhỏ Nếu hằng số tỉ lệ của khâu tỉ lệ quá cao, hệ thống sẽ không ổn định Ngược lại, hằng số tỉ lệ nhỏ thì đáp ứng đầu ra nhỏ trong khi sai lệch lớn, và làm cho bộ điều khiển kém nhạy, hoặc đáp ứng chậm Nếu hằng số tỉ lệ của khâu tỉ lệ quá thấp, tác động điều khiển có thể sẽ quá bé khi đáp ứng với các nhiễu của hệ thống

Nếu chỉ có khâu P thì trong mọi trường hợp sai số tĩnh luôn xuất hiện, trừ khi giá trị đầu vào của hệ thống bằng 0 hoặc đã bằng với giá trị mong muốn Trong hình 2.5 thể hiện sai số tĩnh xuất hiện khi thay đổi giá trị đặt

Hình 2.4 Đáp ứng khâu P

* Khâu I:

Khâu I cộng thêm tổng các sai số trước đó vào giá trị điều khiển Việc tính tổng các sai số được thực hiện liên tục cho đến khi giá trị đạt được bằng với giá trị đặt, và kết quả là khi hệ cân bằng thì sai số bằng 0

Khâu I được tính theo công thức:

Hình 2.5 Sơ đồ khối khâu I Hàmtruyền:

G(s) = ( )

s T s s

K s

Với Ti: hằng số thời gian tích phân

Khâu I thường đi kèm với khâu P, hợp thành bộ điều khiển PI Nếu chỉ sử dụng

khâu I thì đáp ứng của hệ thống sẽ chậm và thường bị dao động

hình 2.8 chỉ ra sự khác biệt giữa khâu I và PI:

Hình 2.6 Đáp ứng của khâu I và PI

Ta có thể nhận thấy là khâu I làm cho đáp ứng của hệ thống bị chậm đi rất nhiều, còn khâu PI giúp triệt tiêu sai số xác lập

*Khâu D:

Khâu D cộng thêm tốc độ thay đổi sai số vào giá trị điều khiển ở ngõ ra.Nếu sai số thay đổi nhanh thì sẽ tạo ra thành phần cộng thêm vào giá trị điều khiển.Điều này cải thiện đáp ứng của hệ thống, giúp trạng thái của hệ thống thay đổi nhanh chóng và mau chóng đạt được giá trị mong muốn

Khâu D được tính theo công thức:

Sơ đồ khối khâu D được minh họa ở hình 2.10

Hình 2.7 Sơ đồ khối khâu D Hàm truyền:

s K E

U

s

S S

) (

) (

)

( =

Khâu D thường đi kèm với khâu P thành bộ PD, hoặc với PI để thành bộ PID.Hình2.7 mô tả đáp ứng của khâu D và khâu PD Bộ PD có thời gian tăng nhỏ hơn so với bộ P Nếu giá trị D quá lớn cho hệ thống không ổn định

Hình 2.8 Đáp ứng khâu D và PD

*Tổng hợp 3 khâu – Bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là cấu trúc ghép song song giữa 3 khâu P, I và D

Phương trình vi phân của bộ PID lý tưởng:

t

) ( )

( )

(

)1

1()

s T K H

s

s

u

d i p

D =

T: Hằng số thời gian tích phân

Td: Hằng số thời gian vi phân

T: Thời gian lấy mẫu

Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID được minh họa ở hình 2.9

Hình 2.9Sơ đồ khối bộ điều khiển PID Đáp ứng của bộ PID:

Hình 2.10 Đáp ứng bộ đáp PID

2.2 Khảo sát phân tíchnguyên lý của khối tạo lực trợ động trong thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng cho bệnh nhân tập đứng

Yêu cầu thiết kế

Sau khi tìm hiểu về thiết bị đang sử dụng hiện tại trong bệnh viện Bạch Mai cũng như các thiết bị trên thị trường và tham khảo các thiết kế của các hang trên thế giới chúng tôi đưa ra các yêu cầu về thiết kế sản phẩm như sau:

+ Đo chính xác cân nặng của bệnh nhân, và lực hỗ trợ trong quá trình điều trị

Thiết bị có chức năng đo cân nặng bệnh nhân và đo lực hỗ trợ trong quá trình điều khiển thông qua xà treo Hệ thống sử dụng 1 cảm biến đặt phía trên xà của thiết

bị, cân nặng và lực hỗ trợ đo được chính là kết quả trả về của 2 cảm biến, cụ thể là của load cell Cân nặng đo được từ 0 độ đến 100 Kilogram, độ phân giải 100 Gram, sai số không quá 1%

+ Nâng h ạ cơ thể người bệnh

Thiết bị cung cấp chức năng nâng hạ cơ thể người bệnh theo 2 cơ chế Cơ chế

tự động điều khiển, Cơ chế điều khiển bằng tay thông qua các phím trên giao diện điều khiển

+ Hi ển thị và giao tiếp với khối tạo vận tốc

Hiển thị thông tin khối lượng, thông tin về lực hỗ trợ một cách trực quan, truyền các thông số này lên máy tính để lưu vào hồ sơ bệnh án.Ngoài ra thiết bị cũng có thể giao tiếp với thiết bị tạo vận tốc khi 2 thiết bị ghép nối với nhau

+ Thi ết bị có thể hoạt động độc lập hay khi ghép nối với khối tạo vận tốc

Tùy thuộc vào yêu cầu điều trị thiết bị tạo lực trợ động có thể hoạt độc lập hay ghép nối với khối tạo vận tốc Khi ghép nối 2 thiết bị này sẽ truyền thông với nhau

và truyền trực tiếp lên máy tính Còn khi hoạt động độc lập thiết bị có thể lưu lại thông tin của 5 bệnh nhân sau đó có thể đưa dữ liệu lên máy tính khi ghép nối

+ Yêu c ầu khác

Cấu tạo cơ khí của giá thiết bị chắc chắn, các bánh xe có thể di chuyển và khóa lại khi cần thiết Dây cáp treo phải chắc chắn, dây đai bảo hiểm được thiết kế chuyên dụng có thể chống đau khi treo, cũng như tránh vẹo cột sống bệnh nhân

Hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường bệnh viện, linh kiện dễ dàng thay thế khi gặp sự cố

Giao diện bằng tiếng việt, thân thiện, dễ dàng sử dụng

2.2.1 Hệ thống điều khiển

Sơ đồ khối điều khiền hệ thống

Hình 2.11Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Chúng ta có thể tóm tắt các chức năng của mạch như sau: Mạch có chức năng nhận biết, xử lý các thông tin về khối lượng thu được từ bên ngoài thông qua cảm biến, sau đó đưa ra thông tin khối lượng bệnh nhân, lực hỗ trợ và giao tiếp với người sử dụng, ngoài ra còn lưu lại thông tin của 5 bệnh nhân gần nhất

+ Khối cảm biến: Có nhiệm vụ chuyển đổi giá trị khối lượng thành giá trị

điện, cảm nhận và đáp ứng với các tín hiệu và kích thích, ở đây là khối lượng

+ Khối chuyển đổ

sang tin hiệu số truyền vào kh

+ Khối xử lý trung tâm:

tương tự số, khối giao tiế

thông tin nhận được, đưa ra các quy

gần nhất và truyền lên máy tính khi có k

+ Khối giao tiếp v

với Modul tạo vận tốc trong quá tr

ển đổi tương tự số: Biến đổi tín hiệu tương t

ào khối xử lý trung tâm

lý trung tâm: Khối xử lý nhận thông tin từ các kh

i giao tiếp với người sử dụng, khối đếm thời gian thự

ưa ra các quyết định điều khiển hoặc giao tiếp t

ếp với người sử dụng: thực hiện chức năng giao ti

ản phẩm, nhận các thông tin từ người sử dụng v

u cho người sử dụng

i eeprom: Thực hiện chức năng lưu dữ thông tin củ

ên máy tính khi có kết nối

i giao tiếp với Modul tạo vận tốc: Khối này có nhiệ

c trong quá trình ghép nối 2 modul

n thị và bàn phím điều khiển: Khối này có ch

ến thường được định nghĩa theo nghĩa rộng là

i các tín hiệu và kích thích” Theo mô hình mạch ta có th

ột mạng hai cửa, trong đó cửa vào là biến trạng thái c

ng Y của bộ cảm biến với kích thích đầu vào X

Hình 2.12Sơ đồ khối của bộ cảm biến

ương tự từ cảm biến

các khối chuyển đổi

i gian thực sau đó xử lý

c giao tiếp tương tác với

ăng giao tiếp giữa ụng và đưa ra các

thông tin của 5 bệnh nhân

ệm vụ giao tiếp

ày có chức năng tương

à “thiết bị cảm

ạch ta có thể coi ạng thái cần đo x

Quan hệ giữa đáp ứ

bảng giá trị, đồ thị hoặc bi

biểu diễn dưới dạng tuyến tính ho

mũ)

Cảm biến trong mạch thi

hiệu điện, đáp ứng lại khi có kích thích l

yêu cầu này là Loadcell

Nguyên lý hoạt động c

• Strain Gauge

Strain Gauge là thành ph

bình thường đều thay đổi đ

đó Dây dẫn điện được sắ

tạo thành Strain Gauge, thư

thường được khắc dạng lá kim lo

chịu lực khác

Trong Loadcell, Strain Gauge

bị căng, điện trở của Strain Gauge thay

Gauge là rất nhỏ, cần có m

• Mạch cầu Wheatstone

Loadcell gồm các Strain Gauge R1, R2, R3, R4

điện trở Wheatstoneđược dán v

đáp ứng và kích thích của bộ cảm biến có thể cho d

ặc biểu thức toán học (hàm truyền).Hàm truy

ng tuyến tính hoặc phi tuyến (hàm logarit, hàm lũy th

ạch thiết kế có nhiệm vụ chuyển giá trị khối l

ại khi có kích thích là giá trị khối lượng Cảm biế

động của Loadcell

Strain Gauge

Strain Gauge là thành phần cấu tạo chính của Loadcell.Mọ

đổi điện trở một chút khi có một áp lực tác dụng v

ợc sắp xếp sao cho sự thay đổi điện trở là lớn nhấành Strain Gauge, thường thường được sắp xếp theo hình ziczac Strain Gauge

ạng lá kim loại và gắn bằng keo lên thanh kim lo

Hình 2.13Cấu tạo của Strain Gauge Trong Loadcell, Strain Gauge được đặt sao cho khi có vật nặng được đặ

a Strain Gauge thay đổi Giá trị điện trở thay đổ

n có mạch thiết kế nhạy mới có thể đo đạc chính xác

u Wheatstone

m các Strain Gauge R1, R2, R3, R4 được kết nối th

ợc dán vào bề mặt của thân Loadcell

ể cho dưới dạng

àm truyền có thể được

ũy thừa hoặc hàm

ối lượng sang tín

m biến phục vụ cho

a Loadcell.Mọi dây dẫn điện

ụng vào dây dẫn

n nhất khi có áp lực ình ziczac Strain Gauge

ên thanh kim loại hoặc vật liệu

ợc đặt lên, Gauge thay đổi của Strain

c chính xác

ối thành một cầu

Một điện áp kích thích

của cầu điện trở Wheatstone) v

Khi có tải trọng hoặ

biến dạng (giãn hoặc nén),

sợi kim loại của điện trở

đổi giá trị của các điện trở

điện áp đầu ra

Phân loại Loadcell

• Phân loại theo cách đặt Strain Gauge

Bảng :1Bảng phân loại Loadcell theo cách

Hình 2.14Mạch cầu điện trở Wheatstone

n áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào Loadcell (2 góc (1) và (3) Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác

ng hoặc lực tác động lên thân Loadcell làm cho thân L

c nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và ti

n trở Strain Gauge dán trên thân loadcell dẫn đế

ện trở Strain Gauge Sự thay đổi này dẫn tới sự

õ vào Loadcell (2 góc (1) và (3)

a hai góc khác

ên thân Loadcell làm cho thân Loadcell bị

ài và tiết diện của các

ẫn đến một sự thay

ới sự thay đổi trong

Chú thích

ng 2 Strain Gauge, một được

t theo chiều dọc, một được đặt theo

u ngang Loadcell dạng này có

ợc lực căng và lực nén

và chiều rộng c

Strain Gauge đư một góc 45 0

Loadcell Loadcell d kích thước nh Loadcell Double trọng Loadcell d được lực ngang n

cao

Độ chính xác cao, t

từ 500kg đến 20 t

Loadcell dạng m điểm lớn nhât c

là có chiều cao thâp v

có phương ngang nên cao

ử dụng sự uốn là nguyên lý

n Khi có lực F tác dụng lên loadcell, Strain Gauge 1 bị co trong khi Strain Gauge 2 bị căng Giá trị

a Strain Gauge phụ thuộc vào L,t ộng của Loadcell

Strain Gauge được đặt hợp với nhau

ở trục chính giữa của Loadcell Loadcell dạng Shear có

ớc nhỏ hơn nhiều so với Loadcell Double-beam có cùng tải

n nhât của Loadcell dạng này

ều cao thâp và cản trở được

ng ngang nên độ chính xác

• Phân loại theo l

Loadcell ch với lực nén

Loadcell ch với lực nén v

Loadcell ch với lực u

cần nối Loadcell với bộ ADC (bộ chuyển đổi tương tự số) và đưa vào vi xử lý để xử

lý và hiển thị

Tín hiệu điện thay đổi ở loadcell là rất nhỏ, vì vật tín hiệu rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu, chẳng hạn như:

+ Nhiễu điện từ: sinh ra bởi quá trình truyền phát các tín hiệu điện trong

môi trường xung quanh, truyền phát tín hiệu vô tuyến điện trong không gian hoặc

do quá trình đóng cắt của các thiết bị chuyển mạch công suất lớn…

+ Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: do thay đổi thất thường của

nhiệt độ môi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn

− Số (Digital)

Một Loadcell số đơn giản mang trong nó một cấu trúc khá phức tạp, gồm có: + Một load cell cơ bản với độ chính xác, độ ổn dịnh và khả năng lặp lại rất cao trong mọi điều kiện làm việc

+ Một bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) 16 đến 20 bit tốc độ cao để chuyển đổi tín hiệu điện tương tự sang dạng số

+ Hệ vi mạch xử lý để thực hiện điều khiển toàn bộ quá trình chuyển đổi từ tín hiệu lực đo được thành dữ liệu số thể hiện trung thực nhất và giao tiếp với các thiết bị khác để trao đổi thông tin

Tín hiệu điện áp từ cầu điện trở của load cell chính xác cao được đưa đến đầu vào của mạch tích hợp sẵn, bao gồm cả phần khuyếch đại, bộ giải điều chế, một ADC tốc độ cao 20 bit và bộ lọc số Một cảm biến nhiệt độ tích hợp sẵn được sử dụng để đo nhiệt độ thực của load cell phục vụ cho việc bù sai số do nhiệt độ Dữ liệu từ ADC, cảm biến nhiệt độ cùng với các thuật toán trong phần mềm và một số phần cứng bổ sung tích hợp sẵn có chức năng tối ưu hóa xử lý các sai số do không tuyến tính, bù sai đường đặc tính, khả năng phục hồi trạng thái và ảnh hưởng của

được đặt ngay trong load cell Các đặc tính tới hạn của từng load cell được đặt trong EEPROM nằm trong module của load cell đó, điều đó cũng có nghĩa là mọi vấn đề

xử lý sai số được thực hiện ngay tại load cell, với chính load cell đó, cũng có nghĩa

là phép bù các sai số được thực hiện khá triệt để

Bảng :4So sánh ưu điểm, nhược điểm của Loadcell số và Loadcell tương tự

Tự động điều chỉnh

Hoạt động tốt khi Phải có đủ các loadcell Thiếu 1 vẫn hoạt động tốt

2.2.3 Khối chuyển đổi tương tự số ( ADC)

Bộ chuyển đổi tương tự sang số – ADC (Analog to Digital Converter) lấy mức điện thế vào tương tự sau đó một thời gian sẽ sinh ra mã đầu ra dạng số biểu diễn đầu vào tương tự Tiến trình biến đổi A/D thường phức tạp và mất nhiều thời gian hơn tiến trình chuyển đổi D/A Do đó có nhiều phương pháp khác nhau để chuyển đổi từ tương tự sang số

Sơ đồ khối chung củ

ngưỡng), đầu ra của bộ so sánh s

nhị phân ở thanh ghi.Tại th

là đại lượng số tương đươ

thống

Logic điều khiển kích ho

Tiến trình này có th

i chung của ADC

Hình 2.15Sơ đồ khối của một ADC cơ bản

ản của lớp ADC được mô tả như sau:

nh START khởi động hoạt động của hệ thống

ết định bộ điều khiển liên tục chỉnh sửa số nhị phân l

phân trong thanh ghi được DAC chuyển đổi thành mức đ

V AX với đầu vào trương tự V A Nếu V AX < V

c cao Nếu V AX > V A ít nhất bằng một khoảng