CPAP - PUCPR
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1. e Grande quantidade de perif ricos e Facilidade de grava o e de depura o 14 e Diversos encapsulamentos Na figura 7 temos o kit v2 0 do MSP430 desenvolvido pela PUCPR Pontif cia Universidade Cat lica do Paran 9W DC Power and General pgs 232 Low Bowie Input Purpose LED Port MAX232 32768MHz FP XTAL clock JTAG Onboard ITAG Parallel Port Reset Button 3 1 2 LED Connector MSP430F449 10 bits x amp channels CAD port 16x2 LCD Connector Parallels IO Figura 7 Kit de desenvolvimento MSP430F149 b IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3 O ambiente Embedded Worbench um IDE Integrated Development Environment Ambiente Integrado de Desenvolvimento composto de um editor de arquivos montador Assembly compilador C e Embedded C ligador simulador e emulador Logo para o projeto necessita apenas de uma ferramenta de software para desenvolvimento do processo mesmo havendo outras ferramentas disponiveis como MSPGCC Code Composer essentials Quadravox Imagecrafte Crossworks Rowley r O ambiente baseado no conceito de workspaces espacos de trabalho que s o m dulos que podem agregar um ou mais projetos logo em um projeto pode haver mais de um c digo fonte distribu do em arquivos para gerar um arquivo bin rio utiliz vel na simula o e programa o do microcontrolador Este ambiente proporciona ao programador a utilizac o de linguagem Assembly ou linguagem C Na figura2. Com o circuito de pot ncia acoplado ao circuito de controle obtemos sinais pr ximos ao verificado no datasheet do circuito integrado controlador Conforme ilustra o abaixo 30 Sa i 1 801120 Select Pin 1 ci EE 7 T ode 100 110 010 OT 001 101 100 No 010 on 001 101 T i Y taa Br c Li t t t t t T I annnhaannnd mi wa DO no l Jum kaeannkanoend g NE NENNEN ll 1 Power Switch da TE hd TE Oro Gy 1 Os Qr Gg Go Ca Cp Gy Cy Og Qy Os x cansados eed a AO 1 1 1 i 4 del En Y 4 M D DO fb i i f E L 4 p TER Fr Ly H r 1 Dt Ny NEN Figura 29 Formas de Onda Utilizando um potenci metro de 10K Ohms nos pinos GND 11 e o 8 testamos os valores de tens o necess rios para o controle da turbina a qual deve gerar o fluxo pr configurado os valores adquiridos est o na tabela abaixo Tabela 2 Medidas de Press o com Trimpot 3 80 10 1 iii Teste do m dulo Proteq O m dulo proteq foi criado com o intuito de proteger a porta de comunica o do microntrolador no entanto ap s a passagem do circuito de prote o medindo os sinais de sa da constatou se que os sinais ficaram em n vel flutuante n o sendo 31 IV reconhecidos pela porta TTL ou o DACOS00 utilizados par
3. PONTIF CIA UNIVERSIDADE CAT LICA Maur cio Mendez Ribeiro Press o Positiva Cont nua nas Vias A reas CPAP Professor orientador Prof Jo o Ant nio Palma Setti Prof Jo o Ant nio Palma Setti Julho 2008 PONTIF CIA UNIVERSIDADE CAT LICA Maur cio Mendez Ribeiro Projeto Final Press o Positiva Cont nua nas Vias A reas CPAP Projeto Final apresentado ao Curso de Engenharia de Computa o ao Professor Luiz Lima da Pontif cia Universidade Cat lica do Paran sob orienta o do Professor Jo o Ant nio Palma Setti LISTA DE FIGURAS Figura 1 Virtuoso LX Figura 2 REMstar pro Figura 3 CPAP Taema Figura 4 CPAP Sullivan Figura 5 Diagrama em Bloco Figura 6 DFD do Sistema Figura 7 Kit de desenvolvimento MSP430F149 Figura 8 Workspace Embedded Workbench Figura 9 LCD no MSP430 Figura 10 Sensores de Fluxo Figura 11 Sensor Figura 12 Motor simplificado Figura 15 Teclado Menbrana Figura 13 Montagem Sensor Figura 14 Gr fico Sensor Figura 16 Placa de Interface do Teclado Figura 17 MC33035 Figura 18 Montagem da Placa MSP430 Figura 19 Configura o do DACO800 Figura 20 Daiagrama em Bloco 2 Figura 21 Circuito do Sensor Figura 22 PCB Sensor Figura 23 Circuito de Controle Figura 24 PCB de Controle Figura 25 PCB de Pot ncia Figura 26 PCB Proteq Figura 27 PCB decoder Figura 28 PCB Conversor DAC 0800 Figura 29 Formas de On
4. Auto CPAP o sistema controla a respira o durante o sono e ajusta a press o automaticamente para adaptar as necessidades do 10 paciente seu modelo apresentado na figura 1 Figura 1 Virtuoso LX e REMstar pro with C FLEX marca Respironics O sistema REMstar Pro com C Flex da Respironics um dispositivo de emiss o de press o positiva continua CPAP concebido apenas para o tratamento da apn ia obstrutiva do sono F 11 em pacientes adultos seu modelo apresentado na figura 2 Figura 2 REMstar pro e CPAP TAEMA Sistema para tratamento do sono e apn ia seu modelo apresentado na figura 3 Figura 3 CPAP Taema e CPAP Sullivan S6 II Lightweight Desenvolvido com tecnologia de alta absorc o de ru dos e motor com microprocessador controlado que mant m a press o constante para maior conforto na terapia Os bot es frontais com backlight facilitam a verifica o e o ajuste dos par metros mesmo durante a noite seu modelo apresentado na figura 4 Figura 4 CPAP Sullivan Contra Indica es Estudos efetuados mostram que o uso do tratamento de press o de netil a o positiva contra indicado em casos de 1 Doen a Pulmonar Enfisematosa 2 Baixa Press o Arterial Patol gica 3 Pneumot rax 10 O uso do tratamento de press o de ventilag o positiva pode ser temporariamente contra indicado se apresentar sinais de sinus ou de infec o no ouvido m di
5. bit para que caso houvesse erros no projeto fosse corrigidos rapidamente para isso foi efetuado um c digo simples em que quando pressionado qualquer bot o acendia o Led de teste localizado na porta P2 d Teste do Sensor de Press o Os testes realizados no sensor foram efetuados com a variac o de uma fonte DC e avaliando os valores obtidos pelo ADCI2 no MSP Com o intuito de eliminar valores incorretos efetuado a medic o de v rios valores armazenados em vetor ap s a leitura os valores s o somados e divididos pelo total de valores fornecendo o valor m dio da leitura Ap s os testes realizados com a fonte os testes finais e a calibra o do equipamento foram efetuados diretamente no sistema em que utilizando um Man metro era verificado a press o e em seguida colocava se o sensor e verificava se a leitura diretamente no display os resultados do teste foram avaliados conforme a tabela abaixo Valores de Press o em cm de H5O Tabela 5 Teste Sensor Leitura Press o Press o Press o Medida Configurada Medida Sensor Man metro 34 Atrav s deste teste verifica se que os valores lidos pelo sensor est o corretos e dentro da faixa de erro previamente estabelecida de 1 cm H20 e Teste 24 horas Como o equipamento utilizado quando o usu rio est dormindo foram efetuados testes durante 5 noites das 21 horas at 7 horas do dia seguinte o equipamento funcionou perfeitamente n o apresentado qualqu
6. o fluxo pr configurado o sensor localizado pr ximo a sa da do fluxo tem como fun o medir o fluxo de sa da para que o controlador compare os valores adquiridos na sa da com o pr configurado e caso necess rio corrigir o fluxo gerado pela turbina A configura o do equipamento poder ser efetuada desde que insira um c digo para entrar no modo de configura o no entanto a altera o de valores de fluxo e rampa devem ser respeitadas conforme a solicita o do m dico 11 4 O Projeto 4 1 Hardware e Software O projeto do hardware baseado no microcontrolador MSP430F449 sensor de press o fluxo MPXV5004G display LCD 16x2 para visualiza o das informa es teclado e turbina O sistema desenvolvido tem como objetivo o controle da press o fluxo constante na sa da do equipamento se baseando nas informa es adquiridas pelo sensor A press o m nima fornecida de 4cm H20 e a m xima de 16cm H20 com uma varia o de lcm H50 O ambiente de desenvolvimento utilizado o JAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3 desenvolvido pela lar Systems O projeto est sendo desenvolvido na linguagem C no entanto para obter maior velocidade tamb m utilizado a linguagem Assembly O sistema basicamente constitu do de sete blocos conforme a figura 5 com suas fun es descritas na tabela 1 Entrada de AR ss uxo de ar Salda de AR PCA TURBINA J UNE PRINCIPAL Controle um DRIVER Figura
7. rotor posi o decodificador de sequ ncia adequada para comuta o atrav s da refer ncia emitida pelo sensor se tem o fornecimento de energia frequ ncia sawtooth ao oscilador program vel na sa da possui tr s coletores aberto aos condutores do motor e tr s altas correntes totem poll ideal para o acionamento dos MOSFETs de pot ncia O dispositivo possui recursos de prote o por subtens o lock out ciclo a ciclo limita a um tempo selecion vel propriedade interna t rmica programada e uma nica sa da que pode ser interligados a um microprocessador O sistema controlado t pico possui fun es que incluem loop velocidade para frente ou dire o inversa e freio sistema din mico de travagem O MC33035 projetado para operar com sensor el trico de fase de 60 300 ou 120 240 e tamb m pode controlar de forma eficaz motores DC PIN CONNECTIONS Top Des By 1 A Cr Output 3 Bra 22 BITE Select H Ag Besom 20 Bg Deve Dupi 18 Gg Dr r Ti 2 1 du Pk Dupa Enable 7 TB Ve Foleo Oup B 17 Wo E 16 Gad a 10 15 Curent Sense inerte Input 1 14 Faufi Output Eny Amp sa Eme Amp Oui Iori Input PM input Figura 17 MC33035 d MSP430F449IFZ O microcontrolador MSP430 permite a realiza o de opera es envolvendo operandos de 8 ou 16 bits al m de diversas fun es j inclusas no micorcontrolador A leitura do sensor de press o efetuada dir
8. ser sucateado Desta forma aceitamos o valor final de 12 cm H20 como um resultado muito bom Pensando em futuro com base neste projeto totalmente vi vel lan ar este equipamento ao mercado poss vel realizar com a mesma plataforma outras fun es al m da CPAP como Auto CPAP CPAP C FLEX CPAP A FLEX BIPAP e ainda utilizando memory card gravar dados referentes ao sono do usu rio visando melhores disgn sticos e acompanhamento m dico atrav s de software 11 2 Coment rios As dificuldades na execu o do projeto foram muitas principalmente com a literatura de motores brushless apesar de terem um funcionamento excelente para 38 certas aplica es seu uso complicado e muito sens vel um pequeno erro pode comprometer todo o projeto A dificuldade em encontrar os componentes no Brasil tamb m devem ser levadas em considera o pois geralmente o projeto atrasa devido ao prazo de entrega dos componentes que muitas vezes s o importados 11 Refer ncias Bibliogr ficas 1 ALL SENSORS CORP MEMS pressure sensor technology low pressure sensors pressure transducers Datasheets 2005 online Dispon vel lt http www allsensors com datasheets commercial temp DS 0165 RevB1 pdf gt acessado em 15 11 2007 2 AZEREDO C A C Ventila o Mec nica Invasiva e N o Invasiva Rio de Janeiro Revinter 1994 3 FAULHABER Minimotor SA Micromotores online Switzerland Dispon vel lt http www minimot
9. ucFlagTempoRapido 1 else if ucTempoRapido TEMPORAPIDO2 ucTempoRapido 0 st_teclado novatecla SIM indica nova tecla pressionada unsigned char Verifica_Teclado if st teclado status APERTADA amp amp st_teclado novatecla SIM st_teclado novatecla NAO return 1 return 0 include msp430x44x h include timer h include teclado h include menu h include aplicativo h 50 include adc h define PRESCALER_APP 100 unsigned char prescaler_app pragma vector TIMERA1_VECTOR interrupc o chamada a cada 400us interrupt void isrTimerA void chamada a cada ims TACTL amp TAIFG Desabilita Interrupc o pendente if st menu tempomenu st menu tempomenu if ucDBTeclado ucDBTeclado if ucTimerAD ucTimerAD if prescaler app prescaler app else i prescaler app PRESCALER APP if TempoApp TempoApp void Init Timer TACTL TASSEL_1 TAIE Aclk 32768Hz TAR 0x00 Zera contador TACCRO 0x0021 TACTL MC 1 Inicia contagem para TimerA habilita interrup o 51
10. 40UT st pressao pressaofisica break void Inicia App EN APP tipo unsigned char presmin unsigned char presmax unsigned int rampa unsigned int dif st_app app tipo switch st_app app case RAMPA inicia operac o com RAMPA presmin Retorna PressTabela 40 retorna valor para 40cm presmax Retorna PressTabela Retorna Press retorna valor desej vel rampa Retorna Rampa dif presmax presmin if dif 0 j est no limite m nimo st_app app IDLE retorna para IDLE return rampa rampa 600 dif rampa dif dif recebe o tempo de atuac o da turbina St app rampa reload dif st app rampa pressatual presmin st app rampa presslimite presmax TempoApp st app rampa reload break case PRESSAO deixa a fun o trata app no pooling cuidar st pressao pressaofisica Retorna PressTabela Retorna Press TempoApp TAXA AMOSTAGEM CONTROLE 1 Atua Pressao break unsigned char App Idle void if st_app app IDLE return 1 else return 0 unsigned char Converte_Sensor unsigned long temp unsigned int press 444444 Eun o n o linearizada temp unsigned long Retorna_MediaAD temp temp 300 temp temp 4096 if temp lt 100 temp 0 else temp 100 press unsigned int temp return press T define OFFSET 171 temp unsigned long Retorna MediaAD temp temp 340 temp temp 40
11. 5 Diagrama em Bloco BLOCO FUNCAO IMPLEMENTACAO FONTE Alimentac o dos circuitos Utiliza o de uma fonte que 12 satisfa a as especifica es de todos os fabricantes dos componentes utilizados PCA Controle da turbina interface Desenvolvimento do Hardware para PRINCIPAL com o usu rio e processamento utiliza o do microcontrolador de sinais MSP430 CONTROLE Verifica o fluxo de sa da Desenvolvimento em Linguagem C compara com o fluxo pr configurado e corrige a turbina TURBINA Gerar maior fluxo de ar na sa da Utiliza o do Motor Brushless DC em rela o entrada sendo necess rio o projeto de acionamento do motor conforme especifica es do fabricante turbina especifica es do fabricante o MSP430 equipamento o MSP430 Driver Placa de pot ncia para acionar a Configura o de circuito Integrado turbina conforme especifica es do datasheet ou desenvolvimento da etapa de potencia para acionamento da turbina por PWM DAC Conversor Digital Anal gico Consiste em converter um sinal digital em um valor anal gico Tabela 1 Descri o do Diagrama em Bloco DISPLAY Informa es ao Usu rio Informa es de Config Acionamento e controle Medi es Memoria TURBINA SENSOR Figura 6 DFD do Sistema Informa es de Config 13 A figura 6 representa o diagrama de fluxo de dados aplicado ao projeto Tecnologias Utilizadas O microcontrolador MSP430 apr
12. 8 tem se a janela inicial do Embedded Workbench 15 Figura 8 Workspace Embedded Workbench c Dispaly LCD 16x2 Os m dulos LCD s o interfaces de sa da muito til em sistemas microprocessados Estes m dulos podem ser gr ficos e a caracter Os m dulos LCD gr ficos s o encontrados com resolu es de 122x32 128x64 240x64 e 240x128 dos pixel e geralmente est o dispon veis com 20 pinos para conex o Os m dulos podem ser encontrados com LED backlight com uma iluminac o de fundo para facilitar as leituras durante a noite permite ainda ajuste de intensidade de luz e contraste Estes m dulos utilizam um controlador pr prio permitindo sua interliga o com outras placas atrav s de seus pinos onde deve ser alimentado o m dulo e interligado o Figura 9 LCD no MSP430 barramento de dados e controle do m dulo com a placa do usuario Naturalmente que al m de alimentar e conectar os pinos do m dulo com a placa do usu rio dever haver um protocolo de comunica o entre as partes que envolve o envio de bytes de instru es e bytes de dados pelo sistema do usu rio Na figura 9 est o display LCD junto ao m dulo do MSP430 16 d Sensor de Fluxo ou Press o O sensor piezo resistivo um transdutor monol tico de sil cio de press o esses sensores s o utilizados para uma vasta gama de aplica es mas sobretudo as que empregam um microcontrolador Figura 10 Sensores de 1
13. 96 if temp lt OFFSET temp 0 else temp OFFSET press unsigned int temp return press include msp430x44x h include menu h include lcd h include timer h include teclado h include aplicativo h include misc h finclude manu config h include mu status h ST_MENU st_menu char buffmenu 16 void Init Menu st_menu passo 0 st_menu estado INICIO st_menu tempomenu 0 void Trata Menu i if st_menu tempomenu tinclude msp430x44x h tinclude misc h unsigned char temp void Convert uchar 4digvirg unsigned char val char pont temp val 100 pont 0 temp 48 val val temp 100 temp val 10 pont 1 temp 48 val val temp 10 pent 2 p jg pont 3 val 48 pont 4 0 void Convert uchar 2dig unsigned char val char pont 0 temp 48 val temp 10 val 48 0 tinclude msp430x44x h include menu h include lcd n include timer h include teclado h include aplicativo h include misc h tinclude mnu_config h void Menu Configuracao Static unsigned char press_temp Static unsigned char rampa_temp Switch st_menu passo case 0 salva as vari veis press temp Retorna Press rampa temp Retorna Rampa st menu passot n o precisa de break case 1 Clear Print Pressure SetPosition 1 0 Print cm SetPosition 1 1 Conver
14. Fluxo ou microprocessador com A D insumos O sensor combina uma estirpe altamente sens veis implantados com bitola fina filme metalizado bipolares e f Figura 11 Sensor M 5 nn rnece uma descri o exata o elevado n vel de sa da sinal anal gico proporcional press o aplicada O sensor pode ser visualizado nas figuras 10 e 111 e Motor BRUSHLESS DC O motor de corrente cont nua sem escovas ou BLDC Brushless DC oferece diversas vantagens sobre os motores de corrente cont nua com escovas dentre as quais destacam se a confiabilidade mais elevada o ru do reduzido a vida til mais longa devido a aus ncia de desgaste da escova a elimina o da ionizac o do comutador e a reduc o total de interfer ncia eletromagn tica A desvantagem principal do motor sem escovas o custo mais elevado a qual se deve a dois fatores primeiramente estes motores requerem dispositivos MOSFET de alta pot ncia na fabricac o do controlador eletr nico de velocidade Os motores de BLDC necessitam de um circuito integrado chamado de controlador eletr nico de velocidade para oferecer o mesmo tipo de controle vari vel O motores BLDC s o considerados mais eficientes do que os motores de corrente cont nua escovados Isso significa que para a mesma pot ncia de entrada os motores de BLDC converter o mais energia el trica em energia mec nica do que um motor de corrente cont nua escovado A efici ncia maior na regi
15. T 0 Zera a saida da porta P2 P3DIR OxFO P3OUT OxOF P4DIR OxFF P5DIR OxFF P6SEL 0x01 Enable A D channel AO P6DIR 0x00 P6SEL 0x01 P6SEL 0x03 include msp430x44x h include teclado h define TEMPORAPIDO1 6 define TEMPORAPIDO2 2 define DBTECLADO 100 volatile unsigned char ucDBTeclado ST_TECLADO st_teclado void Init_Teclado P3OUT OxIF ucDBTeclado DBTECLADO void Trata Teclado 49 unsigned char botao static unsigned char ucTempoRapido static unsigned char ucFlagTempoRapido if ucDBTeclado return ucDBTeclado DBTECLADO botao P3IN amp tecmask verifica somente as teclas em quest o if botao tecmask caso estejam todas soltas st_teclado status SOLTA else if st teclado status SOLTA caso estivesse solta caso alguma tecla esteja pressionada ucTempoRapido 0 ucFlagTempoRapido 0 st_teclado novatecla SIM indica nova tecla pressionada st_teclado status APERTADA switch EN_TECLA botao case TECI case TEC2 case TEC3 case TEC4 st_teclado tecla EN_TECLA botao break default aberto 2 teclas ao mesmo tempo n o faz nada break asm NOP else a tecla ainda esta pressionada ucTempoRapido if ucFlagTempoRapido 0 n o foi o tempo r pido if ucTempoRapido TEMPORAPIDO1 ucTempoRapido 0 st_teclado novatecla SIM indica nova tecla pressionada
16. a converter o sinal digital em anal gico Teste da Placa Decoder Os testes da placa decoder ocorreram atrav s do microcontrolador em que aplicamos um sinal digital na entrada do decoder e em sua sa da dever amos obter 10 valores para o controle efetivo da turbina no entanto estes 10 valores s o insuficientes para o controle total da turbina analisando a tabela abaixo identificamos que uso deste m dulo invi vel devido aos valores apresentados Tabela 3 Valores fornecidos pela DECODER Sinal Digital P cm H20 01h 0 3 05h 2 3 v Teste do Sensor Conforme a f rmula apresentada na descri o do componente verificamos que a leitura do sensor deve ser feita n vezes e calcular a m dia dos valores para que n o hajam erros na Interpreta o de apenas um leitura 32 vi Teste da Placa DAC0800 A placa DACO800 foi projetada com intuito de corrigir o erro apresentado pela placa DECODER com isso conseguimos controlar o motor de forma efetiva e ideal para a nossa aplica o nota se atrav s deste teste que o circuito de controle muito sens vel pois com uma varia o de 10mV temos altera o do fluxo gerado pela turbina conforme a tabela abaixo Tabela 4 Valores fornecidos Pelo DA C0800 Valor Entrada Sa da Press o Digital Vout Cm H20 0x00h no fom m oam 332 ew m n 558 ee Ue omm se 000 c Teste do Teclado 33 Os sistemas de interface foram testados bit a
17. as marcas como Respironics Breas Sullivan Taema entre outros Os produtos relacionados a terapia do sono que utilizam o conceito de press o positiva nas vias a reas possuem caracter sticas b sicas conforme configurac o prescrita pelo m dico produtos mais sofisticados permitem ao paciente na expira o uma diferen a de fluxo permitindo uma sensa o de al vio outros ainda permitem a configura o de press o expirat ria e Inspirat ria Esses equipamentos s o comercializados novos e usados o pre o varia conforme a moeda americana moeda europ ia caracter sticas e acess rios Para a utiliza o de um equipamento de CPAP s o necess rios acess rios de qualidade pois os acess rios est o diretamente relacionados com a qualidade do sono e da utiliza o di ria do equipamento caso os acess rios sejam de qualidade inferior podem vir a causar incomodo ao paciente durante o sono provocando a n o utiliza o do equipamento mesmo de forma involunt ria Desenvolvendo um CPAP no mercado nacional poss vel diminuir o custo e proporcionar um melhor acesso aos usu rios finais No desenvolvimento do CPAP ser utilizada tecnologia dispon vel no Brasil turbina de baixo ru do e t cnicas de controle implementadas na linguagem C 2 Introdu o A s ndrome da apn ia e o ronco t m sido muito discutidos atualmente Este problema al m dos transtornos sociais e psicol gicos tr s consequ ncias f sicas para o pa
18. as mesmas caracter sticas que podem ser utilizados para atender a 2 45 outras faixas de press o Ven 50 V E025 Vide oy Ad mM gt TEMP 101060 0 Ix OUTPUT 30 gt s 4 h F us 1 0 pF 0 0 pF GHD ATO pF E kPa 4 kPa wv 200 mm Ho 400 mm H40 Figura 13 Montagem Sensor 20 Figura 14 Gr fico Sensor b Interface com usu rio Teclado Indica es Visuais Display O Teclado utilizado no projeto constitu do de 4 Bot es em uma menbrana a porta de comunicac o utilizada para a conex o da Interface Teclado a porta P3 A interface foi projetada totalmente pelos sinais fornecidos pela placa da CPU baseado em uma matriz 4 x 1 onde tem se quatro linhas e uma coluna A leitura do teclado feita colocando um n vel l gico 0 em cada sinal de ativac o da coluna e monitorando os sinais das linhas Caso uma tecla seja pressionada a respectiva linha ter um n vel l gico 0 caso contr rio a linha apresenta um n vel 1 Essa operac o repetida para cada linha 21 01 2008 Figura 15 Teclado Menbrana Figura 16 Placa de Interface do Teclado 2 c Driver Controller para Brushless DC Motor O MC33035 amp um componente controlador de motor brushless DC possui alto desempenho possui todas as fun es ativas necess rias para implementar um circuito com duas tr s ou quatro fases Este dispositivo consiste de um
19. ciente arritmias card acas hipertens o e acidente vascular cerebral 7 A apn ia do sono a obstruc o das vias a reas por tecidos da orofaringe por alguns momentos durante a noite impedindo a respirac o por alguns segundos O ronco ocorre devido vibra o dos tecidos da orofaringe ap s a passagem do ar durante as incurs es respirat rias 9 O CPAP pode ser utilizado para o tratamento desses problemas pela facilidade de adapta o e a efic cia de aparelhos j desenvolvidos No entanto estes equipamentos s o importados possuem um alto custo e n o existe similar fabricado no Brasil Atrav s do CPAP existe um fluxo permanente de ar que mant m as vias a reas respirat rias abertas proporcionando assim uma melhor distribui o do g s nas unidades alveolares z O objetivo desenvolver um equipamento de ventilac o baseado no conceito de press o positiva nas vias a reas CPAP para o tratamento da apn ia obstrutiva do sono AOS nos adultos Basicamente o equipamento receber um determinada configurac o conforme prescrita pelo m dico em modo config a configura o ficar armazenada na mem ria Ao ligar o equipamento em modo de usu rio o microcontrolador buscar a informac o pr configurada e a utilizar para acionamento da turbina O sensor de fluxo far a leitura do fluxo de sa da retornando essas informa es ao microcontrolador o qual dever verificar se necess rio a corre o das inf
20. d 2005 16 DataSheet MC33035 D ONSEMI SEMICONDUCTOR Brushless DC Motor Controller 2006 17 DataSheet MC33039 D ONSEMI SEMICONDUCTOR Brushless DC Motor Controller 2006 18 DataSheet MC33033 D ONSEMI SEMICONDUCTOR Brushless DC Motor Controller 2006 19 DataSheet TTL 74LSO4N Inversora 40 20 DataSheet DACO800 NATIONAL SEMICONDUCTOR Conversor D A 21 DataSheet TTL 74L S145 Decoders BCD to Decimal 22 DataSheet ECA MOTOR EBMPAPST Dispon vel lt http www ebmpapst com gt acessado em 02 06 2008 41 ANEXO A C NUsersMMAUNDesktopNProjeto Final CPAP C digo versao 3iProjeto Final CPAP C digo versao 3 main cpp Page 1 of 1 tinclude msp430x44x h include adc h include lcd h include portas h include timer h include teclado h include menu h include aplicativo h int main WDTCTL WDTPW WDTHOLD Init Portas luit ADE Init_Timer Tit TOD Init Menu Init App enable interrupt while 1 Trata Teclado Trata Menu Trata Aplicativo t Trata ADC include lcd h void pause for int cnt 0 cnt lt 50 cnt void snd unsigned char ch LCD_DATA ch pause LCDDISABLE pause LCDENABLE pause LCDDISABLE pause KK KK AK KA KK KK KK KA KK AK KK KK v KK AA x private XO KK KK KK AK KK KK e AK KA KK AK KK KKK x static void sndChar unsigned char ch LCD TR snd ch
21. da Figura 30 Teste de Configura o Press o Figura 31 Teste de Configurac o Modo Rampa Figura 32 Resultado da Op o escolhida Figura 33 Diagrama em Bloco LISTA DE TABELAS Tabela 1 Descri o do Diagrama em Bloco Tabela 2 Medidas de Press o com Trimpot Tabela 3 Valores fornecidos pela DECODER Tabela 4 Valores fornecidos Pelo DACO800 9 9 10 10 12 13 15 16 16 17 17 18 21 20 21 21 22 23 24 25 25 26 26 27 27 28 28 29 31 Erro Indicador n o definido Erro Indicador n o definido Erro Indicador n o definido 35 13 31 32 33 Hist rico da Revisao 15 11 2007 Projeto F sico Maur cio M Ribeiro Projeto F sico Maur cio M Ribeiro 23 11 2007 02 03 2008 Testes do hardware Maur cio M Ribeiro 07 06 2008 20 06 2008 26 06 2008 28 06 2008 Relat rio Final Montagem do Hardware MSP Maur cio M Ribeiro 29 06 2008 1 Resumo A s ndrome da apn ia e o ronco causam aos pacientes transtornos socials e psicol gicos como sonol ncia diurna excessiva transtornos da conduta e da personalidade podendo haver conseq ncias f sicas como arritmias card acas hipertens o e isquemia mioc rdica O CPAP utilizado como terapia para estes casos no entanto os equipamentos dispon veis atualmente no mercado nacional s o importados e de alto custo logo nem todos os pacientes tem acesso Os equipamentos importados comercializados no Brasil atualmente s o de divers
22. desta forma foi poss vel definir quais m dulos utilizarmos no projeto i Testes das Turbinas Unipolar ou Bipolar Normalmente para 2 fases 1 deles tem 4 fios e o outro tem 3 ou 6 fios Para saber que tipo de motor estamos trabalhando medimos a resist ncia entre as fases 29 Para o motor ser Unipolar temos 2 valores de resist ncia e 1 deles a metade do outro se for bipolar apenas um valor de resist ncia Ou circuito aberto Atrav s deste teste sabemos que estamos trabalhando com um motor Bipolar Teste de operac o do motor Neste teste foram utilizados chaves com possibilidade de VCC 24V e GND As chaves foram conectadas nas fases do motor direto ou ent o no acionamento dos FETs Tendo o cuidado para n o curto circuitar a fonte por fora do motor para n o queimar a fonte ou obter outros problemas Ao variar as posi es das chaves nota se uma tremida e uma pequena varia o de posi o normalmente 1 8 graus Ao variar as chaves na sequencia correta de fases A B C para 3 fases observa se um movimento progressivo do motor Se variar errado nota se ele indo e voltando Com este teste conclu mos se o motor est funcionando ou n o e se as fases n o est o queimadas il Teste da Placa de Controle e Pot ncia O teste do circuito de controle foi efetuado medindo as sa das do CI de controle verificando a defasagem entre as ondas com isso podemos verificar se o m dulo estava funcionando corretamente
23. do de baixa carga e vazio na curva caracter stica do motor Sob cargas mec nicas elevadas os motores de BLDC e os motores escovados de alta qualidade s o equivalentes em efici ncia 17 O motor sem escova um im hibrido permanente A figura 12 uma ilustrac o simplificada de como funciona o motor O fluxo de corrente causado pela conduc o na armadura produzindo o torque A lei f sica que expressa o 213 funcionamento do motor F K Bli 1 Onde F Forca K Uma Constante B Densidade do fluxo de ar Comprimento do condutor Figura 12 Motor simplificado 1 corrente no condutor Se mais de um condutor est a utilizar a mesma corrente ent o F K Bli z 2 Onde z numero de condutores em serie O torque definido por T F R R Raio Logo T K Bli z 3 Devido a suas caracter sticas e modos de funcionamento proporciona a projetos em que s o utilizados vida longa e principalmente a n o emiss o de ru dos O motor sem escova foi escolhido devido as suas caracter sticas que s o envolvidas diretamente no projeto pois ao utilizar um motor comum necess rio a implanta o de filtros que anulem estes ru dos Para haver xito na 18 conclus o do projeto o CPAP deve ser silencioso para que n o acorde o usu rio 3 6 13 ou ainda seu companheiro f Fonte DC A fonte constitu da por circuitos de prote o estabilizada em 24V basicamente por fu
24. e acionamento do mesmo foi desenvolvido um sistema de prote o utilizando componentes opto acompladores 4N25 isolando os circuitos no entanto n o fornecendo falhas durante a comunicac o 24 Devido a falhas e valores de tens o flutuantes os componentes 4N25 foram subtitu dos por buffers TTL 74LSO4N portas l gicas inversoras com isso obteve se a protec o do microprocessador e a eliminac o de valores flutuantes 8 Implementa o do Projeto lt D m Entrada de AR Sa da de AR Figura 20 Daiagrama em Bloco 2 a Implementa o do Hardware l Sensor O Circuito desenvolvido para o sensor constitu do de tr s capacitores especificados pelo fabricante deste modo os valores esperados de press o s o definidos pela f rmula abaixo P Vout 1 1 5 para Vcc 5V Equa o 2 F rmula do Sensor Figura 21 Circuito do Sensor 25 Cbvb 3 BCB 2EM20B g g Figura 22 PCB Sensor ii Placa de controle E 3E Figura 23 Circuito de Controle A placa de controle foi projetada com clock operando em 22KHz aproximadamente sendo definida por C1 e R13 as entradas 4 5 e 6 do MC33035 s o os sinais dos sensores Hall do motor O pino 3 define o sentido de rota o hor rio ou anti hor rio conforme a h lice adaptada no motor Brushless o pino 3 foi conectado ao GND assim como os pinos 22 e 23 representam respectivamente o ngulo de rota o 60 graus e o freio Os pinos 1 2 e 24
25. eal e alterando para o modo de rampa os resultados obtidos durante os testes foram avaliados permitindo altera es no c digo fonte para melhor desempenho do equipamento Desenvolvimento do Projeto a Sensor de Press o O elemento sensor de press o utilizado um transdutor diferencial modelo MPXV5004G fabricado pela empresa Motorola Inc De acordo com o fabricante Freescale Semiconductor este sensor apresenta compensa o interna de temperatura e pode ser utilizado tanto para medi o de press o em determinado ponto como o diferencial de press o entre dois pontos distintos O referido modelo de sensor produzido para atender uma faixa de press o que varia de O a 3 92 KPa 0 a 40 cm H20 apresentando erro m ximo de 1 5 para temperaturas entre O a 60 C Quando alimentados por uma tens o estabilizada de 5 V emite sinais anal gicos que variam de 1 0 V a 4 9 V os quais podem ser transformados em leituras de press o segundo o fabricante Freescale pela seguinte equac o P Vout 1 1 5 para Vcc 5V em que P KPa a diferenca de press o observada nas entradas do transdutor e Vout a diferenca de potencial el trico entre os pinos de sa da e o referencial terra GND P As sa das do transdutor de press o foram ligadas a porta P6 do microcontrolador MSP430F449IFZ a qual oferece a fun o de um conversor A D 12 bits e ao referencial terra do perif rico O fabricante disponibiliza outros modelos com
26. er irregularidade Quando necess rio o m dulo de rampa foi acionado o tempo de rampa foi o correto conforme o configurado 9 Plano de Testes e Resultados Esperados Entrada de AR Salda de AR Figura 30 Diagrama em Bloco 35 Fun o Configura o Pressure Consiste em efetuar a configura o da Press o de modo que a mesma deve ser configurada entre 4 e 12 Exemplo Configurando a Press o 1 Pressione o Enter para acessar o menu Press o Conforme a tela Abaixo 2 Para aumentar os valores de Press o pressione o Bot o 2 OU mantenha pressionado at o valor que deseja configurar 3 Para diminuir o valor pressione o Bot o 1 ou mantenha pressionado at o valor que deseja configurar 4 Para Confirmar a Modifica o Pressione Enter 5 Para Sair da Configura o mantendo a configura o anterior pressione Sair Resultados Esperados Que as vari veis do programa principal recebam as configura es efetuadas no modo config Fun o de Configura o da Rampa A fun o rampa permite 7 tipos de configura o 00 minutos 05 minutos 36 10 minutos 15 minutos 20 minutos 25 minutos 30 minutos Ao entrar no Menu de configurac o da Rampa conforme o procedimento descrito no manual seleciona se qual o valor de rampa a ser utilizado pelo dispositivo Resultado Esperado A vari vel do programa principal dever receber o tempo selecionado Teste do sensor Con
27. esenta baixo consumo baixa tens o de opera o alto desempenho facilidade de grava o e depura o al m de um design simples e ao mesmo tempo poderoso No microncontrolador ser desenvolvido o software de controle da turbina assim como o tratamento dos sinais adquiridos pelo sensor al m de fornecer ao usu rio as informa es de configura o do equipamento pr configurado via teclado pelo usu rio O desenvolvimento do controle de fluxo no projeto ser realizado em linguagem C devido rapidez e a facilidade em operar o microcontrolador A turbina utilizada no desenvolvimento do projeto envolve alta tecnologia a partir de seu funcionamento sem escovas bastante silenciosa e ainda de longa durabilidade dependendo dos rolamentos instalados a MSP430 PUCPR Classroom Kit V2 0 PrototypeSP430F149 MSP430 um microcontrolador de 16 bits possui arquitetura RISC combina um conjunto reduzido de 27 instru es e 24 emuladas utilizando uma arquitetura de barramento cl ssica Von Neumann permitindo que a CPU possua um espa o nico de endere amento de mem ria Dispositivo dotado de mem ria de programa PROM ROM ou FLASH MSP430F1XX S o dispositivos de uso geral dotados de uma grande variedade de perif ricos As caracter sticas da arquitetura MSP430 s o e Baixo Consumo e Baixa Tens o de Opera o e Alta Performance e Conjunto de instru es Ortogonais e N mero Reduzido de Instru es
28. etamente pelo MSP utilizando o conversor A D 12 bits permite obter a melhor relac o entre o consumo de corrente e velocidade de convers o refer ncia interna de 1 5 ou 2 5 22 V provenientes do ADC12 ou externa auto calibrac o para a correc o da tens o de offset de sa da MAFALDA n re 210200 Figura 18 Montagem da Placa MSP430 e Conversor A D A s rie do MSP430F449IFZ n o possui decodificador anal gico digital ent o para o controle efetivo do motor brushless foram criados dois projetos de decodificac o do sinal digital em sinal anal gico Um conversor digital anal gico um dispositivo onde um sinal digital conectado a sua entrada e este o converte para uma tens o ou corrente anal gica proporcional No entanto tecnicamente a sa da de um conversor D A n o uma quantidade anal gica porque pode assumir apenas valores espec ficos O n mero de valores poss veis diferentes na sa da pode ser aumentada e a diferenca entre valores sucessivos diminu da aumentando se apenas o n mero de bits da entrada Isso permite produzir uma sa da que bastante parecida com uma quantidade anal gica que varia continuamente dentro de uma faixa de valores Uma caracter stica bastante importante em um conversor D A a resolu o A resolu o de um conversor D A definida como a menor altera o que pode ocorrer na sa da anal gica como resultado de uma mudan a na entrada digital A resolu o se
29. eturn st app pressao Aumenta Press if st app pressao 120 st app pressao 5 odd Diminui Press if st app pressao 40 st app pressao 5 RT Seta_Press unsigned char val st app pressao val char Retorna Rampa return st app rampa void Aumenta Rampa if st app rampa 30 st app rampa 5 void Diminui Rampa if st app rampa 0 st app rampa 5 void Seta Rampa unsigned char val st app rampa val void Atua Pressao PAOUT Retorna PressTabela Retorna Press void Controle Pressao unsigned char val P4OUT val unsigned char Retorna PressTabela unsigned char val val val 40 val val 5 val buff press val return val void Trata Aplicativo unsigned char temppressao if TempoApp return Switch st_app app case IDLE return case RAMPA if st_app_rampa pressatual st_app_rampa presslimite destino st_app app IDLE else TempoApp st_app_rampa reload P40UT st_app_rampa pressatual break case PRESSAO acabou chegou no 44 TempoApp TAXA AMOSTAGEM CONTROLE 2 temppressao Converte Sensor if temppressao lt Retorna Press amp amp st pressao pressaofisica lt Retorna PressTabela 120 St pressao pressaofisica else if temppressao Retorna Press amp amp st pressao pressaofisica Retorna PressTabela 40 St pressao pressaofisica P
30. igvirg Retorna_Press buffmenu Print buffmenu St menu DassoJTt if Verifica Teclado 0 caso n o tenha apertado nada SetPosition 1 0 Print Sensor cm press Converte Sensor SetPosition 1 8 Convert_uchar_4digvirg press buffmenu Print buffmenu st_menu tempomenu TEMPO_MOSTRASENSOR break else switch st_teclado tecla case TEC1 esquerda st_menu passo break case TEC2 direita muda menu st ment passo break case TEC3 enter Inicia App PRESSAO break case TEC4 esc break case 2 Muda Menu PRINCIPAL 2 break Clear Print Rampa min SetPosition 0 8 Convert uchar 2dig Retorna Rampa buffmenu 48 Print buffmenu SE_ment passo Case 3 if Verifica Teclado 0 caso n o tenha apertado nada SetPosition 1 0 Print Sensor cm press Converte Sensor SetPosition 1 8 Convert_uchar_4digvirg press buffmenu Print buffmenu st_menu tempomenu TEMPO_MOSTRASENSOR travo o menu por 2 segundos break else switch st teclado tecla case TEC1 esquerda st_menu passo 0 break case TEC2 direita muda menu st menu passo O break case TEC3 enter Inicia App RAMPA break case TEC4 esc Muda Menu PRINCIPAL 2 break break include msp430x44x h include portas h void Init Portas PIDIR 0x00 P2DIR OxFF configura P2 para modo saida P2OU
31. lver um equipamento de CPAP para o tratamento de AOS possuindo caracter sticas similares aos importados no entanto deve possuir baixo custo utilizando tecnologias existentes no mercado nacional como o microcontrolador MSP430 turbina com funcionamento sem escovas e sensores de press o O projeto de um CPAP nacional muito importante para pacientes que dependem deste dispositivo para terem um sono bom e tranquilo no entanto o projeto de CPAP n o t o simples quanto parece em primeiro lugar nos deparamos com o motor por se tratar de um tipo de motor em especial o BLDC necess rio Importar e al m disso para efetuar o controle podemos optar por drives de controle o qual foi utilizado neste projeto ou ainda microcontroladores especiais que J possuem a fun o de controle de motores sem escova A utiliza o destes dispositivos requerem uma s rie de cuidados durante o manuseio pois realmente s o muito sens veis o motores ao efetuar qualquer liga o equivocada queimam rapidamente Enfim o projeto deste CPAP superou e muito as expectativas de custo pois a id ia principal era fazer um dispositivo com baixo custo mas devido as dificuldades encontradas no manuseio destes dispositivos acarretaram num custo elevado Apesar do custo este projeto funcionou corretamente mesmo n o fornecendo a press o m xima de 16 cm de H20 como desejado no entanto de acordo com os testes realizados a press o abaixo do 1deal deve ser devido ao motor
32. mpre igual ao peso do LSB e tamb m chamada de tamanho do degrau pois a tens o de sa da muda conforme o valor digital de entrada alterado de um degrau para o pr ximo chamado de sa da de fundo de escala o m ximo valor que o D A converte em sua sa da 23 Como a resoluc o o fator de proporcionalidade na relac o de entrada e sa da de um conversor D A tem se Sa da anal gica K x entrada digital s 2 1 Equa o 1 Onde Ass a sa da de fundo de escala e n o n mero de bits resolu o K i Conversor TTL74LS145 O componente 74LS145 um conversor D A BCD decimal converte valores digitais de Oh a Ah em valores decimais utilizando este dispositivo mais um malha de resistores era totalmente vi vel a aplicac o deste circuito no projeto ii DACOS00 O Dispositivo DACO800 um conversor D A de 8 bits possui alta qualidade na convers o de valores no entanto necessita de alimentac o negativa para o seu funcionamento logo n o ser uma forma de implementa o vi vel no projeto uma vez que a fonte at ent o utilizada possui 24V ENTRADAS DIGITAIS MSB LSB B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 LITI 2 5K 2 5V 0 X E i RE N NN ot 5V DAC0800 y 15 5KO E 2 9 N 5V 3 16 13 1 10nF i 5V 5V Figura 19 Configura o do DAC0800 f Circuitos de Prote o O motor brushless DC consome alta corrente afim de proteger a porta d
33. o Se houver duvidas durante o tratamento necess rio contatar o m dico respons vel E O custo dos equipamentos novos comercializados no Brasil s o em torno de quatro mil reais os valores dependem das caracter sticas e particularidades de cada equipamento no entanto al m de comprar o CPAP para a utiliza o deve se comprar os acess rios que em muitos casos s o vendidos separadamente pois depende do cliente escolher qual acess rio lhe proporciona menor incomodo Equipamentos usados s o vendidos por um pre o m nimo de oitocentos reais R 800 00 mais o valor referente aos acess rios 3 2 Trabalho Desenvolvido A aplica o de um fluxo a reo permanente mant m as vias a reas respirat rias abertas para proporcionar uma melhor distribui o do g s nas unidades alveolares consiste no desenvolvimento de um equipamento que gere um determinado fluxo de ar pr programado com baixa oscila o em sua sa da Para se obter um fluxo de ar pr programado constante ser efetuada a leitura do fluxo na sa da do equipamento Os desvios do fluxo em rela o ao programado ser corrigido atrav s das t cnicas empregadas no controle de erro no microcontrolador O funcionamento do equipamento depender da ultima configura o v lida a qual ser armazenada em sua mem ria Ao ligar o equipamento inicializar o microcontrolador o qual deve fornecer o acionamento da turbina e manter seu funcionamento para que a turbina gere
34. o da porta de sa da do microntrolador devido a alta corrente consumida pelo motor no entanto sua utiliza o n o foi poss vel devido aos valores de entrada estarem flutuantes logo os sinais ap s a passagem pela Placa Proteq estavam equivocados Figura 27 PCB decoder O circuito Decoder foi projetado para realizar a convers o de sinais digitais em um sinal anal gico atrav s do conversor A D BCD decimal TTL 74Ls145 acompanhado em cada sa da de uma malha de resistores No entanto os valores convertidos por este circuito n o foram aprovados nos testes 2 Conversor D A DAC0800 28 JAC istud O kv 94499 Em sat Figura 28 PCB Conversor DAC 0800 A utiliza o do DACO800 foi avaliada ap s a an lise dos resultados apresentados pelas placas Proteq e Decoder devido ao desempenho incompat vel com as especifica es do projeto Utilizando buffers na sa da do controlador em que connvertemos as tens es de sa da de 3V para 5V informamos ao DAC os valores de entrada desta forma os valores n o s o mais flutuantes conforme identificados nos circuitos anteriores Como a tens o de refer ncia no DAC de 6 3 V e o componente converte valores em 8 bits para cada bit modificado teremos uma varia o na sa da de 0 03V aproximadamente a cada bit por exemplo 02h ser igual a 0 06V b Testes do Hardware Ap s o projeto de cada m dulo cada m dulo foi submetido a uma s rie de testes
35. or ch es welcome_es html gt Acessado em 24 08 2007 4 KNOBEL E Condutas no Paciente Grave S o Paulo 1998 5 Marte RP MARTE Balan as e Aparelhos de Precis o Ltda Brasil BRUSHLESS DC MICROMOTOR online Brasil Dispon vel lt http www martebal com br minipro html gt Acessado em 26 10 2007 6 Martinez C A e Filho J A M DULO DID TICO DE ENSAIOS DE TURBINAS DE A O Cobenge Belo Horizonte MG 2001 7 Miguel A F MICROPROCII MSP430 Online Dispon vel lt http www engcomp pucpr br afonso Graduacao MPIl microprocessadoresll ht m gt Acessado em 19 11 2007 39 8 OLIVEIRA R O Pediatria Ed Blackbook 2005 9 PEREIRA F Microcontroladores MSP430 Teoria e Pr tica 1 ed Erica 2005 10 Respironics Virtuoso LX Manual de instrucoes de funcionamento 1999 Murrysville Pensnsylvania USA 11 Respironics REMstar pro Manual do utilizador 2002 Murrysville Pensnsylvania USA 12 RODRIGUES S L Reabilita o Pulmonar Conceitos B sicos 1 ed S o Paulo Manole 2003 13 Xara Webstyle BEl Kimco Magnetics Motores online USA Kimco Magnetics Division BEI Technologies Inc Dispon vel lt http www beikimco com gt acessado em 24 10 2007 14 DataSheet UDN2936W ALLEGRO 3 PHASE BRUSHLESS DC MOTOR CONTROLLER DRIVE 1985 15 DataSheet MPXV5004G FREESCALE SEMICONDUCTOR Integrated Silicon Pressure Sensor On Chip Signal Conditioned Temperature Compensated and Calibrate
36. orma es enviadas a turbina para corre o do fluxo n o permitindo varia es maiores que 1 cmH50 na sa da Este documento composto pelo detalhamento do projeto estado da arte em que s o as solu es atuais trabalho a ser desenvolvido durante a execu o do projeto descri o das tecnologias utilizadas procedimentos de testes e valida o cronograma e conclus o 3 Detalhamento do Projeto A apn ia obstrutiva um bloqueio repetido das vias a reas durante o sono A obstru o pode ocorrer no nariz no palato mole ou na base da l ngua Esta obstru o leva a ruptura ou fragmenta o do sono e a queda da oxigena o do sangue A apn ia n o tratada aumenta a incid ncia de problemas card acos que incluem aumento de press o arterial arritmia card aca e infarto do mioc rdio pode ainda apresentar apoplexias o ato de dirigir autom vel sonolento aumenta grandemente o risco de sofrer acidentes automobil sticos O conceito de press o positiva nas vias a reas consiste em evitar a completa elimina o do g s inspirado mantendo por conseq ncia direta maior estabilidade alveolar O aumento da capacidade residual funcional faz com que ocorra aumento da press o intra alveolar ao final da expira o permitindo assim melhora nas trocas gasosas A aplica o do CPAP mant m fluxo a reo permanente proporcionando uma melhor distribui o do g s nas unidades 8 alveolares 3 1 Estado da A
37. rte As terapias m dicas adicionais para diminuir a severidade da apn ia do sono s o diversas dentre elas destacam se perder peso suspender uso de sedativo e lcool mudar a posic o do corpo ao dormir dec bito dorsal dec bito ventral dec bito lateral direito e esquerdo al A cirurgia indicada para pacientes que apresentam anormalidades anat micas pacientes que possuem sa de suficiente para se submeter a um procedimento cir rgico ou para pacientes que n o obtiveram sucesso no tratamento alternativo O CPAP um tipo de terapia alternativa que proporciona ao paciente o conceito de press o positiva nas vias a reas desta forma o paciente n o necessita submeter se a procedimentos cir rgicos apenas deve seguir uma dieta e utilizar o equipamento de forma correta conforme prescrito por seu m dico N o h equipamento de CPAP produzido no Brasil devido arquitetura e tecnologia utilizada em seu projeto As tecnologias empregadas nestes equipamentos s o diversas e a manutenc o de alto custo Dentre os equipamentos comercializados no Brasil destacam se e CPAP Smart Virtuoso LX marca Respironics Fornece press o positiva cont nua nas vias respirat rias CPAP apenas para o tratamento da Apn ia Obstrutiva do Sono AOS nos adultos O Sistema fornece diversas op es de tratamento para que o paciente possa se adaptar s suas necessidades CPAP Press o Positiva Cont nua nas Vias Respirat rias PPCVR
38. s o ligados na etapa de pot ncia junto aos Gate dos Mosfet s 9640 as sa das 19 20 e 21 possuem diodos de protec o para que n o fornecam sinais negativos para o controlador quando entrarem em funcionamento pois atrav s destes pinos enviada a tens o de acionamento das fases do motor atrav s dos Mosfet 640 A velocidade controlada a partir da tens o de refer ncia do pino 8 de 6 3V ou seja ao aplicar um valor de 1 5v a 6 3V ao pino 11 verifica se o controle da velocidade 26 0 e 3 JOATNOO 30 ADAJ O Figura 24 PCB de Controle iii Placa de Pot ncia a Q O fea Dhe O g g Figura 25 PCB de Pot ncia O transistor MOSFET de canal P IRF9640 na parte superior conduz quando a tens o de porta est pr xima de OV Por outro lado o MOSFET de canal N IRF640 na parte inferior conduz quando a tens o de pelo menos 5V acima da tens o do dreno por isso usamos resistores PULL UP na sua entrada a fim de garantir essa tens o quando a sa da est em tri state Para acionamento de carga indutiva os trans stores MOSFET devem ser dotados internamente ou externamente de diodos shotky a fim de desviar destes componentes as correntes em sentido contr rio decorrentes da oposi o corrente aplicada a cada enrolamento 217 iv Codificador e Circuito de Protec o 1 Proteq e TTL 74LS145 DI3TORA gv 343950 Figura 26 PCB Proteq O objetivo do circuito proteq a protec
39. s veis para prote o dos circuitos transformador ponte retificadora e filtros Procedimentos de Teste e Valida o do Projeto O procedimento de teste do equipamento a ser desenvolvido apresentar as informa es ao usu rio de forma correta avaliando o que mostrado em seu display e comparado com o projeto inicial O man metro digital ir testar o fluxo de sa da assim poss vel verificar se o sistema de controle funciona de acordo com a configura o definida pelo usu rio Calibra o dos sensores ser conduzida conforme especifica es do fabricante O software desenvolvido ser testado e corrigido atrav s do ambiente de desenvolvimento IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3 desenvolvido pela lar Systems a Testes em caixa Branca Os testes em caixa branca foram realizados atrav s de simula es e emula es atrav s do ambiente de desenvolvimento Embedded Workbench onde foram adicionadas a rea de trabalho informa es de fluxo desejado sob estas Informa es o sistema corrigir o fluxo na sa da Tamb m foi poss vel testar a Interface de teclado e display b Testes em caixa Preta Os testes em caixa preta ocorreram manualmente com teste de mesa sob o c digo fonte as respostas do microprocessador foram analisadas quando 19 havia a necess ria de correc o de um determinado fluxo como modificando a configurac o do equipamento em que o mesmo deve responder pr ximo do tempo r
40. siste em verificar se a press o medida est pr xima da realidade Para este teste ser utilizado um man metro para comparac o de resultados Resultado Esperado Os valores adquiridos ser o comparados aos valores adquiridos pelo man metro desta forma poss vel comparar com a realidade Teste do Sistema Conforme a pr configurac o o sistema dever responder o fluxo pr configurado ao acionar o modo rampa o m dulo passa a fornecer a press o m nima em um determinado tempo pr configurado O sensor mede o fluxo atrav s desta medi o efetua se o controle do fluxo de sa da com uma taxa de amostragem de 500 ms 10 Conclus o A obstruc o das vias a reas durante o sono pode causar ao paciente apn ia obstrutiva e ronco estando sujeito a despertares transit rios repetidos microdespertares e fragmenta o do sono dando lugar a manifesta es como sonol ncia diurna excessiva transtornos da conduta e da personalidade Estas altera es est o igualmente relacionadas com o surgimento de arritmias card acas hipertens o arterial com descanso e principalmente sem o descanso noturno e TE E dl a 2 4 12 isquemia miocardia e morte subita noturna 2d A utilizac o do CPAP como terapia nestes casos possui extrema efici ncia pois permite ao paciente um fluxo permanente em suas vias respirat rias abertas proporcionando uma melhor distribui o do g s nas unidades alveolares O objetivo desenvo
41. static void sndCmd unsigned char ch LCD CMD end ch KKK KKK KA KK KK AK KA KK KK AK KA KK AK KK x pubs kK KK kK AK KK KK e e e AK KKK KK KK x x x void Init LCD sndCmd 0x30 sndCmd 0x30 sndCmd 0x30 sndCmd 0x38 sndCmd 0x8 sndCmd 0x1 sndCmd 0x6 sndCmd OxC Clear void Display16x2 sndCmd 0x38 void Clear sndCmd 0x01 sndCmd 0x03 void SetPosition int linha int coluna if linha gt 1 coluna gt 16 return sndCmd 0x80 linha 0x40 coluna void ShowCursor sndCmd 0x0D void HideCursor sndCmd 0x0C void Print char str for int i O str i 0 itt endChar str i ys void Sprint char str while str sndChar str C NUsersMMAUNDesktopNProjeto Final CPAP C digo versao 3iProjeto Final CPAP C digo versao 3 aplicativo c Page 1 of 4 include msp430x44x h include aplicativo h include adc h define TAXA AMOSTAGEM CONTROLE 1 20 define TAXA AMOSTAGEM CONTROLE 2 4 const unsigned char buff press 0x99 0x9D 0xA3 0xA7 OxAA OxAD OxBO UxB3 UxBb5 UxBA 0 BD 0UxBE UxCl 0g04 PUXxCA UxLCC UXFE 17 volatile unsigned int TempoApp ST_APP st_app ST_APP_RAMPA st_app_rampa Sl APP PRESS O St pressao void Init App Inicio do P40UT PAOUT Retorna PressTabela 40 inicia no m nimo st_app pressao 40 st_app rampa 0 st_app app IDLE unsigned char Retorna Press r
42. t_uchar_4digvirg Retorna_Press buffmenu Print buffmeny St menu DassoJ t case 2 if Verifica Teclado 0 return else switch st_teclado tecla case TEC1 esquerda Diminui Press Atua Pressao st menu passo 1 break case TEC2 direita Aumenta Press Atua Pressao st menu passo 1 break case TEC3 enter SL Tmenlpassod t break case TEC4 esc Seta Press press temp retorna o valor anterior St meng passoYT break break case 3 Clear Print Rampa SetPosition 1 O0 Print min SetPosition 1 1 Convert uchar 2dig Retorna Rampa buffmenu Print buffmenu st meny passoTt t break case 4 if Verifica Teclado 0 return else switch st teclado tecla case TEC1 esquerda Diminui Rampa st menu passo 3 break case TEC2 direita Aumenta Rampa st menu passo 3 break case TEC3 enter Muda Menu PRINCIPAL O break case TEC4 esc Seta Rampa rampa temp retorna o valor anterior Muda Menu PRINCIPAL 0 break include msp430x44x h include menu h include lcd h include timer h include teclado h include aplicativo h tinclude misc h include mma status h define TEMPO MOSTRASENSOR 200 void Menu Status unsigned int press switch case 0 case 1 st_menu passo Clear Print Pressure cm SetPosition 0 9 Convert_uchar_4d
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