LABSIS
2015
Autores:
Ricardo Pereira (Nº 1120687)
1120687@isep.ipp.pt
Rui Marques (Nº 1120716)
1120716@isep.ipp.pt
Devido ao envelhecimento da população do país, várias doenças motoras e psicológicas são cada vez mais usuais fazendo com que os idosos, e não só, deixem de realizar qualquer tarefa básica como por exemplo administrar a medicação necessária para o melhor funcionamento do seu corpo.
Para colmatar esses problemas decidimos criar um dispensador de comprimidos programavél, que irá dispensar os comprimidos desejados, à hora desejada, na quantidade desejada e avisar o usuário de que deve tomar a sua medicação.
O dispositivo sendo um protótipo é capaz de armazenar e dispensar apenas 2 tipos de comprimidos diferentes. Com a ajuda de um familiar ou amigo o usuário pode programar o dispositivo, caso não o consiga fazer sozinho. É possivél programar a quantidade de comprimidos inicialmente introduzidos nos 2 compartimentos de armazenameto, é possivél programar a hora da toma dos comprimidos, quantas vezes por dia é necessário realizar essa toma bem como a quantidade de comprimidos por toma.
Alem do modo automático o dispositivo permite ao usuário, caso tenha capacidades, ou à pessoa cuidadora entrar no modo manual, que está protegido com uma password, onde pode acionar a ejeção de comprimidos um a um. O dispositivo dispõe ainda de um controlo de temperatura associado a um sistema de referigeração interna.
Toda a programação é realizada através de um teclado (4X3) e toda a informação é apresentada num display (16X2).
O funcionamento do nosso projeto consiste em programar/enviar informação a um micro-controlador atmega88 através de um teclado (4X3) e de vários sensores como um LDR e o sensor de temperatura integrado no RTC. O micro-controlador faz atuar os diferentes atuadores e coloca no LCD a informação necessária, tal como mostra o seguinte diagrama de blocos.
Para demonstrar a ergonomia do nosso dispositivo preparamos algumas imagens representativa.
Para este projeto foi utilizado um micro-controlador atmega88 onde se programou todo os processos que controlam o dispositivo.
Assossiados a este projeto estão vários tipos de atuadores.
São usados pistões eletromagnéticos para impulsionarem os comprimidos do seu armazenamento até a uma caixa exterior:
É usado uma ventoinha e um TEC (thermoelectric cooler) associados ao sistema de referigeração:
É usado, ainda, um buzzer para gerar um som de alarme para avisar o usuário da necessidade de tomar os comprimidos:
Para que estes atuadores funcionem corretamente foi necessário o uso de dois ULN2003, que se trata de um circuito integrado com um vector de sete transistores de Darlington ou par de Darlington capaz de gerar uma amplificação de corrente bastante grande conseguindo 500mA, 50V na saída, conectando dois transistores bipolares para que a corrente que é amplificada pelo primeiro transistor seja amplificada ainda mais pelo segundo, gerando um ganho total igual à multiplicação dos ganhos dos dois transistores.
Alem dos atuadores são usados vários sensores.
É usado um LDR (Light Detector Resistor) para a verificação da abertura da tampa da caixa exterior que indica que o usuário abriu a tampa para retirar os comprimidos:
Para o controlo da temperatura é usado o sensor de temperatura interno do RTC (Real Time Clock), que é um módulo que conta o tempo e o mantem atualizado mesmo depois de desligado, dando assim, sempre a hora certa.
Como já anteriormente refirido, a comunicação entre o usuário e o dispositivo é feito através de um teclado (4X5) da parte do usuário, e através de um LCD (16x2) da parte do dispositivo.
Foi criado um circuito de alimentação utilizando reguladores de tensão, um LM7805 e um LM7812, para que o dispositivo possa ser ligado a uma fonte de alimentação sem problemas de aquecimento ou dano para o circuito.
Alem de todo o material referido foi utilizado outro tipo de material elétrico como por exemplo resisências, condensadores e ainda um transistor para a ligação do buzzer.
O dispositivo apresenta ainda um led que pisca, sendo um dos objetivos do projeto a implementação do trabalho realizado anteriormente adaptando ao projeto escolhido pelo aluno.
Por fim para que o micro-controlador seja programado é necessário conectá-lo a um computador e para isso foi necessário o uso de um programador USBASP.
Para o desenvolvimento do software do nosso projeto usamos mais de 800 linhas de código em linguagem C utilizando o Atmel Studio 6 construindo, aparte, as bibliotecas necessárias para o funcionamento de certos componentes utilizados na execução do projeto. Para demonstração de todo esse trabalho decidimos elaborar alguns fluxogramas representativos da totalidade das funcionalidades do dispositivo.
A seguinte imagem é um fluxograma representativo do código desenvolvido bem como a sua organização.
A seguinte imagem representa a função ADC_vect correspondente as conversões AD
.
Na seguinte imagem é apresentada a interropção que deteta o clique das teclas do teclado.
O seguinte fluxograma representa a função de teste de temperatura.
Por fim é apresentada, na seguinte imagem, a função que testa se é hora de tomar os comprimidos.
Para mostrar os resultados obtidos foi elaborado um esquema que representa os resultados obtidos no LCD e todos os menus que podem ser acedidos dependendo das opções escolhidas, para alem de um video de demonstração.
Com a realização deste projeto, não só foi adquirido imenso conhecimento sobre programação de micro-controladores como também a utilização de diferentes atuadores e sensores. Foi imensamente enriquecedor para o nosso conhecimento dos conceitos de eletrónica e programação que nos foram ensinados durante estes anos.
Este projeto permitiu-nos, ainda, atender a um problema usual da sociedade e trabalhar numa solução para o mesmo, pondo a prova a nossa capacidade de adaptação de tabalhos académicos para a realidade. Para tal adaptação foram necessárias várias recolhas de informação sobre o tema, junto de pessoas do ramo, para que o desenvolvimento do nosso dispositivo atendesse aos requisitos das pessoas para o qual está destinado a ajudar.
Com o modelo de trabalho desta disciplina, foi realmente fomentada a nossa autonomia como grupo e como individuos, pois apenas trabalhamos com as bases do nosso conhecimento e capacidade de pesquisa, ainda que com a ajuda do docente responsável.
[1] Atmega48/88/168—8-bit Atmel Microcontroller with 4/8/16K Bytes In-System Programmable Flash Atmel, 2011
[2] Atmel, http://www.atmel.com/default.aspx
[3] Electrosome —Interfacing LCD with Atmega32 Microcontroller using Atmel Studio. Electrosome, 2013. https://electrosome.com/interfacing-lcd-atmega32-microcontroller-atmel-studio/
[4] Extreme Electronics—4×3 Matrix Keypad Interface – AVR Tutorial. Extreme Electronics, 2010. http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/4x3-matrix-keypad-interface-avr-tutorial/
[5] ULN2003a - Texas Instruments—High-Voltage, High-Current Darlington Transistor Arrays. Texas Instruments, 2015.