Σχεδίαση και υλοποίηση ψηφιακού ολοκληρωμένου κυκλώματος για τον έλεγχο αντλίας ελέγχου φαρμάκου

• Κύριος συγγραφέας: Πασακαλίδης, Δημήτρης-Εμμανουήλ
• Άλλοι συγγραφείς: Μπίρμπας, Αλέξανδρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2013
• Θέματα: Έλεγχος αντλίας; Έγχυση φαρμάκου; Γλώσσες περιγραφής κυκλωμάτων; Pump control; Hardware Description Languages; Drug injection

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής ήταν η δημιουργία ενός testbench για το ηλεκτρονικό τμήμα της φορητής αντλίας έγχυσης φαρμάκου με χρήση σύριγγας. Η αντλία έγχυσης φαρμάκου με χρήση σύριγγας υπάρχει σε προγραμματιζόμενη και σε μη προγραμματιζόμενη έκδοση. Για την περίπτωση της προγραμματιζόμενης συσκευής χρησιμοποιείται, για τον έλεγχο, ένα TRIPLEX LCD σε συνδυασμό με τρία πλήκτρα (up, down, enter) και ένα Buzzer. Για τη μη προγραμματιζόμενη, που θα έχουμε σταθερό ρυθμό παλμοδότησης - έγχυσης φαρμάκου, δεν θα υπάρχουν τα εξωτερικά πλήκτρα και το display. Αρχικός στόχος ήταν η δημιουργία μιας μονάδας που να ενεργοποιεί τη συσκευή, να είναι ικανή να αλλάζει τις καταστάσεις της, να ενεργοποιεί όλα τα πιθανά σφάλματα και κάποια πιθανά mismatches, ώστε να διαπιστώνεται η σωστή λειτουργία της. Προφανώς για το σκοπό αυτό ήταν απαραίτητη η “αποκωδικοποίηση” όλων των πιθανών καταστάσεων της συσκευής. Απαραίτητη προϋπόθεση, λοιπόν, ήταν η δημιουργία μιας οντότητας που να μπορεί, βάση προεπιλεγμένων εισόδων, να μεταβάλει την τρέχουσα κατάσταση της συσκευής. Η δυνατότητα επιλογής των εισόδων γίνεται με 3 διανύσματα εισόδων (λέξεις), το καθένα από τα οποία θα μεταβάλλει αντίστοιχα τη κατάσταση της συσκευής. Πρωταρχικός στόχος ήταν η δυνατότητα ενεργοποίησης της συσκευής, επιλογής του mode της (προγραμματιζόμενη ή μη) και εναλλαγής των καταστάσεών της. Για τη μη προγραμματιζόμενη συσκευή οι πιθανές καταστάσεις λειτουργίας της είναι η ΟΝ (ενεργοποιημένη) και η OFF (απενεργοποιημένη). Το μοτέρ λειτουργεί με σταθερό ρυθμό παλμοδότησης επομένως δεν υπάρχουν άλλες πιθανές καταστάσεις. Η προγραμματιζόμενη έχει τη δυνατότητα αλλαγής του ρυθμού κίνησης του μοτέρ. Η δυνατότητα αυτή παρέχεται από τα πλήκτρα UP και DOWN. Κάθε αλλαγή στην τιμή του ρυθμού κίνησης του δρομέα γίνεται αποδεκτή αν και μόνον αν πατηθεί το πλήκτρο ENTER. Οι καταστάσεις, λοιπόν, στις οποίες μπορεί να βρεθεί η συσκευή είναι οι: ΟΝ, ΟFF, UP, DOWN, ENTER, NO_ENTER, MODE 0, MODE 1. Οι καταστάσεις MODE 0, MODE 1, έχουν να κάνουν με την επιλογή της συσκευής. Η MODE 0 αφορά την επιλογή της προγραμματιζόμενης ενώ η MODE 1 τη μη προγραμματιζόμενη. Η NO_ENTER επιλέχθηκε για την περίπτωση που κατά τη μετάβαση σε μια UP ή DOWN κατάσταση δεν έχει πατηθεί τo ΕΝΤΕR. Η ενεργοποίηση των παραπάνω καταστάσεων θα γίνεται με επιβολή του αντίστοιχου bit στην τιμή “1”. Κατά την ενεργοποίηση της προγραμματιζόμενης συσκευής, πραγματοποιούνται κάποιοι έλεγχοι. Στην κατάσταση ΟΝ, το κύκλωμα επίβλεψης της μπαταρίας ανιχνεύει την κατάσταση low battery και dead battery, ενώ ταυτόχρονα ελέγχεται αν οι συχνότητες παλμοδότησης του κινητήρα f1και f2 διαφέρουν περισσότερο από 5%. Πραγματοποιούνται , λοιπόν, κάποιοι έλεγχοι που σαν στόχο έχουν την ανίχνευση σφάλματος στη λειτουργία της συσκευής. Σκοπός, λοιπόν, του δεύτερου διανύσματος ελέγχου είναι η ενεργοποίηση αυτών των σφαλμάτων ώστε να διαπιστωθεί η εύρυθμη λειτουργία των διεργασιών ανίχνευσής των από τη συσκευή. Επιλέχθηκε για το σκοπό αυτό ένα διάνυσμα εισόδου, ενεργοποίησης αυτών των σφαλμάτων, 7 bits. Για να γίνει η συσκευή ΟΝ πρέπει, εκτός των άνω επιτυχών ελέγχων, όλες οι διπλές είσοδοι (mode1-mode2, run1-run2, pause1-pause2) να μην έχουν διαφορετική τιμή (mismatch). Aν συμβεί οποιοδήποτε mismatch error στις εισόδους αυτές χτυπά το buzzer. Η πρόκληση αυτού του σφάλματος έγινε με ένα διάνυσμα εισόδου 5 bits. Υλοποιήθηκαν, λοιπόν, τρεις οντότητες καθεμία εκ των οποίων προκαλούσε μεταβολή στην τρέχουσα κατάσταση της συσκευής, είτε σφάλμα είτε απλώς μετάβαση από OFF σε ON κλπ. Η τελική σύνδεση των τριών οντοτήτων σε μία και η επικοινωνία αυτής της οντότητας με τη συσκευή αποτέλεσε το τελικό στάδιο της διπλωματικής. Η καταγραφή των εξομοιώσεων και η όλη συμπεριφορά του υλοποιηθέν μοντέλου απέδειξε τη σωστή επικοινωνία του με τη συσκευή . Ο κώδικας περιγραφής του μοντέλου εκσφαλμάτωσης της συσκευής έγινε σε VHDL ενώ για τις εξομοιώσεις χρησημοποιήθηκε ο εξομοιωτής της Model Technology V-System και Model Sim.