Электронный мозг Гоши

Схема Гоши представлена на рисунке 1.

Схема электрическая принципиальная робота-тренажёра для спасателей "Гоша-Н"

Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная модернизированного робота-тренажёра Гоша.

Левая часть схемы от разъёма X3 была таковой до модернизации и осталась почти без изменений какая есть. Эта часть представляет собой датчики и устройства, распределённые по разным частям тренажёра. Правая часть была разработана мной с нуля с учётом выполнения требуемых функций и представляет из себя плату электронной схемы, по габаритам и размещению оставленную на штатном месте предыдущей.

Описание схемы

Сенсорно-индикаторная часть схемы

SH1 – датчик вдоха. Представляет из себя датчик холла (возможна замена на геркон), срабатывание которого происходит при изменении магнитного поля воздействующего магнита до определённого порогового уровня. Сигнал "вдох" формируется на выводе датчика Vout и подаётся на один из входных выводов микроконтроллера.

SH2 – датчик "массаж". Аналогично датчику вдоха формирует сигнал нажатия на грудную клетку и подаёт его на соответствующий входной вывод микроконтроллера.

SS – Датчик удара (от автомобильной сигнализации). Формирует сигнал проведения перикардиального удара при достаточно сильном ударе кулаком по грудине. Сформированный сигнал так же подаётся на отдельную соответствующую ногу микроконтроллера.

S1, S2 и S3 – контакты, выполняющие роль датчиков переломов мечевидного отростка и ключиц. Сигнал перелома мечевидного отростка передаётся на отдельный вывод микроконтроллера, а сигналы перелома правой и левой ключицы передаются по одному проводу на отдельный вывод микроконтроллера безраздельно.

При появлении соответствующих сигналов алгоритм программы фиксирует определённое событие. Кроме того, в программе реализовано отслеживание случаев переломов рёбер, хотя соответствующих датчиков в схеме нет. Хитрость в том, что перелом ребра определяется как слишком частое нажатие на грудную клетку. Эта особенность была введена в тренажёр изготовителем и введена мной при разработке собственной модификации.

VD1, VD2 – светодиодные индикаторы, встроенные в имитаторы глаз для имитации сужения зрачков.

VD3, VD4, VD6-VD8 – Индикаторы панели управления и сигнализации, расположенной на левой руке манекена. Каждый индикатор имеет одно или несколько значений, в зависимости от режима работы:

VD6 – индикатор "Питание". Светится постоянно при включенном питании схемы.

VD3 – индикатор "Массаж". Загорается при нажатии на грудину в режиме обучения или показывает наличие пульса в режиме отчёта.

VD7 – индикатор "Перелом мечевидного отростка". Загорается в случае перелома мечевидного отростка в режиме обучения, или при указании вида повреждения во время отсчёта количества переломов в режиме отчёта.

VD4 – индикатор "Перелом ключицы". Работает по аналогии с VD7.

Дополнительно предусмотрена индикация "перелом ребра" одновременным загоранием светодиодов VD7 и VD4.

VD8 – индикатор "Вдох". Загорается при правильно проводимой искусственной вентиляции лёгких в режиме обучения или для отсчёта количества переломов в режиме отчёта.

К1 – обмотка исполнительного элемента имитатора пульсации сонной артерии.

VD5 – шунтирующий диод для поглощения обратных коммутационных импульсов напряжения.

Элементы управления

S4 – выключатель питания (тумблер) расположенный на панели индикации и управления.

S5 – кнопка выбора режима работы. Расположена рядом с выключателем питания.

Логическая часть схемы

VT1 и VT2 – инверторы сигнала, для приведения всех сигналов к одному стандарту: логическая единица – событие произошло; логический ноль – событие не произошло. Это необходимо для отслеживания условия возникновения прерывания по по единому критерию. Можно взять любые из серии КТ315.

VD9-VD13 – разделительные диоды, формирующие на выводе RB0 (нога 6) микроконтроллера сигнал запуска процедуры обработки прерывания и запрещающие его появление на тех входах микросхемы, для которых сигнал возникновения события от сенсора отсутствует.

Цепочки C2-R9 и C3-R10 предназначены для частичного сглаживания дребезга контактов.

C1 – сглаживающий конденсатор питания схемы от стабилизатора VR1.

R1, R7, R8, R11-R13 – балластные сопротивления для ограничения тока светодиодов.

R17 – подтягивающий резистор. Исключает ложное срабатывание кнопки выбора режима работы накоплением статического заряда на проводе, подключенном к выводу микроконтроллера RB5 (нога 11).

VT3 – транзисторный ключ, коммутирующий питающее напряжение имитатора пульсации сонной артерии.

 

Описание работы схемы

При возникновении любого отслеживаемого события, на выводе микроконтроллера RB0 формируется сигнал команды выполнения процедуры обработки прерываний по внешнему воздействию. Процедура обработки прерывания определяет наличие сигнала на входах RB1, RB2, RB3, RB4 и отрабатывает алгоритм в соответствии с его значением.

Соответствующие сигналы индикации поступают с выходов микроконтроллера RA1, RA2, RA3, RA6 RA7 через балластные сопротивления сразу на соответствующие светодиоды (нагрузочная способность каналов используемого микроконтроллера это позволяет). Сигнал пульсации сонной артерии с вывода RA0 через резистор R14 подаётся на базу ключа VT3.

 

Как видите, схема предельно проста. При этом почти все параметры её работы будут задаваться и отстраиваться программно.

О создании алгоритма программы и его отладке читайте в следующей статье.