АННОТАЦИЯ
Выпускная квалификационная работа содержит: 62 страниц, 12 таблиц,
Цель выпускной квалификационной работы является создание устройства для самоконтроля состояния организма, по регулярным записям трех отведений ЭКГ.
Результаты: разработан оригинальный прототип, корпус, печатная плата, чертежи, рассчитаны надежность, геометрических параметров печатного монтажа, частоты собственных колебаний, стоимость устройства, оценка качества. Устройство – специализированный малогабаритный кардиограф с сенсорным дисплеем, записывающий отведения ЭКГ, может применяться для диспансеризации населения со ІІ группой здоровья, в домашних условиях.
ABSTRACT
The final qualifying work contains: 62 pages, 12 tables, 26 formulas, 25 illustrations, 17 literature sources.
The purpose of the final qualification work is to create a device for self-monitoring of the state of the body, according to regular records of three ECG leads.
Results: an original prototype, a case, a printed circuit board, and drawings were developed, reliability, geometric parameters of printed wiring, frequencies of natural oscillations, cost of the device, and quality assessment were calculated. The device is a specialized small-sized cardiograph with a touch display that records ECG leads, can be used for medical examination of a population with the II health group, at home.
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ........................................................................................................................... 7
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................... 8
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ..................................................................................................................................... 10
1.1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ТЕХНИКИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ..................................................................................................................................... 10
1.2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ........................................................................................................................................ 11
1.3. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ...................................................................................................................... 12
ПЕРСОНАЛЬНОГО САМОКОНТРОЛЯ................................................................................................................ 14
2.1. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ И СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 14
2.2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ.......................................................................................................................... 16
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ УСТРОЙСТВА.......................................................................................................................... 26
3.1. РАЗРАБОТКА ИНТЕРФЕЙСА УСТРОЙСТВА.............................................................................................................................. 26
3.2. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ПО НА ARDUINO...................................................................................................................................... 30
3.3. РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВА.............................................................................................................................. 30
3.4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПО УСТРОЙСТВА.............................................................................................................................. 32
4. АНАЛИЗ РАЗРАБОТАННОГО УСТРОЙСТВА.......................................................................................................................... 33
4.1. РАСЧЕТ НАДЁЖНОСТИ............................................................................................................................ 33
4.2. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕЧАТНОГО МОНТАЖА.................................................................................................................................... 37
4.3. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ................................................................................................................................ 41
4.4. РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ПОКУПНЫХ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ....................................................................................................................................... 42
4.5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА.................................................................................................................................... 45
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ............................................................................................................. 49
5.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ УСТРОЙСТВА.............................................................................................................................. 49
5.2. СХЕМА ТЕХПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВА............................................................................................................................. 49
5.3. РАЗДЕЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НА ГРУППЫ ПО СПОСОБУ ПРОИЗВОДСТВА........................................................................................................................ 50
5.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАЖДОЙ ДЕТАЛИ И
ИСПОЛЬЗУЕМОГО МАТЕРИАЛА................................................................................................................................ 50
5.5. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВА.............................................................................................................................. 51
5.6. ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВА
……………………………………………………………………………57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................................................................................................................... 61
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГОСТ - государственный общесоюзный стандарт; ТУ – технические условия; ЭКГ - электрокардиограмма;
FDM - (Fused Depsition Modelling) технология трехмерной печати, при которой построение объекта идет за счет расплавления нити пластика, которая через экструдер подается на рабочую поверхность;
IDE – (Integrated Development Environment) система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения; SPI – (Serial Peripheral Interface) последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, предназначенный для обеспечения простого и недорогого высокоскоростного сопряжения микроконтроллеров и периферии.
По данным официальной медицинской статистики, сердечно-сосудистые заболевания – главная непосредственная причина инвалидности и смертности населения во всех странах мира. Особенно подвержены кардиологическим заболеваниям лица среднего и пожилого возраста, чаще мужчины. Современные приборы и методы для наблюдения и регистрации болезней сердца доступны не всем из-за их дороговизны.
Поэтому актуальной проблемой в последнее время становится разработка прибора с малыми размерами, высокой надежностью и доступной для большинства населения ценой. Такой прибор должен соответствовать следующим требованиям:
Соблюдение этих требований позволит пользователю измерять ЭКГ и
при необходимости сразу же обращаться к лечащему врачу. Основной задачей прибора является запись и хранение ЭКГ с последующей возможностью передачи записанных ЭКГ на рассмотрение врачу.
Цель данной работы является разработка настольного кардиографа для персонального использования. Для достижения данной цели необходимо решать следующие задачи:
В ходе работы была разработана конструкция устройства для применения в стационарных условиях. Разработана печатная плата, интерфейс,
программный код устройства и разработаны соответствующие чертежи.
Рассчитанные показатели надежности:
Определен класс точности печатной платы, который соответствует 2 классу по ГОСТ 53429-2009 [17].
Произведена оценка качества конструкции: комплексный показатель качества конструкции равен 2,86, что означает высокое качество проектирования данного устройства.
Проведен расчет стоимости комплектующих с учетом транспортно-заготовительных расходов: 4197,15 руб.
Создан интерфейс устройства взаимодействующий с программой написанной для микроконтроллера.
Дополнительно к БТС была разработана технологическая карта производства устройства.
Процесс включает в себя:
а) Производство печатной платы – 70,5 мин;
б) Производство корпуса - 40 мин;
в) Сборка электронного блока – 30 мин;
г) Сборка устройства - 24 мин.
Общее время производства устройства заняло 164,5 минуты или 2 часа 44 минут. Так же были определены сборочные единицы устройства, классифицированы по способу производства.