ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE

<<E. Fermi>>

72021  FRANCAVILLA FONTANA (Brindisi)

VIA CAPITANO DI CASTRI

Indirizzi: MECCANICA, ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI, ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE

 

ANNO SCOLASTICO 2004/2005

 

LABORATORIO DI T.D.P.

(Tecnologia, Disegno e Progettazione elettronica)

 

 

 

 

PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA ELETTRONICO DI REGISTRAZIONE E VISUALIZZAZIONE DELL’ATTIVITA’  ELETTRICA DEL CUORE CON L’AUSILIO DEI PROGRAMMI ORCAD CAPTURE , ORCAD LAYOUT VERSIONE 9.2 E PROGRAMMA MICROCAM DELLA

 INFO. TEC . SERVICE.

 

 

 

 

Data: 28/04/2005                                       Classe: 5 D/Elettronica

 

 

 

 

 

Docente : Ing. DE PAOLIS PIETRO                                               STUDENTI :  SARACINO FRACESCO

 Docente Tecnico: SANTORO GIUSEPPE                                                                     PIETRO CINIERI

 Assistente Tecnico di laboratorio: MINO PALAZZO                                               CHIRICO FRANCESCO

 

 

 

 

Indice

• Premessa

• Spiegazione dei blocchi

• Progetto di massima

• Organizzazione e temporizzazione delle fasi esecutive

• Foto del circuito realizzato

• Apparecchiatura necessaria

• Collaudo

• Risultati Ottenuti

• Conclusioni

 

 

Premessa

Il sistema elettronico è costituito da tre blocchi funzionali:

Ø     Generatore di funzione

Ø     Amplificatore

Ø     Filtro

Il segnale elettrico, proveniente dai due elettrodi applicati al paziente si presenta all’amplificatore in modo differenziale avente valore compreso fra -0,8 mV e +0,8 mV.  

                                                                  

 

 

Spiegazione dei Blocchi

 

ü     Generatore di Funzione: Non avendo a disposizione in laboratorio una coppia di elettrodi per inviare al sistema l’impulso elettrico, utilizziamo il generatore di funzione in grado di fornire un segnale che abbia le caratteristiche ideali per affrontare tale esperienza.  

ü     Amplificatore: Considerato che il segnale utile proveniente dal generatore di funzione, utilizziamo l’amplificatore per amplificare il segnale applicato in ingresso. Inoltre utilizziamo gli amplificatori operazionali (μA741) perché  presentano un’elevata impedenza d’ingresso, e per semplificare la sbrogliatura del circuito.

ü     Filtro: Considerato che il disturbo è prevalentemente a frequenza di rete a 50 Hz e al di sopra di quella massima di 40 Hz del segnale utile da amplificare, sarà opportuno che tale filtro sia di tipo Notch cosi da avere una forte attenuazione solo per i 50 Hz.    

 

 

 

 

Progetto di massima

Il progetto prevede essenzialmente la realizzazione di un sistema elettronico di registrazione e visualizzazione dell’attività elettrica del cuore, utilizzando i programmi Orcad Capture, Orcad Layout e Microcam della Info.Tec.Service.

Per realizzare il disegno elettronico si viene ad utilizzare il software Orcad (Versione 9.2). per progettare un’apparecchiatura elettronica è necessario sviluppare il circuito elettronico. Il progetto di questo circuito va suddiviso in tre fasi:

- disegno dello schema elettrico;

- realizzazione di un circuito stampato;

- verifica funzionale del circuito.

Il pacchetto Orcad è fondamentalmente  suddiviso in tre parti di cui noi ne utilizziamo solamente due:

• Orcad-Capture;

• Orcad-Layout;

 

Orcad-Capture: è un programma che serve per disegnare lo schema elettrico utilizzando una libreria di simboli con i quali vengono rappresentati i vari componenti. La procedura tipica per il disegno dello schema elettrico può essere suddivisa in due fasi:

 

v    Nella prima vengono richiamati dalla libreria i simboli dei componenti necessari e vengono disposti sul foglio di lavoro nelle posizioni più idonee;

v     Nella seconda fase vengono effettuati i collegamenti previsti

 

Orcad-Layout: nel database creato con il disegno dello schema elettrico sono contenuti sia i simboli dei componenti sia i loro contenitori con le loro dimensioni geometriche esatte. Orcad-Layout consente di modificare lo schema elettrico nel disegno geometrico del circuito e quindi disegnare il layout dei componenti e progettare il circuito stampato.

 

 

                                                                                                                          

                                                                                                         Figura N° 1

 

Nella figura N°1  , e riportato il progetto realizzato con Orcado-Layuot

Il programma Microcam della info. Tec. Service e in grado di prendere il file Gerber RS-274D e di trasformarlo in due file successivi :

 1) File di scontornatura delle piste in formato Camm-GL I, il quale contiene le istruzioni da inviare tramite la porta parallela alla macchina fresatrice;

 2) File di foratura del centro delle piazzole   ( da utilizzare con il programma mcdrill.exe) che invia le istruzioni alla macchina fresatrice per la realizzazione dei fori;

 

 

Organizzazione e temporizzazione delle fasi esecutive:

 

Tutto il lavoro da eseguire può essere suddiviso nelle seguenti fasi:

- disegno dello schema elettrico su PC utilizzando il programma Orcad Capture versione 9.0;

- sbrogliatura , ovvero disegno delle piste di rame partendo dallo schema elettrico, su PC utilizzando il programma Orcad Layout;

- salvataggio del disegno del circuito stampato con Orcad Layout in un file Gerber RS-274D e scrittura di un file per le aperture;

- utilizzo del programma MicroCam in grado di prendere il file Gerber e trasformarlo in due file successivi, uno di scontornatura delle piste in formato Camm-GL I, il quale contiene le istruzioni da inviare tramite la porta parallela alla macchina fresatrice; un altro di foratura del centro delle piazzole ( da utilizzare con il programma mcdrill.exe) che invia le istruzioni alla macchina fresatrice per la realizzazione dei fori;

- realizzazione della scontornatura inviando i dati direttamente alla macchina fresatrice, mediante il programma MicroCam;

- realizzazione della foratura mediante il programma mcdrill.exe

- saldatura dei componenti prescelti, sulla basetta realizzata con la fresatrice:

- collaudo;

- produzione di documentazione: disegni, relazioni, ecc.

 

Foto del circuito realizzato:

 

 

 

 

 

Apparecchiatura necessaria:

 

N°

Ref.

Q.

                                   DESCRIZIONE

1

U1-U2-U3-U4

4

 Amplificatore operazionale  uA 741

2

R1-R3

2

 Resistore  a strato 61.5 KW ± 5% 0.25W

3

R2

1

 Resistore  a strato  2 KW ± 5%,0.25W

4

R4-R6

2

 Resistore  a strato 1 KW ± 5%,0.25W

5

R5-R7

2

 Resistore  a strato 100 KW ±5%, 0.25W

6

R8-R9

2

 Resistore  a strato 15 MW ±5%, 0.25W

7

R10

1

 Resistore  a strato 18 W ±5%, 0.25W

8

R11

1

 Resistore  a strato 560 W ±5%, 0.25W

9

R12-R14

2

 Resistore  a strato 67.7 KW ±5%, 0.25W

10

R13

1

 Resistore  a strato 33.85 KW ±5%, 0.25W

11

C1

1

 Condensatore non polarizzato 94 nF

12

C2-C3

2

 Condensatori non polarizzati 47 nF

13

HEADER3

1

 Connettore a tre ingressi

14

HEADER2

1

 Connettore a due ingressi

15

HEADER1

1

 Connettore a un ingresso

16

-

1

 Basetta di rame monofaccia  20X25

17

-

4

 Zoccolo per CI 8 pin

 

 

 

 

Collaudo:

Strumenti per il collaudo:

Per il collaudo del circuito ci siamo serviti dei seguenti strumenti:

 

1.     Multimetro digitale

2.     Generatore di fuzione ( a tensione e frequenza variabile)

3.     Oscilloscopio

4.     Sonde

5.     Alimentatore (±12V)

 

 

Collaudo dell’amplificatore:

Passiamo ora alla verifica funzionale in regime dinamico simulando un segnale d’ingresso mediante generatore di funzione posizionato su onde sinusoidali di frequenza 40 Hz e livello d’uscita del segnale di 1,6 mV ottenuto attraverso un partitore di tensione in quanto non avevamo a disposizione dei resistori variabili. Con la sonda dell’oscilloscopio posta sull’uscita dell’operazionale U3 valutiamo il livello e la forma d’onda facendo variare la frequenza del generatore tra gli  0,1 Hz e i 40 Hz, se tutto è funzionante dovremo avere un segnale costante di 10 Vpp. Se il livello della tensione d’uscita fosse diverso significherebbe una amplificazione diversa da quella voluta.

 

 

Collaudo Filtro Notch:

Per la verifica del funzionamento del filtro vario la frequenza del generatore attorno i 50 Hz fino ad osservare il minimo valore di uscita dell’operazionale U3; la frequenza letta sull’oscilloscopio dovrebbe essere 50 Hz.

 

 

Risultati Ottenuti:

 

Frequenza [Hz]

Tensione di Ingresso [mV]

Tensione di uscita [Vpp]

32

1,6

11,25

32

1,6

13

40

1,6

11

176

1,6

9

Conclusioni:

Lo studio è stato caratterizzato dalla difficoltà di collaudare il circuito, per via della mancanza nello schema elettrico del circuito convertitore A/D esenziale per far corrispondere al segnale analogico una grandezza che può assumere un’insieme finito di valori, separati uno da l’altro da un intervallo costante. Lo studio ha richiesto molto tempo nella fase di sbrogliatura e nella fase di verifica e test del circuito. Il progetto  è stato ampiamente sviluppato e risolto.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

****