Projeto Final Laboratório E209 - Simulação de Bomba de Infusão com ATMEGA328

Projeto Final de Laboratório Data Disciplina E209 Profs João Magalhães e Yvo Chiaradia Monitores Thalita Domingos Diego Coutinho Pedro Fraga Thayana Lucero e Ewel Fernandes Conteúdo Projeto final Tema Simulação de uma Bomba de Infusão Nomes Matrículas Contexto Proposta Elaborar uma aplicação que simule o princípio de funcionamento de uma bomba de infusão A bomba de infusão é um equipamento médicohospitalar utilizado para a injeção automática de líquidos como fármacos ou nutrientes com controle de fluxo e volume normalmente na corrente sanguínea de pacientes O esquema de um modelo de bomba de infusão é apresentado na figura a seguir O líquido a ser injetado é armazenado no Reservatório O mesmo possui um orifício na parte de baixo que faz com que o líquido fique gotejando na Câmara de gotejamento O equipamento controla o fluxo e o volume da infusão por meio da velocidade do Mecanismo Rotativo que é composto de motor peristáltico rotativo Por meio do Sensor de gotas do tipo óptico é possível mensurar a quantidade de gotas por unidade de tempo Sabendose o volume de líquido presente em cada gota e a velocidade com que as gotas caem é possível determinar o fluxo No final do mecanismo de infusão ou seja após o líquido passar pelo motor um sensor ultrassônico irá verificar a existência de bolhas na mangueira por onde flui o líquido Caso alguma bolha seja encontrada o equipamento deve parar imediatamente e soar um alarme Com base nestas informações elabore um firmware para o ATMEGA328 que faça a leitura do sensor de gotas e calcule a rotação do motor de forma que o volume seja injetado no tempo desejado Além disto seja capaz de gerar o alarme e parar o equipamento quando detectada a presença de alguma bolha na mangueira Para o cálculo do fluxo considere que cada ml de líquido contém 20 gotas Entradas e Saídas Utilizadas Sensor de Gotas Entrada Digital simulada por um pushbottom com Interrupção Sensor Ultrassônico Entrada Analógica simulada por um Trimpot Multivoltas Motor Peristáltico Rotativo Motor DC controlado por um PWM Alarme Buzzer Digital Interface com o Usuário Comunicação Serial UART Funcionamento de cada Periférico Sensor de Gotas Deteção de Gotas Nível Lógico de Saída Não Baixo Sim Alto Sensor Ultrassônico Faixa de Leitura do Sensor 0 a 20 centímetros Saída do Sensor 0 a 5 Volts inversamente proporcional à Distância Distância da Tubulação 5 centímetros Motor Peristáltico Rotativo Tensão de Operação Linear 5 Volts com 100 da rotação Vazão entregue Linear 450 ml por hora com 100 da rotação Interface com o Usuário Tipo de Dado Direcionamento Mensagem String Saída de Dados Entre com o volume Inteiro Entrada de Dados Volume 3 dígitos String Saída de Dados Entre com o Tempo de Infusão em minutos Inteiro Entrada de Dados Tempo 3 dígitos Inteiro Saída de Dados Erro em Porcentagem Como é calculado o erro O erro a ser apresentado ao usuário é calculado a partir da comparação entre o fluxo definido para o motor e o fluxo real presente na câmara de gotejamento utilizando a seguinte equação 𝐸𝑟𝑟𝑜 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑙𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 100 1 Exemplo O usuário necessita que seja injetado no paciente 300 ml de um determinado líquido em um período de tempo de 3 horas Com base nas informações inseridas podese perceber que é necessário que o motor opere de tal forma que seja injetado no paciente um fluxo de 100 ml por hora do líquido 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑢𝑠ã𝑜 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑢𝑠ã𝑜 𝑚𝑙 ℎ 2 Como o motor à 100 de potência injeta 450 ml de líquido por hora é necessário que opere com uma potência de 2222 para que seja injetado 100 ml por hora 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 100 3 Definida a potência o motor é ligado para que o líquido seja injetado no paciente e o monitoramento do sensor de gotas presente na câmara de gotejamento é iniciado Com base no intervalo de tempo medido entre a detecção de duas gotas é possível determinar o fluxo real de gotas utilizando a seguinte expressão 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐺𝑜𝑡𝑎𝑠 𝐷𝑒𝑡𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 005 𝑚𝑙 ℎ 4 De posse dos fluxos definido e real basta calcular o erro utilizando a equação 1 e apresentalo ao usuário Fluxograma de Funcionamento Instruções Os equipamentos e componentes devem ser devolvidos no almoxarifado em pleno estado de funcionamento após cada utilização O Projeto será desenvolvido em dupla Caso a turma de laboratório possua um número ímpar de alunos será permitida a formação de um trio A nota do projeto será atribuída de maneira individual Não será aceito apresentação utilizando quaisquer ferramentas computacionais de simulação como TinkerCad ou SimulIDE O projeto deve ser desenvolvido utilizando o ATMega 328 Kit de desenvolvimento Arduino com os componentes necessários para utilização dos periféricos montados em protoboard ou PCI Não será aceito a utilização de quaisquer instruções fornecidas pela IDE do Arduino como por exemplo o delay o Serial o void setup o void loop Data de Apresentação L1 Sextafeira dia 3006 às 19h30 na sala 4 do Prédio 3 L2 Segundafeira dia 2606 às 19h30 na sala 7 do Prédio 3 L3 Sextafeira dia 3006 às 17h30 na sala 7 no Prédio 3 L4 Segundafeira dia 2606 às 10h na sala 7 do Prédio 3 L5 Quartafeira dia 2806 às 21h30 na sala 7 no Prédio 3 L6 Quartafeira dia 2806 às 08h00 na sala 7 do Prédio 3 L7 Quartafeira dia 2806 às 10h na sala 7 do Prédio 3