آشنایی با پروژه هوشمند سازی جک پانل اتاق آکوستیک ادیومتری

هدف از پروژه :

کیفیت و بهره وری را در شنوایی بالا ببریم.الان با توجه به پیشرفته شدن دستگاه ها و همچنین برای سهولت کاربری و بهینه سازی سیگنالهای ارتباطی بین دستگاه ها و بیمار و مونیتورینگ دقیق شرایط آزمایش , استفاده از تجهیزات پیشرفته تر ضروری به نظر می رسد .

این  سیستم مجهز به اندازه گیری دمای اتاق با سنسور ، ساعت و تقویم  دقیق  با قابلیت تنظیم  توسط  کیپد، کرنومتر ،  نویز گیر صدا بوسیله میکرفون ، کنترل سیستم نور و تهویه اتاق و ارتباطات بی سیم می باشد که برای باز بودن در و سیستم تشخیص حریق تعبیه شده است. دستگاه فوق با قابلیت های ذکر شده  و حتی مجهزتر می تواند  کمک شایانی به برقراری یک ارتباط هوشمندانه بین ادیولوژیست و بیمار کند و تاکنون هم نمونه داخلی و خارجی آن در سیستم شنوایی سنجی ساخته نشده است .

آناتومی و فیزیولوژی :

در بین حواس پنجگانه انسان ها بی شک حس شنوایی مهمترین است. گوش دارای اندامهای مجزای شنوایی و تعادل است که صداهای دنیای اطرافمان و اطلاعات درونی درباره وضعیت و حرکتمان را تشخیص میدهد. مغز اطلاعات گوشها را با اطلاعات حاصل از گیرنده‌های موقعیت در عضلات ، تاندونها و مفاصل و اطلاعات بینایی بدست آمده از چشمها ترکیب می‌ کند. ترکیب این اطلاعات باهم ما را قادر می‌سازد تا بدون از دست دادن تعادل در جهات مختلف حرکت کنیم را تشخیص می‌ دهد

شنوایی سنجی عمده‌ترین روش ارزیابی شنوایی است. شنوایی سنجی با صدای خالص و گاها شنوایی سنجی گفتاری ، جهت برآورد شدت ، محل و نوع اختلالات شنوایی بکار می‌روند.

15 دسی بل (شنوایی نرمال) / 26 دسی بل (افت ناچیز) / 41 دسی بل (افت ملایم) / 55 دسی بل (افت متوسط) / 70 دسی بل (افت نسبتا شدید) / 90 دسی بل (افت شدید) / بیشتر از 90 دسی بل (نا شنوا)

معرفی جک پانل :

برای ارتباط سیگنالهای دستگاه ادیومتری که در بیرون اتاقک آکوستیک اودیومتری قرار میگیرد با گیرنده و پخش کننده های صوتی که در داخل اتاقک قرار میگیرند از رابطی که معمولا "جک پانل" نامیده میشود استفاده می گردد. نمونه ی موجود در بازار داخلی و خارجی کاملا ابتدایی بوده و نیازهای کاربر را برآورده نمی سازد.ساخت چنین رابطی با امکانات بیشتر به افزایش کیفیت شنوایی سنجی و راحتی کاربر می انجامد و دارای زمینه ی فروش تجاری است .

بخش های جک پانل :

• ساعت : زمان آزمون برای شنایی شناس برای بهره وری ساعات کلینیکی و نیز جلوگیری از خستگی بیش از اندازه بسیار مهم است . با طراحی ساعت دجیتالی  شنوایی شناس از زمان شروع و خاتمه ی آزمون و مدت زمانی حضور بیمار کاملا مطلع میشود چون به سیستم  کورنومتر مجهز شده است.

• دما : نمایش دما روی نمایشگر جک پانل صرفا برای جلوگیری از بد شدن حال بیمارانی  است که یا سن بالا و یا سن پایینی دارند.

• میکرفون: وجود نویز زمینه در کلینیکهای شنوایی گاهی مانع از ازیابی دقیق و در نتیجه خطا در انجام آزمایشهای شنوایی سنجی می گردد و به همین دلیل مانیتورینگ مرتب صداهای موجود در داخل و خارج اتاقک برای اشراف بیشتر بر آزمونها ضروری است به همین منظور میکروفونی در جک پانل تهیه گردیده تا بتواند صدای بیشتر از حد آستانه را تشخیص دهد که ار در شرایطی میزان نویز زمینه از حد استاندارد بالاتر بود آزمون موقت شده و اقدام به کاهش نویز شود که این را با صدای بوق و مشاهده روی صفحه نمایشگر میفهمیم.

• کنترل تهویه و روشنایی : در اتاقک ادیومتری برای جلوگیری از مصرف بی رویه ی انرژی و کوتاه شدن مسیرهای انتقال برق و حذف کلید روشنایی مجموعه کلید روشنایی دیمری نیز روی جک پانل طراحی و مونتاژ شد.تهویه هم به صورت دیمری برای بهبود و بالابردن سرعت عملکرد بالینی بیمار و ادیولوژیست در شرایط  دمایی خاص بکار گرفته و تنظیم می شود

• درب اتاق به صورت بی سیم : برای جلوگیری از بازماندن درب اتاق ادیومتری  سیستمی به صورت بی سیم طراحی شده  و با باز ماندن در فعال شده است و به  شنوایی شناس آلارم  می دهد.یک ضرب المثلی   وجود دارد که ادیولوژیست ها  می گویند : “صدا از آب دزد تر است “

• سیستم تشخیص حریق به صورت بی سیم : به دلیل استفاده ی مکرر از دستگاه های الکترونیکی خارج و داخل اتاقک ممکن است اتصال سیمی ویا گرم شدن آنها امکان ایجاد حریق نماید که در این صورت وجود نمایشگر دود و حریق میتواند از بروز خسارات جانی و مالی ناشی از حریق جلوگیری کند.ضمنا کلیه ی امکان ارتباط دستگاه ادیومتر با بیمار از طریق فیش های  مرسوم همچنان باقی است.

نمایی از برد الکترونیکی :

مبدل آنالوگ به دیجیتال :

ADC  یک ولتاژ ورودی آنالوگ را از طریق تبدیل های متوالی به یک مقدار دیجیتال 10 بیتی تبدیل می کند.برای شروع یک تبدیل آنالوگ به دیجیتال , باید مقدار منطقی یک در بیت ADCS نوشته گردد.این بیت تا زمانی که عمل تبدیل در حال انجام است یک باقی می ماند و با اتمام تبدیل توسط سخت افزار پاک می شود.

سنجش زمان :

به منظور سنجش زمان از RTC (Real Time Clock) استفاده می­شود. آی­سی DS1307 یکRTC  با استفاده از کریستال مجزا بر روی پایه­های آن است که ثانیه، دقیقه، ساعت، روز ماه، ماه، روز هفته و سال را با در نظر گرفتن سال کبیسه می­شمارد و تا سال 2100 اعتبار دارد.  فرکانس کریستال بایستی 32.768کیلو هرتز باشد. آی­سی با استفاده از پیش تقسیم کننده 1 به 215 که در داخل خود دارد، از روی این فرکانس ,ثانیه را با فرکانس 1 هرتز می­شمارد.

کنترل نور و تهویه :

به منظور تنظیم شدت روشنایی اتاقک آکوستیک و همچنین سرعت فن مربوط به تهویه­ی آن لازم است که از یک کاهنده ی ولتاژ متناوب استفاده شود. مدار­های برشگر (چاپر) با قطع بخش­هایی از شکل موج سینوسی برق، میزان ولتاژ مؤثر آن را کاهش می­دهند.

انواع مدولاسیون :

مدولاسیون انواع مختلفی دارد. همچنین مدولاسیون به انواع آنالوگ و دیجیتال هم تقسیم می‌شود. برای اشاره به مدولاسیون‌های دیجیتال بیشتر از اصطلاح کلیدزنی (Keying) استفاده می‌شود.

در مدولاسیون سیگنال فرکانس بالا (حامل) بر اساس سیگنال پیام تغییر داده می‌شود. سیگنال حامل خواص مختلفی دارد که می‌تواند بر اساس سیگنال پیام تغییر داده شوند و از این رو انواع مختلفی از مدولاسیون پدید می‌آید.

• مدولاسیون دامنه (AM): سطح یا دامنهٔ سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود.
• مدولاسیون فرکانس (FM): فرکانس سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود.
• مدولاسیون فاز (PM): فاز سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود.
• مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود برهم(ofdm):پهنای باندبین چند زیرحامل که برهم عمودهستند تقسیم می شود.

روش های مدولاسیون علاوه بر آن که امکان گنجاندن اطلاعات را بر روی سیگنالی که انتشار موثرتری دارد فراهم می کند، این امکان را نیز می دهد که چند سیگنال دارای طیف همپوشان از طریق یک کانال انتقال یابند، این مفهوم را مالتی پلکس نام دارد.

در این پروژه فرستنده  سیگنال کد شده را با امواج رادیویی  AMهمراه میکنیم و در گیرنده ,امواج رادیویی را از  سیگنال کد شده جدا می کنیم.

ارتباطات بی سیم :

وضعیت درب اتاق به صورت بی سیم (برای این منظور از یک شاسی فشاری در فاصله درب و قاب استفاده می شود که به محض باز شدن درب مداری را فعال می کند) / سنسور اعلام حریق 

فرستنده و گیرنده­ی ASK به کار رفته در این پروژه  در شکل  مشاهده می­شوند. هر یک از فرستنده­ها توسط یک  کد کننده (Encoder) تغذیه می­شوند که در این­جا آی­سی PT2262 می­باشد. این آی سی 4 بیت دیتا را با به همراه 8 بیت آدرس کد کرده و بر روی پایه­ ی خروجی خود (DOUT)، به مدولاتور ASK می­فرستد.

در مدار گیرنده از آی­سی PT2272 به عنوان کد گشا استفاده می­شود که دیتا دریافتی بر روی پایه DIN را در صورتی که آدرسی مشابه با آدرس تنظیم شده بر روی پایه­های آدرس خود داشته باشد دریافت کرده و بر روی پایه­های دیتای خروجی که 4 بیت است می­فرستد.  

چگونگی آرایش  پایه های مدار سنسور حریق :

پایه های 3 و 4 در عملکرد عادی سنسور به هم متصل هستند ولی در هنگامی که دود تشخیص داده شود یا این که تغذیه سنسور قطع شود از یکدیگر جدا می شوند. بنابراین با متصل کردن پایه 3 به زمین و اتصال پایه ی 4  به تغذیه ی مدارمیتوان سیگنال وضعیتی مطابق جدول  را بر روی پایه ی 4 مشاهده نمود:

• وضعیت صفر : سنسور در وضعیت عادی
• وضعیت یک : دود تشخیص داده شده و با تغذیه سنسور قطع می گردد .

نکته ­ی مهم در اینجا این است که آشکار ساز حریق علاوه بر ارسال هشدار به رابط هوشمند اتاق، بایستی به سیستم اعلام حریق مرکزی نیز متصل باشد. بنابراین سیگنال وضعیت ایجاد شده علاوه بر ارسال هشدار از طریق سامانه بی سیم پیاده شده به رابط هوشمند اتاق، یک خروجی رله نیز ایجاد می­کند. با توجه به نیاز رله به جریانی بالا، لازم است که سیگنال وضعیت تقویت جریانی شده وسپس به یک رله 9 ولت اعمال گردد. این رله دارای یک پایه مشترک، یک پایه NO و یک پایه NC است. در حالت غیر فعال، پایه NC به پایه مشترک متصل است و پایه NO قطع می­باشد. پس از فعال شدن وضعیت این دو پایه برعکس می شود.

نتیجه گیری :

نوآوری های انجام شده در این طرح = ساخت جک پانلی هوشمند به صورت نیمه صنعتی که ارتباط بین ادیولوژیست و بیمار و  همچنین مانیتورینگ آزمونهای شنوایی را ارتقا میدهد، در ضمن فرامین را بدون نیاز به سیم ارتباطی صادر می نماید.

آینده =

• راه اندازی و نصب اکولایزر صدا با LCD گرافیکی

• پیغام اتوماتیک بی سیم سیستم اعلام حریق به آتش نشانی توسط باند  اختصاصی

• به کار افتادن اتوماتیک سیستم تهویه  توسط حسگر دما

با تشکر از سرکار خانم نیلوفر حسن