4.4 DESCRIPTION FONCTIONNELLE DU DEUXIEME DEGRE

4.4.1 Etude de FP2 et FP3

Etude FONCTIONNELLE de la fonction FP2

Rappel : Cette fonction permet d’obtenir une information sur la rotation du moteur à partir d’un disque à trous monté sur l’arbre moteur et d’un capteur de type fourche optique.

DECOUPAGE FONCTIONNEL DU 2^ème DEGRE

1. Schéma fonctionnel de degré 2 :

2. Présentation de FS21 (Captage rotation moteur) :

Rôle : capter l’information rotation à partir d’un disque à trous disposées régulièrement et d’une fourche optique.

• INFO ROTATION : information physique sur la rotation du moteur (issue du mouvement du disque à trous à travers le faisceau émis dans la fourche optique).
• Sortie :MOT_SNS : signal issu du capteur à fourche et image de la rotation du disque à trous et donc de celle du moteur de l’IVAC.

3. Présentation de FS22 (Mise en forme) :

• Rôle:la fonction FS22 réalise la mise en forme du signal issu du capteur à fourche. Le signal d’entrée MOT_SNS a la forme suivante :MOT_SNS

Ceci justifie une mise en forme afin d’attaquer une entrée du microcontrôleur.

Description des entrées et sorties :

• Entrée :MOT_SNS :signal analogique issu d’un capteur à fourche permettant de contrôler la rotation de l’arbre du moteur.
• ortie :INT- : signal logique issu de la mise en forme de MOT_SNS

 

 

Etude FONCTIONNELLE du deuxième degré de la fonction FP3

1. Rôle : la fonction FP3 pilote la rotation du moteur entraînant l’organe mécanique qui agit sur la tubulure (principe péristaltique).

2. Schéma fonctionnel de degré 2 de FP3 :

3. Description des entrées et sorties :

Entrées :
• SAFETY : signal logique actif au niveau logique bas: blocage du moteur
• MECH : signal logique actif au niveau logique bas : commande de la mise en rotation du moteur
• BATT : tension d’alimentation continue (6V) utilisée pour alimenter le moteur.
• +V :utilisée pour alimenter le circuit de commande du contrôle du moteur (alimentation commutée lors de l’initialisation par le microcontrôleur).

Sortie :
• ROTATION :fréquence de rotation du moteur fonction de la forme du signal MECH

4. Description des fonctions secondaires :

1. FS31 : fonction permettant la mise en sécurité de l’IVAC en freinant le moteur et en le maintenant à l’arrêt quel que soit l’état de la commande MECH. Ceci est réalisé en pilotant un transistor MOS qui court circuite le moteur à courant continu.

Entrées :
• SAFETY :signal logique actif au niveau logique bas: blocage du moteur
• BATT :tension d’alimentation continue (6V) utilisée pour alimenter le moteur.

Sorties :
• COIL- :borne – du moteur de l’IVAC (COIL est le terme anglais pour bobine).
• MOT+ : borne + du moteur.

2. FS32 : fonction réalisant la mise en forme du signal de commande MECH, afin de piloter la rotation du moteur de la pompe. Elle permet aussi de limiter la durée de commande de ce même signal MECH si ce dernier présente un état actif trop long (problème au niveau de la commande !).

Entrées :
• MECH : signal logique actif au niveau logique bas : commande de la mise en rotation du moteur
• +5V :tension d’alimentation continue de 5V.
• +V :utilisée pour alimenter le circuit de commande du contrôle du moteur (alimentation commutée lors de l’initialisation par le microcontrôleur).

Sortie :
• CDE : signal analogique de commande de l’organe de puissance pilotant le moteur.

3. FS33 : fonction contrôlant l’énergie fournie au moteur en fonction de la commande imposée. Elle permet aussi de ralentir la montée du courant lors du démarrage du moteur afin de limiter les contraintes mécaniques.

CDE : signal analogique de commande de l’organe de puissance pilotant le moteur.
• +V :utilisée pour alimenter le circuit de commande du contrôle du moteur

Sortie :
• COIL- : borne – du moteur de l’IVAC.

4. FS34 : moteur de la pompe (moteur 6V).

Entrées :
• MOT+ : borne + du moteur.
• COIL- : borne – du moteur de l’IVAC.

Sortie :
• ROTATION : fréquence de rotation du moteur fonction de la forme du signal MECH.

5. FS35 :délivre une tension continue de 5V à partir de la tension fournie 6V.

Entrée :
• BATT : tension d’alimentation continue (6V) utilisée pour alimenter le moteur.

Sortie :
• +5V :tension d’alimentation continue (pour les structures logiques)

Remarque sur les alimentations :

La fonction FS32 nécessite la tension +5V fabriquée à partir de la tension d’alimentation du moteur BATT (+6V). La tension +V (égale à 6V) est commutable par le microcontrôleur à l’initialisation de l’IVAC (après avoir réalisé un certain nombre de contrôles concernant son bon fonctionnement).

4.4.2 Etude de FP5, FP6, FP11 et FA1

Schéma fonctionnel de degré 2 de FP5:

ETUDE FONCTIONNELLE DU DEUXIEME DEGRE DE LA FONCTION FP5

FS5.1 interface commande

• Rôle : Recevoir une commande manuelle du personnel soignant qui veut utiliser la pompe ou l'arrêter.
  Action brève sur le bouton marche arrêt.
  Anti rebond pour ne prendre que la première commande.

Entrées:
• BATT :tension de la batterie 6v .Action sur le bouton poussoir : mise en marche ou arrêt de la pompe.

Sortie:
• Power-switch : tension qui reflète l'état du bouton poussoir.

FS5.2 trigger

• Rôle : Eviter la prise en compte des rebonds sur le boutons poussoir .

Entrées:
• BATT
• Power-switch

Sorties:
• Dclock :signal d'horloge pour la deuxième bascule d montée en diviseur par 2. Chaque front montant correspond à une action sur le bouton poussoir.

FS5.3 Mémoriser les commandes

• Rôle : Mémoriser le premier appui sur le bouton poussoir marche arrêt et prendre en compte les demandes d'arrêt produite par la fonction FP11.

Entrées:
• BATT
• Dclock
• SHUT-DOWN : signal logique délivré par le micro-contrôleur pour permettre la commande d'arrêt.

Sorties:
• Cde alim : commande d'alimentation . Signal de sortie de la bascule, commande à travers le transistor Q5.3 la réalisation de la tension secondaire +V à partir de la tension BATT.
• POWER-SENS: utilisé par le microcontrôleur pour connaître l'état de la commande d'alimentation.

Fs5.4 commutation alimentation:

• Rôle :Délivrer à partir de la batterie et de la commande de mise en marche les tensions secondaires utilisées par la pompe. Ces tensions ne sont pas produites quand la pompe est à l'arrêt pour limiter la consommation électrique

Entrées:
• BATT
• Cde alim :Commande de l’alimentation

Sorties:
• +V : Tension issue de Batt, utilisée pour la génération des autres tensions stabilisées utilisées par la pompe .
• Information visuelle de mise en route. Une led située au dessus du bouton marche arrêt permet de visualiser l'état de la pompe.

Fs5.6 Fonction accumulation d'énergie (non étudiée)

Convertir la tension issue du secteur 220v ac.

Générer un signal ac sens qui permet de détecter la présence du secteur.

Fs5.7 Fonction régulation d'énergie(non étudiée):

Permet de charger la batterie.

ETUDE FONCTIONNELLE DU DEUXIEME DEGRE DE LA FONCTION FP6

FS6.1 génération signal audible

• Rôle : produire des "beeps" significatifs

Entrées:
• +V
• AUDIO Signal rafale : de fréquence 0.5khz,1khz ou 2khz durant 0.5s ou 1seconde; produit par le micro contrôleur.

Sorties:
• Informations sonores : un beep selon l'information.
• V-hp tension au collecteur de Q6.1. Il apparaît une surtension due au haut parleur quand on bloque q6.1.

FS6.2 détection bobine.

Rôle :
• Si le haut parleur fonctionne, il peut être modélisé par une bobine. Fs6.2 permet de détecter la surtension creée par le haut parleur quand on lui envoie le signal audio.

Entrées:
• >+V
• V-hp

Sortie:
• AUDIO-DETECT :pour une tension v-hp supérieure à +V+1.2 v q6.2 est rendu passant.

FS6.3 test HP

Rôle :
• Produire un signal logique qui signale la détection de la surtension donc du fonctionnement du HP

Entrées :
• +V
• AUDIO-DETECT

Sortie :
• AUDIO-SENS : signal logique qui traduit le bon fonctionnement du haut parleur

ETUDE FONCTIONNELLE DU DEUXIEME DEGRE DE LA FONCTION FP11

Description des fonctions secondaires de FP11:
• FS11.1 Traitement
  • Rôle: Gérer les informations de sécurité de la pompe et élaborer des consignes en conséquence.
  • Entrées:
    • DATA
    • Info-secur:les informations de détection du fonctionnement du haut parleur, de la commande marche arrêt et de la détection de gouttes peuvent être analysées et transitent par ce signal logique.
  • Sorties:
    • SEL(0.2): bus logique de trois fils qui permet de sélectionner la sécurité.
    • DATA:informations issues de Fp8 qui signalent la présence d'un défaut.
    • LED: signal logique issu du micro contrôleur permet d'allumer ou éteindre la led2.
    • AUDIO
    • SHUT-DOWN
• FS 11.2 Sélection de la sécurité à contrôler:
  • Rôle :permettre le choix d'une sécurité à contrôler.
  • Entrées:
    • BATT,AUDIO-SENS,Power sens
    • Goutte: signal logique issu de fs72: le niveau haut indique la détection d'une goutte.
  • Sortie:Info secur

Fonction annexe FA1

• Rôle: purement pédagogique. Cette information visuelle est à la disposition de l'élève pour lui permettre de valider l'étude de logicielle.
• Entrées :
  • +5v tension issue de la carte 68hc11. Un strap (le 2) permet d'utiliser le +5V pour un fonctionnement autonome de la carte "BpHp" avec comme unique alimentation celle du 68hc11 si on ferme aussi le strap1.
  • LED issue du micro contrôleur permet d'allumer ou éteindre la led2.
• Sortie: Info visuelle pour l'élève

4.4.3 Etude de FP7

Présentation : Sur l’objet technique réel : IVAC la détection de gouttes permet de s’affranchir d’un certain nombre de problèmes.

• L’opacité plus ou moins importante du tuyau dans lequel circulent les gouttes.
• L’opacité des gouttes.
• Le phénomène de buée qui perturbe le fonctionnement normal.

Dans la pratique, on n’imagine pas un opérateur (infirmier…) régler en permanence la détection de gouttes suivant qu’il y ait par exemple plus ou moins de buée. Ce réglage se fait automatiquement par l’appareil qui signale de plus toute anomalie de fonctionnement. L’IVAC possède donc un asservissement pour détecter le passage des gouttes.

Il faut effectuer des réglages sur la maquette pour :
• S’affranchir de l’opacité du tuyau dans lequel circulent les gouttes.
• S’assurer que les gouttes sont effectivement détectées.
• Adapter les réglages en cas d’opacité supplémentaire du tuyau due à la buée.
• Ne pas exciter l’alarme en cas de dépassement des réglages.

Schéma fonctionnel de degré 2 :

ETUDE DE DEGRE 2 DE FP7

• Rôle: Générer un signal de commande pour la détection des gouttes
• sortie:Com opto : courant continu de commande de l’optocoupleur. Il est compris entre 0,3 mA et 2,5 mA environ.

FS 7.2

• Rôle : Transformation optique-électrique de la détection des gouttes
• Entrée:
  • Com-opto
  • INFO GOUTTE
• Sortie:Goutte: tension logique (CMOS alimenté en 5 V).

FS 7.4

• Rôle : Alarme visuelle (protection de FS72)
• Entrée:Alarme: tension continue comprise entre 60 mV et 0,6 V environ.
• sortie:Information visuelle : une goutte est présente.

4.4.4 Etude de FP8, FP9 et FP10

SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 DE FP9

FS9-1: Lecture des informations Lignes

La commande des lignes est assurée par un circuit latch à 8 bascules D (U9.2).

Entrées :
• WR0 : signal logique actif sur front montant. Si WR0=, la valeur DATA présente en (D0-D7) correspond à une information de ligne.
• RST- : signal logique actif à l’état bas. Si RST-=0, les circuits de la carte affichage sont remis à zéro.
• DATA (D0-D7) : Bus de données de 8 bits associé au microcontrôleur par lequel vont transiter les commandes de sélection de lignes supports des informations Volume, Débit, Mode de fonctionnement et Défaut.

Sortie :
• CdeRow : (CdeRow0-CdeRow5) : 6 signaux actifs à l’état bas. Commande des afficheurs et DEL sélectionnés.

FS9-2 : Adaptation en courant

L’alimentation en courant de chaque élément lumineux est assurée par l’une des 6 sources d’intensité de courant constant réalisées par des structures à transistors MOS.

Les lignes 0-1-2-3-4 concernent les segments des afficheurs rouges et les DEL rouges, elles sont alimentées par des sources de 17mA.

La ligne 5 qui concerne les DEL jaunes est alimentée par une source de 21mA pour obtenir une brillance des DEL jaunes similaire à celle des DEL rouges.

Entrée :
• CdeRow : (CdeRow0-CdeRow5) : 6 signaux actifs à l’état bas. Commande des afficheurs et DEL sélectionnés.

Sortie :
• ROW0, ROW1, ROW2 ROW3 : commandes des afficheurs 7 segments dont l’intensité de courant de 17mA est constante.
• ROW4 : commande des voyants DEL rouges. L’intensité de courant de 17mA est constante.
• ROW5 : commande des voyants DEL jaunes. L’intensité de courant de 21mA est constante.

FS9-3: Lecture des informations Colonnes

La commande des colonnes est réalisée par un circuit latch à 8 bascules D (U9.1). Chaque colonne est validée séquentiellement durant 2,5ms toutes les 20ms.

Le multiplexage ainsi réalisé permet d’obtenir pour chaque élément d’affichage, une puissance consommée égale à 1/8 de la puissance maximale qui lui est fournie.

Entrées :
• WR1 : signal logique actif sur front montant. Si WR1=, la valeur DATA présente en (D0-D7) correspond à une information de colonne.
• RST- : signal logique actif à l’état bas. Si RST-=0, les circuits de la carte affichage sont remis à zéro.
• >DATA (D0-D7) : Bus de données de 8 bits associé au microcontrôleur par lequel vont transiter les commandes de sélection de colonnes supports des informations Volume, Débit, Mode de fonctionnement et Défaut.

Sortie :
• CdeCol : (CdeCol0-CdeCol7) : Mot de 8 éléments binaires actifs à l’état haut portant les informations de validation de colonne.

FS9-4 : Adaptation en courant

Fonction réalisée par une structure de 8 transistors MOS (Q9.1-Q9.8), situés sur la carte Affichage.

Entrée :
• CdeCol : (CdeCol0-CdeCol7) : Mot de 8 bits actifs à l’état haut portant les informations de validation de colonne.

Sortie :
• COL : (COL0-COL7) : 8 signaux de validation des colonnes. Un seul signal est actif à la fois (actif à l’état haut). Les transistors Q9.1-Q9.8 sont des interrupteurs commandés par l’information CdeCol.

FS9-5 : Visualisation et mesure des courants dans les segments

Sur les afficheurs 7 segments :

• Informations visuelles sur 4 digits. Affichage de la valeur du volume à infuser programmé (VTBI) ou du volume déjà infusé.
• Informations visuelles sur 3 digits. Affichage de la valeur du débit de la pompe en cours de fonctionnement.
• Le mode de fonctionnement RUN (perfusion en cours) et signalé par le déplacement vertical d’une barre sur le digit des milliers. Le mode de fonctionnement HOLD (pause dans la perfusion) est signalé par l’affichage du mot « hold ».
• Informations visuelles sur 2 digits. Affichage des codes relatifs aux défauts

Les quatre afficheurs 7 segments sont validés par les lignes 0,1,2 et 3.

Pour contrôler le bon fonctionnement de chaque segment, la tension présente sur la sortie de ligne VROW (image du courant dans un segment) est prélevée et présentée à l’entrée du convertisseur Analogique/Numérique du 68HC11.

Les voyants DEL soulignent les indications actives présentes en face avant (unité de la mesure; affichage volume ou débit, passage en fonctionnement KVO). Chaque DEL est commandée par la matrice ligne/colonne mais les tensions de commandes des lignes 4 et 5 ne sont pas testées.

Entrées :
• ROW : (ROW0-ROW5) : 6 signaux actifs à l’état haut dont l’intensité de courant est constante.
• COL : (COL0-COL7) : 8 signaux de validation des colonnes adaptés en courant.

Sorties :
• INFO-VISU : Signaux visuels issus des afficheurs et des voyants DEL.
  Informations Visualisées :
  • Volume et Débit : Informations visuelles sur 4 digits et 6 voyants lumineux.
  • Mode : RUN/HOLD, Informations visuelles sur 4 digits.
  • Défaut : Informations visuelles sur 2 digits (code du défaut).
• VROW : (VROW0-VROW3) : 4 différences de potentiels à numériser. Ces tensions sont images du courant traversant des segments commandés.
  • Si le fonctionnement est correct, la tension relevée s’inscrit dans une plage de 1,80V à 2,80V.
  • Si le segment commandé est coupé, en court circuit simple ou avec un segment voisin, la tension à mesurée sort de la gamme de valeurs.

FS9-6 : Comparaison à un seuil des tensions de colonnes

Pour s’assurer que deux ou plusieurs colonnes ne seront pas sélectionnées en même temps, un comparateur (U9.3) contrôle l’état des transistors MOS Q9.1-Q9.8.

• Entrée :COL : (COL0-COL7) : 8 signaux de validation des colonnes adaptés en courant.
• Sortie :DGTSTOUT : Signal logique image de la présence d’un défaut dans la sélection des colonnes.

Si plusieurs transistors Q9.1-Q9.8, sont commandés simultanément ou si un défaut de fonctionnement dans la structure apparaît (court circuit sur les transistors de commande des colonnes), un niveaux haut sur DGTSTOUT signalera ce défaut

 

FP10 : Saisie des consignes.

Pas de décomposition de FP10 en fonctions secondaires.

Le clavier est réalisé par des boutons poussoirs situés sur la face avant de l’objet technique. Chaque contact est sélectionné par la colonne lui correspondant.

Les sorties des contacts réalisent un OU câblé grâce aux diodes D10.0 à D10.7. L’information logique SW est dirigée vers le microcontrôleur. SW = 1 quand le contact correspondant à la colonne sélectionnée est enfoncé.

Entrées :
• AM : Action manuelle sur une touche permettant la programmation de la perfusion.
• CdeCol : (CdeCol0-CdeCol7) : Mot de 8 éléments binaires actifs à l’état haut portant les informations de validation de colonne.

Sortie :
• SW : signal logique actif à l’état haut. SW est à 1 si une touche est enfoncée.

ETUDE DES COMMANDES AFFICHEURS :